Desarrollo de materiales virtuales de apoyo a la asignatura Mediciones Electrónicas

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(1)Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA. “Desarrollo de materiales virtuales de apoyo a la asignatura Mediciones Electrónicas.” Autor: Yunier Marrero Martínez Tutor: Dr. Carlos Roche Beltrán.. Santa Clara 2008 "Año 50 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. TRABAJO DE DIPLOMA “Desarrollo de materiales virtuales de apoyo a la asignatura Mediciones Electrónicas.” Autor: Yunier Marrero Martínez. E-mail: [email protected] Tutor: Dr. Carlos Roche Beltrán Profesor Auxiliar. Departamento Electrónica y Telecomunicaciones E-mail: [email protected]. Santa Clara 2008 "Año 50 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicado sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Tutor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO “No hay más que asomarse a las puertas de la nueva tecnología y la ciencia contemporánea para preguntarnos si es posible vivir y conocer ese mundo del futuro sin un enorme caudal de preparación y conocimientos.” Fidel Castro Ruz.

(5) ii. DEDICATORIA A: Mi familia y en especial a mis padres, por todo su amor y dedicación durante todos estos años. A: Mi novia y mis amigos, por brindarme su apoyo en todo momento..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS A: En especial a mi tutor Dr. Carlos Roche Beltrán por su apoyo incondicional. A: Todos los que de una forma u otra fueron capaces de brindar lo mejor de sí, para contribuir con mi formación profesional. A todos muchas gracias..

(7) iv. TAREA TÉCNICA. 1. Realización de un estudio del estado del arte relacionado con la aplicación de las TIC en la Instrumentación Electrónica, la enseñanza y el desarrollo de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. 2. Identificación de una metodología de análisis y descripción de tecnologías complejas a emplear en las Mediciones Electrónicas. 3. Selección de la herramienta adecuada para la elaboración de mapas conceptuales. 4. Desarrollo de mapas conceptuales de las unidades temáticas seleccionadas. 5. Desarrollo de objetos de aprendizaje. 6. Estudio de la plataforma interactiva Moodle e incorporación de los materiales desarrollados. 7. Elaboración del informe final del trabajo de diploma.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN El trabajo de diploma se dedicó al desarrollo de materiales virtuales de apoyo al aprendizaje de la asignatura Mediciones Electrónicas; incluyendo la incorporación de éstos en la plataforma interactiva Moodle. Con el fin de lograr el objetivo general, fue necesario hacer una búsqueda de información que permitiera conformar el marco teórico-conceptual de la investigación, haciendo énfasis en las tendencias que se presentan en la enseñanza de las Mediciones Electrónicas en otras universidades de Cuba y del extranjero, herramientas de software y plataformas interactivas más utilizadas; así como la metodología de análisis y descripción de una tecnología compleja. Dentro de los materiales confeccionados se realizaron mapas conceptuales que favorecieron el establecimiento de conexiones entre los principales conceptos de las Mediciones Electrónicas. Estos mapas se enriquecieron con la elaboración de objetos de aprendizaje que describen los conceptos. Además, cuentan con otros recursos como hojas de datos, simulaciones de circuitos de aplicaciones afines, imágenes, etc. Todo esto con el objetivo de reorganizar y mejorar los materiales que existen actualmente en la Facultad de Ingeniería Eléctrica para impartir la asignatura..

(9) vi. ÍNDICE. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................1 CAPÍTULO 1: PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC...........................................................................................................4 1.1 Las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje. .................................................4 1.1.1. Planificación de la enseñanza y desarrollo de materiales didácticos en la. sociedad de la información. ............................................................................................5 1.1.2. Ventajas de las TIC en el proceso de enseñanza. ..............................................7. 1.2 Reseña y definiciones de los mapas conceptuales. .................................................8 1.2.1. Características básicas de un mapa conceptual..................................................9. 1.2.2. Elementos que integran un mapa conceptual...................................................10. 1.2.3. Utilidad de los mapas conceptuales en el proceso de aprendizaje...................10. 1.2.4 Herramientas de elaboración de mapas conceptuales.......................................11 1.3 Objetos de aprendizaje...........................................................................................12 1.3.1. Características de los objetos de aprendizaje...................................................14. 1.3.2. Ventajas que ofrecen los objetos de aprendizaje. ...........................................14. 1.4 Plataformas interactivas..........................................................................................15 CAPÍTULO 2: LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS. ......................................................................................21 2.1 Instrumentación Electrónica. ................................................................................22 2.2 Las Mediciones Electrónicas dentro de las tecnologías complejas.....................23 2.3 Programa, objetivos y contenidos de estudio de las Mediciones Electrónicas. .26 2.3.1. Principales temas de las Mediciones Electrónicas tratados en diferentes. universidades del mundo. .............................................................................................28.

(10) vii 2.3.2. Temas tratados en la asignatura Mediciones Electrónicas en los diferentes. CES de Cuba.................................................................................................................29 2.4 Principales directrices en las Mediciones Electrónicas. ......................................31 2.4.1. Instrumentación electrónica virtual. ................................................................31. 2.4.2. Herramientas de simulación.............................................................................33. 2.5 Mapas conceptuales para la asignatura Mediciones Electrónicas. ....................36 CAPÍTULO 3: DESARROLLO DE OBJETOS DE APRENDIZAJE Y SU INTEGRACIÓN. EN. EL. CURSO. VIRTUAL. DE. MEDICIONES. ELECTRÓNICAS………………………………………………………………………...40 3.1 Pasos para la construcción de objetos de aprendizaje.........................................40 3.2 Objetos de aprendizaje derivados de los mapas conceptuales............................41 3.2.1. Objeto de aprendizaje sobre RTD....................................................................43. 3.3 Selección de la plataforma. ....................................................................................49 3.4 Módulos fundamentales del Moodle. ....................................................................49 3.4.1. Formato del curso ............................................................................................50. 3.4.2. Subida de archivos al Servidor Web................................................................51. 3.4.3. Recursos...........................................................................................................53. CONCLUSIONES ..............................................................................................................55 RECOMENDACIONES ....................................................................................................56 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..............................................................................57 ANEXOS..............................................................................................................................60 Anexo I. Programa analítico. .........................................................................................60 Anexo II. Mapas Conceptuales ......................................................................................62 Anexo III. Ejemplos simulados en Orcad.....................................................................68.

(11) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN La introducción de las Tecnologías de la Información y la Comunicación ha abierto amplias perspectivas en el proceso educacional. Ello implica nuevos entornos de enseñanzaaprendizaje tanto reales como virtuales, soportados en los novedosos recursos informáticos y de comunicaciones. Los medios virtuales de aprendizaje constituyen una forma actual de Tecnología Educativa. Estos imponen nuevos modelos formativos, procesamiento y utilización de la información, donde el alumno desarrolla un papel protagónico en su aprendizaje. Su aplicación puede introducir cambios significativos en las representaciones mentales. El desarrollo de las primeras plataformas de gestión de cursos, en la última década del siglo pasado, significó el sustento del aprendizaje y el surgimiento de nuevos enfoques en la esfera educacional. El avance vertiginoso de la microelectrónica ha posibilitado una rápida evolución de la instrumentación electrónica, considerada una tecnología compleja. Los sistemas incluidos en ella se describen mediante un conjunto de conceptos básicos y de subsistemas de complejidad creciente no excluyentes entre sí, que se subdividen a su vez en uno o más niveles de subconceptos asociados o excluyentes entre sí. La asignatura Mediciones Electrónicas está enmarcada dentro del campo de la instrumentación electrónica, desarrollando dos directrices fundamentales: las herramientas de simulación y la instrumentación virtual. Estas constituyen la parte práctica mediante la cual el alumno fijará los conceptos teóricos y procedimientos principales del área de conocimiento que esté estudiando. Ante el advenimiento del nuevo plan de estudios D, se da la necesidad de desarrollar materiales que orienten al alumno en el estudio independiente y el trabajo en equipos. En el mismo, se reduce considerablemente el número de horas de clases presenciales de la asignatura Mediciones Electrónicas; por lo que se debe encaminar el proceso de educación hacia nuevos modelos de enseñanza-aprendizaje que hagan un uso debido de las TIC como medio didáctico para la gestión del conocimiento. Las TIC son el soporte para el desarrollo de procesos formativos ya sean presenciales o a distancia. Una estrecha interrelación de los estudiantes con estos medios contribuirá a su formación como futuros ingenieros..

(12) INTRODUCCIÓN. 2. Por lo tanto, tomando en cuenta los aspectos anteriores, para el presente trabajo de diploma, se define el siguiente problema de investigación: Necesidad de desarrollar materiales complementarios (mapas conceptuales y objetos de aprendizaje) que apoyen el aprendizaje de la asignatura Mediciones Electrónicas y además facilitar su acceso a través de una plataforma interactiva. De este problema se derivan las siguientes interrogantes científicas: ¿Cuáles son. las nuevas tendencias que se presentan en la enseñanza de las. Mediciones Electrónicas en otras universidades de Cuba y el mundo? ¿Cómo desarrollar mapas conceptuales para el tratamiento de contenidos? ¿Cómo realizar objetos de aprendizaje en la asignatura Mediciones Electrónicas? ¿Cómo facilitar el acceso de los estudiantes a mapas conceptuales y objetos de aprendizaje de la asignatura Mediciones Electrónicas en la plataforma interactiva Moodle? Como objetivo principal de esta investigación, se planteó el desarrollo de materiales virtuales de apoyo al aprendizaje de la asignatura Mediciones Electrónicas y su incorporación a la plataforma interactiva Moodle. Partiendo del objetivo general y realizando una subdivisión de éste, surgen los objetivos específicos: Identificar el estado del arte relacionado con la aplicación de las TIC en la Instrumentación Electrónica y la enseñanza, la utilidad de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Identificar una metodología de análisis y descripción de tecnologías complejas a emplear en las Mediciones Electrónicas. Estudiar y seleccionar la herramienta adecuada para la elaboración de mapas conceptuales. Desarrollar los mapas conceptuales de las unidades temáticas seleccionadas. Desarrollar los objetos de aprendizaje. Estudiar la plataforma interactiva Moodle e incorporar los materiales desarrollados. Redactar el informe final del trabajo de diploma..

(13) INTRODUCCIÓN. Con este trabajo de diploma se pretende contribuir al desarrollo de. 3 la asignatura. Mediciones Electrónicas, debido a que se desarrollarán mapas conceptuales y objetos de aprendizaje conformando un entorno de aprendizaje virtual en la plataforma interactiva Moodle. Este contemplará los materiales necesarios para el estudio de la asignatura, la consulta de bibliografía técnico-especializada en formato electrónico y ejemplos de circuitos simulados que constituyen objetos de estudio. Este trabajo queda estructurado en: Introducción, tres capítulos, conclusiones, recomendaciones, referencias bibliográficas y anexos. En el primer capítulo, se abordan aspectos tales como la influencia de las TIC en el proceso enseñanza-aprendizaje; enfatizándose en el empleo de los mapas conceptuales y los objetos de aprendizaje para la educación. Además, plantea la utilización de plataformas interactivas para el desarrollo de cursos virtuales que complementen la enseñanza presencial. En el segundo capítulo, se afronta como tema general la elaboración de mapas conceptuales de la asignatura Mediciones Electrónicas, para lo cual se desarrolla un estudio de la asignatura dentro del campo de las tecnologías complejas; especificando sus objetivos, temas que aborda y las directrices seguidas por ésta. Por último, el tercer capítulo aborda como aspecto principal la construcción de objetos de aprendizaje para las Mediciones Electrónicas y la forma en que se vinculan éstos dentro de un curso virtual, implementado en la plataforma interactiva Moodle como complemento a la enseñanza presencial..

(14) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. CAPÍTULO. 1:. PRINCIPALES. TENDENCIAS. EN. 4. LA. EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC. En este capítulo se abordan aspectos tales como la influencia de las TIC en el proceso enseñanza-aprendizaje; enfatizándose en el empleo de los mapas conceptuales y los objetos de aprendizaje para la educación y en la utilización de plataformas interactivas para el desarrollo de cursos virtuales que complementen la enseñanza presencial. 1.1 Las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) tienen sus orígenes en las llamadas Tecnologías de la Información (Information Technologies o IT), concepto aparecido en los años 70, el cual se refiere a las tecnologías para el procesamiento de la información: la electrónica y el software. Se denominan TIC, al conjunto de tecnologías que permiten la adquisición, producción, almacenamiento, tratamiento, comunicación, registro y presentación de información, en forma de voz, imágenes y datos contenidos en señales de naturaleza acústica, óptica o electromagnética. Las TIC incluyen la electrónica como tecnología base que soporta el desarrollo de las telecomunicaciones, la informática y el audiovisual. Según (Roche, 2005) las TIC se diferencian de las tecnologías tradicionales no en lo que se refiere a su aplicación como medio de enseñanza, sino más bien en las posibilidades de desarrollar nuevos entornos comunicativos y expresivos que facilitan a los receptores la posibilidad de desarrollar nuevas experiencias formativas, expresivas y educativas. Por lo tanto, cuando se trata de diferenciar las TIC de otras tecnologías o medios de enseñanza tradicionales es necesario referirse a los elementos o medios básicos por los que está formada, los cuales suelen ser: La informática. La microelectrónica. La multimedia. Las telecomunicaciones..

(15) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 5. Todos estos medios que forman parte de las TIC generalmente no existen de forma aislada, sus potencialidades máximas se consiguen cuando logran formar parte de un ambiente integrado, que aprovecha los aspectos más novedosos de cada uno y permite conseguir nuevas realidades comunicativas y formativas. Toda naciente tecnología se enfrenta normalmente a la precedente, compitiendo con ella en tiempo, atención, recursos económicos y visión del mundo dentro de los aspectos más relevantes (Roche, 2005). Los procesos de enseñanza-aprendizaje han experimentado grandes transformaciones desde la aparición de las computadoras personales y la creciente globalización y acogida de las mismas, transitándose desde la Enseñanza Asistida por Computadoras (EAC), hasta la creación de los ambientes virtuales. Los ambientes virtuales de enseñanza-aprendizaje facilitan el trabajo colaborativo en red y la masificación del aprendizaje. Las TIC generan nuevos modos de expresión, formas de acceso y modelos de participación, a la vez que hacen posibles novedosos planteamientos en el acceso y procesamiento de la información, reduciendo las limitantes en espacio y tiempo. La velocidad de los cambios actuales es muy superior a la del siglo pasado, pero la llegada de estos contribuirá a apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje en medios y métodos; incorporando modernas formas de enseñanza pero manteniendo las ventajas de las anteriores. El desarrollo y aplicación de importantes recursos tecnológicos en la enseñanza, donde se destacan las TIC, ha provocado que se trabaje en diferentes direcciones y en algunos momentos se ha planteado que esto provocaría una convergencia entre la enseñanza presencial y la formación a distancia(Roche, 2005). 1.1.1. Planificación de la enseñanza y desarrollo de materiales didácticos en la sociedad de la información.. La existencia actual de gran cantidad de recursos informáticos para la enseñanza de las ciencias o los avances tecnológicos que se puedan ir desarrollando en el futuro no garantizan que el uso educativo de las TIC llegue a producir una mejora significativa de la calidad de la educación científica, si no se tiene en cuenta la importancia de los aspectos.

(16) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. metodológicos y el papel que desempeñan. 6. profesores y alumnos en los procesos de. enseñanza y aprendizaje. El primer elemento a tener en cuenta son los programas de ordenador, estos deben ser siempre un instrumento más de trabajo docente y nunca desplazar al auténtico protagonista del aprendizaje que es el alumno. El segundo, es que la formación del profesorado resulta fundamental para sacar partido a estas nuevas herramientas. Durante la fase previa a la enseñanza virtual el profesor puede utilizar algunos de los programas de propósito general para elaborar programaciones educativas y materiales didácticos de todo tipo. Entre las actividades posibles a realizar con aplicaciones informáticas generales en esta fase, se pueden citar las siguientes(Mendoza et al., 2004): • Organización de aulas virtuales escolares para una enseñanza semipresencial, acondicionadas apropiadamente para garantizar una labor tutorial adecuada, así como para promover la autoevaluación del aprendizaje. • Diseño de objetos de aprendizaje que usen intensivamente los micromundos de enseñanza como herramientas de investigación y análisis de los fenómenos naturales, que desarrollen la creatividad y la capacidad de trabajo en equipo, propicien la comunicación con. estudiantes y profesores de centros educativos nacionales y. extranjeros, y permitan al profesor evaluar el aprendizaje de los alumnos. • Construcción de mapas o diagramas conceptuales con herramientas de tipo general (PowerPoint, Harvard Graphics) o de tipo específico (Visio). • Uso de herramientas tecnológicas que potencien la comunicación entre todos los actores del proceso educativo: foros, weblogs, teleconferencias, etc., así como en las técnicas didácticas más apropiadas para incorporarlas en el proceso de enseñanzaaprendizaje..

(17) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 1.1.2. 7. Ventajas de las TIC en el proceso de enseñanza.. Las TIC no sólo modifican la enseñanza, sino también las estructuras organizativas y gestoras que han surgido para desarrollarla. A la vez, es imprescindible la transformación que se debe dar en el papel que tradicionalmente han desempeñado tanto estudiantes como docentes, imponiéndose un estudiante más comprometido con su propio aprendizaje, más autónomo y creativo; y un profesor que oriente y facilite los procesos. Las TIC incorporan importantes ventajas al proceso educativo, dentro de las cuales se encuentran(Lima, 2005): 1. Fomentan el autoaprendizaje y la preparación individual, lo cual contribuye a la transformación de la manera de actuar de los estudiantes para su futura preparación profesional. 2. Permiten la masividad del aprendizaje. 3. Prepara al alumno como investigador al asumir el aprendizaje de manera responsable y menos dependiente del profesor. 4. Reducen las limitaciones de espacio y de tiempo. 5. Plantean estructuras más abiertas en la cual los alumnos pueden. enfatizar. individualmente en los módulos de enseñanza que presenten mayores dificultades. 6. Brinda al profesor la posibilidad de atender y supervisar mayor número de estudiantes. 7. Propicia el trabajo colaborativo en la red a través de la facilidades que brinda el correo electrónico, Chat, foros de discusión, etc.. Todas estas ventajas mencionadas anteriormente posibilitan que el alumno obtenga un cúmulo elevado de información la cual debe interpretar, clasificar y relacionar para apropiarse de ella de la forma más dinámica y motivadora posible. Se puede plantear que la construcción del conocimiento es en realidad un proceso de elaboración, en el sentido de que el alumno selecciona, organiza y transforma la información que recibe de diversas fuentes, estableciendo relaciones entre dicha información y sus ideas o conocimientos previos. Una técnica muy representativa del conocimiento lo constituyen los mapas o diagramas conceptuales..

(18) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 8. 1.2 Reseña y definiciones de los mapas conceptuales. La puesta en práctica del aprendizaje significativo requiere de un dominio de las estrategias y técnicas que permitan visualizar los logros y la construcción de significados. Una de las técnicas más representativas y que se basa en esta concepción teórica, es la técnica de los mapas conceptuales (MC). Según la teoría del aprendizaje de David Ausubel, lo que se aprende depende en gran medida de lo que se conoce y al aprender, relacionamos la nueva información con conceptos relevantes que existían previamente en nuestra estructura cognitiva(Ojeda et al., 2007). Estas son las bases de su teoría del aprendizaje significativo, que sirvió de pauta a Joseph Novak para crear, en la década de los años setenta, los mapas conceptuales. Según Novak y Gowin han señalado que los mapas conceptuales tienen por objeto representar relaciones significativas entre conceptos en forma de proposiciones. Se basan en la teoría de aprendizaje significativo y constituyen una técnica para representar la elaboración de esquemas mentales de aprendizaje (Ojeda et al., 2007). Para Skemp, el aprendizaje inteligente implica la construcción de esquemas, que son estructuras cognitivas o intelectuales que representan las relaciones entre conceptos y procesos, por una parte, y entre varios esquemas por la otra (Monagas, 1998). Los mapas conceptuales no son más que una técnica para representar gráficamente el conocimiento mediante conceptos y enlaces que posibilitan formar proposiciones. Estos conceptos están orientados jerárquicamente, principalmente de arriba hacia abajo; necesariamente existe un concepto considerado como el principal y varios secundarios que se derivan de este. El desarrollo de mapas conceptuales puede ser importante para realizar el diseño de las lecciones de aprendizaje, así como para elaborar un programa de instrucciones completo correspondiente a una asignatura o disciplina. A la hora de elaborar dichos mapas se debe tener en cuenta los diferentes niveles jerárquicos, partiendo siempre de lo más general a lo específico, de lo complejo a lo simple y si es posible es preferible llegar hasta mostrar un ejemplo (Roche, 2005). En la figura 1.1 se muestra un ejemplo de mapa conceptual donde se tuvo en cuenta todo lo planteado anteriormente sobre la estructura de estos..

(19) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 9. 1.2.1 Características básicas de un mapa conceptual. Jerarquización: Basado en el principio de niveles de jerarquía, o sea,. los. conceptos más generales e inclusivos, deben ubicarse en la parte superior del mapa y los conceptos más específicos en la parte inferior. Selección: Es una síntesis o resumen que contiene lo más significativo de un tema. Se pueden elaborar submapas que amplíen diferentes partes o subtemas del tema principal. Impacto visual: Según Novak: “Un buen mapa conceptual es conciso y muestra las relaciones entre las ideas principales de un modo simple y vistoso, sobre la base de la notable capacidad humana para la representación visual”(Ojeda et al., 2007).. Figura 1.1. Ejemplo de mapa conceptual..

(20) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 1.2.2. 10. Elementos que integran un mapa conceptual.. Los mapas conceptuales son esquemas para la representación del conocimiento los cuales cuentan con una serie de elementos constituyentes tales como (Ojeda et al., 2007): Los conceptos: Pueden considerarse como aquellas palabras con las que se designa cierta imagen de un objeto o de un acontecimiento en nuestra mente. Constituyen los nodos del mapa conceptual. Existen tres tipos de conceptos: 1. Supraordinados (mayor nivel de inclusividad) 2. Coordinados (igual nivel de inclusividad) 3. Subordinados (menor nivel de inclusividad) Las palabras de enlace: Son las palabras o frases que sirven para unir los conceptos y expresar el tipo de relación existente entre ellos. Las palabras de enlace se escriben en la línea que une a dos nodos. Las proposiciones: Constituyen dos o más conceptos unidos por palabras de enlace para formar la unidad semántica más simple que tiene valor real. El mapa conceptual más sencillo constaría de sólo dos conceptos, unidos por una palabra que actuaría de enlace para formar una proposición. 1.2.3. Utilidad de los mapas conceptuales en el proceso de aprendizaje.. A modo de resumen de todo lo citado anteriormente, se puede afirmar que los mapas conceptuales aplicados al aprendizaje tienen las siguientes ventajas (Salaverría, 2003): • Facilitan una rápida visualización de los contenidos necesarios para lograr un buen aprendizaje. • Favorecen el recuerdo y el aprendizaje de manera organizada y jerarquizada. • Permiten una rápida detección de los conceptos clave de un tema, así como de las relaciones entre los mismos. • Sirven como modelo para que los alumnos aprendan a elaborar mapas conceptuales de otros temas o contenidos. • Permiten que el alumno explore sus conocimientos previos acerca de un tema con la finalidad de integrar la nueva información que ha aprendido..

(21) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 1.2.4. 11. Herramientas de elaboración de mapas conceptuales.. Para la elaboración de MC se pueden encontrar. en Internet varias herramientas. informáticas que permiten economizar tiempo y esfuerzo y obtener diseños con calidad que pueden incluir recursos como imágenes, documentos, audio y videos. Entre las herramientas informáticas para la elaboración de los MC, podemos encontrar las siguientes(Ojeda et al., 2007): • Inspiration: Es una herramienta de aprendizaje visual utilizada por los docentes de todo. el mundo. Especialmente diseñada para la creación de diagramas en forma de telaraña, mapas de ideas y MC. Permite exportar los mapas creados a formatos gráficos como jpg, gif y bmp. • SmartDraw: Facilita la elaboración de mapas de ideas, telarañas, MC, diagramas de. flujo, diagramas causa-efecto, organigramas, etc. Entre las principales características tenemos que ofrece un entorno de trabajo que se configura de acuerdo con el tipo de diagrama que se elabore; es un programa sencillo, claro e intuitivo. Permite exportar los diagramas creados a formatos como jpg, gif, png, bmp entre otros. Ofrece librerías, plantillas y ejemplos. • Axon2002: Esta herramienta soporta estructuras jerárquicas y de redes. Posee un. generador de ideas. Las ideas se muestran como objetos gráficos y sus relaciones como enlaces. Se pueden adicionar plantillas de fondo, texturas e imágenes. Soporta hipertexto y texto enriquecido. Exporta hacia html, texto plano, y texto enriquecido. • OpenOffice Draw (español): Este programa gratuito forma parte de la suite de oficina. de OpenOffice.org, y se diseñó especialmente para elaborar gráficos y diagramas en general. Su instalación es sencilla, pero es necesario instalar toda la suite de oficina de OpenOffice.org. • ConceptDrawMINDMAP: Permite a los estudiantes organizar, generar y presentar ideas. de manera simple y visual, mediante la técnica de mapas de ideas. El software se puede utilizar para preparar informes y presentaciones, tomar notas de libros y artículos; así como organizar sesiones de lluvia de ideas. Al combinar palabras, símbolos especiales, colores e imágenes; se logran mapas de ideas que son muy similares a nuestro modo de pensar y ayudan a comprender mejor cualquier información..

(22) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 12. • CmapTools: Se diseñó con el objetivo de apoyar la construcción de modelos del. conocimiento representados en forma de MC, pero también se pueden elaborar telarañas, mapas de ideas y diagramas causa-efecto. Posee un entorno de trabajo sencillo, claro e intuitivo; ventana de estilos que facilita el trabajo; posibilidad de ilustrar los conceptos con símbolos, imágenes, colores, formas, sombras, fuentes y estilos. Este software brinda entre sus ventajas más significativas: ¾ Ofrece corrector ortográfico, permite agregar fondos, cambiar colores. ¾ Relaciones que se explican con texto en los enlaces. ¾ Permite agregar recursos a los nodos del mapa tales como: texto, audio, video, ejecutables, documentos en formato doc y en pdf, otros MC y enlaces a páginas web dentro de los más usados. ¾ Permite enlazar proposiciones entre mapas diferentes. ¾ Configuración del menú del programa en diferentes idiomas, entre los que se encuentra disponible el español. ¾ Permite anidar nodos y asociarlos entre sí. ¾ Copiar un Cmap en un sitio de la red. ¾ Permite importar y exportar los gráficos elaborados en forma de: imagen (jpg, gif, png, bmp, etc.), página web, vector gráfico escalable (SVG), texto o formato XML. ¾ Ofrece una ayuda completa en línea en Internet. Todos estos programas son compatibles con el sistema operativo Windows lo que posibilita su utilización para la elaboración de los MC. La técnica de construcción de MC posibilita que se relacionen los conceptos principales de la asignatura o tema a tratar, por lo que se pueden utilizar como base para la construcción de objetos de aprendizaje. 1.3 Objetos de aprendizaje. En los últimos años se ha comprobado como en la educación se está produciendo un cambio de enfoque formativo. La integración de las TIC en la universidad requiere el.

(23) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 13. establecimiento de un sustento para las mismas y la dotación de recursos necesarios para una adecuada atención, tanto de usuarios como de las necesidades derivadas de su uso. Una dependencia mayor de las TIC requiere que se creen las bases para la formación de los estudiantes; por lo que sería conveniente incorporar nuevos materiales como los mapas conceptuales y los objetos de aprendizaje. La incorporación de estos últimos como recurso didáctico requiere nuevos enfoques en el diseño, en la metodología docente y en las estrategias de aprendizaje del alumno. El término Objeto de Aprendizaje (OA) fue introducido por Wayne Hodgins en 1992. A partir de esa fecha, han sido muchos los autores que han definido el concepto; de hecho la falta de consenso en su definición ha llevado a la utilización de múltiples términos que son sinónimos tales como: learning object, objeto de conocimiento reutilizable y cápsula de conocimiento, entre los más citados. Los objetos de aprendizaje se definen (Roig et al., 2004) como: “Un nuevo tipo de información basada en ordenadores (Computer-Based Training), que tienen por finalidad apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje. Son pequeños componentes informativos que pueden ser reutilizados y ensamblados en diferentes contextos, los cuales se conciben de forma análoga a la noción de objeto utilizada en la ingeniería de software. En general se considera a los objetos de aprendizaje como a entidades digitales distribuidas a través de Internet”. David Willey, en el año 2001 propone la siguiente definición de OA: “cualquier recurso digital que puede ser usado como soporte para el aprendizaje”. Partiendo de la definición de Willey, en el contexto de la Universidad Politécnica de Valencia, se define el objeto de aprendizaje como “la unidad mínima de aprendizaje, en formato digital, que puede ser reutilizada y secuenciada”. Se conciben, por tanto, estos pequeños componentes (OA) como elementos integrados e integradores del proceso de enseñanza aprendizaje, ofreciendo a los estudiantes la posibilidad de mejorar su rendimiento y nivel de satisfacción (Martínez et al., 2007). No obstante, el OA debe cumplir una serie de características para que realmente pueda ser considerado como tal. De las diferentes definiciones se derivó una estructura general de los aprendizaje. Un OA está integrado por los siguientes componentes:. objetos de.

(24) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. •. Objetivo de aprendizaje. •. Contenido Informativo. •. Actividades de aprendizaje. •. Evaluación.. 1.3.1. 14. Características de los objetos de aprendizaje.. Una determinación explícita de las características de los objetos de aprendizaje posibilitará el esclarecimiento de unos adecuados criterios de validación de los mismos. Por ello, con el fin de asegurar la calidad en la creación de los objetos de aprendizaje, se han establecido las características que deben cumplir estos; entre las cuales encontramos (Roig et al., 2004): . Formato digital: tiene capacidad de actualización y/o modificación constante, es decir, es utilizable desde Internet y accesible a muchas personas simultáneamente y desde distintos lugares.. . Propósito pedagógico: el objetivo es asegurar un proceso de aprendizaje satisfactorio. Por tanto, el OA incluye no sólo contenidos, sino que también guía el propio proceso de aprendizaje del estudiante.. . Durabilidad: resistencia a los cambios, sin necesidad de rediseñar.. . Formato: texto, video, simulaciones, etc.. . Contenido interactivo: implica la participación activa de cada individuo (profesoralumnos) en el intercambio de información. Para ello es necesario que el objeto incluya actividades (ejercicios, simulaciones, cuestionarios, diagramas, gráficos, diapositivas, tablas, exámenes, experimentos, etc.) que permitan facilitar el proceso de asimilación y el seguimiento del progreso de cada alumno.. . Es reutilizable: Capacidad para combinarse dentro de nuevos cursos, o sea, puede ser utilizado en contextos educativos distintos a aquel para el que fue creado.. 1.3.2. Ventajas que ofrecen los objetos de aprendizaje.. En la Tabla 1.1 se muestran las ventajas que presentan los objetos de aprendizaje, tanto para los estudiantes como para los profesores (Roig et al., 2004)..

(25) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 15. En términos generales se puede observar como los objetos de aprendizaje suponen, por un lado, un ahorro de tiempo para el profesor en la preparación de recursos de aprendizaje de calidad, y por otro lado, una disponibilidad constante de dichos recursos para el alumno. Tabla 1.1. Ventajas de los objetos de aprendizaje. Ventajas. Estudiantes. Profesores. Personalización. Individualización del aprendizaje en función de sus intereses, necesidades y estilos de aprendizaje.. Ofrecen caminos de aprendizaje alternativos.. Interoperabilidad Inmediatez/ Accesibilidad. Reutilización. Adaptan los programas formativos a las necesidades específicas de los estudiantes.. Acceden a los objetos Utilizan materiales desarrollados independientemente de la en otros contextos y sistemas de plataforma y hardware. aprendizaje. Tienen acceso, en cualquier Obtienen, al momento, los momento, a los objetos de objetos que necesitan para aprendizaje que deseen. construir los módulos de aprendizaje. Los materiales ya han sido Disminuyen el tiempo invertido utilizados con criterios de en el desarrollo del material calidad. didáctico. Es de fácil adaptación a: Se integran en el proceso de aprendizaje.. Flexibilidad. Durabilidad/ Actualización. los distintos conceptos de aprendizaje.. Se adaptan al ritmo de las diferentes metodologías de enseñanza-aprendizaje. aprendizaje del alumno Acceden a contenidos que se Crean contenidos que pueden ser adaptan fácilmente a los rediseñados y adaptados a las cambios tecnológicos. nuevas tecnologías.. 1.4 Plataformas interactivas. El uso de las TIC requirió el desarrollo de las ideas que sustentarían teóricamente el aprendizaje en este entorno y el surgimiento de nuevos enfoques que permitieran una utilización más efectiva de estas en el proceso de enseñanza- aprendizaje. El surgimiento de las primeras plataformas de gestión de cursos en la última década del siglo pasado significó.

(26) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 16. un sustancial paso de avance, por las posibilidades de interactividad que impulsarían estas plataformas. El proceso de aprendizaje no es ajeno a los cambios tecnológicos, el mismo a través de las TIC (llamado también e-learning) es el último paso de la evolución de la educación a distancia. El e-learning proporciona la oportunidad de crear ambientes de aprendizaje centrados en el estudiante, estos escenarios se caracterizan además por ser interactivos, eficientes, fácilmente accesibles y distribuidos. Otro concepto de interés es el llamado blended-Learning (aprendizaje mezclado). Mientras. que. comunicación,. e- Learning. emplea. cuando. realiza. se. en. su. totalidad. las. TIC. como. vía. de. una actividad formativa que mezcla clases y/o. actividades pedagógicas presenciales con clases y/o actividades “on-line (en línea)”, nos referimos a blended-Learning, b-Learning o enseñanza semipresencial. Una vez descritas las estrategias de formación e-Learning y blended-Learning podemos proponer un nuevo modelo o estrategia que se ha denominado eHLearning, es decir Electronic-Helper-Learning. Frente a modelos que proponen un trabajo remoto, los sistemas que se basan en la estrategia eH-Learning apoyan el peso del proceso enseñanza-aprendizaje en el trabajo práctico.. Mientras. que. la. estrategia. blended-Learning mezcla el trabajo presencial con el trabajo no presencial, la estrategia eH-Learning apoya el trabajo presencial en el empleo de herramientas no presenciales, pero nunca sustituyéndolas. En la Figura 1.2 se muestra un esquema representativo de las diferentes estrategias en que se basa el proceso de enseñanzaaprendizaje..

(27) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 17. Figura1.2. Esquema representativo de las similitudes y diferencias entre las estrategias de elearning, b-learning y eH-learning. Las plataformas de e-learning son el software que se ocupa principalmente de la gestión de usuarios, gestión de cursos y servicios de comunicación, dando el soporte necesario al escenario de e-learning. Para favorecer la gestión de usuarios estas cuentan con las siguientes características (Boneu, 2007): 9 Interactividad: Posibilita realizar trabajos en grupo, intercambiar experiencias, proporcionar apoyo por parte del tutor, resolución de dudas, etc. 9 Flexibilidad: conjunto de funcionalidades que permiten que el sistema de e-learning tenga una adaptación fácil en la organización donde se quiere implantar. Esta adaptación se puede dividir en los siguientes puntos: ● Capacidad de adaptación a la estructura de la institución. ● Capacidad de adaptación a los planes de estudio de la institución donde se quiere implantar el sistema. ● Capacidad de adaptación a los contenidos y estilos pedagógicos de la organización. 9 Escalabilidad: capacidad de la plataforma de e-learning de funcionar igualmente con un número pequeño o grande de usuarios. 9 Estandarización: Es la capacidad de utilizar cursos realizados por terceros; los cuales están disponibles para la organización que los ha creado y para otras que cumplen con el estándar. También se garantiza la durabilidad de los cursos evitando que éstos queden obsoletos y por último permite lograr el seguimiento del comportamiento de los estudiantes dentro del curso..

(28) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 18. Otras características generales observables en las plataformas de e-learning son: ¾ Código abierto: Se habla de software «Open Source», cuando éste se distribuye con licencia para poder ver y modificar el código fuente base de la aplicación. ¾ Plataforma gratuita: el uso de la plataforma no supondrá ningún coste por adquisición o licencia de uso. También existe el caso de las plataformas GPL (general public license) Open Source, donde los desarrolladores de estas plataformas ofrecen apoyo en la instalación y otros servicios de manera comercial. ¾ Internacionalización o arquitectura multi-idioma: la plataforma debería estar traducida, o se debe poder traducir fácilmente para que los usuarios se familiaricen con ella. ¾ Tecnología empleada: en cuanto a la programación, se destacan en este orden PHP, Java, Perl y Python, como lenguajes Open Source, muy indicados para el desarrollo de webs dinámicas y utilizados de manera masiva. ¾ Amplia comunidad de usuarios y documentación: la plataforma debe contar con el apoyo de comunidades dinámicas de usuarios, con foros de usuarios, desarrolladores, técnicos y expertos. Seguidamente se mencionan los aspectos más importantes de algunas de las plataformas más utilizadas a nivel mundial. WebCT Surge en 1997, de la mano de Murray Goldberg, profesor de la Universidad de Columbia Británica (Canadá). La plataforma WebCT puede usarse para crear un curso completo online (en línea), o simplemente para publicar material suplementario a la docencia presencial. WebCT ofrece un conjunto de herramientas de contenidos, comunicación (foro, chat, correo), evaluación (autoevaluación, corrección automática, etc.) cuyos resultados se salvaguardan en áreas protegidas mediante contraseña. para su posterior procesado. estadístico), seguimiento y otras utilidades como un calendario (Feliz, 2004). Blackboard. Blackboard es una plataforma computacional, flexible, sencilla e intuitiva que contiene las funciones necesarias para crear los documentos de administración de un curso que sea accesible para los estudiantes de manera remota y utilizando como medio Internet..

(29) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 19. Las soluciones de Blackboard cumplen con el objetivo de: proveer herramientas para la enseñanza /aprendizaje en línea, conformar comunidades educativas e integrar el sistema con otras plataformas administrativas y de seguridad. Dentro de las bondades que ofrece encontramos la administración de cursos, arquitectura abierta personalizable, escalabilidad e interoperabilidad. Además se puede personalizar. el formato. de. diversos documentos, utilizar. herramientas para el trabajo colaborativo, realizar evaluaciones mediante la plataforma, proporcionar diversos recursos de apoyo al curso y permite el ingreso a diferentes cursos desde un portal y cuenta únicos (Salcedo, 2001). Claroline. Es una herramienta GPL basada en PHP y MySQL para realizar cursos en línea, en la que el profesor puede editar sus propios cursos por página web. Sin ser un “campus virtual”, le permite disponer, con una administración muy sencilla, de un espacio de encuentro donde compartir herramientas con su grupo de estudiantes. Se puede acceder desde cualquier sistema operativo ya sea Windows, MacOs X, Unix y Linux. Dispone de 23 idiomas diferentes, entre ellos el español(Mota et al., 2004). Alguna de las utilidades que presenta son: Tablón de anuncios y módulo de gestión de usuarios Repositorio de documentación público y privado. Lista de enlaces Área de publicación de trabajos de los estudiantes Creador de ejercicios (tests) online Foros de discusión Chat EduStance: Es un sistema tecnológico que integra funcionalidades para el desarrollo de acciones de enseñanza-aprendizaje a través de la red. Ha sido desarrollada con el lenguaje Java y es adaptable a las necesidades educativas tanto de un entorno escolar y universitario como de un contexto empresarial..

(30) CAPÍTULO 1. PRINCIPALES TENDENCIAS EN LA EDUCACIÓN CON EL APOYO DE LAS TIC.. 20. Esta plataforma adopta un modelo tecnológico abierto, que permite el desarrollo e integración de nuevos módulos mediante una API (Application Program Interface) y la adaptación a interfaces corporativas (Mota et al., 2004). SEPAD (Sistema de Enseñanza Personalizada a Distancia). Desarrollado en la UCLV, es una plataforma que cuenta con varias interfaces que se mueven desde el ambiente clásico Web para los usuarios que tienen posibilidad de conexión en línea, una versión de clientes para poder acceder a los servicios de la plataforma a través de correo electrónico o una versión multimedia capaz de ejecutarse sin necesidad de conexión alguna. Además cuenta con un aula virtual donde se puede acceder a los diferentes materiales, autoevaluaciones, búsquedas, calificaciones, así como mensajería interna, foros de debate, anuncios, y salas de chat (Abreu and Cárdenas, 2007). Moodle. Es una plataforma de aprendizaje a distancia en software libre. Es un conjunto de programas para la creación de cursos y sitios Web basados en Internet. Es un proyecto diseñado para dar soporte en el marco de la educación. Está diseñado de manera modular y permite una gran flexibilidad para agregar y quitar funcionalidades a muchos niveles. Moodle está evolucionando desde 1999 y nuevas versiones siguen siendo producidas. En enero de 2005, la base de usuarios registrados incluía 2600 sitios en más de 100 países, y actualmente está traducido a más de 34 idiomas y se distribuye gratuitamente como software libre, bajo la licencia pública GPL de GNU (General Public License). Como resultado de una búsqueda se comprobó que en Cuba se han realizado trabajos sobre plataformas de código libre disponible en Internet. Particularmente sobre la plataforma interactiva Moodle se han desarrollado e implementado. infinidades de cursos para la. educación(Mota et al., 2004). En la UCLV existe una amplia variedad de cursos disponibles, implementados en esta plataforma, dentro de los cuales se cuenta con. un curso de Mediciones Electrónicas. desarrollado por estudiantes de la Facultad de Ingeniería Eléctrica como parte de su trabajo de diploma..

(31) CAPÍTULO 2. LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. 21. CAPÍTULO 2: LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. Investigaciones educativas anteriores muestran la necesidad de aplicar estrategias de enseñanza que se adecuen a las características propias del contexto y a las posibilidades de los medios de que se dispone. En el caso de la enseñanza de la Electrónica en la UCLV, es de destacar que se han realizado varios estudios con diferentes objetivos, especialmente se han considerado las TIC y sus posibilidades de uso. Como resultado de dichas investigaciones se ha evidenciado la necesidad de continuar trabajando en el perfeccionamiento del proceso de enseñanza-aprendizaje de las diferentes asignaturas que conforman la disciplina Electrónica y como parte de ella las Mediciones. Se deben aprovechar de una forma más eficiente las posibilidades que la red de computadoras de la FIE está ofreciendo para las aplicaciones educativas, sus diferentes roles y usos; así mismo, resulta imprescindible ofrecer estrategias de enseñanza-aprendizaje que faciliten la adquisición de los conocimientos. Otros aspectos y no menos importantes, son los criterios emitidos por expertos de los principales CES de Cuba, sobre los programas analíticos de las asignaturas de la disciplina. Dichas opiniones, evidencian la necesidad de desarrollar el aprendizaje significativo de los alumnos; articulando debidamente los diferentes contenidos, en función del sistema de habilidades y las exigencias planteadas en el modelo del profesional que se requiere formar. Consecuentemente, el presente capítulo, afronta como tema general la elaboración de mapas conceptuales de la asignatura Mediciones Electrónicas, para lo cual se desarrolla un estudio de la asignatura dentro del campo de las tecnologías complejas, especificando en sus objetivos, temas que aborda y directrices seguidas por esta..

(32) CAPÍTULO 2. LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. 2.1. 22. Instrumentación Electrónica.. La instrumentación electrónica se ocupa fundamentalmente de los bloques relacionados con la captura de señales de proceso y el acondicionamiento de señal; aunque abarca también la transmisión, representación o visualización de magnitudes entre otras. Algunos autores la abordan como dos conceptos: instrumentación electrónica de medida e instrumentación electrónica de control(Pérez et al., 2004). Un sistema de medida electrónico(Pérez et al., 2004) es aquel equipo cuya finalidad es obtener información acerca de un proceso físico y presentar dicha información en forma adecuada a un observador o a otro sistema técnico de control (Figura 2.1).. Entrada Sensor. Acondicionamiento. Conversión AD. ADQUISICIÓN DE DATOS. Procesador. PROCESAMIENTO DE DATOS. Conversión DA. Acondicionamiento. Salida. DISTRIBUCIÓN DE DATOS. Figura 2.1. Sistemas de Medida Electrónico. Las tres funciones fundamentales que componen un sistema de medida electrónico se pueden apreciar en la figura anterior: adquisición, procesamiento y distribución de datos. Adquisición de datos: La información de las variables a medir es adquirida y convertida en una señal eléctrica. De esta etapa dependerán las prestaciones del sistema de medidas. En este subsistema interviene el sensor que es el dispositivo encargado de convertir la variable del mundo físico en una señal eléctrica a fin de poder ser procesada adecuadamente. Con frecuencia, la señal procedente del sensor tiene características que la hacen poco apropiada para ser procesada: pequeño nivel, espectro grande, falta de linealidad, etc. Pues se hace necesaria una etapa de acondicionamiento de la señal. Este acondicionamiento consiste en realizar alguna de las siguientes operaciones básicas: amplificación, filtrado, linealización, modulación/demodulación. En un esfuerzo por.

(33) CAPÍTULO 2. LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. 23. simplificar el diseño, ahorrar espacio, eliminar fuentes de errores y reducir costos, los sensores suelen incluir circuitería de acondicionamiento, dando lugar a sensores integrados que incluso proporcionan una salida digital. Después del acondicionamiento, la señal es convertida del mundo analógico al digital mediante un convertidor análogo-digital (ADC). Procesamiento de datos: Consiste en el procesamiento, selección y manipulación de los datos con arreglo a los objetivos perseguidos. Esta función suele ser realizada por un procesador digital, tipo microcontrolador o procesador digital de señal. La salida del subsistema anterior es procesada mediante un procesador digital de señales, que en muchas ocasiones puede integrar el ADC (convertidor analógico-digital). Una vez procesada la señal puede ser necesario entregar la información en una forma analógica en cuyo caso es preciso proporcionar otra interfaz desde el dominio digital al mundo analógico mediante un convertidor digital-analógico (DAC). Distribución de datos: El valor medido se presenta a un observador (por ejemplo, mediante un display), se almacena (en disco o en chip de memoria) o bien se transmite a otro sistema. Finalmente, la señal del procesador se puede enviar a un observador para su visualización almacenada en memoria o a otro equipo de medida o sistema de control. 2.2. Las Mediciones Electrónicas dentro de las tecnologías complejas.. La Electrónica Aplicada es una materia relativamente joven, pero el desarrollo alcanzado por esta en el siglo XX ha permitido que se convierta en una tecnología compleja, la cual se puede considerar dividida en cuatro grandes campos que se sustentan cada uno sobre el anterior en forma de tronco de pirámide invertida, tal como se indica en la Figura 2.2. La instrumentación electrónica es la técnica que se ocupa de la medición de cualquier tipo de magnitud física, de la conversión de la misma a magnitudes eléctricas y de su tratamiento para proporcionar la información adecuada a un sistema de almacenamiento, procesamiento, visualización, transmisión y/o control. Su estudio es el objetivo de la Electrónica Industrial y en este nivel es donde se ubica la asignatura Mediciones Electrónicas, clasificándose como tecnología compleja, atendiendo a que: • Los sistemas incluidos en ella se describen mediante un conjunto de conceptos básicos.

(34) CAPÍTULO 2. LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. 24. y de subsistemas de complejidad creciente no excluyentes entre sí, que se subdividen a su vez en uno o más niveles de subconceptos asociados o excluyentes entre sí. Teniendo en cuenta las características de las tecnologías complejas, su enseñanza, suele quedar reducida, en la mayoría de los casos, al análisis de elementos, dispositivos o sistemas reales. Por lo que ofrece al alumno una visión limitada y no permite un análisis global de la misma.. Figura 2.2. Áreas de la Electrónica. Al abordar las tecnologías complejas se deben desarrollar métodos sistemáticos para describirlas y organizar sus características. Se debe definir una metodología de análisis que se pueda aplicar a cualquier campo de la tecnología, con el fin, entre otros, de estructurar de forma más sistemática la actividad de enseñanza de sus contenidos. La metodología de análisis y descripción de una tecnología compleja puede estar facilitada por dos procesos complementarios entre sí: 9 El análisis basado en la división de la tecnología en niveles, la detección de los elementos que los componen y los conceptos asociados con ellos. 9 La representación basada en mapas conceptuales. En el primer proceso, la metodología de análisis se basa en la organización del.

(35) CAPÍTULO 2. LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. 25. conocimiento de una tecnología compleja en diferentes niveles de complejidad creciente. El análisis del Nivel 0 consiste en la detección de los componentes básicos, la descripción de cada uno de ellos y su clasificación. La descripción de cada uno de los niveles de subsistemas consiste en la detección de las diferentes formas de combinar los subsistemas de nivel inferior. El análisis finaliza al alcanzar el Nivel N (superior), correspondiente a los sistemas reales. En el análisis del nivel superior se eligen un conjunto representativo de sistemas reales y se realiza su descripción de forma detallada para definir todos los conceptos asociados con la tecnología en cuestión. El análisis comienza por la búsqueda de los elementos comunes a todos los subsistemas. Seguidamente, se determinan los conceptos asociados con ellos que constituyen diferentes formas de combinarlos entre sí. Se continúa buscando subconceptos de cada concepto y así sucesivamente hasta dar por finalizado el análisis. El número de niveles de este proceso depende de cada tecnología concreta y finaliza con la descripción de los diferentes tipos de sistemas pertenecientes a la tecnología y el análisis de sus aplicaciones. La obtención de un modelo descriptivo de una tecnología compleja no es una tarea trivial. Conlleva un considerable esfuerzo de búsqueda y análisis de información, pero constituye una herramienta de gran valor desde el punto de vista didáctico. A partir del modelo descriptivo, es posible conocer todas las características de una tecnología; así como las de los sistemas que pertenecen a la misma. Por ello, un método válido para la enseñanza de las tecnologías complejas consiste en realizar su estudio a partir del análisis de los modelos descriptivos (Figura 2.3)..

(36) CAPÍTULO 2. LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. 26. Figura 2.3. Método de análisis de un nivel alto de subsistemas complejos. 2.3 Programa, objetivos y contenidos de estudio de las Mediciones Electrónicas. La instrumentación electrónica ha avanzado vertiginosamente, alcanzando niveles de gran complejidad por lo que en la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica se hace necesario el estudio de la asignatura Mediciones Electrónicas como parte del plan para la formación de estudiantes como profesionales preparados de acorde a los requerimientos actuales en esa rama. En la carrera Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica se estudia la asignatura Mediciones Electrónicas en segundo semestre de tercer año del CRD (Cursos Regular Diurno) y en cuarto año del CPE (Curso Por Encuentros). En el plan de estudios vigente, el C modificado, la asignatura cuenta con un total de 80 horas de clases. Para lograr un acercamiento al plan de estudios D, a implementarse a partir del curso escolar 2008-2009 comenzando por primer año; donde el número de horas lectivas disminuye a 48, se ha autorizado impartir la misma en un total de 64 horas. Este cambio debe estar adecuadamente fundamentado en el empleo progresivo de los recursos de las TIC disponibles en la FIE, e implica el tránsito hacia la semipresencialidad..

(37) CAPÍTULO 2. LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. 27. Para lograr una adecuada calidad en el proceso de enseñanza-aprendizaje, una vez aplicado el plan D, una estrategia apropiada. a seguir. es el eH-Learning; ya que apoya. el. aprendizaje presencial en el empleo de herramientas no presenciales. Esta estrategia de aprendizaje, reclama el desarrollo de nuevos materiales educativos para complementar el proceso de enseñanza de la asignatura Mediciones Electrónicas. Con el advenimiento. del nuevo plan de estudios, el número de horas lectivas disminuye. considerablemente y se requiere de un sustento electrónico para suplir en gran medida la presencia del profesor en el aula. En el Anexo I se ofrecen los objetivos generales instructivos, contenidos y los sistemas de habilidades de la asignatura Mediciones Electrónicas. Entre las habilidades a desarrollar mediante el estudio de la asignatura Mediciones Electrónicas, en la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica en Cuba; encontramos(Roche, 2007). •. Calcular el error en esquemas de medición.. •. Seleccionar correctamente los medios de medición, a partir de las exigencias de una aplicación determinada y las características de los medios, de forma que permita lograr el diseño de una instalación eficiente.. •. Utilizar adecuadamente las posibilidades que brinda un sistema de medición conformado a partir de una computadora, para la medición de magnitudes eléctricas y no eléctricas, seleccionando correctamente los acondicionadores de señales necesarios.. Para propiciar el desarrollo de las anteriores habilidades, en el programa analítico de las Mediciones Electrónicas en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, se declaran los siguientes objetivos (MES, 1998): •. Conocer los conceptos básicos de la metrología.. •. Conocer el principio de trabajo y criterios de selección de los convertidores primarios utilizados en las mediciones de magnitudes no eléctricas.. •. Utilizar los conceptos fundamentales de la instrumentación electrónica moderna y los elementos necesarios para conformar un sistema de medición utilizando la computadora personal..

(38) CAPÍTULO 2. LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. 28. Para apropiarse de los contenidos y habilidades anteriores, la bibliografía que define el plan de estudios es la siguiente: como texto básico el libro de “Introducción a la electrónica de medida”, Tomo 1 y 2 de Jesús Díaz Rodríguez, José Antonio Jiménez Calvo y Francisco Javier Meca, el cual pueden consultar en la biblioteca. Por otro lado los estudiantes disponen del texto de consulta: “Electronics Instruments and Messurements” de los autores Larry Jones & A. Foster Chin. Además, cuentan con material electrónico en la red tales como: conferencias, clases prácticas, hojas de datos, seminarios y laboratorios. Se puede apreciar que existe una amplia variedad de fuentes para adquirir el conocimiento de la asignatura; pero los contenidos se encuentran muy dispersos, por lo que se plantea la necesidad de agruparlos y reorganizarlos mediante el desarrollo de materiales electrónicos complementarios, que orienten mejor al alumno en su estudio independiente. 2.3.1. Principales temas de las Mediciones Electrónicas tratados en diferentes universidades del mundo.. Muchas son las universidades en el mundo que abordan las Mediciones Electrónicas como asignatura de la carrera Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica. Tratada con diferentes nombres. entre los que. sobresalen: Instrumentación Electrónica, Medidas. Electrónicas o Mediciones Eléctricas, las cuales no presentan grandes diferencias en cuanto a los temas y contenidos impartidos en sus cursos. A continuación se brinda la Tabla 2.1 como parte de un estudio realizado, donde se tomaron en cuenta la relación de temas de la asignatura Mediciones Electrónicas en diferentes universidades extranjeras. Las universidades que se analizaron son las siguientes: •. Universidad de la Nacional de la Plata (UP), Argentina(Universidad Nacional de la Plata, 2002).. •. Universidad de Sevilla (US), España(Universidad de Sevilla, 2004).. •. Universidad de Manchester (UM), Inglaterra(Abreu and Cárdenas, 2007).. •. Universidad de Oviedo (UO), España(Ferrero, 2007)..

(39) CAPÍTULO 2. LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. 29. En la Tabla 2.1 se puede observar la diversidad de temas tratados en las diferentes universidades, visualizándose objetivos comunes en la enseñanza de la asignatura. En la mayoría de las universidades se abordan: Generalidades en las mediciones, donde se tratan los errores, señales, captura de información, etc. Acondicionamiento de señales y los sensores como elementos primarios de este proceso. Empleo de herramientas de simulación. Tabla 2.1. Temas de la asignatura Mediciones Electrónicas en las diferentes universidades extranjeras. M.E. UP. US. UM. UO. Errores de medición.. Introducción a la instrumentación.. Señales y Captura de información.. Principio generales de instrumentación.. Tema II. Puentes de corriente continua y alterna.. Acondicionamiento de la señal.. Sensores y sistemas de sensado.. Circuitos electrónicos de uso en la instrumentación.. Tema III. Osciloscopio.. Transductores.. El entorno de las mediciones.. Interferencias electromagnéticas.. Tema IV. Transductores de temperatura.. Interferencias electromagnéticas.. Instrumentación moderna.. Sensores y acondicionamiento de señal.. Tema I. Tema Errores debidos a señales espurias en V sistemas de medida. 2.3.2. Instrumentación electrónica avanzada.. Temas tratados en la asignatura Mediciones Electrónicas en los diferentes CES de Cuba.. La Tabla 2.2 forma parte de un estudio realizado (Abreu and Cárdenas, 2007) sobre los resultados obtenidos en el proyecto: “Generalización de experiencias en la enseñanza de la.

(40) CAPÍTULO 2. LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. 30. Electrónica”. En el mismo participaron profesores de los distintos Centros de Educación Superior (CES) de Cuba. Tabla 2.2. Temas tratados en la asignatura Mediciones Electrónicas en los diferentes CES de Cuba.. En la tabla anterior se muestra el orden en que son impartidos los temas de la asignatura Mediciones Electrónicas; reflejándose la diversidad de estos, no obstante, los objetivos de la asignatura se cumplen en todas las instituciones..

(41) CAPÍTULO 2. LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN EL TERRENO DE LAS TECNOLOGÍAS COMPLEJAS.. 31. 2.4 Principales directrices en las Mediciones Electrónicas. El auge de las PC en los últimos veinte años ha revolucionado la instrumentación de ensayos, mediciones, y automatización. Por citar algunos ejemplos, el correo tradicional está siendo reemplazado por el correo electrónico y el diseño con regla y compás está siendo sustituido por programas de CAD. Un importante desarrollo en el ámbito de las mediciones electrónicas producto de la ubicuidad de las PC es el concepto de instrumentación electrónica virtual que ofrece innumerables ventajas a los estudiantes, científicos e ingenieros. Además, el desenfrenado avance de la microelectrónica, ha puesto en manos de la mayoría de los usuarios herramientas antes reservadas para grandes sistemas informáticos o empresas; como son las distintas herramientas de simulación, las cuales han tenido una gran acogida por la infinidad de beneficios que brindan. A modo de conclusión; podemos observar que entre las principales directrices en las Mediciones Electrónicas encontramos: o Simulación o Instrumentación virtual 2.4.1. Instrumentación electrónica virtual.. En la actualidad un gran número de aplicaciones de medida utilizan PC y tarjetas de adquisición de datos (o instrumentos de adquisición) como etapa previa a la captura de información, pero la funcionalidad exacta del sistema de medida se define por software aprovechando la capacidad del procesamiento del computador. La combinación de hardware en la tarea de adquisición de señal y software de procesamiento, define un nuevo modelo de instrumento sobre una plataforma informática donde la solución de instrumentación viene definida por el usuario y no por el fabricante. Así puede concebirse un instrumento con la interfaz deseada, dotarle de la funcionalidad precisa y aprovechar la capacidad de visualización que brinda el computador. Este concepto de instrumento se denomina "instrumento virtual" o "instrumento software". en contraposición con el. "instrumento físico" o "instrumento real"(Pérez, Álvarez, Campo, Ferrero & Grillo, 2004). El concepto de "instrumentación virtual"(Roche, 2005) es más que una. medición de. corriente o voltaje ya que incluye el procesamiento, análisis, almacenamiento y distribución de los datos e información, relacionados con la medición de una o varias señales.