Software educativo para la enseñanza/aprendizaje de los cuadriláteros basados en el método dabeja

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(1)SOFTWARE EDUCATIVO PARA LA ENSEÑANZA/APRENDIZAJE DE LOS CUADRILÁTEROS BASADO EN EL MÉTODO DABEJA.. David Ramírez & Jhankenny Cárdenas. Mayo 2016. Universidad Cooperativa de Colombia. Villavicencio, Meta. Ingeniería de Sistemas..

(2) Tabla de Contenidos 1. 2. 3.. ii. Resumen.................................................................................................................................. 1 Abstract ................................................................................................................................... 2 Introducción ............................................................................................................................ 3 3.1. Método DABEJA ............................................................................................................ 5 4. Descripción del proyecto ........................................................................................................ 7 4.1. Problema ......................................................................................................................... 7 4.2. Objetivos ......................................................................................................................... 8 4.2.1. Objetivo General. .................................................................................................... 8 4.2.2. Objetivos Específicos.............................................................................................. 8 4.3. Metodología .................................................................................................................... 9 4.3.1. Metodología de la Investigación. ............................................................................ 9 4.3.2. Metodología Ingenieril.......................................................................................... 11 4.4. Marco conceptual. ......................................................................................................... 12 4.4.1. E-learning. ............................................................................................................. 12 4.4.2. Java. ...................................................................................................................... 13 4.4.3. Geometría. ............................................................................................................. 14 4.4.4. Educación. ............................................................................................................. 14 4.4.5. Aprendizaje. .......................................................................................................... 15 4.4.6. Modelo Vista Controlador MVC .......................................................................... 16 5. Descripción de las actividades realizadas. ............................................................................ 17 5.1. Presentación de proyecto de investigación. .................................................................. 17 5.2. Explicación técnica método DABEJA. ......................................................................... 19 5.3. Presentación primer avance. ......................................................................................... 20 5.4. Diseño de modelado UML. ........................................................................................... 20 5.5. Entrega primera versión software. ................................................................................ 21 5.6. Implementación herencia en clases de objetos. ............................................................ 22 5.7. Inscripción XIII encuentro regional semilleros investigación. ..................................... 23 5.8. Descripción técnica del sistema. ................................................................................... 24 5.8.1. Componentes......................................................................................................... 25 5.8.2. Topología. ............................................................................................................. 26 5.9. Socialización final a tutores. ......................................................................................... 26 6. Aporte de experiencia para formación profesional. .............................................................. 27 7. Conclusiones ......................................................................................................................... 29 8. Lista de referencias ............................................................................................................... 30.

(3) Lista de tablas. iii. Tabla 1. Tabla de requerimientos iniciales. ................................................................................. 18 Tabla 2. Cronograma de actividades. ........................................................................................... 19 Tabla 3. Descripción de Actores .................................................................................................. 19.

(4) Lista de figuras. iv. Figura 1. Formulas coordenadas eje X polígono regular de n-lados. ............................................ 6 Figura 2. Formulas coordenadas eje Y polígono regular de n-lados. ............................................ 6 Figura 3. Proceso de investigación cuantitativa............................................................................. 9 Figura 4. Proceso de prototipado. ................................................................................................ 11 Figura 5. Ejemplo Modelo Vista Controlador (MVC). ............................................................... 16 Figura 6. Diagrama de casos de uso V1.0.................................................................................... 21 Figura 7. Diagrama de casos de uso V2.0.................................................................................... 22 Figura 8. Formula escala dinámica logarítmica. .......................................................................... 22 Figura 9. Diagrama de Clases Final. ............................................................................................ 23 Figura 10. Diagrama Casos de uso Final. .................................................................................... 24 Figura 11. Aportes a la formación profesional. ........................................................................... 27.

(5) 1. 1. Resumen. En este informe se presenta el diseño e implementación de un software educativo en JAVA para la enseñanza y aprendizaje de cuadriláteros basado en el método DABEJA, desarrollado como opción de grado bajo la modalidad de Auxiliar de Investigación por estudiantes de último semestre de la facultad de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Cooperativa de Colombia sede Villavicencio, con la asesoría del docente miembro de la facultad de Ingeniería Civil y autor del método matemático utilizado en el desarrollo, donde se establece la manera en que este método fomenta el uso del razonamiento abstracto entre los estudiantes y se fortalecen los elementos matemáticos constituyentes de las figuras geométricas en un plano cartesiano, a la vez que el software propuesto actúa como una herramienta de apoyo que ayuda a fijar los conceptos y refuerza el proceso de aprendizaje educativo. Palabras clave: JAVA, TIC’s, método DABEJA, software educativo, geometría, e-learning..

(6) 2. 2. Abstract This article presents the design and implementation of an educational software based on JAVA for teaching and learning of quadrilaterals based on the “DABEJA method, developed by 10th semester students from the system’s engineering faculty of the “Universidad Cooperativa de Colombia, sede Villavicencio” together with the advise of full time professor of the faculty of Civil Engineering and author of the mathematical method implemented in the software, Ing. Daniel Bejarano. This applied investigation establishes the way in which DABEJA method, encourages the usage of abstract reasoning and the constituent mathematical elements from geometric figures are strengthened among students while the proposed software acts as a support tool that helps fixate the concepts and reinforces the educational learning process. Keywords: JAVA, TIC’s, DABEJA method, educational software, geometry, elearning..

(7) 3. 3. Introducción. En los últimos años, las tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) se han convertido en un apoyo fundamental para el ámbito pedagógico, donde las herramientas tecnológicas permiten el aprovechamiento de nuevos paradigmas y métodos de enseñanza, de esta forma se convierten en responsabilidad conjunta tanto del estudiante como del alumno. Por otro lado es importante destacar la forma en que las deficiencias detectadas en la selección de contenidos y el proceso de enseñanzaaprendizaje de las matemáticas y más concretamente, la geometría en la educación media en Colombia, abre la puerta a la búsqueda de una solución pedagógica con unas bases conceptuales sólidas. Los procesos de enseñanza y aprendizaje requieren nuevos desarrollos de software que los faciliten, los lenguajes de programación como Java y nuevas técnicas de parametrización permiten modelar las figuras geométricas. Partiendo de estos modelos matemáticos, abstrayendo sus partes constituyentes en componentes del patrón de arquitectura de software Modelo Vista Controlador (MVC) (Mestras, 2008), se hace posible la implementación de un sistema robusto con énfasis en la facilidad de mantenimiento, reutilización de código y encapsulamiento de la información. El proyecto de investigación “Creación de un software educativo para la enseñanza / aprendizaje de los cuadriláteros generados a partir de un lenguaje de programación y el método DABEJA”, aprobado por CONADI (Comité Nacional para el Desarrollo de la Investigación, Ciencia y Tecnología) se enmarca bajo la modalidad de opción de grado.

(8) 4 como auxiliares de investigación vigente en la Universidad Cooperativa de Colombia y se rige bajo los parámetros establecidos por la institución educativa, entre los cuales se determina que el auxiliar de investigación debe realizar una o varias de las siguientes actividades: . Aportar en la argumentación sobre las alternativas metodológicas y procedimentales que conviven dentro del proyecto de investigación.. . Codificar y preparar las bases de datos del proyecto de investigación.. . Participar en el procesamiento y análisis estadístico de los datos, así como en la verificación de las hipótesis del proyecto.. . Participar en el diseño y desarrollo de las sesiones experimentales y/o actividades de campo.. . Participar en la elaboración de los productos parciales y finales del proyecto como generación de informes, artículos, patentes, prototipos y demás derivados de la investigación. Como parte fundamental de la fase de análisis del ciclo de vida del sistema, se hace. necesaria la identificación de los requerimientos funcionales por medio de diagramas UML (clases general, clases de uso), se establecen los módulos y las clases del software educativo. Para asegurar la portabilidad de la aplicación y facilitar su uso masivo, el lenguaje de programación utilizado es JAVA; gracias a su diseño, el cual hace uso de una máquina virtual abstracta para ejecutar el código, este lenguaje de programación nos ofrece la mayor flexibilidad de distribución y compatibilidad entre sistemas operativos..

(9) 5 3.1.. Método DABEJA El método DABEJA como sistema de representación gráfica y matemática de. triángulos y polígonos regulares en el plano cartesiano, nace de la necesidad detectada a partir de las falencias encontradas en la enseñanza y el aprendizaje de la geometría descriptiva en la educación media. El uso masificado de regla y compás como únicas herramientas para la construcción y representación gráfica de figuras geométricas ha generado una déficit en el uso del pensamiento abstracto por parte de los estudiantes, no solo en el ámbito matemático sino también evidenciándose en su capacidad de resolución de conflictos. Estos problemas detectados, generaron que desde la práctica pedagógica, se desarrollara un método preciso que pudiera construir triángulos y polígonos regulares por medio de un algoritmo matemático, el cual partiendo de una serie de parámetros, calcula la posición de los puntos en el plano que conforman la figura geométrica estudiada véase Figuras 1 y 2. Las fórmulas utilizadas, contienen variables conocidas en cursos de trigonometría, como las funciones seno y coseno, ángulos de rotación “θ”, suplementarios “ω” e internos “ω´ ” puntos coordenados 𝑃𝑛 = ( 𝑋𝑛 , 𝑌𝑛 ) cuyas componentes tiene valores reales positivos localizados en el plano cartesiano, el valor del lado del polígono regular “L”, Bejarano (2007)..

(10) 6. Figura 1. Formulas coordenadas eje X polígono regular de n-lados. Fuente: Elaboración propia.. Figura 2. Formulas coordenadas eje Y polígono regular de n-lados. Fuente: Elaboración propia.. Para construir un polígono regular de n-lados se deben tener en cuenta los siguientes conceptos entre otros: . Los conceptos y variables mencionadas en apartados anteriores.. . La cantidad de puntos a localizar depende del número de lados introducido.. . El ángulo suplementario para un polígono regular está dado por 𝑤 = ( i es igual al número de lados.. 360 𝑖. ), donde.

(11) 7. 4. Descripción del proyecto Para contextualizar el desarrollo del proyecto “Software educativo para la enseñanza /aprendizaje de los cuadriláteros basado en el método DABEJA”, es pertinente describir el problema e iniciativa de investigación, los objetivos implementados y la metodología que se utilizó.. 4.1.. Problema. El aprendizaje de la geometría en las instituciones educativas de nivel básico, medio o superior ha estado relegada a la construcción de figuras geométricas planas sin profundización formal de pensamiento, la cual requiere de procesos de demostración matemática argumentada por un lenguaje coherente, aplicación de teoremas que se abordan a través de problemas clásicos donde lo único que se demuestra es el resultado numérico y el proceso algebraico dando una valoración superflua al desarrollo del pensamiento formal en los estudiantes. Las herramientas de enseñanza que se emplean son la regla, el compás y transportador las cuales en su mayoría no son empleadas adecuadamente por el estudiante, además el docente maneja pocas herramientas tecnológicas como software educativos, Esto dificulta los procesos de enseñanza y el aprendizaje formal del estudiante desde la geometría con la cual accedan e integren otros conocimientos que le permita aplicarlo en su desarrollo personal y profesional. Por ello el interrogante planteado para el proyecto es: ¿Cómo fortalecer la enseñanza de la geometría en especial.

(12) 8 de los cuadriláteros empleando estrategias dinámicas y el uso de las tecnologías de la información y comunicación Tics? Teniendo en cuenta el problema descrito, se planteó la realización del diseño, implementación y ejecución de un software educativo multiplataforma basado en las formulas y algoritmos establecidos en el método DABEJA para la construcción de polígonos regulares y figuras planas sin emplear el uso del compás, dirigido a los estudiantes de educación media y superior con afinidad a la aplicación de las ciencias de la matemática y geometría.. 4.2.. Objetivos. 4.2.1.. Objetivo General.. Diseñar un software educativo de geometría que permita construir los cuadriláteros empleando la parametrización del método DABEJA, el lenguaje de programación y las estrategias didácticas de matemáticas para su enseñanza y aprendizaje.. 4.2.2. •. Objetivos Específicos. Pre-diseñar el aplicativo para construir los cuadriláteros identificando estructuras axiomáticas, relaciones, propiedades y demostraciones según los teoremas.. •. Utilizar la parametrización del método DABEJA, su desarrollo formal y las propiedades de los cuadriláteros en el diseño y programación del software educativo..

(13) 9 •. Programar el aplicativo de los cuadriláteros empleando el lenguaje de programación apropiado y otros recursos multimedia como herramienta de enseñanza de la geometría.. 4.3.. Metodología. Debido al carácter multidisciplinario de este proyecto de investigación, se han aplicado dos enfoques metodológicos complementarios, los cuales difieren en su naturaleza teórica y técnica lo cual permite abordar el proyecto desde un ámbito más amplio.. 4.3.1.. Metodología de la Investigación.. Esta es una investigación con características tecnológicas mediada por la metodología de la investigación aplicada con enfoque cuantitativo, véase Figura 3. Está estructurada por una teoría que se profundiza y se determina en un conocimiento tecnológico. Que permita desarrollar un tecnofácto de aplicación matemática en el campo de la geometría, construyendo los cuadriláteros, evidenciando sus propiedades y relaciones a través del método DABEJA y estrategias didácticas..

(14) 10. Figura 3. Proceso de investigación cuantitativa. Fuente: Elaboración propia.. La investigación aplicada se ocupa de trabajar en el desarrollo de la tecnología y en su aplicación en situaciones reales. A medida que se tienen experiencias de aplicación de la tecnología por parte del grupo de investigación y empresas de la industria, se encuentran las posibles fallas en el modelo de solución propuesto y se definen las adaptaciones que puedan ser requeridas para su aplicación en empresas. En esta etapa normalmente se desarrollan proyectos investigativos de naturaleza más empírica y aplicada, en muchos casos siguiendo también esquemas de investigación-acciónparticipativa. Una iniciativa culminará esta etapa cuando pueda configurar una solución madura a alguna problemática en ingeniería de Investigación y desarrollo inicial Investigación aplicada Transferencia - Tendencias de la tecnología - Necesidades del entorno - Casos de éxito - Soluciones en casos concretos - Diagnósticos - Revisión del estado del arte - Investigación académica en laboratorio - Pruebas de concepto Proyectos piloto - Uso en proyectos reales - Desarrollo de productos Retroalimentación a.

(15) 11 partir de experiencias en proyectos reales - Cursos - Conferencias - Licenciamiento software, incluyendo consideraciones sobre las limitaciones e implicaciones de su implementación en empresas reales que realicen procesos de desarrollo de software, Chavarriaga (2004).. 4.3.2.. Metodología Ingenieril.. Debido a las limitantes de tiempo y presupuesto del proyecto de investigación, se evidencia la necesidad de elegir una metodología ágil que permitiera una constante comunicación y feedback entre el tutor y los auxiliares de investigación. Cada iteración de la metodología permite ajustar el prototipo a satisfacción del tutor, le permite a los desarrolladores entender mejor las necesidades y presentar resultados a corto plazo, véase Figura 4.. Figura 4. Proceso de prototipado. Fuente: Zachman, John A. El modelado de las empresas: la arquitectura de Zachman. 1999..

(16) 12. La metodología de prototipos permite resolver los problemas que se presentan al inicio del desarrollo cuando aún existe la incertidumbre de la adaptabilidad de los métodos paramétricos DABEJA al lenguaje de programación. Así mismo, los requisitos detallados de entrada, procesamiento de datos y estados de salida no son necesarios al inicio del desarrollo, en cambio, son obtenidos durante el transcurso de las iteraciones de la metodología.. 4.4.. Marco conceptual.. Para formular, diseñar e implementar un software educativo, es indispensable conocer el entorno, el contexto actual y las consideraciones que intervienen en el estado del arte actual de estos sistemas a través conceptos teóricos que funcionen como guía de ejecución de los mismos.. 4.4.1.. E-learning.. Como lo sugiere Collis (2004), la generación de un proceso de incorporación de las TIC en los procesos educativos debe verse como un proceso de innovación. Como lo expresa la autora, el proceso puede verse en tres fases: Iniciación del cambio, Escalabilidad del cambio (implementación), Institucionalización del cambio. Adicionalmente en cada una de estas fases deben cuidarse aspectos: Institucionales y organizativos, pedagógicos y educativos (proceso enseñanza – aprendizaje) y tecnológicos, los cuales se articulan y complementan de muy diversas formas. Organizaciones de alcance mundial como la Organización de Estados Iberoamericanos para la Educación, la Ciencia y la Cultura (OEI) y la Organización de.

(17) 13 las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura ( United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization – UNESCO) han planteado de forma reiterada la necesidad de que los docentes posean una superación actualizada, acorde con el desarrollo científico-técnico que permita un proceso de enseñanza aprendizaje de calidad, por lo que se han incluido entre las metas del milenio el fortalecimiento de la capacitación docente y la incorporación de las TIC en las tareas de enseñanza a partir de definiciones pedagógicas necesarias para precisar el sentido de su uso en los contextos educativos.. 4.4.2.. Java.. De acuerdo a Debrauwer (2013), los patrones de construcción tienen la vocación de abstraer los mecanismos de creación de objetos. Un sistema que utilice estos patrones se vuelve independiente de la forma en que se crean los objetos, en particular, de los mecanismos de instanciación de las clases concretas. Estos patrones encapsulan el uso de clases concretas y favorecen así el uso de las interfaces en las relaciones entre objetos, aumentando las capacidades de abstracción en el diseño global del sistema. En la mayoría de lenguajes orientados a objetos, la creación de objetos se realiza gracias al mecanismo de instanciación, que consiste en crear un nuevo objeto mediante la llamada al operador new configurado para una clase (y eventualmente los argumentos del constructor de la clase cuyo objetivo es proporcionar a los atributos su valor inicial). Tal objeto es, por consiguiente, una instancia de esta clase..

(18) 14 4.4.3.. Geometría.. Según Narayanan (1995), se requieren dos clases de información para manejar este tipo de razonamiento: información visual e información conceptual. La información visual se obtiene del diagrama o la representación gráfica; esta incluye la configuración espacial, la forma del modelo gráfico y sus componentes. La información conceptual proviene del conocimiento previo del sujeto e incluye el conocimiento predictivo, utilizado para hacer inferencias acerca de la dinámica del modelo gráfico. Jones (2000) señala que la preparación para la demostración geométrica puede hacerse con actividades de enseñanza que lleven a los estudiantes a tener conciencia de la dependencia entre propiedades, y agrega que ello hace que el razonamiento deductivo sea significativo. Olivero (2002) plantea que el aprendizaje de la demostración se favorece mediante procesos, apoyados en la geometría dinámica, que focalizan la atención de los estudiantes en hechos particulares de los cuales van emergiendo las conjeturas y elementos para realizar una demostración. Reconoce además que el papel fundamental del programa de geometría dinámica es constituirse en instrumento con el cual el contexto interno del aprendiz (que incluye el conocimiento previo y su experiencia) se puede hacer explícito y puede ser compartido con otros.. 4.4.4.. Educación.. Sobre la educación de 1970, Toffler (1970) consideraba que el rol del docente debía ser diferente, menos magistral. Veía la oferta educativa como algo que debía enfocarse en las necesidades del futuro, no en el pasado..

(19) 15 Gibbons (1998), en un escenario más informatizado, confiaba en que los medios computacionales asumieran un rol protagónico en los procesos formativos, pero su postura agregaba dos caras a la moneda en el uso de las TIC en educación. La primera, las TIC para mejorar el proceso educativo, guiado por un aprendizaje autónomo; y la segunda, la posibilidad de deshumanizar la formación.. 4.4.5.. Aprendizaje.. Castañeda (1987, mencionado por Escamilla, 2000) define teoría de aprendizaje como: “un punto de vista sobre lo que significa aprender. Es una explicación racional, coherente, científica y filosóficamente fundamentada acerca de lo que debe entenderse por aprendizaje, las condiciones en que se manifiesta éste y las formas que adopta; esto es, en qué consiste, cómo ocurre y a qué da lugar el aprendizaje”. Alonso y Gallego (2000) clasifican las teorías del aprendizaje de acuerdo a su importancia pedagógica en ocho tendencias. . Teorías Conductistas. . Teorías Cognitivas. . Teoría Sinérgica de Adam. . Tipología del Aprendizaje según Gagné. . Teoría Humanista de Rogers. . Teorías Neurofisiológicas. . Teorías de Elaboración de la Información. . El Enfoque Constructivista.

(20) 16 4.4.6.. Modelo Vista Controlador MVC. Al construir aplicaciones interactivas, así como otros programas, la modularidad de componentes tiene beneficios enormes. Al aislar las unidades funcionales de las demás, se vuelve más sencillo para el desarrollador de la aplicación el modificar cada una sin afectar al resto, como se puede observar en la figura 5, el patrón MVC se convierte entonces en la aplicación exitosa de estos principios donde objetos de distintas clases, se encargan de tomar control sobre las operaciones relacionadas al dominio de la aplicación (modelo), la visualización del estado del programa (Vista) y la interacción entre el usuario y el modelo y la vista (Controlador), Krasner (1988).. Usuario. Controlador. Vista. Modelo. Figura 5. Ejemplo Modelo Vista Controlador (MVC). Fuente: Elaboración propia..

(21) 17. 5. Descripción de las actividades realizadas. Durante el proceso de investigación, se realizaron varias reuniones de control y socialización de avances con los tutores del proyecto. Se cuenta con una serie de actas en las cuales se deja constancia de las actividades realizadas por los auxiliares de investigación en distintos periodos de tiempo.. 5.1.. Presentación de proyecto de investigación.. Se realizó la presentación del proyecto de investigación “Software educativo para la enseñanza/aprendizaje de los cuadriláteros basado en el método DABEJA.”, liderado por el ingeniero Daniel Bejarano como opción de grado para los estudiantes que se van a desenvolver en el rol de auxiliares de investigación. Se definen los requerimientos básicos iniciales que debe tener el software, la descripción de actores y el cronograma de actividades a seguir de acuerdo a sprints de actividades de 15 días, véase Tablas 1, 2 y 3. A continuación se presenta una tabla en la cual se relacionan los requerimientos detectados durante la etapa de socialización del proyecto; la misma, presenta un análisis provisional del problema de desarrollo planteado y posteriormente se encontró sujeta a cambios durante el desarrollo de la investigación..

(22) 18 Tabla 1. Tabla de requerimientos iniciales. ID. Requerimientos. Descripción. 001. Software multiplataforma. La plataforma de desarrollo elegida debe ser compatible con distintos tipos de plataformas y sistemas operativos.. 002. Gráfica plano cartesiano. Como elemento principal, el software debe contar con un plano cartesiano sobre el cual se grafiquen las figuras geométricas.. 003. Implementación método DABEJA. El modelo matemático DABEJA debe ser implementado en el lenguaje de programación elegido para el desarrollo al pie de la letra.. 004. Obtener parámetros iniciales. El sistema debe permitir al usuario ingresar los parámetros iniciales específicos para cada figura.. 005. Calcular coordenadas de polígonos. De acuerdo a los parámetros ingresados por el usuario, el algoritmo creado debe ser capaz de calcular y reconstruir las coordenadas de los puntos que constituyen la figura geométrica solicitada.. 006. Calcular área polígono. Como parte del proceso de apoyo al aprendizaje el sistema de calcular el área de las figuras de manera autónoma e informarlas al usuario.. 007. Calcular perímetro polígono. Como parte del proceso de apoyo al aprendizaje el sistema de calcular el perímetro de las figuras de manera autónoma e informarlas al usuario.. 008. Crear interfaz amigable. La interfaz del sistema debe ser sencilla, funcional y sobre todo amigable para los usuarios finales del sistema.. Fuente: Elaboración propia..

(23) 19 Tabla 2. Cronograma de actividades. 2015 Actividades. Sept. Oct. 2016 Nov. Enero. Feb. Marzo. Sprints 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Presentación proyecto Explicación técnica Fase análisis y diseño Modelado UML Primer prototipo Retroalimentación Segundo prototipo Descripción técnica Socialización Fuente: Elaboración propia.. Tabla 3. Descripción de Actores Actor. Docente, Estudiante. Función El actor es el encargado de realizar todas las funciones dentro del sistema, no utiliza actor de administrador debido a que el programa no tiene ninguna opción de configuración.. Fuente: Elaboración propia.. 5.2.. Explicación técnica método DABEJA.. Durante una reunión, el líder del proyecto y autor del método DABEJA, Ing. Daniel Bejarano, realiza la explicación detallada del algoritmo matemático a utilizar como base.

(24) 20 para la representación gráfica de los polígonos regulares. Se define el lenguaje de programación a trabajar de acuerdo a los requisitos levantados provisionalmente, por medio del estudio de aplicaciones existentes (Geogebra, Microsoft Excel). Java es el lenguaje elegido, debido a la experiencia previa en su manejo y sobre todo su capacidad de ser ejecutado en múltiples plataformas.. 5.3.. Presentación primer avance.. Como parte del proceso de abstracción de los conceptos matemáticos socializados anteriormente, se presenta simulación del proceso de cálculo de coordenadas partiendo de los parámetros planteados por el método DABEJA para un polígono de n-lados. La simulación fue realizada en Microsoft Excel y sirvió para detectar problemas de comprensión por parte de los auxiliares de investigación sobre algunas funciones trigonométricas aplicadas durante el proceso de implementación. Debido a esta circunstancia, se vio la necesidad de implementar una metodología de prototipos que permitiera detectar errores de forma temprana y mitigar sus impactos negativos sobre el proyecto.. 5.4.. Diseño de modelado UML.. De acuerdo a la información recopilada hasta la fecha, se elabora la primera versión del diagrama de casos de uso como base para el inicio de la implementación y desarrollo de la solución definitiva, véase Figura 6..

(25) 21. Figura 6. Diagrama de casos de uso V1.0. Fuente: Elaboración propia.. Se evidencia la falta de referentes bibliográficos para soportar la naturaleza de la investigación, por lo cual se asigna la tarea de busca de artículos en revistas indexadas relacionados con los temas: software educativo, aprendizaje y programación en JAVA.. 5.5.. Entrega primera versión software.. Partiendo de la primera versión del modelado de casos de uso, se presenta el primer prototipo funcional en JAVA, que permite graficar un polígono regular de n-lados a partir de 4 parámetros iniciales. La revisión de los resultados arroja varias oportunidades de mejora relacionadas con el rendimiento de la aplicación y las interfaces. El motor gráfico para el plano cartesiano utiliza un sistema lineal de coordenadas el cual funciona bien con figuras pequeñas, sin embargo al introducir medidas de una mayor proporción, la escala usada para las coordenadas no es capaz de representar la totalidad de las figuras. Teniendo en cuenta la retroalimentación sobre el primer diagrama de casos de uso, se realizan correcciones sobre el mismo y se presenta la versión 2.0, véase Figura 7..

(26) 22. Figura 7. Diagrama de casos de uso V2.0. Fuente: Elaboración propia.. 5.6.. Implementación herencia en clases de objetos.. Durante la etapa de desarrollo de los módulos gráficos para “rombo” y “romboide”, se detecta que existe una gran cantidad de métodos, atributos y clases comunes a los 3 objetos estudiados hasta el momento. Se inicia el desarrollo de un prototipo el cual hace uso de la herencia para crear super-objetos, los cuales exponen sus métodos y atributos a sus hijos, permitiendo mayor modularidad y legibilidad del código. Se implementa una escala logarítmica dinámica, la cual soluciona los problemas que presentaba la versión lineal anterior, véase Figura 8. 𝑧𝑜𝑜𝑚 = log10 𝑙𝑎𝑑𝑜𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟 10 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒 =. 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜𝑃𝑎𝑔 𝑧𝑜𝑜𝑚 ∗ (2.6 ∗ 𝑙𝑎𝑑𝑜𝑀𝑎𝑦𝑜𝑟) 0.9. Figura 8. Formula escala dinámica logarítmica. Fuente: Elaboración propia..

(27) 23 5.7.. Inscripción XIII encuentro regional semilleros investigación.. Redacción de formato de inscripción para proyecto de investigación en curso de la Redcolsi, que se llevara a cabo en la Corporación Universitaria del Meta en el mes de Mayo, como sustentación de investigación con opción a grado en la categoría de ingenierías. Se presentan diagramas de casos de uso y de clases definitivos, en los cuales se depuran las clases innecesarias, como se presentan en la Figura 9 y 10.. Figura 9. Diagrama de Clases Final. Fuente: Elaboración propia..

(28) 24. Figura 10. Diagrama Casos de uso Final. Fuente: Elaboración propia.. Haciendo uso de la implementación de la herencia, se terminan de desarrollar los módulos para las 7 figuras finales que componen el sistema en su totalidad. Se define la paleta de colores a utilizar y se inicia el proceso de redacción de la documentación que servirá como soporte de la investigación.. 5.8.. Descripción técnica del sistema.. El software educativo para la enseñanza/aprendizaje de los cuadriláteros basado en el método DABEJA, es un programa multiplataforma con el cual es posible graficar 7 tipos distintos de polígonos de acuerdo a una serie de parámetros iniciales específicos ingresados por el usuario. . Origen X. . Origen Y. . Longitud lado n. . Angulo de rotación inicial.

(29) 25 . # de lados. . ῳ. 5.8.1.. Componentes.. El sistema se encuentra compuesto por los siguientes componentes principales, los cuales pueden y son abstraídos a clases específicas las cuales heredan atributos de las generales estipuladas a continuación: . Menú principal. Clase Principal contiene las opciones para graficar los distintos polígonos incluidos en el software. Contiene hilo principal (main).. . Graph. Super-clase JPanel importada y extendida por todos los polígonos para hacer uso del módulo gráfico de plano cartesiano en el cual se muestran todos los polígonos calculados.. . GraphD. Super-clase JPanel extendida por todos los polígonos para mostrar el plano cartesiano con detalles de un polígono especifico.. . Options. Super-clase JPanel extendida e importada por todos los polígonos en la cual se presentan las opciones de parametrización específicas para cada polígono al usuario.. . OptionsD. Super-clase JPanel usada para presentar los detalles específicos de cada polígono como área y perímetro.. . Funciones. Clase específica para cada polígono en la cual se encuentran las funciones y métodos utilizados para graficar, calcular y en general toda la lógica de la aplicación. Cada polígono tiene su propia clase siguiendo una estructura de nombramiento de la siguiente forma: (nombrePoligono).Funciones.java..

(30) 26 . Rectangulo, Poligono, Rombo, Romboide, TrapecioEsc, TrapecioIso, TrapecioRect. Las clases que constituyen los objetos polígonos a graficar en la aplicación, estas clases extienden la clase cuadrilátero, en la cual se encuentran los atributos generales de las figuras.. 5.8.2.. Topología.. En la clase Principal.java, se inicializan las 3 clases interfaces (Grafica.java, Options.java y Options.java) y la clase Funciones.java, se crea un hilo de ejecución main y se inicia la aplicación. La clase Grafica.java contiene lógica de dibujo y construcción de la gráfica 2D. Esta grafica es creada trasladando las coordenadas de origen a (w/2, h/2) siendo w y h la altura del módulo gráfico. A partir del origen se construye el entramado, los ejes mayores y menores usando una escala dinámica, la cual es calculada al momento del renderizado de cada frame de la animación del hilo principal. El cálculo de la escala y las coordenadas subsecuentes se da por medio de la siguiente formula:. 5.9.. Socialización final a tutores.. Durante una reunión entre los tutores, el coordinador de investigación y los auxiliares, se realiza la presentación final del sistema, incluyendo el modelado UML (clases y casos de uso), manual de usuario, actas de reunión y la versión final del software..

(31) 27. 6. Aporte de experiencia para formación profesional.. El desarrollo de este proyecto requirió la práctica e implementación de habilidades comunicativas, lógicas e investigativas, críticas para el desempeño profesional a futuro de un ingeniero de sistemas. El trabajo en equipo, la coordinación con docentes investigadores, el desarrollo de un plan de trabajo estructurado, el cumplimiento de un cronograma y la oportunidad de explorar el área de la programación estadística de simulación matemática nos han permitido a los estudiantes involucrados en el proyecto, poner en práctica habilidades y conocimientos obtenidos durante la carrera profesional, así como descubrir nuevas oportunidades de mejora y profundizar en las fortalezas competitivas que nos permitan destacarnos en nuestro campo profesional.. Razonamiento a traves de la investigación. Trabajo en equipo. Desarrollo de liderazgo en proyectos ingenieriles. Cumplimiento de objetivos en tiempos establecidos.. Incursión en el área de la programación estadística.. Figura 11. Aportes a la formación profesional. Fuente: Elaboración propia..

(32) 28 Así mismo, gracias al trabajo realizado en el desarrollo de la investigación, se adoptan nuevos conocimientos, posiciones y perspectivas frente a la realidad y necesidades académicas tanto internas en la Universidad Cooperativa de Colombia, como de carácter nacional donde es posible afirmar que nos encontramos en una era que requiere la implementación de nuevas estrategias y mecanismos de enseñanza en la academia con el fin de relacionar los desarrollos teóricos con las prácticas de los mismos a través de las TIC’s para fomentar una educación pluralizada y de alta calidad transformando estudiantes en futuros profesionales altamente competitivos. En tercera instancia el desarrollo e implementación de la investigación del método DABEJA como herramienta tecnológica para el fortalecimiento del aprendizaje nos permitió reforzar diversas áreas propias de ingeniería de sistemas abordadas durante el transcurso de la carrera profesional como la programación orientada a objetos, documentación de requerimientos y casos de uso, modelado UML, metodologías de desarrollo ingenieril, desarrollo de aplicaciones multiplataforma, recopilación de referentes bibliográficos y trabajo conjunto con pares académicos con incidencia en la investigación aplicada..

(33) 29. 7. Conclusiones •. Los desarrollos de software educativo permiten la enseñanza dinámica en los procesos de aprendizaje de los estudiantes los cuales son diseñados a través de lenguajes de programación económicos y confiables.. •. Durante el proceso de adaptación de los polígonos a objetos en el sistema, se encontró la posibilidad de abstraer algunas de las propiedades comunes hacia super-elementos, los cuales son llamados por las figuras específicas, extendiendo estas características y métodos.. •. Las figuras, coordenadas y procesos obtenidos como resultado de las simulaciones dentro de la aplicación, se presentan como una gran herramienta que sirva como complemento a la educación geométrica tradicional.. •. El lenguaje utilizado demostró ser una gran opción a la hora de graficar y calcular las coordenadas de varios tipos de polígonos, además de ofrecer una gran flexibilidad en compatibilidad a la hora de distribuir el software..

(34) 30. 8. Lista de referencias. Alonso, C., Gallego, D. (2000). Aprendizaje y Ordenador. Madrid: Editorial Dikisnon Bejarano, D. (2007). Método DABEJA. Villavicencio. ABCDario, 2007. Chavarriaga A., Arboleda, Hugo. (2004). Modelo de Investigación en Ingeniería del Software: Una Propuesta de investigación tecnológica. Universidad San Buenaventura. Collis, B. (2004). Flexible Learning in a digital World. Open and distance learning series. RoutledgerFalmer. Oxon. Debrawer, L. (2013). Patrones de diseño en Java. Ediciones ENI. Escamilla, J. (2000). Selección y Uso de Tecnología Educativa. México: Trillas. Gibbons, M. (1998). Pertinencia de la educación superior en el siglo XXI. Washington D.C.: Banco Mundial. Glenn E., Pope, S. (1988). A Description of the Model-View-Controller User Interface Paradigm in the Smalltalk-80 System. ParkPlace Systems, Inc. Gros, B. (1997). Diseños y Programas Educativos, Pautas Pedagógicas para la Elaboración de Software. Barcelona: Ariel. Hernández, P. (1998). Diseñar y Enseñar,. Teorías y Técnicas. de la. Programación y del Proyecto Docente. Madrid : S.A. de Ediciones. Hilgard, E. (1979). Teorías del Aprendizaje. México: Trillas..

(35) 31 Jones, K. (2000). Providing a foundation for deductive reasoning: Students' interpretation when using dynamic geometry software and their evolving mathematical explanations. Educational Studies in Mathematics, 44(1-3), 55-85. Narayanan, N., Suwa, M., Motoda, H. (1995). Hypothesizing Behaviors from Device Diagrams. In J. Glasgow. Narayanan, N., Chandrasekaran, B. (1995). Diagrammatic Reasoning: Cognitive and Computational perspectives. Olivero, F. (2002). The proving process within a dynamic geometry environment. Tesis doctoral inédita. University of Bristol, Graduate School of Education. Sanchez, S., Sicilia, M., Rodriguez, D. (2012).. INGENIERIA DEL SOFTWARE: Un. enfoque desde la guía SWEBOK. Editorial Alfaomega. Sznajdeler, P. (2010). Java a Fondo. Editorial Alfaomega. Toffler, A. (1970). Education in the Future Tense. Future Shock (1), 398-427. New York: Random House. Trumper, R., Del Rio, M. (2006). Geometría Dinámica, Viña del Mar..

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