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 Epecialidad Sistemas Informáticos

 

 

 

 

Octubre

Laboratorios Remotos

DISEÑO E IMPLEMENTACION DE TECNOLOGIA DE LABORATORIOS REMOTOS COMO HERRAMIENTA EDUCATIVA EN EL CURSO DE MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

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Un laboratorio remoto permite el uso controlado de software, dispositivos o experimentos ubicados en lugares apartados del sitio de acceso del estudiante, estos permiten a los estudiantes programar y monitorear los dispositivos de forma remota . Los laboratorios remotos pueden ser de dos tipos, están los laboratorios remotos virtuales y los laboratorios remotos reales

Laboratorio Remoto virtual
En este tipo de laboratorio se utilizan computadores para simular eventos físicos o sistemas reales mediante un modelo matemático, este experiencia se considera comparable a una planta real si el modelo representa detalladamente el sistema a analizar y si se tienen graficas de estos comportamientos que muestren al estudiante la evolución y comportamiento del sistema, de manera que se logre un adecuado entendimiento y análisis del comportamiento .


Laboratorio Remoto real
Contrario al laboratorio remoto virtual los laboratorios remotos permiten la interacción directa entre el estudiante y el equipo de laboratorio en tiempo real, lo que aporta una experiencia significativa en el proceso de enseñanza-aprendizaje del estudiante, en el desarrollo de habilidades y competencia e incluso como valor agregado en el proceso de formación.

No es un laboratorio remoto
Un laboratorio remoto No es un simulador, los laboratorios remotos se caracterizan por acceder a recurso físicos reales o a sistemas complejos de software alojados en ubicaciones al interior de los campus universitarios, cuando se trata de software se utilizan modelos matemáticos de plantas o sistemas físicos que contienen la mayoría o totalidad de las características reales del comportamiento del sistema lo que hace que sus resultados, variables y respuesta se aproxime al real.


Laboratorio Remoto en la Web
La alternativa más viable, confiable, económica y de acceso masivo es internet, por lo que muchos laboratorios remotos utilizan este medio para permitir el acceso de los estudiantes a los aplicativos, instrumentos, equipos, dispositivos, plantas y sistemas reales o sus modelos matemáticos.

Estos laboratorios remotos utilizan la potencialidad de la web para implementar a través de un servidor los aplicativos de laboratorio accesible remotamente desde un computador cliente.

Características de un laboratorio remoto

Como se ha planteado existen dos tipos de laboratorios remotos, cada uno presenta características representativas y con ellas beneficios pedagógicos en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Se ha analizado en primera instancia los laboratorios virtuales y posteriormente se muestran las características de los laboratorios remotos reales.

Laboratorios remotos virtuales

Se toma como partida mencionar estas características porque se consideran adecuadas antes de tomar un evento práctico real ya sea remoto o presencial.

Entre las características mas sobresalientes están:

• La experiencia modelada matemáticamente permite la repetitividad con lo que siempre se obtendrá los mismos resultados bajo la aplicación de las mismas condiciones iníciales o de control.
• Acceder a un laboratorio remoto virtual permite que el estudiante se familiarice con la experiencia práctica o sistema bajo estudio esto garantiza que el estudiante acuda al laboratorio real o remoto con preparación previa lo que agiliza el ejercicio.
• El estudiante con este ejercicio previo requiere menos tiempo para realizar la práctica, esto conlleva a un uso eficiente de las instalaciones del laboratorio permitiendo mayor disponibilidad.
• Con la utilización en primera instancia del laboratorio virtual, se disminuye el riesgo de uso incorrecto de los instrumentos y dispositivos.
• El estudiante adquiere destrezas en el manejo de las herramientas tecnológicas en su quehacer profesional.
• Permite un comparativo y análisis entre el modelo matemático y sistema físico en estudio, este ejercicio permite establecer una metodología que parte del modelo matemático hacia el sistema real, identificando falencias, errores y generando ajustes y correcciones.

Laboratorio remotos reales
Con este tipo de laboratorio se tienen características sobresalientes como:

• Garantiza la cobertura de un curso en su población estudiantil respecto al componente práctico, teniendo como requisito básico el acceso a internet.
• Reduce costos a no necesitar compra de kits de laboratorios para varios grupos en cada sede, estos kits al final se desactualizan y por lo general son costosos.
• Cambia la forma de ver y entender el modelo de educación a distancia mediado por las TIC’s.
• Disponibilidad para los estudiantes, puede ser utilizado a cualquier hora y dedicar el tiempo que estime conveniente, considerando la disponibilidad y demanda del recurso.
• Los estudiantes establecen el ritmo de aprendizaje y tiempo de dedicación al componente practico.
• Evita el desplazamiento físico.
• Permite compartir recursos tecnológicos existentes aunque de difícil acceso a parte de la población estudiantil.
• Posibilita la práctica en equipos que no siempre están disponibles en laboratorio.
• Posibilitar mayor número de ensayos y pruebas con dispositivos reales, sin la limitación de espacio, tiempo y desplazamiento al lugar del laboratorio.
• Aportar al proceso de enseñanza-aprendizaje en cursos metodológicos o con componente práctico con posibilidad de implementación de laboratorios remotos.
• Adquisición y desarrollo de habilidades y competencias en situaciones practicas de la labor profesional.

Áreas de aplicación de laboratorios remotos

Aunque los laboratorios remotos se relacionan directamente con áreas de ciencias e ingeniería, el establecimiento de una actividad formativa experimental con variables y control susceptibles de ser adecuadas digitalmente permiten extender las aplicaciones de laboratorios remotos en varios cursos y áreas profesionales.

Las aplicaciones donde se ha encontrado implementación de laboratorios remotos son:

• Laboratorios de electrónica básica.
• Laboratorio de Robótica.
• Laboratorios de maquinas de corriente alterna.
• Laboratorios de Microelectrónica.
• Laboratorios de Ingeniería Química.
• Laboratorios de Procesamiento Digital de Señales.
• Laboratorios de control de procesos.
• Laboratorios de Automatización industrial
• Laboratorios de Robótica
• Laboratorios de redes y TCP/IP

Para el diseño y desarrollo del proyecto se deben retomar aspectos relacionados con los siguientes temas de:

• Tecnologías de la Información y comunicación – TICs.
• Rede de computadores.
• Web e internet.
• Hardware y Software del computador.
• Diseño de páginas Web
• Programación Web
• Programación de alto nivel
• Bases de datos.


DISEÑO E IMPLEMENTACION DE TECNOLOGIA DE LABORATORIOS
REMOTOS COMO HERRAMIENTA EDUCATIVA EN EL CURSO DE
MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

Abstract
This paper began with an exploratory study of remote laboratories as pedagogical and technological tool continues with the introduction of technologies, mediations, characteristics and requirements needed in the design and implementation of remote laboratory technology in the course of microprocessors and microcontrollers. This research is presented as a reference in further studies, designs, developments and implementations of a resource in professional training in various programs and especially in science and engineering courses.


INTRODUCCIÓN

La investigación y desarrollo de nuevas innovaciones tecnológicas que permitan facilitar y desarrollar las habilidades y competencias profesionales y laborales en la educación a distancias y más específicamente en la educación mediada por las TICs conocida como E-learning, han integrado recursos tecno pedagógicos los cuales mediante el estimulo de los sentidos influye en los estilos de aprendizaje de los estudiantes para garantizar la calidad y efectividad del proceso de enseñanza aprendizaje.

En áreas de ciencias e ingeniería se evidencia la necesidad de integrar situaciones físicas en el proceso de enseñanza – aprendizaje, la forma como muchas instituciones proponen una solución a esta necesidad es la implementación de laboratorios remotos que desde la última década del siglo XX han sido desarrollados al interior de instituciones y universidades llegando a ser en la actualidad uno de los mecanismo y medios que además de apoyar el proceso educativo se convierte en foco de investigación, desarrollo y conformación de nuevas redes de conocimiento al interior de la institución educativa y en recursos compartidos en redes formadas por universidades que aumentan su cobertura y mejoran la calidad de la educación y por ende el profesionalismo, capacidades, competencias y habilidades del estudiante a distancia para confrontar modelos ideales, matemáticos y reales de un sistema físico.

JUSTIFICACION

La incorporación de las Tecnología de la Información y Comunicación en el ambiente pedagógico y de enseñanza–aprendizaje es cada vez más notoria, observando el cambio en el modelo pedagógico y el acercamiento del conocimiento al estudiante, permitiendo llegar ese conocimiento a lugares antes inaccesibles para una entidad de educación superior. Se observa en los últimos 25 años como la Universidad Abierta y a Distancia ha perfeccionado su modelo educativo, proporcionando educación superior de calidad a las clases menos favorecidas y a un grupo muy elevado de potenciales estudiantes que por tiempo y situaciones laborales les es imposible asistir a aulas en los espacios y tiempos determinados por las entidades de educación tradicional. Por lo anterior y por muchos otros beneficios la educación abierta y a distancia sigue ganando terreno y demuestra gran efectividad en el aprendizaje.

Aunque existen aulas virtuales con capacidad de manejar usuarios e interacciones entre los mismos, con la disponibilidad de un tutor virtual para guiar los procesos de enseñanza-aprendizaje utilizando herramientas LMS como Moodle y se han utilizado recursos tecnológicos con enfoques pedagógicos para facilitar todavía más el aprendizaje efectivo, recursos como los Objetos Virtuales de Aprendizaje que tiene la tarea de aclarar dudas o profundizar en temas particulares y los simuladores los cuales son paquetes de software desarrollados por empresas o por las misma entidad educativa tratando de acercar la realidad de una aplicación al ambiente virtual, pero con todo esto todavía existen insuficiencias en cursos de tipo metodológico especialmente en áreas de las ciencias e ingeniería en los cuales es necesario desarrollar habilidades y competencias en el manejo de dispositivos reales, no siempre un simulador virtual podrá mostrar las situaciones practicas a las que se tiene que enfrentar el futuro profesional.

Este proyecto propone estudiar la tecnología para la implementación e incorporación de nuevas innovaciones tecnológicas aplicadas en Ambientes Virtuales de Aprendizaje, avanzando en la investigación y desarrollo de “Laboratorios Remotos”, los cuales a diferencia de los simuladores, permiten interactuar con elementos y dispositivos reales desde cualquier localidad con acceso a la red, en este caso con acceso a internet. El desarrollo de este tipo de herramientas ha demostrado su pertinencia al enfrentar al profesional ante situaciones reales donde se interactúa directamente con los equipos y dispositivos físicos, como elemento adicional se plantea implementar el acceso a paquetes de simuladores específicos los cuales no son de fácil adquisición por la población estudiantil, permitiendo a estudiantes de bajos recursos y que no tienen acceso a estos paquetes de software especializado lograr interactuar con los simuladores virtuales y dispositivos físicos por medio de el “laboratorio Remoto”, igualmente a los Centros que no posean la tecnología o infraestructura para implementar algunos laboratorios.

Se plantea entonces la investigación y desarrollo de “laboratorios remotos”, en un principio buscando solucionar un problema particular del curso, pero con la posibilidad de seguir una investigación, diseño y desarrollo de soluciones para muchos otros cursos que requieren de este tipo de herramientas que acerquen los espacios y dispositivos físicos y de software al estudiante.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA


DESCRIPCIÓN: La necesidad de incorporar en muchos cursos en áreas de las ciencias e ingeniería herramientas que permitan una interacción mas “real” dentro del desarrollo de los cursos virtuales, impulsan el desarrollo de técnicas, tecnología y métodos que permitan al estudiante adquirir, desarrollar y mejorar habilidades y competencias en el manejo de dispositivos, objetos, parámetros y eventos reales propio de la actividad profesional.

En el caso particular del curso de Microprocesadores y Microcontroladores la dificultad de conseguir los componentes básicos para implementar las practicas, la distancia que separa el estudiantes del lugar comercial para adquirir los productos, el alto costo de los componentes en lugares apartados, la no disponibilidad en los centros de materiales y recursos para implementar laboratorios de práctica y la dificultad para descargar paquetes de software y de instalarlos en los computadores personales que en muchas ocasiones no son propios, requieren una solución que permitan acceder a recursos básicos tanto de software como de hardware por medio de la red Internet, que permita a estos estudiantes realizar las practicas y lograr un aprendizaje efectivo, con el desarrollo de habilidades y competencias.

La implementación y utilización de laboratorios remotos como herramientas tecno pedagógica, no significa entrar en un terreno inhóspito e inexplorado, desde la década los 90’s se han estado desarrollando aplicativos de control a distancia y los primeros años del siglo XXI con la incorporación de las TIC’s en el ambiente educativo y la masificación de los servicios vinculados a estas, ha permitido que numerosas instituciones de educación incorporen este tipo de ejercicios prácticos y motiven la creación de convenios y redes de cooperación para compartir estos recurso. Con la necesidad presentada y las experiencias de otras instituciones se puede establecer un punto de partida en la implementación de este tipo de soluciones que contribuyen al desarrollo pedagógico y mediático de la universidad Nacional Abierta y a Distancia como líder en educación mediada por las Tecnología de la Información y Comunicación. En este trabajo se plantea la pregunta ¿Cuáles son las herramientas, métodos y soluciones acordes desde el punto de vista pedagógico para diseñar e implementar laboratorios remotos en el curso de microprocesadores y microcontroladores?