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Universidad Central “Marta Abreu” de
Las Villas
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica
TRABAJO DE DIPLOMA
Diseño de un sitio WEB e implementación de prácticas de laboratorios
virtuales para la asignatura Electrónica para Ingenieros Mecánicos.
Autor: Yosvany Moreno Díaz
Tutor: Dr. Enrique Arturo Padrón
Santa Clara
2007
" Año 49 del triunfo de la Revolución "
Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica
TRABAJO DE DIPLOMA Diseño de un sitio WEB e implementación de prácticas de laboratorios
virtuales para la asignatura Electrónica para Ingenieros Mecánicos.
Autor: Yosvany Moreno Díaz
Tutor: Dr. Enrique Arturo Prof. Dpto. de Mecánica Facultad de Ing. Mecánica. UCF. E-mail:[email protected]
Santa Clara
2007
" Año 49 del triunfo de la Revolución "
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 Automática, 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
publicados 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 Autor Firma del Jefe de
Departamento donde se
defiende el trabajo
Firma del Responsable de
Información Científico-Técnica
PENSAMIENTO
La vida es primeramente un conjunto de problemas esenciales, a los que el
hombre responde con un conjunto de soluciones.
José Ortega
i
DEDICATORIA
A mis abuelos y A mi madre por su preocupación constante, por guiarme siempre por el buen camino, por su amor incondicional, su confianza y dedicación
A mi padre de crianza por quererme como a un hijo
A mi hermano por estar siempre a mi lado
ii
AGRADECIMIENTOS
A mi tutor el Dr. Enrique Arturo
A Yusnier y Alain por su ayuda incondicional
A mi familia por guiarme e impulsarme a lograr esta meta
A mis compañeros de cuarto y de año por los momentos vividos
Al colectivo de profesores por brindarme todo su conocimiento a lo largo de mi
formación.
A todos los que de una u otra forma colaboraron para que este trabajo se realizara
satisfactoriamente
iii
RESUMEN
Los cambios acelerados en el desarrollo de la ciencia y la tecnología en el mundo,
han traído la necesidad impostergable de reestructurar profunda y funcionalmente
la formación de las futuras generaciones. La creación de nuevos métodos y
herramientas de enseñanza es una de las vías encaminadas a elevar el desarrollo
intelectual de los alumnos en la educación superior. La inserción de la informática
en los procesos docentes constituye un importante reto para profesores y alumnos
universitarios. La Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad de
Cienfuegos inserta, como complemento docente, la creación de un sitio Web
encaminado a ofrecer información intelectual y didáctica. En este trabajo se
aborda el uso de las Páginas Web en la educación, los software y herramientas
para su diseño; así como, aportes metodológicos de la asignatura. Del mismo
modo se dan argumentos de la selección del simulador Electronic Work Bench
para la realización de laboratorios virtuales. Los resultados alcanzados le
confieren un elevado valor práctico, dado por sus amplias posibilidades de
aplicación en la docencia, y por constituir un valioso material complementario para
la enseñanza, con bibliografía actualizada, con problemas propuestos y resueltos,
con simulaciones de fenómenos físicos de la electrónica difíciles de entender e
imaginar solo con una lectura de un texto. Todo esto enfocado hacia el
cumplimiento de las habilidades del ingeniero mecánico del plan de estudios D en
esta materia.
iv
TABLA DE CONTENIDOS
PENSAMIENTO....................................................................................................i
DEDICATORIA .....................................................................................................ii
AGRADECIMIENTOS ....................................................................................... iii
INTRODUCCIÓN................................................................................................ 1
CAPÍTULO 1. LAS TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y
COMUNICACIÓN EN LA ENSEÑANZA SUPERIOR ................................ 5
1.1 Evolución de las TIC en la asignatura de electrónica para ingenieros
mecánicos en la Universidad de Cienfuegos. .............................................................6
1.2 ¿Laboratorios Reales o Laboratorios Virtuales?.............................................7
1.3 Ventajas e inconvenientes de las TIC ...........................................................12
1.4 ¿Por que una herramienta Web ? ...................................................................16
1.5 Herramientas para el diseño de páginas Web ..............................................17
1.5.1 Dreamweaver..............................................................................................18
1.5.2 Adobe Photoshop.......................................................................................18
1.5.3 Macromedia Flash......................................................................................19
1.5.4 HTML............................................................................................................20
1.5.5 CCS ..............................................................................................................22
1.5.6 JavaScript....................................................................................................23
v
1.6 ¿Qué herramienta utilizar para la realización de laboratorios virtuales? ..24
CAPÍTULO 2. ESTRUCTURA METODOLÓGICA DE LA ASIGNATURA DE
ELECTRÓNICA PARA INGENIEROS MECÁNICOS............................................ 26
2.1 Tributación de la asignatura a las Habilidades de la carrera de IM ...........26
2.2 Programa de la asignatura Electrónica para Ingenieros mecánico ...........29
2.2.1 Fundamentación de la asignatura. ..........................................................31
2.2.2 Objetivo general. ........................................................................................31
2.2.3 Objetivos educativos. ................................................................................32
2.2.4 Objtivos Instructivos...................................................................................32
2.2.5 Objetivos instructivos por tema................................................................33
2.2.6 Sistema de conocimiento por temas.......................................................34
2.2.7 Sistema de habilidades .............................................................................35
CAPÍTULO 3. DISEÑO DE LA APLICACIÓN WEB Y SELECCIÓN DEL
SIMULADOR PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIOS VIRTUALES. ........ 37
3.1 Diseño de la aplicación web............................................................................37
3.1.1 Diseño de Navegación ..............................................................................37
3.1.2 Diseño interfaz visual ................................................................................39
3.1.3 Creación de las páginas. ..........................................................................40
3.1.4 Página principal o de inicio .......................................................................41
3.1.5 Páginas de temas ......................................................................................44
3.2 La simulación, otra alternativa en el proceso de enseñanza-aprendizaje 44
3.2.1 Uso de la simulación..................................................................................44
3.2.2 Descripción del Electronic Work Bench..................................................46
3.2.3 Selección del software ..............................................................................48
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................ 50
vi
Conclusiones ..................................................................................................................50
Recomendaciones .........................................................................................................51
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 52
vii
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
El quehacer educativo actual está influenciado en gran medida por los avances en
las tecnologías de la información y por los ambientes de aprendizaje que se están
generando a nuestro alrededor. Resaltándose el hecho de que el acto educativo
es eminentemente social y que se necesita formar un profesional que esté a tono
con estos tiempos, comprometido con nuestro proceso revolucionario, pero que a
su vez sea capaz de montarse en el tren del vertiginoso desarrollo en todas las
esferas del conocimiento humano que impone el mundo globalizado.
Las nuevas tendencias pedagógicas, reflejadas en el plan D, tienen menor
cantidad de horas presénciales del estudiante lo que requiere de una sólida,
amplia y diversa base material de estudio que facilite la adquisición de
conocimientos en forma independiente.
La asignatura de Electrónica para ingenieros mecánicos se dicta en el segundo
semestre del tercer año, es clasificada entre las básicas específicas de la carrera,
sin embargo, un alto por ciento de los estudiantes se sienten desmotivados y la
consideran como asignatura no a fin a su perfil de ingeniero mecánico. Ante tal
situación se hace necesario encontrar medios de enseñanza y ejemplos prácticos
vinculados con la ingeniería mecánica que mostrados de una forma amena
despierten la motivación de los estudiantes. Existen otros aspectos que empeoran
el estado de la asignatura tales como: El libro de texto básico es del año 1981,
demasiado antiguo para la ciencia que más desarrollo ha tenido en las últimas
décadas. El laboratorio de electrónica de la UCF se encuentra en mal estado y con
un alto grado de obsolescencia, lo que implica buscar alternativas para lograr las
1
INTRODUCCIÓN
habilidades requeridas según el plan de estudios.
La asignatura de electrónica para ingenieros mecánicos cuenta con cinco temas
que cada uno es un compendio de distintas materias de la carrera de
Telecomunicaciones y Electrónica, los mismos carecen de un enfoque global
dirigido a las aplicaciones de la ingeniería mecánica.
Lo antes expuesto lleva a la situación problémica de: ¿Como contribuir a la
actualización de la asignatura, así como su vinculación con la ingeniería mecánica
a fin de lograr la motivación de los estudiantes?
El objetivo esencial de este trabajo es elaborar una herramienta Web que
presente, en forma amena y didáctica, los contenidos de la asignatura de
Electrónica para Ingenieros Mecánicos, con un enfoque metodológico que
garantice tributar al mayor número posible de habilidades del profesional
propuestas por el plan de estudio D.
Por lo tanto, es necesario investigar para dar respuesta a las siguientes
Interrogantes Científicas:
¿Cuales deben ser las habilidades ha lograr en el ingeniero mecánico por la
asignatura de electrónica?
¿Como solucionar la situación de obsolescencia del libro de texto?
¿Cuáles son las potencialidades y limitaciones de una aplicación web?
¿Cual puede ser la solución de las prácticas de laboratorios con tan bajos
recursos disponibles en sus locales?
¿Que simulador utilizar para la realización d laboratorios virtuales ?
Para dar solución a estas interrogantes y al objetivo esencial se trazaron las
siguientes tareas científicas.
1- Determinar el sistema de habilidades de la asignatura de forma tal que
tribute a los requerimientos del nuevo plan de estudios D.
2- Participar en la elaboración del programa con el nuevo enfoque
pedagógico.
2
INTRODUCCIÓN
3- Búsqueda bibliográfica sobre los temas que contiene el programa de la
asignatura y sobre la didáctica del aprendizaje
4- Profundizar en la utilización del software Electronic Work Bench para
realizar prácticas de laboratorios
5- Preparar las prácticas de laboratorios virtuales.
6- Preparación de contenidos de la asignatura con problemas resueltos y
simulaciones animadas de diferentes fenómenos que se dan en los
dispositivos electrónicos
7- Estudio de la herramienta web (Dreamweaver)
8- Realizar una pagina Web para la asignatura
9- Elaboración del informe final
La importancia de este trabajo es dar solución a la problemática de la base
material de estudio, información científico-técnica y laboratorios para la
asignatura de electrónica para ingenieros mecánicos a fin de corresponder con las
exigencias del nuevo plan de estudio D, implantado en todas las carreras de
ingeniería mecánica del país.
No se conocen investigaciones pedagógicas relacionadas con el soporte didáctico
de la asignatura de Electrónica para Ingenieros Mecánicos, precisamente esto
constituye una novedad científica,. Este trabajo puede hacerse extensible a todas
las facultades de ingeniería mecánica del país y parte del mismo puede utilizarse
en carreras con un programa similar de electrónica en las SUM.
El informe final se encuentra estructurado de la siguiente forma: resumen,
introducción, tres capítulos y referencias bibliográficas.
El capítulo uno presenta un análisis del impacto de las Tecnologías de la
Información y la Comunicación (TIC) teniendo en cuenta sus ventajas y desventaja
a la hora de aplicarlas a la educación. Del mismo modo se caracterizan algunas de
las principales herramientas utilizadas para la confección de la aplicación Web.
El segundo capítulo trata acerca de las generalidades metodológicas de dicha
asignatura, en él se explican los objetivos educativos e instructivos y los sistemas
3
INTRODUCCIÓN
de habilidades de la misma teniendo en cuenta las exigencias del nuevo plan de
estudios.
En el ultimo capítulo se aborda el diseño del sitio ofreciéndose detalles de la
estructura de navegación, interfaz visual y el diseño de las páginas .Otro aspecto
tocado en este capitulo es la selección del Electronic Work Bench como simulador
para los laboratorios virtuales.
El valor práctico del trabajo está dado por sus amplias posibilidades de aplicación
inmediata en la docencia. Así como, por constituir un valioso material
complementario en el proceso docente.
Este trabajo fue presentado en el XII Taller Metodológico de la facultad de
ingeniería mecánica de la Universidad de Cienfuegos.
4
CAPÍTULO 1
CAPÍTULO 1. LAS TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y COMUNICACIÓN EN LA ENSEÑANZA SUPERIOR
El desarrollo de la información y las comunicaciones se ha visto favorecido en las
últimas décadas, debido principalmente a los grandes avances tecnológicos en el
ámbito mundial. Esta nueva fase de desarrollo va a tener gran impacto en la
organización de la enseñanza y el proceso de aprendizaje. La acomodación del
entorno educativo a este nuevo potencial y la adecuada utilización didáctica del
mismo supone un reto sin precedentes, en el cual la enseñanza Cubana no ha
estado aislada y a dado grandes pasos. Las tecnologías de Información y
Comunicación (TIC), representan en estos momentos uno de los retos que tiene
ante sí la educación superior ya que permiten renovar los procesos formativos en
múltiples formas y plantea nuevas propuestas, para la comunicación entre
docentes y alumnado, así como los procesos de enseñanza y aprendizaje.
Todavía nos encontramos en una fase inicial de las aplicaciones de las TIC en la
enseñanza superior, no obstante se han dado pasos importantes, es evidente que
se consolide en los próximos años.
Se han de conocer los límites y los peligros que las nuevas tecnologías plantean
a la educación y reflexionar sobre el nuevo modelo de sociedad que surge de esta
tecnología y sus consecuencias.
5
CAPÍTULO 1
1.1 Evolución de las TIC en la asignatura de electrónica para ingenieros mecánicos en la Universidad de Cienfuegos.
La enseñanza en la educación superior en la provincia de Cienfuegos comenzó
con una filiar universitaria en la que se estudiaba la ingeniería termoenergética,
como una especialización de la Ingeniería Mecánica, donde las habilidades
prácticas se alcanzaban con las unidades docentes ubicadas en las industrias del
territorio. En 1979 se inaugura el Instituto Superior Técnico de Cienfuegos con
locales propios, dos facultades, Economía e Ingeniería, dentro de la ingeniería
estaba Termoenergética y mecánica automotriz, ambas especialidades de la
mecánica. En los primeros años primó un auge constructivo de laboratorios. Para
la disciplina de Electricidad existían tres laboratorios, Electrotecnia, Electricidad
del automóvil y Control de proceso.
En 1982 el centro adquirió los primeros teclados inteligentes marca Toshiba que
guardaban la información en un casete de audio.
La primera aplicación de las TIC en la disciplina de Electricidad en la Universidad
de Cienfuegos fue en 1984 con la utilización de un software, elaborado por los
docentes, que simulaba la sincronización de un generador con un sistema
electroenergético, al año siguiente entraron las primeras microcomputadoras,
NEC, Lttel 24,… y así sucesivamente se ha estado actualizando constantemente
la base material informática.
Los laboratorios no fueron inmunes a los problemas económicos ocasionados por
la caída de campo socialista, dos de ellos desaparecieron completamente y uno
quedo con equipamiento con un alto grado de obsolescencia, escasos recursos y
prácticamente nada de componentes electrónicos. Esta situación ha provocado
que se vean afectadas las habilidades prácticas en la formación del ingeniero
mecánico en la asignatura de electrónica por lo tanto es necesario buscar
alternativas para equilibrar esta situación.
Desde hace cuatro años no se pueden realizar laboratorios reales por lo que la
única variante que se ha utilizado, entonces, es la de los laboratorios virtuales.
6
CAPÍTULO 1
1.2 ¿Laboratorios Reales o Laboratorios Virtuales?
El paradigma de la educación es que el alumno comience a aprender por su
propia cuenta, que se haga responsable de su propio proceso de aprendizaje
actuando en consecuencia. En otras palabras, que participe activamente
involucrándose a tal grado, que al final pueda generar nuevos conocimientos,
haciendo uso de todos los elementos, herramientas y tecnologías, que sirvan para
facilitarle este proceso (Reyes & Padrón, 2005)
Los laboratorios computarizados, también llamados laboratorios virtuales, tienen
su principal antecedente en Estados Unidos y en el Reino Unido, desde hace más
de veinticinco años.
Un laboratorio virtual se concibe como una simulación, mediante un paquete
informático, de una situación de aprendizaje, que comúnmente se diseña para ser
realizada en un espacio físico llamado laboratorio.
El laboratorio virtual es un espacio típico para la generación, experimentación y
transmisión de conocimientos.
En un ambiente de aprendizaje se reúnen las condiciones pedagógicas, didácticas
y ambientales óptimas para que ocurra el proceso de enseñanza – aprendizaje.
Se considera al laboratorio como el lugar idóneo para que el alumno compruebe
de forma práctica, los conceptos o principios adquiridos de forma teórica en el
aula, ya que cuenta con los medios necesarios para realizar experimentos y
trabajos de carácter científico o técnico.
Los Laboratorios Reales (LR) y los Laboratorios Virtuales (LV), pueden llegar a ser
ambientes óptimos de aprendizaje. En estos ambientes es recomendable que el
alumno utilice el aprendizaje por descubrimiento, el aprendizaje colaborativo, su
capacidad de observación y análisis, para que, a través de una reflexión seria,
7
CAPÍTULO 1
entre lo que sabe y lo que está aprendiendo, pueda adueñarse del conocimiento e
interiorizarlo.
¿En que grado pueden los laboratorios virtuales desplazar la utilización de los
laboratorios reales?
La mejor forma de contestar a esta pregunta es mediante el análisis de las
posibles ventajas y desventajas de ambas vertientes.
Es preciso, para las condiciones concretas de nuestra Universidad y de nuestro
país, realizar una comparación entre el laboratorio virtual y el laboratorio real en
cuanto a los siguientes aspectos:
Costos:
En este rubro es muy relativa la comparación, pero generalmente se considera
que los laboratorios virtuales, son menos costosos, por tres razones esenciales:
• Los medios de computación los compra el país al por mayor, lo que hace
que los precios sean mucho más bajos de lo común.
• Los laboratorios de computación sirven para todas las disciplinas y para
múltiples formas de aprendizaje.
• Los software utilizados se pasan de Universidad en Universidad sin costar
un centavo y ni tan siquiera se sabe como llegaron a las redes de
computación cubana.
Los costos de LV se elevan en Instituciones que se ocupan y pagan el desarrollo
del software, para nuestro caso el desarrollo de software es muy barato, se realiza
con estudiantes.
Mientras que en los laboratorios reales:
• El material de instrumentación es excepcionalmente caro, lo que hace
difícil que cada alumno pueda realizar todos los experimentos que necesite.
• Los laboratorios reales, implican un gasto continuo en mantenimiento,
compra y reposición de material de laboratorio y equipo, costo de
disposición de desechos, etc.
8
CAPÍTULO 1
• Los recursos en personas y espacios son restringidos, debido a la
masificación y problemas presupuestarios.
Disponibilidad:
Generalmente en todas las universidades del mundo es mucho más fácil encontrar
un laboratorio de computación que no con uno especializado.
La facultad de mecánica de la UCF está a tono con ese desarrollo y cuenta con
dos laboratorios de computación, uno con 13 máquinas y otro con 11, que suman
24 puestos de trabajo.
Existe una amplia gama de software profesionales que pueden utilizarse en las
diferentes disciplinas de la carrera.
Mientras que los laboratorios reales tienen un alto grado de obsolescencia.
Además las prácticas necesitan de una supervisión más directa por parte del
profesor y que cada alumno experimente por sí mismo, por lo que éstas no se
pueden impartir para un gran número de personas.
Riesgos:
Este aspecto es muy contradictorio, es evidente que, para la práctica de
laboratorio virtual los riesgos son bien escasos, en el caso de un laboratorio real
de Química, puede inhalar sustancias tóxicas o derramárseles reactivo, o en un
laboratorio de física o electricidad ponerse en contacto con partes conductoras con
voltaje, etc , mas no es indispensable que lo haga y hasta cierto punto es
conveniente, llegado el momento oportuno, en función de su madurez, que el
alumno corra ciertos "riesgos calculados", con la finalidad de que valore más las
medidas de seguridad, ya que el aprender medidas de seguridad desde un punto
de vista meramente conceptual y a través de imágenes en un LV, puede,
dependiendo nuevamente de su madurez, ser un tanto poco convincente, dado el
grado en que se encuentra entretejida la realidad y la ficción en los ambientes
virtuales que el joven está acostumbrado a utilizar, sobre todo en el área de
entretenimiento.
9
CAPÍTULO 1
Por otro lado, son evidentes las ventajas que presenta un LV en la realización de
prácticas de alto riesgo, pues pueden ser presentadas sin que el alumno ponga en
peligro su integridad física o prácticas altamente contaminantes, que igualmente
pueden ser llevadas a cabo sin cometer actos que violen la normas de cuidado del
medio ambiente.
Los LV no permiten la recreación de aquellos imprevistos que suelen ocurrir en los
laboratorios reales y que también son fuente de aprendizaje.
Contaminación.
Este es un aspecto muy relativo que esta asociado fundamentalmente al
consumo de energía eléctrica y esta depende en gran medida de las condiciones
concretas de la práctica. Generalmente los laboratorios de computación cuando se
les suma el consumo por concepto de climatización usan más energía eléctrica
que los laboratorios reales. Aunque existen ciertos laboratorios reales que generan
residuos contaminantes al medio ambiente.
Desarrollo del aprendizaje y las habilidades:
En este punto es donde consideramos que los laboratorios reales tienen una gran
ventaja, ya que promueven el desarrollo de habilidades, enfatiza la interacción
social en la adquisición de conocimientos, a mayor interacción social, mayor
conocimiento, más posibilidades de actuar, más robustas funciones mentales; los
alumnos pueden aprender también de sus compañeros (inclusive de sus errores)
como de sus maestros. Promueven el desarrollo psicomotriz fino y según varios
autores la psicomotricidad ejerce una influencia dominante sobre el cociente
intelectual.
Tanto los LV, como los LR enfocan la resolución de problemas desde diversos
puntos de vista, todos válidos, valiosos y útiles para que el alumno aprenda a
solucionar problemas.
El LV tiene la ventaja de que el alumno puede estudiar su práctica, en forma
previa, en un ambiente de trabajo individual, que favorezca su concentración, o en
equipo, que le permita la discusión. Además, puede realizar un número
10
CAPÍTULO 1
indeterminado de repeticiones, con la finalidad de tomar notas y realizar
observaciones, dentro de los parámetros que le permite esta herramienta. Por otra
brinda la posibilidad de realizar prácticas y poder observar resultados que en la
vida real son imposibles de realizar, debido al costo o a las condiciones físicas del
sistema.
Por otro lado, la realización de un experimento en condiciones reales, permite al
alumno percatarse de la presencia de variables que, en muchas ocasiones, están
fuera de su control, como presión atmosférica, humedad ambiental, pureza de un
reactivo, fallas técnicas en los aparatos, así como fallas de origen humano, tanto
de parte suya como de sus compañeros de equipo y de grupo, lo que obliga a
desarrollar un mayor sentido de corresponsabilidad en el trabajo colaborativo.
Optimización de tiempos y recursos.
Obviamente, si el alumno observa un video previo a la realización de su práctica
en el laboratorio y lo estudia y analiza o realiza una práctica en el LV antes de la
realización de una práctica igual o similar en el LR, su desempeño a la hora del
trabajo en el laboratorio, será mucho mejor, que aquellos alumnos que no tuvieron
oportunidad de hacerlo, según las observaciones realizadas
Lo cual no implica en ningún momento, que la práctica observada o realizada de
forma virtual pueda sustituir a la realizada de forma práctica, dados los
argumentos arriba mencionados.
Los LV no permiten o no promueven la creatividad en el alumno, al menos no de la
forma en que se puede lograr en el LR, ya que están limitados por los parámetros
que permite su diseño y que en muchas ocasiones no son suficientes para
satisfacer la curiosidad del aprendiz.
Si acaso, el LV es utilizado también para evaluar y por alguna razón tiene
pequeños errores inadvertidos de programación o de diseño, puede afectar el
aprendizaje o las evaluaciones de los alumnos a nivel masivo, dependiendo de su
grado de distribución.
11
CAPÍTULO 1
El uso de los laboratorios virtuales como de los laboratorios reales puede ser
conveniente en función del logro de objetivos de aprendizaje siempre y cuando se
cuente con el equipo idóneo de acuerdo al contexto, el personal capacitado y los
diseños programáticos y curriculares adecuados. Esto implica apoyo logístico y
técnico, así como capacitación y provisión de los recursos necesarios para que los
profesores puedan optimizar su desempeño.
El uso de los laboratorios virtuales es muy recomendable, aprovechando las
ventajas que tiene para el aprendizaje sobre todo en aspectos que ni en
laboratorios reales se pueden percibir. Así el futuro egresado los conoce, y los
utiliza con enfoques de productividad en investigación y desarrollo de tecnología
ya que son dos de las mas urgentes áreas que las naciones en proceso de
desarrollo necesitan en sus profesionales y científicos, para que esté preparado
para utilizarlos en el ambiente laboral, y sepa cuales son sus capacidades y
limitaciones, con la certeza de que sabrá determinar si los resultados del ambiente
virtual son aplicables y en que grado a la realidad.
Como comentario final: creemos que es recomendable que en los diferentes
niveles escolares se implemente el uso del ambiente educativo virtual a las
actividades prácticas en la enseñanza de la ciencia, con lo que se obtendría "lo
mejor de dos mundos", que de ninguna forma deben ser excluyentes, si no más
bien integradores, ya que generalmente, los laboratorios son lo más cercano a la
eperiencia práctica, que tienen nuestros educandos.
1.3 Ventajas e inconvenientes de las TIC
Sin duda las nuevas tecnologías pueden suministrar medios para la mejora de los
procesos de enseñanza y aprendizaje y para la gestión de los entornos educativos
en general, pueden facilitar la colaboración entre las familias, los centros
educativos, el mundo laboral y los medios de comunicación, pueden proporcionar
medios para hacer llegar en todo momento y en cualquier lugar la formación "a
medida" que la sociedad exija a cada ciudadano, y también pueden contribuir a
superar desigualdades sociales; pero su utilización a favor o en contra de una
12
CAPÍTULO 1
sociedad más justa dependerá en gran medida de la educación, de los
conocimientos y la capacidad crítica de sus usuarios (Marqués, 2000).
Ventajas de las TIC
• Atractivo. Supone la utilización de un instrumento atractivo y muchas veces
con componentes lúdicos
• Acceso a múltiples recursos educativos y entornos de aprendizaje. Los
estudiantes tienen a su alcance todo tipo de información y múltiples
materiales didácticos digitales, en CD/DVD e Internet, que enriquecen los
procesos de enseñanza y aprendizaje. El profesor ya no es la fuente
principal de conocimiento.
• Personalización de los procesos de enseñanza y aprendizaje. La existencia
de múltiples materiales didácticos y recursos educativos facilita la
individualización de la enseñanza y el aprendizaje; cada alumno puede
utilizar los materiales más acordes con su estilo de aprendizaje y sus
circunstancias personales.
• Autoevaluación. La interactividad que proporcionan las TIC pone al alcance
de los estudiantes múltiples materiales para la autoevaluación de sus
conocimientos.
• Mayor proximidad del profesor. A través del correo electrónico, puede
contactar con él cuando sea necesario.
• Más compañerismo y colaboración. A través del correo electrónico, chats y
foros, los estudiantes están más en contacto entre ellos y pueden compartir
más actividades lúdicas y la realización de trabajos.
• Fuente de recursos educativos para la docencia, la orientación y la
rehabilitación. Los discos CD/DVD e Internet proporcionan al profesorado
13
CAPÍTULO 1
múltiples recursos educativos para utilizar con sus estudiantes: programas,
Web de interés educativo, etc....
• Actualización profesional. La utilización de los recursos que aportan las TIC
como herramienta para el proceso de la información y como instrumento
docente, supone una actualización profesional para el profesorado, al
tiempo que completa su alfabetización informática y audiovisual. Por otra
parte en Internet pueden encontrar cursos y otras informaciones que
puedan contribuir a mejorar sus competencias profesionales: prensa de
actualidad, experiencias que se realizan en otros centros y países.
• Constituyen un buen medio de investigación didáctica en el aula. El hecho
de archivar las respuestas de los alumnos cuando interactúan con
determinados programas, permite hacer un seguimiento detallado de los
errores cometidos y del proceso que han seguido hasta llegar a la
respuesta correcta.
• Contactos con otros profesores y centros. Los canales de información y
comunicación de Internet facilitan al profesorado el contacto con otros
centros y colegas, con los que puede compartir experiencias, realizar
materiales didácticos colaborativamente.
• Mejora de la administración y gestión de los centros. Con el uso de los
nuevos instrumentos tecnológicos la administración y gestión de los
centros puede ser más eficiente. La existencia de una red local y la
creación de las adecuadas bases de datos relacionales (estudiantes,
horarios, actividades, profesores...) mejorará la comunicación interna y
facilitará actividades como el control de asistencias, la reserva de aulas
específicas, la planificación de actividades...
• Mejora de la eficacia educativa. Al disponer de nuevas herramientas para el
proceso de la información y la comunicación, más recursos educativos
interactivos y más información, pueden desarrollarse nuevas metodologías
didácticas de mayor eficacia formativa.
14
CAPÍTULO 1
• Recursos compartidos. A través de Internet, la comunidad educativa puede
compartir muchos recursos educativos: materiales informáticos de dominio
público, páginas Web de interés educativo, materiales realizados por los
profesores y los estudiantes...
• Proyección de los centros. A través de las páginas Web y los foros de
Internet, los centros docentes pueden proyectar su imagen y sus logros al
exterior.
Inconvenientes de las TIC
• Distracciones. Los alumnos a veces se dedican a jugar en vez de trabajar.
• Dispersión. La navegación por los atractivos espacios de Internet, llenos de
aspectos variados e interesantes, inclina a los usuarios a desviarse de los
objetivos de su búsqueda. Por su parte, el atractivo de los programas
informáticos también mueve a los estudiantes a invertir mucho tiempo
interactuando con aspectos accesorios.
• Pérdida de tiempo. Muchas veces se pierde mucho tiempo buscando la
información que se necesita: exceso de información disponible, dispersión y
presentación atomizada, falta de método en la búsqueda...
• Informaciones no fiables. En Internet hay muchas informaciones que no son
fiables: parciales, equivocadas, obsoletas...
• Ansiedad. La continua interacción ante la computadora puede provocar
ansiedad en los estudiantes.
• Adicción. El multimedia interactivo e Internet resulta motivador, pero un
exceso de motivación puede provocar adicción. El profesorado deberá estar
atento ante alumnos que muestren una adicción desmesurada a
videojuegos, chats....
• Aislamiento. Los materiales didácticos multimedia e Internet permiten al
alumno aprender solo, hasta le animan a hacerlo, pero este trabajo
individual, en exceso, puede acarrear problemas de sociabilidad.
• Desarrollo de estrategias de mínimo esfuerzo. Los estudiantes pueden
centrarse en la tarea que les plantee el programa en un sentido demasiado
15
CAPÍTULO 1
estrecho y buscar estrategias para cumplir con el mínimo esfuerzo mental,
ignorando las posibilidades de estudio que les ofrece el programa. Por otra
parte en Internet pueden encontrarse muchos trabajos que los alumnos
pueden simplemente copiar para entregar al profesor como propios.
• Cansancio visual y otros problemas físicos. Un exceso de tiempo
trabajando ante la computadora o malas posturas pueden provocar
diversas dolencias.
• Esfuerzo económico. Cuando las TIC se convierten en herramienta básica
de trabajo, surge la necesidad de comprar un equipo personal.
• Supeditación a los sistemas informáticos. Al necesitar de las computadoras
para realizar las actividades proyectadas, cualquier incidencia en éstos
dificulta o impide el desarrollo de la clase.
• Necesidad de actualizar equipos y programas. La informática está en
continua evolución, los equipos y los programas mejoran sin cesar y ello
nos exige una constante renovación.
• Exigencia de un buen sistema de mantenimiento de las computadoras. La
utilización intensa de las computadoras da lugar a múltiples averías,
desconfiguraciones, problemas de virus. Ello exige a los centros tener
contratado un buen sistema de mantenimiento.
• Fuertes inversiones en renovación de equipos y programas. Los continuos
cambios en el mundo de la informática exigen una renovación de los
equipos cada 4 o 6 años.
1.4 ¿Por que una herramienta Web ?
La idea de crear una página Web de la asignatura Electrónica para Ingenieros
Mecánicos surge precisamente, a partir de los beneficios del uso de la
interactividad de la interfaz Web en la enseñanza. Como medio educativo, la Web
significa un elemento mediador en la comunicación entre el educador y los
educandos.
16
CAPÍTULO 1
La utilización de la Web con estos fines, permite una utilización racional de
recursos, incluido el tiempo; eleva la motivación de la mayoría de los estudiantes;
integra las diferentes vertientes en la utilización de la computación; permite al
profesor organizar el proceso educativo más eficientemente, desarrollando su
creatividad y manteniendo una comunicación permanente con los estudiantes.
Es aceptado por todos o casi todos, la posición de que para propiciar aprendizajes
es necesario producir a su vez actividades que propicien la participación activa del
que aprende y poner en práctica determinadas estrategias de recuperación y
activación de la información. La Web brinda buenos beneficios al campo de la
educación pues ella es esencialmente un medio para la distribución y acceso a
la información, que en principio permite soportar cualquiera de las
modalidades de software educativo: Tutoriales, Hipermedia, Ejercitadores,
Simulaciones, Juegos, Herramientas, Evaluaciones, permitiendo la ejecución de
estas diferentes acciones, a través de sus hipervínculos.
Para el diseño de la Web se creó una estructura que permitiese una mayor
organización y orden lógico de los contenidos de esta disciplina, lo que contribuye
a una mayor simplicidad a la hora de interactuar con la misma.
1.5 Herramientas para el diseño de páginas Web
Se hizo un estudio de las herramientas computacionales más usadas para el
diseño y la implementación de un Sitio Web. Hay diversidad de programas que
manipulan páginas Web, imágenes, y documentos textos, los cuales son la base
de un sitio a construir.
Todos estos programas tienen diferentes opciones de uso que los convierten en
más o menos atractivos a los diseñadores, existen casos donde se usan varios de
ellos para lograr diferentes efectos que se utilizan indistintamente, en dependencia
de las necesidades del programador. A continuación veremos algunas de las
potencialidades que brindan estas herramientas.
17
CAPÍTULO 1
1.5.1 Dreamweaver
Sin lugar a dudas, una de las herramientas más utilizadas por los webmasters que
trabajan con aplicaciones visuales es Dreamweaver, de Macromedia. El programa
se adapta increíblemente a las necesidades de todo tipo de profesional del diseño
web, tanto para los que prefieren programar el código directamente en el editor de
texto como para los que gustan de una metodología de trabajo totalmente visual.
Dreamweaver ha incorporado, desde la versión MX, todo el poder de otra
herramienta de Macromedia que ya había ganado gran aceptación: HomeSite. Se
trata de un editor de texto especialmente diseñado para trabajar con documentos
web como HTML, PHP, ASP, CSS o JavaScript, entre otros. HomeSite fue
añadido a la Vista código de Dreamweaver, con lo que se ganó muchísimo en
comodidad y velocidad a la hora de escribir (Hernán, 2006).
Las funciones de edición visual de Dreamweaver permiten crear páginas de forma
rápida, sin escribir una sola línea de código. Puede ver todos los elementos o
activos del sitio y arrastrarlos desde un panel fácil de usar directamente hasta un
documento. Puede agilizar el flujo de trabajo de desarrollo mediante su integración
con Flash y Fireworks, pues se pueden insertar algunos elementos básicos en
Flash sin necesidad de contar con este programa, como botones, viñetas y texto.
Finalmente, si se quiere potenciar el programa, se le puede instalar una gran
cantidad de plug-ins 1, los cuales pueden ser descargados del sitio de
Macromedia, o bien pueden ser programados por el diseñador. Por otro lado,
existen grandes ventajas, en el manejo de capas y, desde la versión 4, en la
construcción de tablas utilizando la herramienta tablas y celdas de disposición.
1.5.2 Adobe Photoshop
Photoshop presenta un entorno completo para diseñadores y grafistas
profesionales en el que se puede crear sofisticadas imágenes para impresión,
paginas Web, dispositivos inalámbricos y otros medios.
1 plug-ins: extensiones
18
CAPÍTULO 1
En sus primeras versiones trabajaba en un espacio bitmap formado por una sola
capa, donde se podían aplicar toda una serie de efectos, textos, marcas y
tratamientos. En la actualidad esto se ha perfeccionado con el empleo de
múltiples capas.
A medida que ha ido evolucionando el software ha, incluido diversas mejoras
fundamentales, como la incorporación de un espacio de trabajo multicapa,
inclusión de elementos vectoriales, gestión avanzada de color, tratamiento
extensivo de tipografías, control y retoque de color, efectos creativos, posibilidad
de incorporar pluggins de terceras compañías, exportación para Web entre otros
Proporciona herramientas para crear y manipular imágenes estáticas para su uso
en Internet. Es posible dividir una imagen en sectores, añadir enlaces y texto
HTML, optimizar los sectores y guardar la imagen como página Web.
Photoshop se ha convertido, casi desde sus comienzos, en el estándar mundial en
retoque fotográfico, pero también se usa extensivamente en multitud de disciplinas
del campo del diseño y fotografía, como diseño Web, composición de imágenes
bitmap, estilismo digital, fotocomposición, edición y grafismos de video y
básicamente en cualquier actividad que requiera el tratamiento de imágenes
digitales.
1.5.3 Macromedia Flash
Macromedia Flash es el estándar profesional para la creación de experiencias
Web de gran impacto. Permite crear logotipos animados, controles de navegación
de sitios Web, animaciones de gran formato, sitios Web completos de Flash o
aplicaciones Web. Por la capacidad y flexibilidad que brinda es el medio ideal
para desarrollar la creatividad.
El trabajo en Flash para la creación de una película incluye el dibujo o la
importación de una ilustración, su organización en el escenario y su animación con
la línea de tiempo. La película puede hacerse interactiva utilizando acciones que
hagan que esta responda a determinados eventos de cierta manera.
19
CAPÍTULO 1
1.5.4 HTML
HTML (HiperText Markup Language) es un lenguaje de programación que se
utiliza para la creación de páginas en Internet. Por página entenderemos el
documento que aparece en el navegador (Tutorial HTML, 2007).
Se compone de una serie de comandos, que son interpretados por el navegador.
En última instancia es el navegador el que ejecuta todas las órdenes contenidas
en el código, de forma que un visualizador puede estar capacitado para unas
prestaciones, pero no para otras. Así, podremos especificar que una página tenga
una imagen de fondo, o un texto parpadeando, pero si el visualizador no está
capacitado para esas funciones, no se puede llegar nunca a comprobarlas.
Los comandos HTML tienen una estructura muy básica. Son órdenes, algunas de
una sola letra, contenidas entre los signos < y >. Con frecuencia, los comandos
tienen una función de inicio y otra de fin.
Algunas etiquetas muy usadas del HTML.
HTML
Es la primera etiqueta de estructura de página en todo documento HTML. Esta
etiqueta le dice al examinador que el fichero contiene información en código
HTML. La extensión.html o.htm también indica que es un documento HTML y que
puede ser usado
HEAD
Especifica que las líneas que hay entre apertura y cierre de esta etiqueta forman el
encabezado del resto del archivo. Por lo general, en la parte <HEAD> de la página
solo van unas cuantas etiquetas (en especial la de Título, que se explica a
continuación). No debe ponerse ninguna parte del texto en el encabezado.
TITLE
Contiene el título del documento, este es mostrado en cualquier parte de la
ventana del explorador (normalmente en la parte superior), pero no dentro del área
20
CAPÍTULO 1
de texto. El título es usado para hacer las marcas de bookmark; también son
usados durante la búsqueda por programas que en Internet catalogan y listan las
Páginas Web.
BODY
La segunda y mayor parte del código del documento HTML es el Body, dentro del
cual se incluye el contenido del documento y las diferentes etiquetas que le dan
forma al contenido. Los atributos que tiene son los siguientes: BACKGROUND,
BGCOLOR, TEXT, LINK, VLINK y ALINK. Ellos son usados para fijar imágenes en
background, dar color al texto, a los enlaces, etc.
La estructura base del documento HTML entonces quedaría de la siguiente forma:
<HTML> <TITLE>Título de la ventana</TITLE> <BODY> ......comandos y texto...... </BODY> </HTML>
Las tablas nos permiten representar y ordenar cualquier elemento de nuestra
presentación en diferentes filas y columnas de modo que podamos resumir
grandes cantidades de información de una manera que puede representarse
rápida y fácilmente.
El contenido de una tabla lo debemos desarrollar entre las etiquetas
<TABLE>.....</TABLE>.
Las tablas se definen fila a fila, celda a celda, comenzando desde la celda superior
izquierda. Las columnas se calcularán automáticamente según las celdas que hay
en cada fila.
Cada fila de la tabla se indica mediante las etiquetas <TR>.....</TR>. Las etiquetas
<TH> y <TD> con sus correspondientes etiquetas de cierre, indican las filas
individuales dentro de cada fila.
21
CAPÍTULO 1
Imágenes
El uso de imágenes es uno de los factores que ha popularizado a Internet. Incluir
imágenes en una presentación Web es muy sencillo, solo debe tener en cuenta
que las imágenes cumplan con los formatos GIF, JPEG o PNG. Las imágenes en
línea, se especifican a partir de la etiqueta <IMG> que no tiene una etiqueta
correspondiente de cierre pero que puede acompañarse de los siguientes atributos
• src = Este atributo es obligatorio e indica el nombre del archivo de imagen
(entre comillas) o la URL que se va a representar.
• align = Permite controlar la alineación de una imagen con respecto a una
línea de texto adyacente o a otras imágenes en esa línea. Los valores
posibles son los ya conocidos left, right, top, middle y bottom.
• alt = Es la alternativa que se estableció cuando todavía existían
visualizadores de solo texto. Entre comillas podremos escribir un texto que
suplantara a esta imagen si no se carga o mientras se carga, o cuando
pasamos el ratón por encima.
• width = Este atributo es opcional, pero es recomendable ponerlo para
ayudar al navegador a representar la imagen, significa el ancho de la
imagen que vamos a representar.
• height =Al igual que el atributo width, es opcional y recomendable ponerlo,
este significa el alto de la imagen.
• border = Con border especificamos el ancho de un borde que rodea la
imagen.
1.5.5 CCS
Los CCS son las hojas de estilo en cascada (Cascading Style Sheets) que
constituye un lenguaje formal usado para definir la presentación de un documento
estructurado. Es un código estándar desarrollado por el W3C (World Wide Web
Consortium) mediante el cual es posible definir anticipadamente el estilo que
tendrá cada etiqueta HTML en la página.
22
CAPÍTULO 1
La utilización de estilos CSS permite concentrar en un único lugar, la definición de
estilos de todos los elementos similares .Mediante un bloque de código situado
dentro de la misma página o en un archivo separado, es posible controlar el estilo
de ciertos elementos en lugar de dar formato a cada elemento en forma individual.
De esta forma si alguna vez se decide realizar algún cambio en el diseño y
formato de la página, bastará con las modificaciones en un solo lugar,en vez de
modificar cada elemento HTML por separado.
1.5.6 JavaScript
JavaScript permite ejecutar secuencias de comandos en el mismo navegador del
usuario. También se pueden realizar cálculos rápidos y complejos y hasta
controlar la mayor parte de los elementos del navegador.
JavaScript se compone de elementos de programación como: argumentos,
gestores de eventos, funciones, literales, expresiones, métodos, objetos,
operadores, propiedades, instrucciones, valores y variables.
El codigo se escribe en el mismo documento HTML delimitado por las etiquetas
<SCRIPT language=”JavaScript”> y se cierra con </ SCRIPT >
Entre otros, los usos más frecuentes del JavaScript son:
• Mostrar mensajes en la barra de estado del navegador.
• Crear botones activos mediante imágenes.
• Mostrar anuncios (banners) de forma rotativa en una misma posición de la
página.
• Redireccionar según el tipo de navegador.
• Crear ventanas independientes.
• Controlar datos introducidos en un formulario.
• Crear menús desplegables dentro de una página Web.
Es utilizado principalmente para mejorar la interactividad del usuario con el
navegador pues es la herramienta quien interpreta el código y quien finalmente
tiene relación con el visitante.
23
CAPÍTULO 1
1.6 ¿Qué herramienta utilizar para la realización de laboratorios virtuales?
En el contexto actual de la facultad de Ingeniería Mecánica de la UCF la situación
material del laboratorio de Electricidad no permite realizar buenas prácticas reales.
Sin embargo la situación para el desarrollo de las prácticas virtuales es bien
diferente, existen dos laboratorios de computación que permiten una relación con
menos de dos alumnos por puesto de trabajo.
En el mercado actual de software existen numerosas herramientas para la
simulación de circuitos eléctricos y electrónicos, que en su mayoría están
orientados al desarrollo profesional y aunque, en la mayoría de ellos, se deben
poseer sólidos conocimientos para aprovechar todas las posibilidades que
brindan, es importante determinar cual es el idóneo para el perfil del ingeniero
mecánico.
A continuación se relaciona una caracterización de algunos de estos programas
teniendo en cuenta ciertas características que los identifican.
• El CrocClip fue de los primeros software que se utilizaron en los JCCE,
sencillo con una base de datos muy limitada, con pocas opciones para la
simulación, se quedan muchas prácticas que se quedan sin poderse
realizar y que están dentro de los objetivos de los ingenieros mecánicos.
• El Electronic Work Bench (EWB) es un programa educativo que simula
circuitos electrónicos analógicos y digitales, que pretende que los alumnos
que comienzan el estudio de circuitos eléctricos y electrónicos se
familiaricen con el entorno de trabajo de un laboratorio. Esto lo convierte en
un programa muy sencillo de utilizar, por cuanto el aprendiz tiene la
impresión de estar trabajando en un laboratorio, en el que tiene a su
alcance los dispositivos necesarios para diseñar y analizar sus circuitos.
• El PSPICE y el ORCAD son programas profesionales para el diseño y
simulación de circuitos electrónicos analógicos y digitales que permiten al
diseñador simular circuitos reales y modelos complejos de dispositivos
electrónicos. Realizan los análisis de respuesta de frecuencia (AC), de
corriente directa (DC) y en el dominio del tiempo al igual que el EWB pero
24
CAPÍTULO 1
además, permiten la realización de análisis paramétrico para todos los
casos, así como análisis de ruido y sensibilidad de acuerdo al efecto de la
dispersión de los parámetros de las componentes activas y pasivas.
También se debe resaltar que estos software presentan una interfaz que
resulta un poco más compleja.
En el momento de decidir el software para la asignatura no debe ser muy
complicado como para circuitos complejos, porque no esta dentro de las
habilidades que se le exigen al ingeniero mecánico, sin embargo no puede ser tan
sencillo y simple que los resultados carezcan de validez.
25
CAPÍTULO 2
CAPÍTULO 2. ESTRUCTURA METODOLÓGICA DE LA ASIGNATURA DE ELECTRÓNICA PARA INGENIEROS MECÁNICOS
Antes de realizar el diseño de la ingeniería del software, en este caso del sitio
WEB, fue necesario llevar a cabo un trabajo metodológico de la asignatura a fin de
enfocar los contenidos de acuerdo con los nuevos requerimientos y habilidades
planteadas por el nuevo plan de estudios D.
2.1 Tributación de la asignatura a las Habilidades de la carrera de IM
La carrera Ingeniería Mecánica de la Universidad de Cienfuegos, con el propósito
de perfeccionar la formación de sus egresados, sistemáticamente ha ido
introduciendo cambios en el plan de estudio en correspondencia con las
tendencias nacionales e internacionales y el modelo del profesional definido
nacionalmente.
Desde hace dos curso, la carrera en la UCF ha trabajado en la introducción de los
principios básicos del plan de estudios D, el consejo de carrera después de
amplios debates y minuciosos análisis ha aprobado el sistema de habilidades de
la carrera.
Para elaborar la Web de la asignatura fue necesario un trabajo metodológico
mancomunado, donde participaron el colectivo de la disciplina y el tesiante, con
vistas a determinar las habilidades que se pretenden alcanzar con la asignatura de
Electrónica, de tal forma que, tribute en el mayor número posible de habilidades
del ingeniero mecánico. La tabla 2.1 muestra los resultados de este trabajo.
26
CAPÍTULO 2
Tabla 2.1 Tributación de la asignatura a las Habilidades de la carrera de IM.
Habilidades de la carrera Plan D Habilidades de la Asignatura
Forma de cumplimiento.
1. Realizar cálculos mecánicos, hidráulicos, térmicos, eléctricos básicos, y económicos de instalaciones industriales y de servicios.
1.1 Realizar cálculos de circuitos eléctricos
básicos.
Tema1. Componentes electrónicos
pasivos.Tema 3 Fuentes de suministro.
2.Planificar, organizar y controlar la explotación, mantenimiento y reparación de máquinas e instalaciones industriales y de servicios.
2.1 Identificar las partes y características
de los circuitos electrónicos para el
accionamiento de los mecanismos.
Tema 1, 2, 3 y 4.
3.Evaluar técnica y económicamente los principales indicadores de explotación y la gestión de mantenimiento de las máquinas, equipos e instalaciones tanto del sector industrial como en el de los servicios.
_ _
4. Diseñar y/o proyectar partes y piezas de máquinas, redes técnicas y procesos tecnológicos para la fabricación y reacondicionamiento de piezas y sistemas de mantenimiento que permitan la utilización adecuada de las máquinas, equipos e instalaciones a cargo del Ingeniero Mecánico.
_ _
5. Seleccionar máquinas, equipos y componentes comercialmente apropiados para el diseño, mantenimiento, fabricación y/o reacondicionamiento de sistemas afines a la profesión en el sector industrial y de servicios.
5.1 Seleccionar componentes
electrónicos para circuitos de
accionamientos de poca complejidad.
Tema 2 Amplificadores.
Tema 3 Fuentes de suministro.
6.Diagnosticar y evaluar el estado técnico de los equipos y máquinas utilizando los sentidos y/o el equipamiento especializado, con el apoyo de los medios informáticos, determinando los principales fallos y dando las formas de solución.
_ _
27
CAPÍTULO 2
Tabla 2.1 (Continuación).
Habilidades de la carrera Plan D Habilidades de la Asignatura
Forma de cumplimiento.
7. Seleccionar motores de combustión interna, eléctricos, elementos de transmisión y transportadores, así como accesorios para redes técnicas.
_ _
8. Seleccionar dispositivos universales para máquinas herramientas de corte. _ _
9. Planificar, organizar y controlar el trabajo de las máquinas, equipos e instalaciones.
_ _
10. Utilizar manuales, catálogos y normas.
10.1 Utilizar catálogos de componentes electrónicos.
Tema 2 y 3 Selección de componentes electrónicos.
11. Confeccionar e interpretar croquis, planos y esquemas.
11. Interpretar esquemas e identificar componentes en circuitos electrónicos de poca complejidad.
Tema 2 Amplificadores. Tema 3 Fuentes de suministro
12. Emplear las técnicas modernas de computación como herramientas de trabajo.
12.1 Utilizar Software profesionales para la simulación de los circuitos eléctricos y electrónicos.
Tema 1, 2, 3 y 4
13. Utilizar los servicios de ICT que se ofrecen en los centros especializados y las TIC como nuevas vías de accesos, procesamiento, comunicación y uso de la información como medios para la transformación en la relación conocimiento proceso de aprendizaje.
13.1 Emplear adecuadamente los servicios de ICT y las TIC para el aprendizaje.
Tema 1, 2, 3 y 4.
14. Investigar, usando métodos científicos y técnicas experimentales, en las ramas de la ingeniería mecánica.
_ _
15. Utilizar y aplicar los medios y normas de P.H.T. al hombre y al medio ambiente en el marco del desarrollo sostenible.
15.1 Identificar los riesgos y beneficios del desarrollo de la electrónica al medio ambiente.
En el tema 2 Tarea Extractase
16 .Interpretar el desarrollo científico tecnológico desde una visión humanista en la que la racionalidad en el uso de los recursos humanos y materiales, el cuidado al medio ambiente y la preservación de los principios éticos de la sociedad.
16.1 Interpretar el desarrollo científico tecnológico desde una visión humanista.
En el tema 1. Desarrollo cronológico de la Electrónica.
28
CAPÍTULO 2
Tabla 2.1 (Continuación).
Habilidades de la carrera Plan D Habilidades de la Asignatura
Forma de cumplimiento.
17. Desarrollar una elevada capacidad de comunicación en su lengua materna y en idioma inglés que le permita insertarse adecuadamente en el mundo contemporáneo.
17.1 Interpretar el lenguaje técnico de la electrónica en idioma Inglés.
En los temas 2 y 5, seminarios.
18. Utilizar las técnicas de dirección, de trabajo en grupo y de cálculo económico. _ _
19. Emplear las leyes sobre la protección y defensa de las instalaciones industriales y de servicios y objetivos económicos en general.
_ _
20.Dominar los métodos y técnicas deportivas que le permitan al estudiante preservar su salud física y mental.
_ _
21.Establecer relaciones humanas que le permitan desenvolverse en el ámbito profesional del ingeniero mecánico, acorde a las normas y principios del proyecto social cubano.
_ _
22. Desarrollar una formación pedagógica básica que lo capacite para desarrollar actividades en los programas de la batalla de ideas.
22. Desarrollar una formación pedagógica básica.
En los temas 2 y 5, seminarios
23. Aplicar elementos jurídicos esenciales relacionados con los modos de actuación del profesional de la ingeniería mecánica.
_ _
24.Aplicar las normas básicas de instalación y operación de las principales máquinas, aparatos y equipos relacionados con la profesión.
_ _
2.2 Programa de la asignatura Electrónica para Ingenieros mecánico
El Consejo Nacional de la Carrera (CNC), en su documento propuesta de plan D
para el perfil del ingeniero mecánico orientó los objetivos generales de la disciplina
de Electricidad y Automatización, la distribución de horas por asignaturas, etc.
Esta información mas detallada se puede observar en la tabla 2.2
29
CAPÍTULO 2
Tabla 2.2. Distribución de horas por asignaturas.
Sem No. Act No. CONTENIDOS Forma Doc. Horas Obs.
Act. Descripción
1 C1 Introducción y desarrollo de la electrónica Componentes electrónicas pasivas, características.
C 2 Tema I
1 C2 Leyes de Kirchhoff para circuitos de CD. Rememoración. Características y aplicaciones de la unión P-N. El diodo.
C 2 *Entrega de tarea
2 S El transistor bipolar CP 2 Tema II
2 C3 Características y aplicaciones. Amplificadores e interruptores. C 2
3 C4 Fuentes de Suministro. Partes. S 2
3 CP1 Rectificadores monofásicos. Rectificadores trifásicos. C 2
4 CP2 Cálculos de las fuentes de suministro. Reguladores de voltajes. CP 2
4 C5 Introducción a las técnicas digitales. Compuertas básicas C 2 Tema III
5 CP3 Primera Prueba Parcial E 2 P. Parcial
5 C6 Álgebra de Boole. Postulados Simplificación de funciones lógicas C 2
6 CP4 Circuitos combinacionales. C 2
7 CP5 Circuitos equivalentes con compuertas universales C 2
7 C8 Mapa de Karnaugh C 2
8 CP6 Simplificación de funciones con el mapa de Karnaugh C 2
8 C9 Fundamentos de los microprocesadores y microcontroladores
C 2 Tema IV
9 C10 Memorias. Desarrollo de los microprocesadores. Perspectivas futuras
CP 2
9 C13 Principios de la Mecatrónica 2 10 CP7 Evaluación Parcial 2 E 2 PParcial 2
11 L1 Circuitos con elementos pasivos (Virtual) Lab 2 Lab Comp
12 L2 Diodo semiconductor (Virtual) Lab 2 Lab Comp.
12 L3 Transistores (Virtual) Lab 2 Lab Comp.
13 L4 Amplificador operacional (Virtual) Lab 2 Lab Comp
14 L5 Técnicas digitales. (Virtual) Lab 2 Lab. Comp
30
CAPÍTULO 2
Para el caso de la asignatura quedó con un total de 48 horas, sin examen final y
se impartirá en el segundo semestre a estudiantes de tercer año de la carrera.
Esta distribución fue creada teniendo en cuenta las orientaciones del CNC, las
habilidades declaradas por el Consejo de carrera de la UCF y con la ayuda del
colectivo de la disciplina de Electricidad y Automatización.
2.2.1 Fundamentación de la asignatura.
La electrificación de los procesos tecnológicos de producción y de servicios, así
como el desarrollo acelerado de la electrónica, la computación y la automatización
y su rápida aplicación en esos procesos, hacen imprescindible el conocimiento por
parte del Ingeniero Mecánico de los elementos básicos de estas ramas para su
labor como tal, en la industria y en la sociedad cubana en general.
Su contenido permite al Ingeniero Mecánico ser capaz de solucionar los
problemas más frecuentes dentro del campo de la electricidad e interactuar con
los Ingenieros Eléctricos y Electrónicos en problemas de mayor complejidad; tiene
la responsabilidad de ayudar a que se establezca un nexo de continuidad entre las
Ciencias Naturales y las Matemáticas con las correspondientes a disciplinas de los
niveles posteriores y desarrollar formas de pensamiento lógicos y el razonamiento,
mediante la ejecución de actividades destinadas al análisis y aplicación de
conceptos y leyes, relacionados con los fenómenos eléctricos y electrónicos, en la
utilización de las máquinas, equipos e instalaciones industriales.
Esta asignatura está diseñada con cinco temas que abarcan casi todo el área del
conocimiento de la Electrónica, cada uno de ellos puede representar una disciplina
dentro de la carrera de Electrónica y Telecomunicaciones, claro que muchos
aspectos son tratados someramente en forma descriptiva, sin profundizaciones.
2.2.2 Objetivo general.
Desarrollar la independencia, responsabilidad y confianza en sí mismo, a través de
la solución de problemas técnicos relacionados con los fenómenos electrónicos
que determinan los accionamientos eléctricos de los sistemas mecánicos, en
estrecha relación con el perfil, que conlleven a su participación activa en grupos
31
CAPÍTULO 2
multidisciplinarios, teniendo en cuenta las regularidades de la profesión y el
sistema de valores éticos y morales de un profesional revolucionario.
2.2.3 Objetivos educativos.
• Ampliar la concepción Científica del mundo a la interpretación de los
procesos físicos.
• Activar con la política del Partido a través de la aplicación e
instrumentación de orientaciones y medidas relacionadas con la
actividad laboral del ingeniero, como expresión de la identificación y
defensa de la clase obrera.
• Aplicar normas de protección de la vida y salud del hombre, medio
ambiente, mejorando las condiciones de trabajo con automatización de
las máquinas.
• Desarrollar formas de pensamientos lógicos y capacidades
cognoscitivas que permitan la formación de ingenieros integral en la
actividad laboral y el conocimiento de los circuitos electrónicos en el
proceso de dirección de las máquinas herramientas.
• Fomentar la responsabilidad y desarrollar la creatividad e independencia
en la solución de tareas profesionales como rasgos de su personalidad.
• Desarrollar la actividad de auto preparación permanente como condición
esencial en la vida profesional.
• Integrar grupos y establecer relaciones adecuadas con los jefes y
subordinados en la solución de tareas.
• Necesidad de preparar a los ciudadanos para la defensa y para las
actividades principales que se cumplen en tiempo de paz.
2.2.4 Objtivos Instructivos.
1. Conocer los principales elementos que se utilizan en los circuitos
electrónicos.
32
CAPÍTULO 2
2. Seleccionar los medios y medidas de protección e higiene del trabajo
vinculados a los sistemas automáticos.
3. Analizar circuitos electrónicos sencillos tanto analógicos como digitales.
4. Analizar el comportamiento de los principales circuitos de rectificación
usados en la industria mecánica.
5. Comprender los principios de funcionamiento de los microprocesadores.
6. Identificar las funciones de los principales elementos electrónicos
empleados en el control de máquinas y equipos industriales.
2.2.5 Objetivos instructivos por tema
Tema 1 Componentes electrónicos pasivos.
• Conocer las diferentes etapas del desarrollo de la electrónica hasta el nivel
actual.
• Conocer los científicos más notables en la historia de la electrónica.
• Conocer las características y aplicaciones de los componentes electrónicos
pasivos.
Tema 2 Dispositivos semiconductores y amplificadores.
• Conocer los fundamentos físicos de los materiales semiconductores.
• Describir el principio de funcionamiento del diodo y transistor bipolar, así
como conocer sus principales aplicaciones.
• Conocer el método de análisis grafico de circuitos no lineales de poca
complejidad.
• Conocer las principales aplicaciones de los amplificadores operacionales.
Tema 3 Fuentes de suministro.
• Conocer los fundamentos físicos de la Rectificación Monofásica y Trifásica.
• Análisis de diferentes circuitos rectificadores empleados en la mecánica
• Analizar diferentes circuitos de filtros y estabilizadores de voltaje , así como
escribir su funcionamiento.
• Conocer los principios de funcionamiento de las fuentes conmutadas.
33
CAPÍTULO 2
Tema 4: Técnica Digital.
Conocer los fundamentos básicos de la técnica• digital, así como los
• r el principio de operación de los circuitos secuenciales y
ad.
Tem
postulados más importantes del Álgebra de Boole.
Identificar y analiza
combinacionales.
• Analizar circuitos digitales de poca complejid
a 5: Microcontroladores y microprocesadores
Comprender los principios de func• ionamiento de los microcontroladores,
• físicos fundamentales de la medición de magnitudes
.
, inductores, transformadores. Circuitos con
rada y salida, zonas de trabajo,
microprocesadores, etc.
Conocer los principios
físicas.
2.2.6 Sistema de conocimiento por temas
Tema 1: Componentes electrónicos pasivos
La electrónica como ciencia, etapas de desarrollo, personalidades relevantes .
Componentes pasivos y modo de identificación.: Resistencias fijas y variables,
capacitores fijos y variables
componentes.
Tema 2: Dispositivos semiconductores y amplificadores
Teoría de semiconductores, puros e impuros, conducción intrínseca e extrínseca.
Portadores de carga. La unión P-N proceso de difusión, potencial de barrera.
Características fundamentales de la unión, polarización directa e inversa.
Aplicaciones de la unión .Transistores bipolar BJT, principio de funcionamiento.
Características volta-ampérica de ent
amplificadores operacionales.
Tema 3: Fuentes de suministros
34
CAPÍTULO 2
Estructura de las fuentes de suministro CD. Fundamentos físicos de la
aria, álgebra de Boole,
s binarios y decimal .Circuitos
uitos digitales.
croprocesadores
Mag de s. Fundamento de los
micr oc
2.2.7 Sis
4 características de los circuitos electrónicos para el
7 ntificar componentes en circuitos electrónicos
8 are profesionales para la simulación de los circuitos
9 amente los servicios de ICT y las TIC para el
10 s riesgos y beneficios del desarrollo de la electrónica al
ico desde una visión
humanista.
2 Interpretar el lenguaje técnico de la electrónica en idioma Inglés.
rectificación. Rectificación monofásica no controlada. Filtros, estabilizadores
rectificación trifásica de uso industrial.
Tema 4: Técnica digital
Fundamentos básicos de la técnica digital, numeración bin
compuertas básicas. Conversión de los sistema
combinacionales y secuenciales, sus aplicaciones. Minimización de funciones,
parámetros lógicos. Aplicaciones de los circ
Tema 5: Microcontroladores y mi
nitu s físicas eléctricas. Medición de las magnitude
opr esadores y microcontroladores .
tema de habilidades
3 Realizar cálculos de circuitos eléctricos básicos.
Identificar las partes y
accionamiento de los mecanismos.
5 Seleccionar componentes electrónicos para circuitos de accionamientos
de poca complejidad.
6 Utilizar catálogos de componentes electrónicos.
Interpretar esquemas e ide
de poca complejidad.
Utilizar Softw
eléctricos y electrónicos.
Emplear adecuad
aprendizaje.
Identificar lo
medio ambiente.
11 Interpretar el desarrollo científico tecnológ
1
35
CAPÍTULO 2
13 Desarrollar una formación pedagógica básica.
36
CAPÍTULO 3
CAPÍTULO 3. DISEÑO DE LA APLICACIÓN WEB Y SELECCIÓN DEL SIMULADOR PARA LAS PRÁCTICAS DELABORATORIOS VIRTUALES.
3.1 Diseño de la aplicación web
Toda página Web requiere de un diseño característico desde el punto de vista
estético y funcional o sea mostrar una visión refrescante de sus características
exteriores con una excelente claridad. Lo más importante debe ser los contenidos
que las páginas Web brindan al cliente, los mismos deben poseer una calidad, y
veracidad alta. La información debe aparecer actualizada o acorde al contenido
que se pretende brindar. El diseño y creación de la aplicación para la asignatura
Electrónica para Ingenieros Mecánicos se realizó bajo estos conceptos.
3.1.1 Diseño de Navegación
La navegación es uno de los elementos más importantes de una página Web. Si
esta no es efectiva, el usuario desistirá de utilizar la página o no llegará a la
e esta muestra. Hay que comprobar que la
l contenido que sea de interés por el usuario. Para cumplir con esto se
información más importante qu
información esté bien organizada, que sea fácil moverse por ella y que se pueda
volver atrás en cualquier momento.
Una página Web que tiene como fin la motivación y el aprendizaje de los
estudiantes sobre una asignatura debe contar con un diseño sencillo y poco
profundo que facilite la navegación por la misma y que permita, en pocos pasos,
llegar a
tomo como modelo el sistema de navegación jerárquico que se aprecia en la figura
3.1.
37
CAPÍTULO 3
Figura 3.1.Topología de la Web.
En este sistema de navegación la selección de una sección conduce asimismo a
una lista de subtemas que pueden o no dividirse. Este tipo de organización
permite al lector conocer en qué lugar del sitio se encuentra, además de saber
que, conforme se adentra en la estructura, obtiene información más específica y
que la información más general se encuentra en los niveles superiores (Roche,
2005).
no forzar al usuario de hacer click varias veces para llegar a un tema en
Como se puede ver en la figura 2.1 la navegación es poco profunda, con el fin de
38
CAPÍTULO 3
específico. Además la navegación planteada permite que en cualquier página el
usuario se encuentre tenga acceso a todos los hipervínculos de los temas de la
asignatura y a los del menú principal.
s de la asignatura se encuentran menús
s sobre el subtema visitado.
áfico, está caracterizada por un
pos de letra. Estos elementos
permiten a los usuarios reconocerlo y
de brindarle identidad y belleza.
ra Ingenieros Mecánicos cuenta con un
er que la identifica, con barras de
ado izquierdo (menú de temas) y en
s sobre el tema ). Se usan como
ul, y el blanco que sugieren limpieza y
ersidad de Cienfuegos para imprimir un
ello de identidad del centro para el cual se realiza este trabajo. Se usa una
a. El fondo de cada una de las
páginas presenta una coloración blanca con el objetivo de no dispersar la atención
del principal, la información. Esta utilización de este color de
fondo crea espacios en blanco que permite que los contenidos respiren y sea
má plean
ayudan a relajar la carga textual, y tienen un tamaño adecuado para ser vistas
pero sin llegar a saturar la página de elementos gráficos.
En algunas de las páginas de los tema
con el objetivo de profundizar má
3.1.2 Diseño interfaz visual
Una página Web, vista desde un enfoque gr
banner2, menús, un color base y uno o más ti
caracterizan al sitio de forma tal que
recordarlo de forma conveniente, además
En particular el sitio Web de Electrónica pa
estilo de organización simple, un bann
navegación arriba (menú principal) , al l
algunos casos al lado derecho (menú ver má
colores principales, diferentes tonos del az
claridad.
También cuenta con el logotipo de la Univ
s
tipografía Tahoma buscando sencillez y fácil lectur
visitante del objeto
s fácil hacerles un seguimiento visual. Además, las imágenes que se em
2 Banner: Anuncio o identificación gráfica que informa sobre un producto.
39
CAPÍTULO 3
De forma general las páginas tienen la distribución visual que se muestra en la
figura3.2.
Figura 3.2.Distribución visual de la aplicación web
2- Menú Principal
ra
as se utilizaron diferentes software los cuales ya fueron
encionados anteriormente. A continuación se podrá apreciar en que parte del
diseño estos programas desempeñaron un importante papel.
1- Banner
3- Menú de temas de la asignatu
4- Cuerpo de la página: Texto informativo, formularios y tablas de datos.
5- Menú Ver más sobre el tema (a veces)
6- Pie de página
3.1.3 Creación de las páginas.
Para el diseño de las págin
m
40
CAPÍTULO 3
El Adobe Photoshop se empleó con el fin de optimizar, dibujar y mejorar muchos
de los gráficos e imágenes relacionados con el sitio Web. Un ejemplo es el
diseño del banner recurriendo a una de sus herramientas más utilizadas, el
degradado. Sirvió para probar diferentes colores e imágenes de fondo hasta
obtener una plantilla gráfica que cumpliera con todos los requisitos estéticos.
Para el montaje de los elementos estáticos de la página se utilizó el
Dreamweaber, herramienta que facilita el trabajo con HTML la cual hizo que el
trabajo fluyera de una forma rápida mediante el empleo de las plantillas.
La ventaja de utilizar plantilla es que se puede construir un sitio en donde todas
las páginas guardarán una cierta línea de diseño en común además, al modificar
la plantilla original también se actualizan todos los documentos que la utilizaban.
Una plantilla debe tener regiones editables, por tanto los documentos que luego
utilicen como base esta plantilla solo podrán ser modificados en las regiones
editables que definamos al momento de diseñar la plantilla, cualquier otra región
estará bloqueada para hacer algún cambio.
En algunas páginas de temas se insertaron archivos creados en Macromedia
Flash para que de una forma didáctica el estudiante pudiera apreciar e interactuar
con determinados fenómenos y aspectos teóricos impartidos en clases en forma
de animaciones logrando así una mejor comprensión del contenido.
El JavaScript se utilizó en la creación de menús desplegables dándole una forma
más elegante al diseño y acabado de la página.
3.1.4 Página principal o de inicio
La página principal o de inicio, es la primera que aparece en el navegador cuando
se accede al sitio. Esto ayuda a ofrecer una imagen atractiva, clara y a
proporcionar una impresión general sobre los aspectos que trata la aplicación web.
Esta se compone por diferentes partes las cuales se describen a continuación y se
observan en la Figura 3.3
41
CAPÍTULO 3
Figura 3.3 Pagina principal o de inicio
42
CAPÍTULO 3
La primera es la parte superior que identifica el sitio. La misma esta compuesta
por la presencia de un banner que contiene la insignia de la universidad para la
l nombre de la aplicación Web. que se hace este trabajo y e
La otra es el menú principal que se muestra en la figura 3.4 este menú siempre
esta presente en todas las páginas del sitio y además contiene una serie de
opciones que a su vez permiten el acceso a otros submenús.
Figura 3.4 Menú principal
Inicio: Esta opción permite volver siempre a la página de inicio.
Catálogos: En este se despliega un submenú al pasar el mouse por encima del
texto que brinda características según el fabricante de diferentes componentes
que van ha ser utilizados en los laboratorios, trabajos independientes, etc.
Símbolos: Muestra un submenú con gran cantidad de dispositivos para consultar
sus respectivos símbolos eléctricos facilitando la comprensión de los circuitos
Laboratorios Virtuales: Despliega un submenú que contiene el nombre de las
practicas de laboratorios virtuales utilizando el simulador Electronic Work Bench
(EWB). Este Hipervínculo habré en la misma ventana del navegador un
documento Word con el objetivo que el estudiante escriba en el mismo documento
de las indicaciones las respuestas y después lo envié por correo.
Programa de la Asignatura: Exhibe informaciones docentes relacionadas con la
. asignatura y que el estudiante debe conocer
Medio Ambiente: Va directamente a un artículo que relaciona los problemas del
medioambiente con la electrónica.
Otra sección importante de la página principal es el menú de los temas de la
asignatura localizándose en la parte izquierda de la página principal. Siempre el
usuario va ha tener acceso a este sin importar en la página que se encuentre. Se
43
CAPÍTULO 3
enc ama de la
asi
3.1.5
Est
cuerp e un tercer menú
llam
uentra desglosado en subtemas que cumplen con el progr
gnatura.
Páginas de temas
as páginas tienen la misma estructura que la de inicio, solo varia la parte del
o de la página que incluye la información del tema y aparec
ado ver mas sobre el tema .Este menú presenta mas información sobre el
ejemplos resueltos y simulaciones animadas en Flash de diferente
enos o componentes.
La simulación, otra alternativa en el proceso de enseñanza-aprendizaje
sarrollo de modernas tecnologías en tod
tema,
fenóm
3.2
El de os los campos de la Ingeniería
Me
en el análisis de los Circuitos Eléctricos de sistemas computarizados, que ayudan
a o
la for
ritmo o al concluir su carrera.
aplicarse como soporte del proceso docente realizando experiencias de
labo
siguie
• Enriquece la motivación porque el alumno participa activamente.
cánica y en particular el desarrollo de la Electrónica, ha exigido la introducción
btener la solución de circuitos complejos e incluso su diseño, posibilitando así
mación básica necesaria en los estudiantes, ya que les permite seguir el
de desarrollo actual, tanto durante sus estudios com
Se valoró en conjunto con el colectivo de la disciplina de electricidad y
automatización de la Universidad de Cienfuegos la necesidad de introducir la
simulación como medio de ayuda en el proceso de enseñanza-aprendizaje en la
asignatura de electrónica. Para ello se realizó un estudio de los objetivos generales
de la misma, incluyendo los sistemas de conocimientos y habilidades, así como un
análisis de los resultados obtenidos en la aplicación del Plan de Estudio Actual (Plan
D).
3.2.1 Uso de la simulación
En los sistemas de simulación se presenta artificialmente un sistema real (algunas
veces simplificado) para que el estudiante experimente con él, por lo cual puede
ratorio. Entre las facilidades que brinda la simulación se pueden mencionar las
ntes: (Chaljub, 1994 citado en Moreno, 1997)
44
CAPÍTULO 3
• Posibilita alterar parámetros y observar los efectos provocados.
Posibilita manipular a voluntad el transcurso del tiempo y con ello observar
fenómenos transitorios que no tienen una repetición frecuente en la realidad.
Es un medio económico y libre de riesgos, porque se opera no sobre el
objeto en sí, sino sobre un modelo representativo de éste.
Se utilizan modelos parciales del mundo real o idealización de condiciones
experimentales, pudiéndose destacar a voluntad los elementos portadores
de la esencia del objeto de estudio, con lo cual se logra dirigir la atención
hacia lo fundamental, dejando a un lado lo
•
•
•
s factores que distraen la atención
•
Los simuladores apoy
para lograr aprendizaj
ituación real, es la fuente de
con
gen
el
pen
No
sim vista
ped
me
presentes en el mundo real y solo después que el estudiante progresa se
aumenta la fidelidad en la representación.
Entrena al estudiante en el uso de una herramienta de trabajo normal en
cualquier profesión.
• Con un diseño adecuado de sesiones experimentales de simulación, puede
lograrse más aprendizaje por unidad de tiempo que mediante la lectura de
un libro de texto descriptivo del objeto de estudio.
an el aprendizaje de tipo experiencial y conjetural como base
e por descubrimiento. La interacción con un micromundo, en
forma semejante a la que se tendría en una s
ocimiento. El micromundo por sí solo no es suficiente, hay necesidad de
erar o proponer situaciones por resolver que den sentido y orientación a lo que
alumno hace, ayudando a que desarrolle sus propias estrategias de
samiento.
obstante la incidencia positiva que tiene en la enseñanza el uso de
uladores, es necesario velar por su correcto uso desde el punto de
agógico y evaluar también sus posibles riesgos, entre los que pueden
ncionarse los siguientes: (Celma, 1994 citado en Moreno,1997)
• El uso inadecuado puede llevar, en el extremo, a que el alumno se cree la
falsa idea de que ningún problema serio se puede resolver sin al menos,
una microcomputadora.
45
CAPÍTULO 3
• El uso indebido puede llevar a mermar la intuición y creatividad de los
alumnos. Durante la simulación, el estudiante en ocasiones “encuentra” la
respuesta deseada sin un verdadero razonamiento del problema ni de las
variables que intervienen en el proceso. Hay que saber formar a los
una
infalibles, porque la
equieren de una interpretación
3.2
ignación de valores a los
ta característica le da la
estudiantes para que ante sistemas aparentemente complejos no recurran
de inmediato a la computadora, que difícilmente les proporcionará una
solución satisfactoria, sino que sean capaces de crear modelos simples que
describan correctamente dichos sistemas y, posteriormente, puedan ser
depurados con la ayuda de simuladores.
• Se intenta sustituir al laboratorio, en lugar de servir como complemento al
mismo. Una exagerada "virtualizacion" del laboratorio, aunque es
solución muy económica, puede acarrear serias deficiencias en la formación
integral del futuro ingeniero.
• No se puede dejar que los alumnos conciban la falsa idea de que los
resultados obtenidos a través de la computadora son
validez de los modelos y la exactitud del algoritmo de cómputo es limitada y
en ocasiones los resultados de la simulación r
más propia de un especialista que de un inexperto estudiante.
.2 Descripción del Electronic Work Bench
El EWB es un programa educativo que simula circuitos electrónicos analógicos
y digitales elaborado por la firma Interactive Image Technologies Ltd., que
pretende convertir la pantalla de la computadora en un laboratorio virtual en el
que el estudiante tenga a su disposición instrumentos como generadores,
osciloscopio, multímetro y diversas componentes que puede conectar a su
gusto sobre la placa de montaje para realizar sus análisis (Moreno, 1997).
El simulador de circuitos analógicos es de fácil manejo ya que permite ampliar
la relación de este tipo de componente al poder utilizar modelos ideales o
modelos con características reales mediante la as
parámetros característicos de cada componente. Es
posibilidad de comprobar los resultados obtenidos en los análisis teóricos, en
46
CAPÍTULO 3
los que en un primer paso se suponen modelos ideales, y el posterior
acercamiento a los modelos reales, comparando estos últimos resultados con
los obtenidos en la práctica, todo ello sin necesidad de cálculos complicados, ni
conexión de componentes.
El simulador digital dispone de una relación más limitada de componentes,
pero permite una fácil ampliación tanto en el número de entradas como en el
número de compuertas dentro de un “integrado”, así como la realización de
e integración media. Además, dispone de un
conversor entre tablas de verdad, funciones lógicas y circuitos con compuertas
ran utilidad en la enseñanza es la facilidad que
brinda de ubicar fallos en dispositivos y circuitos, permitiendo que el estudiante
y relés. Cuando el
modificados por el usuario para adaptar el componente a sus necesidades.
es
os
algunos circuitos en escala d
lógicas que hace muy simple el diseño de circuitos básicos .También ofrece las
características técnicas de los componentes que existen en las bibliotecas.
Una característica del EWB de g
se ejercite en las técnicas de detección de fallos. Los tipos de fallos que
pueden simularse son: cortocircuitos y circuitos abiertos.
Permite los análisis de respuesta de frecuencia (AC), análisis de corriente
directa (DC) y análisis en el dominio del tiempo.
Admite realizar montaje de circuitos analógicos empleando componentes
pasivas, activas, transformadores, fusibles, bombillos
usuario desea utilizar cualquiera de estos dispositivos, el programa asigna a
sus parámetros unos valores por defecto (los de un componente estándar), por
lo que no es indispensable que el alumno conozca en detalle el modelado de
los componentes. Estos valores fijados por el simulador, pueden ser
Para la simulación digital sólo se tiene en cuenta la función lógica que realizan
los componentes genéricos, no permitiendo al usuario modificar ningún
parámetro interno (tiempos de propagación, fan-out, etc). Los component
que posee son: compuertas lógicas, circuitos combinacionales, circuit
secuenciales, diodo led y display de 7 segmentos.
Posee una interfaz con un ambiente sencillo y agradable, con captura
esquemática de circuitos. La representación de los resultados analógicos es a
47
CAPÍTULO 3
través de los diferentes instrumentos de medición (osciloscopio, multímetro,
analizador de respuesta de frecuencia) y los digitales mediante un analizador
lógico. Contiene un manual bastante completo en el que se explica de forma
gran
exactitud en los resultados.
.2.3 Selección del software
Partiendo de las ventajas de la simulación como vía para el aprendizaje por
descubrimiento, el análisis de los objetivos del plan, la caracterización hecha
sobre el software de simulación y las posibilidades de su uso, se propone como
software de simulación el EWB.
Se considera que el EWB dentro de esta asignatura es la mejor opción por su
excelente interface gráfico, que permite reducir el tiempo de familiarización con el
ambiente, las amplias bibliotecas de componentes, el amplio espectro de
instrumentos que no están disponibles en el laboratorio real, como son: el
generador de palabras, el analizador lógico y el convertidor lógico. Además,
posibilita el trabajo con tablas de verdad, el diseño de circuitos híbridos y tiene
abundante cantidad de ejemplos interesantes y didácticos.
Esta propuesta se fundamenta en que dicho software es un verdadero laboratorio
virtual, con gran facilidad de asimilación, que debe utilizarse cuando se da
prioridad como objetivo al manejo de los instrumentos de laboratorio, cuestión
para la cual este programa, hasta el momento, parece ser insuperable.
En el programa de la asignatura existen objetivos instructivos donde se plantea
que los estudiantes deben familiarizarse con los instrumentos de medición y
lograr habilidades en el manejo de los mismos. Se considera que el uso del EWB
puede servir como soporte para el cumplimiento de estos objetivos
Por otra parte, el uso del EWB en la carrera, creará en los estudiantes habilidades
en el uso de simuladores electrónicos en ambiente de Windows, que serán de
gran beneficio para su formación general y le darán la posibilidad de utilizar la
sencilla el funcionamiento del programa.
Su limitación radica en presentar modelos de componentes relativamente
sencillos por lo que no se recomienda su uso cuando se desea una
3
48
CAPÍTULO 3
simulación en asignaturas sucesoras como Mediciones Industriales y los
resultados de este trabajo pueden ser aplicado a la asignatura Electricidad
Aplicada a la Ingeniería Mecánica I.
A raíz de lo antes expuesto se confeccionaron un conjunto de guías para las
prácticas de laboratorios los cuales se encuentran publicados en la pagina Web
o Laboratorios Virtualesdonde se pueden encontrar en el hipervínculo llamad
49
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONC
Concl
La página Web creada para la asignatura de Electrónica para Ingenieros
ecánicos se convierte en un valioso material de preparación y consulta para los
estudiantes de la carrera Ingeniería Mecánica.
Mediante el uso de la Web como herramienta educativa, los estudiantes no solo
aprenden de la signatura digitalizada, sino que se familiarizan cada vez más con el
mundo de la computación, lo que contribuye a ampliar sus horizontes
tecnológicos.
Como resultado del análisis bibliográfico y la exploración realizada tanto en el
ámbito nacional como internacional, puede plantearse que la utilización de las TIC
en el proceso de enseñanza y aprendizaje es hoy una necesidad para cualquier
asignatura, lo cual implica un cambio en toda la pedagogía de la enseñanza, a
partir del uso de estas herramientas.
Con el trabajo se contribuye de manera sustancial a la incorporación de las TIC en
la enseñanza de la asignatura de Electrónica, lo que ayudará a desarrollar el
interés, la motivación y las habilidades profesionales.
Se fundamenta el uso del programa Electronic Work Bench para el empleo de la
simulación, por constituir un verdadero laboratorio virtual de gran potencialidad
Un conjunto de prácticas de laboratorios simuladas de acuerdo a la estrategia
pedagógica planteada, toma en consideración las experiencias del colectivo de
profesores, para la definición de los temas y objetivos a lograr en cada una de las
prácticas.
LUSIONES Y RECOMENDACIONES
usiones
M
50
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Recomendaciones
• Actualizar e incluir materiales que enriquezcan aún más los objetivos para
los cuales fue creada la página Web.
• Confeccionar para cada una de las prácticas simuladas ejercicios
diferenciada de los estudiantes más
aventajados.
• Continuar trabajando para convertir este sitio estático en un sitio Web
opcionales que posibilite la atención
dinámico.
51
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
REF
Aran
o de Electrónica y
Barb
/electronica/semi/fet/index.php
Electrónica.
Hayt ría. México: Mc
Graw Hill.
Hernan, M
. Madrid:
Prentice Hall.
Millman, J. & Grabel, A. (1993). . Barcelona: Editorial Hispano
Europea.
Malvino, A. P. (1994). . Madrid: Mc Graw Hill.
ERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
zabal, A. (2001). Curso de Electrónica Básica en Internet. España:
Universidad Politécnica de Valencia, Departament
Telecomunicaciones
er, R. (2007). Transistores de efecto campo. Extraído el 10 abril, 2007, de
http://www.cienciasmisticas.com.ar
Chaljub, J.A., Roche, C. & Hernández, D. (1999). Prácticas de laboratorio. Cuba:
Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, Departamento de
Flores, J. (1997). Los microprocesadores. Extraído el 11 abril, 2007, de
http://www.monografias.com/trabajos11/micro/micro.shtml#q
, W.H. & Kemmerly.J.E. (1993) Análisis de circuitos en ingenie
. (2006). Programación web avanzada. La Habana: Editorial Félix
Varela.
Malik, N. R. (1998). Circuitos electrónicos: Análisis, simulación y diseño
Microelectrónica
Principios de la Electrónica
52
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
53
Marquès, P. (2000). Impacto de las TIC en educación: Funciones y Limitaciones.
Extraído el 9 mayo, 2007, de HThttp://dewey.uab.es/pmarques/siyedu.htmTH
Martín, G. (2006) TIntroducción a las fuentes Conmutadas. Topologías básicas. T
Extraído el 28 mayo, 2007, de http:
//www.dbup.com.ar/tutorial_fuentes_conmutadas.htm
Moreno, I. (1997). Estrategia para emplear la simulación de circuitos eléctricos y
electrónicos, en la formación y como herramienta de trabajo, de los
Ingenieros Electricistas. Tesis para optar al título académico de Master,
Universidad Central Marta Abreu De Las Villas, Cuba.
Reconocer y entender los componentes pasivos (1997). Extraído el 20 marzo,
2007, de
http://www.pcpaudio.com/pcpfiles/doc_amplificadores/componentes/component
es.html
Reyes, R & Padrón, E.A. (2005), Comparación entre laboratorios Virtuales y Reales.
Cuba: Universidad de Cienfuegos, Departamento de mecánica
Roche, C. (2005). Diseño y evaluación de un modelo de enseñanza
complementario presencial/virtual para la asignatura Electrónica Analógica I
de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Central “Marta Abreu”
de Las Villas. Tesis doctoral, Universidad De Oviedo, España
Rodríguez, S. & Morales, N. Temas Selectos De Electrónica. Cuba: Universidad
Central “Marta Abreu” de Las Villas, Departamento de Electrónica y
Telecomunicaciones
Tokheim, R. L. (1996). Principios Digitales. España: Mc Graw Hill.
Tutorial HTML. (2007). Extraído el 30 mayo ,2007, de
http://www.dominiosgdi.ws/html/html1.php
Tutoriales de electrónica (2007). Extraído el 2 marzo, 2007, de
http://www.unicrom.com/tutoriales.asp