Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica TRABAJO DE DIPLOMA “Materiales de orientación y autoevaluación para la Electrónica Analógica II.” Autor: Indira Milena Crúz Santos Tutor: Dr. Carlos Roche Beltrán Santa Clara 2010 "Año 52 de la Revolución" Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones TRABAJO DE DIPLOMA “Materiales de orientación y autoevaluación para la Electrónica Analógica II” Autor: Indira Milena Crúz Santos. E-mail: icsantos@uclv.edu.cu Tutor: Dr. Carlos Roche Beltrán. Profesor Titular. Departamento Electrónica y Telecomunicaciones. E-mail: roche@uclv.edu.cu Santa Clara 2010 "Año 52 de la Revolución" mailto:icsantos@uclv.edu.cu mailto:roche@uclv.edu.cu Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni 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 i PENSAMIENTO ¨En lo tocante a la ciencia, la autoridad de un millar no es superior al humilde razonamiento de una sola persona¨. Galileo Galilei ii DEDICATORIA A mami y papi por haber sido la razón e inspiración de todos mis actos, por haberme apoyado, querido y convertido en la persona que soy. A mi tía por haberme querido como si fuera su hija. A mis abuelas Josefa y Felina, que aunque no están yo sé que me quisieron mucho. iii AGRADECIMIENTOS A toda mi familia por brindarme apoyo incondicional, en especial a mi mamita y mi papito. Al Dr. Carlos Roche Beltrán por toda la ayuda que me prestó durante este período. A Brian por acompañarme en los buenos y malos momentos y por ser ante todo mi amigo y compañero. A mis amigas de toda la vida Daylín, Dayana y Yenni. A José Omar por recordarme siempre cuanto me quiere cuando me dice gordi. A mi amiga Yanet por ser una de las mejores personas que conozco. A los siete vengadores, Yohanna, Melba, Yaily, Jorge, Lisbey, Yusniel y Arián, por todos los momentos que pasamos y que nunca olvidaré. A todo 5to de Ingeniería y Telecomunicaciones por ser los mejores en especial a Amaury por haberme brindado incondicionalmente su ayuda en esta período. iv TAREA TÉCNICA Búsqueda de información, en cuanto a aplicación de las TIC en la enseñanza de la Electrónica Analógica para conformar el marco teórico conceptual de la investigación. Análisis de las facilidades que aporta el Multisim para la simulación de circuitos electrónicos, con énfasis en la Electrónica Analógica II. Desarrollo de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje para la Electrónica Analógica II. Análisis de las facilidades y limitaciones que ofrece Moodle para realizar la autoevaluación del aprendizaje. Definición de un método a seguir para el desarrollo de materiales de autoevaluación en la plataforma Moodle que acerque al alumno a la experimentación en el laboratorio. Simulación en Multisim de los circuitos seleccionados, preferentemente casos de diseño que se estudien en temas selectos de la Electrónica Analógica II. Implementación en Moodle de los materiales desarrollados: mapas conceptuales, objetos de aprendizaje y preguntas de autoevaluación. Elaboración del informe final del trabajo de diploma. Firma del Autor Firma del Tutor v RESUMEN El presente trabajo de diploma se enfoca en el desarrollo de mapas conceptuales, los cuales fueron enriquecidos con objetos de aprendizaje como materiales complementarios de la asignatura Electrónica Analógica II. Además, se realiza la incorporación de los mismos a la plataforma interactiva Moodle. Para desarrollar el trabajo fue necesario hacer una búsqueda de información que permitiera conformar el marco teórico-conceptual de la investigación, haciendo énfasis en las tendencias que se presentan en la enseñanza de las asignaturas de Electrónica en otras universidades, herramientas de software utilizadas y plataformas interactivas. Se ofrecen circuitos ilustrativos de aplicaciones con la posibilidad de ser simulados en el Multisim. La finalidad del trabajo consiste en ofrecer nuevas herramientas para la mejora del aprendizaje, así como vincular al estudiante en el uso de las TIC existentes en la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. vi TABLA DE CONTENIDOS PENSAMIENTO .............................................................................................................. i AGRADECIMIENTOS .................................................................................................... iii TAREA TÉCNICA .......................................................................................................... iv RESUMEN ..................................................................................................................... v TABLA DE CONTENIDOS ............................................................................................. vi INTRODUCCIÓN ...........................................................................................................1 CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. .............................5 1.1 Uso de las TIC en la Educación en Cuba y el mundo..........................................5 1.2 Mapas conceptuales. ........................................................................................8 1.2.1 Concepto de mapas conceptuales. .............................................................8 1.2.2 Elementos que integran los mapas conceptuales. .......................................9 1.2.3 Características de los mapas conceptuales. .............................................. 10 1.2.4 Importancia de los mapas conceptuales. ................................................... 10 1.2.5 Mapas conceptuales como medios de enseñanza. .................................... 11 1.2.6 Herramientas para la elaboración de mapas conceptuales. ........................ 12 1.2.7 Elección de la herramienta para la elaboración de los mapas conceptuales. ………………………………………………………………………………………14 1.3 Objetos de aprendizaje. .................................................................................. 15 1.3.1 Concepto de Objetos de Aprendizaje. ....................................................... 16 1.3.2 Características de los Objetos de Aprendizaje. .......................................... 16 vii 1.3.3 Ventajas que brindan los Objetos de Aprendizaje. ..................................... 17 1.4 Plataformas interactivas. ................................................................................. 20 CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software a utilizar. ................................................................................................... 24 2.1 Elaboración y análisis de los mapas conceptuales para el estudio de la Electrónica Analógica II. ............................................................................................ 24 2.1.1 Principios para la elaboración de mapas conceptuales. ............................. 25 2.1.2 Métodos para la elaboración de mapas conceptuales temáticos................. 25 2.1.2.1 Mapa Conceptual Electrónica Analógica II. ......................................... 25 2.1.2.2 Mapa Conceptual para el estudio de los Amplificadores Operacionales. ………………………………………………………………………………..26 2.1.2.3 Mapa conceptual para el estudio los tipos de entrada de los amplificadores operacionales. ............................................................................ 26 2.1.2.4 Mapa conceptual para el estudio de las aplicaciones lineales de los Amplificadores operacionales. ........................................................................... 27 2.1.2.5 Mapa conceptual para el estudio de las aplicaciones no lineales de los amplificadores operacionales. ............................................................................ 27 2.1.2.6 Mapa conceptual para el estudio de generadores de señales. ............. 28 2.1.2.7 Mapa conceptual para el estudio de los Amplificadores de Instrumentación. ................................................................................................ 28 2.1.2.8 Mapa conceptual para el estudio de amplificadores con realimentación negativa................... .......................................................................................... 29 2.1.3 Método para la elaboración de mapas conceptuales sobre estrategias de análisis y diseño de problemas de Electrónica. ....................................................... 29 2.1.3.1 Mapa conceptual para el estudio del diseño del amplificador operacional. ...................................................................................................... 30 2.1.3.2 Mapa conceptual para el diseño de un Amplificador no Inversor. ......... 30 2.1.3.3 Mapa conceptual para el diseño de un Amplificador Sumador-Restador. ……………………………………………………………………………….31 viii 2.1.3.4 Mapa Conceptual para el diseño de un amplificador realimentado. ...... 32 2.1.3.5 Mapa conceptual para el análisis del tipo de realimentación. ............... 33 2.2 Objetos de Aprendizaje derivados de los mapas conceptuales. ........................ 33 2.2.1 Objeto de aprendizaje sobre el Amplificador Operacional........................... 34 2.3 Herramientas de simulación. ........................................................................... 38 CAPÍTULO 3. Integración de los materiales desarrollados en el curso virtual de Electrónica Analógica II. ............................................................................................... 45 3.1 Selección de la plataforma interactiva a utilizar. ............................................... 45 3.2 Montaje de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje en la plataforma interactiva Moodle. .................................................................................................... 46 3.2.1 Módulos de Moodle. ................................................................................. 46 3.2.2 Subida de archivos al servidor Web. ......................................................... 47 3.2.3 Recursos. ................................................................................................ 49 3.3 Facilidades que aporta Moodle para la autoevaluación ..................................... 50 3.3.1 Desarrollo de materiales de autoevaluación. ............................................. 51 3.3.2 Ejemplo de los materiales de autoevaluación realizados. ........................... 57 CONCLUSIONES. ........................................................................................................ 59 RECONMENDACIONES. ............................................................................................. 60 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................... 61 ANEXOS ...................................................................................................................... 64 Anexo I Mapas Conceptuales. ............................................................................... 64 Anexo II Materiales de autoevaluación. ...................................................................... 76 INTRODUCCIÓN 1 INTRODUCCIÓN El desarrollo constante de la tecnología y el aumento progresivo de las bondades y potencialidades de las herramientas de software, constituyen elementos sólidos en la batalla por la informatización. La creciente demanda de métodos de enseñanza cada vez más refinados, que optimicen el aprendizaje de los estudiantes, se ha convertido en una problemática a escala mundial. De acuerdo con el avance registrado en la producción a nivel mundial de software educativos, estos se han convertido en casi omnipresentes en el estudio de diferentes materias. La Electrónica Aplicada es un ejemplo de ello, donde son usados simuladores, páginas Web, plataformas interactivas y herramientas virtuales. Todas se han convertido en parte del día a día del estudiante de ingeniería. Aunque los fines del desarrollo de las TIC en general no fueron específicamente educativos, es interés de las universidades y centros de enseñanza brindar la calidad requerida de los estudios mediante el uso eficiente de las infraestructuras de redes de datos existentes, siendo protagónico el uso de Internet y de las Intranet, para dar solución a problemas comunes en la enseñanza como la falta de material bibliográfico. En la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas, el plan de estudios D ya alcanza el tercer año de las carreras Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica e Ingeniería Automática y en la carrera de Ingeniería Biomédica existe también desde que esta se formó. El desarrollo de este, plantea nuevas exigencias a la formación del futuro profesional, se trata de perfeccionar la formación de jóvenes que pertenecen a la sociedad de la información y el conocimiento. En este plan de estudios, la Electrónica Analógica se continúa impartiendo en tres cursos para la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, pero en el caso de las carreras de Ingeniería Biomédica y Automática se ha reducido a dos solamente. Sin INTRODUCCIÓN 2 embargo, los contenidos a tratar en cada uno de los casos tienen coincidencia, por lo que es necesario ubicar bien al alumno y llevar al centro de su atención los aspectos claves. Desde hace varios años los profesores que forman parte del colectivo de la Electrónica se han enfocado en trabajar en la aplicación de un modelo de enseñanza donde juegue un papel fundamental el complemento de las actividades presenciales con el trabajo con materiales en la red y el uso de la plataforma interactiva Moodle. Las Tecnologías de la Información y la Comunicación son el soporte para el desarrollo de procesos formativos ya sean presenciales o a distancia. Una estrecha interrelación de los estudiantes con estos medios contribuirá a una excelente formación como futuros ingenieros. Tomando en cuenta estos antecedentes, para el presente trabajo de diploma se define el siguiente problema de investigación:  Necesidad de desarrollar mapas conceptuales que orienten al alumno y materiales de autoevaluación constituidos como objetos de aprendizaje que permitan al estudiante abordar con facilidad conceptos , aplicaciones y métodos de diseño estudiados en la asignatura de Electrónica Analógica II para la carrera de Ingeniería Biomédica e Ingeniería en Automática. Del problema anteriormente planteado surgieron las siguientes interrogantes científicas:  ¿Cómo se aplican las TIC (Tecnología de la Información y la Comunicación) para facilitar el aprendizaje de la Electrónica Analógica?  ¿Cómo desarrollar mapas conceptuales que orienten al alumno y les permita enfrentar problemas típicos de la Electrónica Analógica II?  ¿Cómo implementar mapas conceptuales y objetos de aprendizaje utilizando la plataforma interactiva de tele enseñanza Moodle con el objetivo de que el alumno se autoevalúe? En el desarrollo de este trabajo de diploma se planteó un objetivo general, el cual consiste en desarrollar mapas conceptuales y materiales de autoevaluación que faciliten el aprendizaje de las principales aplicaciones abordadas en la asignatura Electrónica Analógica II. Para dar cumplimiento al anterior objetivo, el mismo se ha subdividido en los objetivos específicos siguientes: INTRODUCCIÓN 3 1. Realizar una búsqueda en las principales fuentes de información que permita elaborar el marco teórico conceptual de la investigación. 2. Analizar las facilidades que aporta el Multisim para la simulación de circuitos electrónicos en el caso específico de la Electrónica Analógica II. 3. Confeccionar mapas conceptuales de organización temática y de estrategias de solución a problemas típicos de la Electrónica Analógica II. 4. Analizar las posibilidades que ofrece Moodle para realizar la autoevaluación del aprendizaje. 5. Definir un método a seguir para el desarrollo de materiales de autoevaluación en la plataforma Moodle que acerque al alumno a la experimentación en el laboratorio. 6. Realizar el análisis con Multisim de los circuitos seleccionados, preferentemente casos de diseño que se estudien en temas selectos de la Electrónica Analógica II. 7. Implementar en Moodle las preguntas seleccionadas y facilitar la interacción con el Multisim para comprobar las soluciones aportadas por los alumnos. Este trabajo queda estructurado de la siguiente manera: Introducción, capitulario, conclusiones, recomendaciones, referencias bibliográficas y anexos En la introducción queda definida la importancia, actualidad y necesidad del tema que se aborda y se hace alusión a los elementos del diseño teórico. En el capítulo 1 se refleja el estado del arte relacionado con el empleo de las TIC en la enseñanza de la Electrónica, ejemplificando con casos de universidades reconocidas internacionalmente. Se aborda la utilidad de los mapas conceptuales, la tendencia en el desarrollo de objetos de aprendizaje y también se muestran algunas herramientas para la elaboración de mapas conceptuales. Además se hace alusión a las plataformas interactivas haciendo una breve descripción de las más utilizadas a nivel mundial. En el capítulo 2 se elaboraron mapas conceptuales en los cuales se reflejan la organización de los contenidos de la asignatura Electrónica Analógica II, y estrategias de solución para problemas de aplicaciones típicas. Se aborda la utilidad de la herramienta de simulación Multisim, y se realiza un breve análisis con el simulador Orcad 9, reflejando limitaciones y posibilidades de acuerdo a las exigencias de la asignatura. INTRODUCCIÓN 4 Por último, en el tercer capítulo, se vinculan los materiales elaborados dentro de un curso virtual, implementado en la plataforma interactiva Moodle como complemento a la enseñanza presencial, también se define un método a seguir para el desarrollo de materiales de autoevaluación en la misma plataforma y se desarrollan ejemplos ilustrativos de esta. CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 5 CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. En este capítulo se abordan temas tales como el uso de las TIC, su impacto en la sociedad actual y su integración en el proceso educativo de otras universidades, tanto del país como del mundo; enfatizándose en el empleo de mapas conceptuales y plataformas interactivas para el desarrollo de materiales de orientación y autoevaluación para la Electrónica Analógica II, específicamente para los alumnos que cursan la carrera de Ingeniería Biomédica e Ingeniería Automática. 1.1 Uso de las TIC en la Educación en Cuba y el mundo. A mediados del siglo XX con la llegada de una nueva Revolución Industrial, muchos conceptos que se consideraban básicos en la educación se vieron en la necesidad de ser modificados. Luego, en los años 90, con el avance de la sociedad de la información y el conocimiento, las herramientas creadas amenazaban con la desaparición del modelo tradicional de la educación, pero estas tecnologías que en un momento se pensaron que iban a sustituir al profesor, en realidad han venido a complementar su labor. Este grupo de tecnologías han sido agrupadas al estar íntimamente relacionadas, en un concepto llamado Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC). Cuando se habla de las TIC, se refiere a un cúmulo impreciso de herramientas digitales, recursos, opciones, programas, etc., que encuentran su vehículo de acceso o su entorno de trabajo en un ordenador o computadora. Además, estas tecnologías están en evolución constante y acelerada, tanto en número como en complejidad. Con el término “recurso TIC” se refiere, por ejemplo, de sitios Web, correo electrónico, navegadores y buscadores de información digital en Internet, listas de debates virtuales, plataformas de teleformación, diversos software que ayudan al docente y al alumno, etc. (Mendoza et al., 2004). CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 6 Las TIC se diferencian de las tecnologías tradicionales no en lo que se refiere a su aplicación como medio de enseñanza, sino más bien en las posibilidades de desarrollar nuevos entornos comunicativos y expresivos que facilitan a los receptores la posibilidad de desarrollar nuevas experiencias formativas, expresivas y educativas (Roche, 2005). Cuando se trata de diferenciar las TIC de otras tecnologías o medios de enseñanza tradicionales es necesario referirse a los elementos o medios básicos por los que está formada, los cuales suelen ser:  La informática.  La microelectrónica.  La multimedia.  Las telecomunicaciones. Todos estos medios que forman parte de las TIC generalmente no existen de forma aislada, sus potencialidades máximas se consiguen cuando logran formar parte de un ambiente integrado, que aprovecha los aspectos más novedosos de cada uno y permite conseguir nuevas realidades comunicativas y formativas. El proceso de enseñanza-aprendizaje ha experimentado grandes transformaciones desde la aparición de las computadoras personales y la creciente globalización y acogida de las mismas, transitándose desde la Enseñanza Asistida por Computadoras, hasta la creación de los ambientes virtuales en la actualidad. En muchas universidades del mundo principalmente las del mundo anglosajón, se está prestando mucho interés en la inserción de las TIC con el objetivo de apoyar a la enseñanza presencial, algunas de estas universidades son (Roche, 2005):  Harvard University:  MIT (Massachusetts Institute of Technology)  Boston University  University of Massachusetts at Boston  Northeastern University  CLA (Universidad de California. Los Ángeles)  USC (University Southern California) CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 7  Berkeley University of California  UC (Universidad de California, Oakland) También hay una serie de universidades, tanto de América Latina y Europa, que están interesadas en el estudio de la Electrónica Analógica a través de las TIC por lo que han establecido importantes lazos de colaboración. A continuación se muestra un ejemplo de estas:  Universidad Politécnica de Madrid (España).  Universidad del País Vasco (España)  Universidad de Cauca (Colombia).  Universidad tecnológica Nacional (Argentina).  Universidad de Sevilla (España).  Brigham Young University (Reino Unido). En todos los centros universitarios se está prestando mucho interés a la inserción de las TIC en su trabajo habitual, muchas de estas usan plataformas de aprendizaje, como por ejemplo BlackBoard, WebCT y Moodle y otras intervienen en la creación, prueba y distribución de recursos para el aprendizaje, gracias a esta iniciativa ya funcionan plataformas como CourseWork, creada en la Universidad de Stanford y Stellar, creada por el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Estos productos desarrollados son de código abierto y pueden ser utilizados sin ningún coste por otras universidades (Roche, 2005). Es también una tendencia general el abastecer a las aulas de los sistemas integrados de proyector de videos, computadoras, etc. También se realizan seminarios en los que se exponen experiencias sobre el uso de estas tecnologías de la información y la comunicación, estos seminarios llevan años desarrollándose y puede encontrarse información en la Web sobre los mismos así como los videos del desarrollo de estas sesiones. En el Instituto Tecnológico de Massachusetts existe una web que proporciona la retransmisión mediante video streaming de los eventos, conferencias y clases públicas más significativas, también realizan proyectos que proporcionan el acceso permanente a los estudiantes a usar videos a través de Internet, simulaciones, autoevaluaciones, etc. En universidades españolas también las TIC se han asentado plenamente, lo cual ha provocado un cambio significativo en la dinámica interna (Roche, 2005). Por último se puede mencionar el ejemplo de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad “Marta Abreu” de las Villas, donde desde hace años se ha logrado un balance CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 8 adecuando entre actividades teóricas, simuladas y prácticas, de acuerdo a lo que se hace en otras universidades del mundo. También se han desarrollados páginas Web dedicadas a los cursos diurnos y para trabajadores de distintas asignaturas, con el objetivo de complementar la labor del profesor, como es el caso de la Electrónica Analógica. La presencia de estas nuevas tecnologías ha provocado que se adopten diferentes estrategias metodológicas en el entorno de aprendizaje de la Electrónica Analógica, destacándose el aprendizaje significativo y el uso de los mapas conceptuales como herramienta facilitadora. 1.2 Mapas conceptuales. La educación actual busca la forma de enfocar el aprendizaje más al razonamiento y menos al conocimiento aprendido por repetición. Una de las herramientas existentes que favorecen este objetivo son los mapas conceptuales los cuales fueron desarrollados en 1972 dentro de un proyecto de investigación a cargo de Joseph D. Novak en la Universidad de Cornell, Estados Unidos, estos son considerados un poderoso método para lograr aprendizajes significativos (Novak, 2007). 1.2.1 Concepto de mapas conceptuales. Han sido muchas las publicaciones de diferentes criterios sobre el concepto de Mapas Conceptuales, uno de ellos es de su propio creador, Novak, publicado en su texto “Aprendiendo a aprender”, donde los define como una técnica que representa una estrategia de aprendizaje, un método para captar lo más significativo de un tema y un recurso esquemático para representar un conjunto de significados conceptuales, simultáneamente, incluidos en una estructura de proposiciones (Cuevas, 2005). Los mapas conceptuales proporcionan un resumen esquemático de lo aprendido, ordenado en diferentes estructuras gráficas. El conocimiento está organizado de forma jerárquica, situando los más generales e inclusivos en la parte superior, y los más específicos y menos inclusivos en la parte inferior (Cuevas, 2005). Los mapas conceptuales se han convertido desde entonces, en una herramienta de gran utilidad para profesores, investigadores de temas educativos, psicólogos, sociólogos y estudiantes en general, así como para otras áreas sobre todo cuando se necesita tratar con grandes volúmenes de información. CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 9 1.2.2 Elementos que integran los mapas conceptuales. Los mapas conceptuales están conformados por distintos elementos, estos son (Ojeda et al., 2007): Los conceptos: Pueden considerarse como aquellas palabras con las que se designa cierta imagen de un objeto o de un acontecimiento en nuestra mente. Algunos definen elementos concretos (mesa, computadora) y otros que definen nociones abstractas, intangibles pero reales (nación, software). Constituyen los nodos del mapa conceptual. Las palabras de enlace: Son las palabras o frases que sirven para unir los conceptos y expresar el tipo de relación existente entre ellos. Las proposiciones: Constituyen dos o más conceptos unidos por palabras de enlace para formar la unidad semántica más simple que tiene valor real. Dichos elementos se organizan en el mapa relacionándose gráficamente, y formando cadenas semántica, donde los conceptos se encierran en óvalos, elipses o cuadrados y se enlazan mediante líneas sobre las cuales se escriben las palabras de enlace (González, 2005). A continuación se observa un ejemplo de un mapa conceptual, donde se relacionan los principales temas de estudio de la Electrónica Analógica de manera general. Como se puede observar, el mapa está formado por un concepto fundamental nombrado Electrónica Analógica, el cual mediante la palabra de enlace está unido a otros conceptos que muestran los principales campos de estudio de la materia. CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 10 Fig. 1. Mapa conceptual general de la Electrónica Analógica. 1.2.3 Características de los mapas conceptuales. Las características básicas de un mapa conceptual son (Ojeda et al., 2007): Jerarquización: Los conceptos más generales e inclusivos deben ubicarse en la parte superior del mapa y los conceptos más específicos en la parte inferior. Selección: Son una síntesis o resumen que contienen lo más significativo de un tema. Se pueden elaborar submapas que amplíen diferentes partes o subtemas del tema principal. Impacto visual: Según Novak: “Un buen mapa conceptual es conciso y muestra las relaciones entre las ideas principales de un modo simple y vistoso, sobre la base de la notable capacidad humana para la representación visual”. Para las palabras de enlace, pueden utilizarse verbos, preposiciones, conjunciones, u otro tipo de nexo conceptual, estas dan sentido al mapa hasta para personas que no conozcan con amplitud sobre un tema. Si la idea principal puede dividirse en dos o más conceptos iguales, estos conceptos deben situarse en un mismo nivel o altura. 1.2.4 Importancia de los mapas conceptuales. Los mapas conceptuales tienen como objetivo principal presentar las relaciones existentes entre distintos conceptos en forma de proposiciones, esta configuración ayuda CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 11 al estudiante a organizar los contenidos de diversos materiales de estudio, por ende se le considera una técnica didáctica que permite a los docentes y alumnos organizar la información del curso (Novak, 2007). El uso de mapas conceptuales permite a los profesores realizar representaciones temáticas de alguna disciplina en particular, y así mostrar al alumno el significado conceptual de los contenidos curriculares que este debe dominar con posterioridad (Ozuna, 2008). En esencia, estos facilitan una rápida visualización del tema por parte del estudiante, al mismo tiempo permite diferenciar los conceptos fundamentales de la materia estudiada, como las relaciones entre los mismos, sirven como modelo para que el alumno elabore mapas conceptuales de otros temas y adopte este método como método de aprendizaje. Además favorecen el estudio de forma organizada y jerárquica, brindando la posibilidad de explorar su conocimiento previo acerca de un nuevo tema e integrarlo a la información que ha adquirido. Los mapas conceptuales al ser analizados en grupo permiten al estudiante compartir significados, además de ayudarles a discernir la información importante desarrollando de esta manera el sentido crítico y creador (Martínez, 2001). 1.2.5 Mapas conceptuales como medios de enseñanza. Los Mapas Conceptuales son cada vez más utilizados en los diferentes niveles educativos involucrando la asimilación de conceptos y proposiciones nuevas mediante la inclusión en estructuras cognitivas ya existentes, que se conoce como aprendizaje significativo. En los últimos años han alcanzado una gran popularidad y se han combinado con las tecnologías computacionales y de las comunicaciones. Su uso se extiende cada vez más, no sólo en el marco de la enseñanza presencial tradicional, sino también en las modalidades semi-presencial y a distancia (Cuevas, 2005). Algunas de las aplicaciones de los Mapas Conceptuales en la pedagogía moderna son las siguientes (Ozuna, 2008): En la organización de planes de estudio y programas de asignaturas. En la elaboración de secuencias de instrucción, que no son más que la planificación de la secuencia de pasos a seguir por el profesor para enseñar un contenido, una vez que ha explorado los esquemas conceptuales de sus alumnos. En la elaboración de estrategias para dar solución a determinados problemas. CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 12 En el desarrollo de competencias cognitivas, para lograr el dominio y manejo lingüístico; así como para desarrollar el pensamiento crítico de los estudiantes. Como una herramienta para la presentación de nuevos contenidos. Como instrumento de evaluación para el diagnóstico, al representar lo que se sabe, durante el transcurso del desarrollo de un tema específico, o como una actividad de cierre que permite medir la adquisición y el grado de asimilación de conocimientos sobre el problema de estudio. El mapa conceptual ayuda a obtener información sobre el tipo de estructura cognoscitiva que se posee y medir los cambios en la medida que se realiza el aprendizaje. En la enseñanza semipresencial (Curso Para Trabajadores en el contexto de las universidades cubanas): Como recurso para organizar y presentar el plan de actividades, evidenciar relaciones entre los contenidos y resumir esquemáticamente el programa del curso. Para representar el conocimiento que se desea impartir en una actividad, para reflejar lo más significativo del tema que se imparte. Para lograr un trabajo en colaboración entre el estudiante y el profesor, entre el estudiante o grupo de estudiantes y el tutor o entre los grupos. Para el uso del profesor como herramienta para la evaluación del conocimiento adquirido por los estudiantes en la actividad y el seguimiento de su aprendizaje. En la teleformación o enseñanza a distancia, para organizar la información, guiar al alumno y situarlo dónde se encuentra en cada momento, para conocer el camino recorrido y asegurar la retención de información. Como herramienta para el aprendizaje virtual de asignaturas en la enseñanza superior. En la autoevaluación del estudiante. 1.2.6 Herramientas para la elaboración de mapas conceptuales. Además de los recursos más comunes como el papel y el lápiz, existen diversas herramientas informáticas que hacen más fácil el desarrollo de los mapas conceptuales, estas permiten economizar tiempo, esfuerzo y facilitan la corrección y reelaboración de los mismos, permitiendo la obtención de diseños con más calidad (Ojeda et al., 2007). Entre estas se encuentran: CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 13 Inspiration: Herramienta de aprendizaje visual, más utilizada por los docentes. Diseñada para la creación de diagramas en forma de telaraña, mapas de ideas y mapas conceptuales. Permite exportar los mapas a formatos gráficos como jpg, gif y bmp. Cmap Toolkit: Herramienta de software abierto para construir, compartir, navegar y debatir modelos de conocimiento representados en forma de mapas conceptuales. SmartDraw: Facilita la elaboración de mapas de ideas, telarañas, mapas conceptuales, diagramas de flujo, diagramas causa-efecto, organigramas, etcétera. Permite exportar los diagramas creados a formatos como jpg, gif, png, bmp, etc. VisiMap: Software para producir mapas conceptuales que, a su vez, sirve para generar ideas, planear proyectos, tomar decisiones y estructurar información. Los Mapas Conceptuales pueden grabarse en varios formatos y pueden incluir enlaces a otros mapas, documentos, archivos, carpetas y programas. Axon2002: Herramienta que se vale de atributos como: color, forma, tamaño, escala, posición, etc., para la presentación y organización de ideas. Soporta estructuras jerárquicas y de redes. Exporta hacia texto html, texto plano y texto enriquecido. OpenOffice Draw (español): Herramienta diseñada especialmente para elaborar gráficos y diagramas en general. Es apropiado para que los estudiantes realicen organigramas, telarañas, mapas de ideas, mapas conceptuales y diagramas causa-efecto. ConceptDrawMINDMAP: Herramienta que permite a los estudiantes organizar, generar y presentar ideas de manera simple y visual, mediante la técnica de mapas de ideas. CmapTools: Fue desarrollado en el Institute for Human and Machine Cognition, bajo la dirección de Alberto J. Cañas, la participación de Joseph D. Novak y un equipo interdisciplinario de investigadores, psicólogos y desarrolladores (Novak, 2007). El uso de este software permite la elaboración de mapas conceptuales a distancia de manera sincrónica y asincrónicamente, lo que abre la posibilidad para la promoción del trabajo colaborativo tanto en cursos presenciales como a distancia. CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 14 Se pueden conectar distintos mapas entre sí creando mapas hipertextuales, además se pueden vincular a imágenes, documentos, sonidos y videos. El diseño de la interfaz de CmapTools lo convierte en una herramienta fácil de usar y es compatible con los sistemas operativos (SO) Windows, Mac OSX, Linux (Intel) y Solaris (Sparc). Este software brinda entre sus ventajas más significativas las siguientes: 1. Ofrece las opciones de corrector ortográfico, adicionar fondos, cambiar colores. 2. Permite agregar recursos a los nodos del mapa tales como: texto, audio, video, ejecutables, documentos en formato doc y en pdf, otros mapas conceptuales y enlaces a páginas web dentro de los más usados. 3. Permite enlazar proposiciones entre mapas diferentes. 4. Configuración del menú del programa en diferentes idiomas, entre los que se encuentra disponible el español. 5. Permite anidar nodos y asociarlos entre sí. 6. Copiar un Cmap en un sitio de la red. 7. Permite importar y exportar los gráficos elaborados en forma de: imagen (jpg, gif, png, bmp, etc.), página web, vector gráfico escalable (SVG), texto o formato XML. 8. Ofrece una ayuda completa en línea en Internet. Todos los programas mencionados anteriormente son compatibles con el sistema operativo Windows lo que posibilita su utilización para la elaboración de los mapas conceptuales. 1.2.7 Elección de la herramienta para la elaboración de los mapas conceptuales. Como se pudo apreciar en el epígrafe anterior existen numerosas herramientas para la elaboración didáctica y metodológicamente correcta de mapas conceptuales. Muchos de ellos pueden ser encontrados en Internet o ya están implementados en la Universidad Central ¨Marta Abreu¨ de las Villas. Para la elección del software a utilizar se tuvo en cuenta algunas características que este debía presentar, las mismas son expresadas a continuación: CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 15  Debe contener herramientas flexibles y fáciles de usar para incorporar los elementos propios de un mapa conceptual.  Permitir una edición progresiva de los mapas y editar mapas ya elaborados con anterioridad.  Capacidad de exportar los mapas en diferentes formatos.  Capacidad de incorporar elementos gráficos como galería de imágenes y medios, herramientas de dibujos, posibilidad de manejar el color de la tipografía y los enlaces.  Posibilidad de que se puedan visualizar y comparar varios mapas al mismo tiempo, aplicando herramientas de búsqueda de conceptos, superposición de diferentes mapas, estadística de los conceptos y enlaces utilizados por uno o más alumnos.  Posibilidad de actualizar el software a través de soporte web. En las herramientas mencionadas con anterioridad, hay una serie de ellas que cumplen con las características antes mencionadas, siendo las más utilizadas a nivel mundial Inspiration y CmapTools. Ambas cumplen las principales características, así que para la elección, el costo del software fue un elemento esencial ya que la mayoría tienen un alto precio en el mercado mundial. También varios de ellos presentan requerimientos de hardware que no están disponibles, y en su mayoría son software escritos en el idioma inglés. Por todas estas razones se llegó a la conclusión de que el software que se debía utilizar es el CmapTools, al ser este un programa que se encuentra gratuito en Internet, el mismo es de fácil instalación, posee tutoriales fáciles y sencillos de comprender y obtener en idioma español, también en este mismo idioma es el software y no se necesitan grandes requerimientos de la computadora para procesarlo e implementarlo. 1.3 Objetos de aprendizaje. La tecnología es un agente de cambio y las grandes innovaciones tecnológicas pueden llevar a cabo un cambio de paradigma. Las redes de computadores pertenecen a este tipo de innovaciones. Hoy en día se sabe que Internet, no sólo ha modificado las estructuras de trabajo, sino que comienza a plantear nuevos esquemas dentro de los procesos de enseñanza/aprendizaje. Una de esas tecnologías se ha desarrollado alrededor del CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 16 concepto de “Objetos de Aprendizaje” y ha mostrado su potencial para ser reutilizada, adaptada y generalizada a diferentes entornos (Collazos et al, 2007). 1.3.1 Concepto de Objetos de Aprendizaje. Los objetos de aprendizaje surgen con el objetivo de dar solución a diversos problemas actuales en la formación a través de Internet, entre los que sobresale el encarecimiento de crear y diseñar material curricular, la imposibilidad de reutilización y la interoperabilidad de dicho material (Roig et al., 2004). Los objetos de aprendizaje, en un medio electrónico como Internet, están definidos como cualquier recurso digital que pueda ser reutilizado para apoyar el aprendizaje. Se puede considerar también como el elemento más pequeño de información, inteligible en sí mismo, necesario para que una persona consiga un objetivo, un resultado de aprendizaje o una competencia. Se ensamblan y contextualizan utilizando meta-archivos que sitúan el significado y la aplicación y facilitan el ensamblado significativo. Son pequeños componentes informativos que pueden ser reutilizados y ensamblados en diferentes contextos, los cuales se conciben de forma análoga a la noción de objeto utilizada en la ingeniería de software. En general se considera a los Objetos de Aprendizaje como entidades digitales distribuidas a través de Internet. Un Objeto de Aprendizaje se diseña para un propósito específico y puede ser categorizado. Esta categorización permitirá a los usuarios de Internet buscar, acceder y reutilizar estos objetos según sus necesidades (Collazos et al, 2007). 1.3.2 Características de los Objetos de Aprendizaje. Una determinación explícita de las características de los objetos de aprendizaje posibilitará el esclarecimiento de unos adecuados criterios de validación de los mismos. Por ello, con el fin de asegurar la calidad en la creación de los objetos de aprendizaje, se han establecido las características básicas que deben cumplir estos (Roig et al., 2004): Formato digital: tiene capacidad de actualización y/o modificación constante, es decir, es utilizable desde Internet y accesible a muchas personas simultáneamente y desde distintos lugares. CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 17 Propósito pedagógico: el objetivo es asegurar un proceso de aprendizaje satisfactorio. Por tanto, el OA incluye no sólo contenidos, sino que también guía el propio proceso de aprendizaje del estudiante Durabilidad: resistencia a los cambios, sin necesidad de rediseñar. Formato: texto, video, simulaciones, etc. Contenido interactivo: implica la participación activa de cada individuo (profesor- alumnos) en el intercambio de información. Para ello es necesario que el objeto incluya actividades que permitan facilitar el proceso de asimilación y el seguimiento del progreso de cada alumno. Es reutilizable: Capacidad para combinarse dentro de nuevos cursos, o sea, puede ser utilizado en contextos educativos distintos a aquel para el que fue creado. 1.3.3 Ventajas que brindan los Objetos de Aprendizaje. En términos generales se puede apreciar como los objetos de aprendizaje constituyen, por un lado, un ahorro de tiempo para el profesor en la preparación de recursos de aprendizaje de calidad, y por otro lado, una disponibilidad constante de dichos recursos para el alumno A continuación (Tabla 1.1) se muestran las ventajas que brindan los objetos de aprendizaje, tanto para los estudiantes como para los profesores: Ventajas Estudiantes Profesores Personalización Individualización del aprendizaje en función de sus intereses, necesidades y estilos de aprendizaje. Ofrecen caminos de aprendizaje alternativos. Adaptan los programas formativos a las necesidades específicas de los estudiantes. Interoperabilidad Acceden a los objetos independientes de la plataforma y hardware. Utilizan materiales desarrollados en otros contextos y sistemas de aprendizajes CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 18 Inmediatez/Accesibilidad Tienen acceso, en cualquier momento, a los objetos de aprendizaje que deseen. Obtienen al momento, los objetos que necesitan para construir los módulos de aprendizaje. Reutilización Los materiales ya han sido utilizados con criterios de calidad. Disminuyen el tiempo invertido en el desarrollo del material didáctico. Flexibilidad Se integran en el proceso de aprendizaje y se adaptan al ritmo de aprendizaje del alumno. Es de fácil adaptación a los distintos conceptos de aprendizaje y a las diferentes metodologías de enseñanza-aprendizaje. Durabilidad/Actualización Acceden a contenidos que se adaptan fácilmente a los cambios tecnológicos. Crean contenidos que pueden ser rediseñados y adaptados a las nuevas tecnologías. Tabla 1.1. Ventajas de los objetos de aprendizaje. Con el paso de los años y el desarrollo de las TIC, son muchos los trabajos que se han desarrollado para vincular los objetos de aprendizaje con la enseñanza de la Electrónica, entre ellos se encuentra el trabajo desarrollado por Salaverría y otros autores el cual tiene como título ¨Laboratorio virtual como conjunto de objetos de aprendizaje de los dispositivos electrónicos, utilización como herramienta de autoevaluación¨. Este trabajo presenta una solución original al proceso de autoevaluación del alumno mediante un laboratorio virtual (fig. 1.1), además el conjunto de objetos de aprendizaje que fueron desarrollados pueden ser incorporados a una plataforma informática de gestión de aprendizaje como por ejemplo Moodle (Salaverría et al, 2009). CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 19 Fig. 1.1. Interfaz gráfica de usuario en la modalidad de preguntas. También podemos citar el caso de la universidad politécnica de Cataluña en la que el colectivo de profesores de la asignatura de regulación automática, desarrolló una evaluación continuada basada en páginas Web, como medida de solución de problemas que se derivan de un conjunto de prácticas de laboratorio que el alumno tiene que realizar en el segundo curso de la especialidad de Electrónica Industrial. El objetivo final de este material es ayudar alumno para que tenga una mejor comprensión de los experimentos del laboratorio, integrándolos en la teoría del Control Automático. Además está la Universidad Central ¨Marta Abreu¨ de las Villas, donde se trabaja constantemente en la vinculación de los objetos de aprendizaje a la enseñanza de la Electrónica, ejemplo de ello son las clases realizadas en laboratorios donde el alumno trabaja con herramientas de simulación, familiarizándose con los instrumentos tradicionales, también existe la plataforma interactiva Moodle en la cual están implementados diversos cursos, como el que se desarrolla en este trabajo de diploma, con el objetivo de facilitar el estudio independiente de los alumnos. CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 20 1.4 Plataformas interactivas. El proceso de enseñanza no es ajeno a los cambios tecnológicos, por lo que las TIC irrumpen fuertemente en el campo de la educación y el aprendizaje e imponen la necesidad y la posibilidad de renovar las técnicas de enseñanza-aprendizaje, así como de renovar los tipos de materiales docentes que utilizan los alumnos. Un ejemplo de ello es el uso cada vez más frecuente de las plataformas interactivas, las cuales proporcionan la oportunidad de crear ambientes de aprendizaje enfocados en el estudiante, estos escenarios también tienen como utilidad la implementación de cursos de enseñanza a distancia, el apoyo a la educación presencial por lo que se consideran sin dudas un instrumento muy importante en el proceso de educación. A nivel mundial son muchas las plataformas interactivas existentes, creadas con el objetivo de gestionar cursos, servir de instrumento de comunicación entre profesores y estudiantes dentro del ámbito de la educación, con el propósito de mejorar la calidad de la misma. A continuación se mencionan y describen brevemente las características principales de algunas de las plataformas más utilizadas en el mundo:  WebCT: Puede usarse para crear un curso completo on-line (en línea), o simplemente para publicar material suplementario a la docencia presencial. Ofrece un conjunto de herramientas de contenidos, comunicación, evaluación, seguimiento y otras utilidades como un calendario (Félix, 2004).  Blackboard: Es una plataforma virtual de fácil utilización que dentro de su entorno integra diferentes herramientas de información, comunicación e interacción: e-mail, chat, videoconferencia, etc. Puede incorporarse con facilidad cualquier material realizado en aplicaciones de Microsoft Office (Word, Excel, PowerPoint) y ficheros gráficos, de audio o video. Tanto los profesores como los alumnos pueden acceder remotamente al curso en cualquier momento desde cualquier lugar con conexión a Internet. Esta plataforma también cumple con el objetivo de conformar comunidades educativas e integrar el sistema con otras plataformas administrativas y de seguridad. Dentro de las bondades que ofrece encontramos la administración de cursos, arquitectura abierta personalizable, escalabilidad e interoperabilidad (Salcedo, 2001). CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 21  Dokeos: Es un entorno de e-learning de fácil uso y flexible, está traducido en 34 idiomas, entre ellos el español y es usado por más de mil organizaciones. Es un software libre y está bajo la licencia GNU/GPL, el desarrollo es internacional y colaborativo. Es un sistema certificado por la OSI y puede ser usado como un sistema de gestión de contenidos para educación y educadores, esta característica incluye distribución de contenidos, calendario, proceso de entrenamiento, chat en texto, audio y video, administración de pruebas y guardado de registros (Mónico, 2007).  Claroline: Es una herramienta GPL basada en PHP y MySQL para realizar cursos en línea, en la que el profesor puede editar sus propios cursos por página web. Sin ser un “campus virtual”, le permite disponer, con una administración muy sencilla, de un espacio de encuentro donde compartir herramientas con su grupo de estudiantes. Se puede acceder desde cualquier sistema operativo ya sea Windows, MacOs X, Unix y Linux. Dispone de 23 idiomas diferentes, entre ellos el español (Mota et al., 2004).  EduStance: Es un sistema tecnológico que integra funcionalidades para el desarrollo de acciones de enseñanza-aprendizaje a través de la red. Ha sido desarrollada con el lenguaje Java y es adaptable a las necesidades educativas tanto de un entorno escolar y universitario como de un contexto empresarial. Esta plataforma adopta un modelo tecnológico abierto, que permite el desarrollo e integración de nuevos módulos mediante una API (Application Program Interface) y la adaptación a interfaces corporativas (Mota et al., 2004).  SEPAD (Sistema de Enseñanza Personalizada a Distancia): Desarrollado en la UCLV, es una plataforma que cuenta con varias interfaces que se mueven desde el ambiente clásico Web para los usuarios que tienen posibilidad de conexión en línea, una versión de clientes para poder acceder a los servicios de la plataforma a través de correo electrónico o una versión multimedia capaz de ejecutarse sin necesidad de conexión alguna. Además cuenta con un aula virtual donde se puede acceder a los diferentes materiales, autoevaluaciones, búsquedas, calificaciones, así como mensajería interna, foros de debate, anuncios, y salas de chat (Abreu and Cárdenas, 2007). CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 22  Moodle: Moodle es una plataforma de aprendizaje a distancia (e-learning) basada en software libre, adaptada a la formación y empleada como complemento o apoyo a las tareas docentes en centros de enseñanza de todo el mundo (Ruíz, 2005). Moodle está evolucionando desde 1999 y nuevas versiones siguen siendo producidas. La difusión de esta plataforma entre institutos y universidades de todo el mundo va en aumento, estimándose que la cantidad de usuarios que la utilizan es millonaria y actualmente está traducido a más de 34 idiomas y se distribuye gratuitamente como software libre bajo la licencia publica GPL/GNU (General Public License). Es utilizada por los centros educacionales como herramienta auxiliar y complementaria a las clases presenciales y cada vez son más las plataformas virtuales instaladas para la formación de adultos. Muchas instituciones lo utilizan como su plataforma para formación en línea mientras que otras lo utilizan como apoyo a la formación presencial (conocida como blended learning en inglés). Esta herramienta tiene un gran valor ya que al ser un software libre permite que se pueda modificar y alterar para adaptar su funcionamiento a cada necesidad específica, unido al nulo coste que supone su instalación y empleo. Son muchas las empresas e instituciones que valoran especialmente los reducidos costes de "software", y la ausencia de dependencias económicas futuras ligadas a plataformas o programas comerciales (Mota et al., 2004). La gestión de la plataforma se hace desde un entorno "Web", con un sistema visual y de ayuda bastante completa y en castellano. Los contenidos, los accesos de los alumnos, las tareas de éstos, las calificaciones que editan los profesores y todo tipo de recursos se almacenan en la base de datos. Tienes amplias posibilidades pues los profesores pueden editar los contenidos y estructura del curso en todo momento, así como gestionar un sistema de avisos y agenda con acontecimientos y convocatorias. Los ejercicios y actividades pueden ser calificados, puesto que cada alumno, con su nombre de usuario y su contraseña, puede subir su ejercicio en el formato que se la haya indicado, y en el plazo que haya establecido el profesor. Varios profesores puedes estar trabajando en los contenidos del mismo curso y pueden incluso debatir a distancia mediante foros específicos para profesores. CAPÍTULO 1. Las TIC en el proceso de aprendizaje y enseñanza. 23 En la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas existe una amplia variedad de cursos disponibles los cuales están implementados en dicha plataforma, elaborados por estudiantes de la Facultad de Ingeniería Eléctrica como parte de su trabajo de diploma, uno de ellos es el de Electrónica Analógica II, CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 24 CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software a utilizar. El presente capítulo aborda como tema general el desarrollo de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje para facilitar el estudio independiente de la Electrónica Analógica II Incluye también el empleo del Multisim como herramienta de simulación, enfocándose en las facilidades que brinda, realizando una breve comparación con el Orcad. 2.1 Elaboración y análisis de los mapas conceptuales para el estudio de la Electrónica Analógica II. Los mapas conceptuales permiten que tanto docentes como alumnos dirijan su atención sobre las ideas que resultan más significativas dentro de un tema o de la propia asignatura, aprovechando al máximo el tiempo que se emplea en establecer relaciones no definidas explícitamente en gran parte de la bibliografía. En los mapas conceptuales se viene trabajando hace muchos años por lo que varios autores, incluyendo a su creador Joseph Novak, se han dedicado a la elaboración de un conjunto de pasos para la confección de los mismos. En este epígrafe se mostrarán los principios para la elaboración de los mapas conceptuales, los pasos que se deben seguir en su realización, así como el análisis de los mapas y objetos de aprendizaje realizados para el mejoramiento del estudio de la Electrónica Analógica II para la carrera de Ingeniería Biomédica y Automática. Los mapas desarrollados en el presente capítulo se dividen en dos categorías: Mapas conceptuales temáticos para el estudio y análisis de contenidos de la Electrónica Analógica II. Mapas sobre estrategias de análisis y diseño de circuitos básicos de la asignatura. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 25 2.1.1 Principios para la elaboración de mapas conceptuales. Para comenzar con la elaboración de un mapa conceptual se deben tener en cuentas ciertos principios, estos son (Ozuna, 2008): Definir qué es un concepto y qué es una proposición. Representar la relación de los conceptos, sobre la base de un modelo de lo general a lo específico, en el que las ideas más generales o inclusivas, ocupen el ápice o parte superior de la estructura y las más específicas la parte inferior. Relacionar los conceptos en forma coherente, a partir de un ordenamiento lógico mediante palabras de enlace. Estas permiten, junto con los conceptos, construir frases u oraciones con significado lógico y proposicional. Lograr la mayor interrelación posible, donde se logre un aprendizaje que permita reconocer y reconciliar los nuevos conceptos con los aprendidos y poder combinarlos. 2.1.2 Métodos para la elaboración de mapas conceptuales temáticos. Subrayar los conceptos o palabras clave del tema. Hacer una lista a manera de inventario de los conceptos. Seleccionar por niveles de inclusividad los conceptos y clasificarlos desde el más general al más subordinado. Seleccionar el tema o tópico del mapa conceptual y escribirlo en el nodo superior. Escribir los conceptos en los distintos nodos jerarquizándolos por sus diferentes niveles de inclusión. Escribir las palabras enlace entre los conceptos y representarlas a través de líneas entre nodos. Revisar el mapa para identificar relaciones que no haya establecido anteriormente. Escribir el título del mapa conceptual y si es necesario una breve explicación del mismo. 2.1.2.1 Mapa Conceptual Electrónica Analógica II. Este es el mapa general de la materia donde se explican los temas estudiados en la asignatura y los principales objetivos que se persiguen. El mismo es mostrado en la fig. A1.1 del anexo # 1. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 26 Este mapa está formado por un concepto fundamental nombrado Electrónica Analógica II, el cual muestra a través de las palabras de enlace los principales temas de estudio de la asignatura, derivándose de estos los principales objetivos que se persiguen lograr en el alumno durante el estudio de la misma. 2.1.2.2 Mapa Conceptual para el estudio de los Amplificadores Operacionales. Este es un mapa más específico que el anterior al mostrar las características, estructura y aplicaciones de los amplificadores operacionales (fig. A1.2, anexo # 1). El concepto fundamental de este mapa es Amplificadores Operacionales, derivándose de él tres clasificaciones. La primera de izquierda a derecha está dada por el diagrama en bloques que presentan estos circuitos y además la estructura interna del amplificador LM741. La segunda muestra el tipo de entrada que estos poseen, esta rama tiene desarrollado un vínculo a un submapa donde se explica con más claridad este sector, y la tercera muestra la utilización que se le puede dar a los amplificadores operacionales la cual puede ser de circuitos operadores analógicos básicos, derivándose de estos tres aplicaciones, lineales, no lineales y generadores de señales. 2.1.2.3 Mapa conceptual para el estudio los tipos de entrada de los amplificadores operacionales. Este mapa (fig. A1.3, anexo # 1) se deriva del que tiene como nombre Amplificadores Operacionales. En el mismo se explica más detalladamente las características de los Amplificadores, estos se identifican por su etapa de entrada, la cual puede ser no diferencial, usándose estos para el Amplificador Operacional diferenciador de corriente, más conocido como Amplificador Norton y etapa diferencial, los cuales tienen implícitos los conceptos de ganancia de tensión, relación de rechazo en el modo común e impedancia de entrada y salida. Estos amplificadores con etapa de entrada diferencial pueden ser ideales o reales, estos últimos tienen imperfecciones eléctricas que pueden ser dinámicas (corriente de polarización de entrada, corriente de desajuste de entrada y voltaje de desajuste de entrada) o estáticas (velocidad de cambio y respuesta de frecuencia). En los nodos más relevantes se adjuntaron recursos para mejorar la calidad del mapa y la comprensión de los estudiantes. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 27 2.1.2.4 Mapa conceptual para el estudio de las aplicaciones lineales de los Amplificadores operacionales. Este submapa se deriva del mapa con el nombre de Amplificadores Operacionales, el mismo se basa en el estudio de las aplicaciones lineales que tienen los amplificadores y lo podemos apreciar en la fig. A1.4 del anexo # 1. Del concepto fundamental se derivan 9 ramas las cuales expresan las distintas aplicaciones lineales, las cuales son:  Seguidor de Voltaje.  Amplificador Inversor.  Amplificador no Inversor.  Amplificador Sumador (puede ser Inversor o no Inversor).  Amplificador Integrador.  Amplificador Sumador-Restador.  Amplificador Restador (puede ser utilizado en Amplificadores de Instrumentación).  Convertidor Tensión/Corriente.  Convertidor Corriente/Tensión. Para aumentar la calidad del mapa y la comprensión de los estudiantes se han realizado vínculos a otros materiales, donde se podrán apreciar los circuitos montados, en algunos casos fotos de simulaciones de los mismos utilizando Multisim y ficheros de los circuitos listos para sí el estudiante desea hacer otro análisis usando dicha herramienta. 2.1.2.5 Mapa conceptual para el estudio de las aplicaciones no lineales de los amplificadores operacionales. Este mapa trata el tema de las aplicaciones no lineales que tienen los amplificadores operacionales, al igual que el mapa anterior, este se deriva del mapa con el nombre de Amplificadores Operacionales, este se puede observar en la fig. A1.5 del anexo # 1. Del concepto inicial se derivan varias clasificaciones, las mismas son expuestas a continuación:  Amplificador Comparador (Con histérisis o sin histérisis).  Amplificador Detector de Picos.  Amplificador Rectificador de Precisión (Puede ser de media onda o de onda completa).  Amplificador de Muestreo y Retención.  Circuito Fijador. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 28  Circuito limitador. Limitadores de Voltaje Zener Limitadores de Voltaje Ajustable (Negativo y Positivo). Limitadores de Voltaje Fijo. Limitadores de Transición Abrupta. Al igual que en el mapa anterior se realizaron vínculos en cada nodo con el objetivo de mejorar la calidad del material y de facilitar la comprensión del estudiante. 2.1.2.6 Mapa conceptual para el estudio de generadores de señales. Este mapa trata el estudio de los generadores de señales, una de las aplicaciones de los amplificadores operacionales, el mismo se puede observar en la fig. A1.6 del anexo # 1. El concepto principal de este mapa se divide en tres ramas, los osciladores senoidales, los cuales pueden ser osciladores de frecuencia fija y osciladores controlados por voltaje, la segunda rama está compuesta por los generadores de ondas cuadradas y por último los generadores de onda triangular. 2.1.2.7 Mapa conceptual para el estudio de los Amplificadores de Instrumentación. Como se puede apreciar en la fig. A1.7 del anexo # 1, este mapa está formado por un concepto general nombrado Amplificador de Instrumentación, del cual se derivan 3 ramas. La primera de izquierda a derecha explica de manera abreviada las características de este tipo de amplificador, las mismas son la existencia de una alta impedancia de entrada, su ganancia puede fijarse con precisión a una sola resistencia y tiene una CCMR muy alta, esta última característica es muy útil para recibir señales pequeñas inmersas en voltajes offset grandes o en ruido. La segunda rama expresa la utilidad que se le puede dar a estos amplificadores los cuales pueden ser utilizados como acondicionadores de señales de bajo nivel inmersas en grandes cantidades de ruido y la última muestra su estructura la cual consta de dos etapas, la primera es la etapa diferencial. Cada señal de entrada se aplica directamente a la terminal no inversora del amplificador operacional correspondiente para obtener una muy alta impedancia de entrada. La segunda etapa es un amplificador diferencial, con una baja impedancia de salida y que también puede ofrecer una ganancia en voltaje. En esta última rama también podemos observar un ejemplo de un amplificador de instrumentación a través de un vínculo. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 29 2.1.2.8 Mapa conceptual para el estudio de amplificadores con realimentación negativa. En este mapa (fig. A1.8, anexo # 1) se observa que el concepto principal es Realimentación, del cual se derivan dos ramas. La primera de ellas explica de manera general la respuesta de frecuencia en los amplificadores con realimentación. La segunda rama derivada muestra los dos tipos de realimentación que existen, la positiva que puede ser utilizada en osciladores, y la negativa, de la cual se derivan cuatro ramas más. La primera muestra la estructura general de la realimentación negativa mediante un vínculo, la segunda explica los tipos de topología que tiene la realimentación negativa, voltaje-serie, voltaje-paralelo, corriente-serie y corriente paralelo, la tercera rama muestra las principales característica de la realimentación negativa, y por último en la cuarta rama se realiza un enlace a otro mapa donde se explica detalladamente el método que debe utilizarse para analizar el tipo de realimentación existente en el amplificador. Para enriquecer el mapa conceptual se realizaron vínculos en los nodos más importantes. 2.1.3 Método para la elaboración de mapas conceptuales sobre estrategias de análisis y diseño de problemas de Electrónica. Para llevar a cabo el desarrollo de mapas conceptuales sobre estrategias de análisis y diseño de problemas de Electrónica se deben seguir los siguientes pasos:  Subrayar los conceptos o palabras claves del caso de diseño.  Seleccionar por orden de realización los pasos a seguir (método de análisis y/o diseño), clasificándolos desde el más importante al más inferior.  Seleccionar el tema o tópico del mapa conceptual y escribirlo en el nodo superior.  Escribir las palabras de enlace entre los conceptos y representarlas a través de líneas entre nodos.  Establecer relaciones entre conceptos, partiendo de los requisitos (de diseño), y tomando en cuenta criterios establecidos y especificaciones de fabricantes.  Revisar el mapa para identificar relaciones que no haya establecido anteriormente. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 30 2.1.3.1 Mapa conceptual para el estudio del diseño del amplificador operacional. Este mapa (fig. A1.9, anexo # 1) está dedicado al estudio del diseño de los amplificadores operacionales en general. En él se observa que del concepto principal se derivan todos los pasos que según Rashid se deben seguir para esta actividad. Los mismos son: 1. Estudiar el problema de diseño. 2. Identificar las especificaciones de diseño: requerimientos de resistencia de entrada, resistencia de salida, ganancia y ancho de banda. 3. Identificar y/o establecer una estrategia de diseño y determinar la solución mediante un diagrama de bloques funcionales. Seleccionar el tipo y número de amplificadores que se utilizarán. Evaluar algunos métodos alternativos para resolver el problema. 4. Hallar la solución a nivel del circuito con medios como topologías de circuito y análisis manuales, utilizando modelos ideales de amplificador y criterios de diseños establecidos. Es posible que se requiera un análisis y una síntesis para determinar los valores de los componentes. 5. Realizar la simulación del circuito, realizar mediciones y analizar resultados. 6. Realizar el montaje del circuito en el laboratorio utilizando elementos reales, tomar mediciones para verificarlo. Si es necesario, modificar el diseño. 2.1.3.2 Mapa conceptual para el diseño de un Amplificador no Inversor. En este mapa (fig. A1.10, anexo # 1) se explica detalladamente la metodología que debe seguir el estudiante para realizar el diseño de un amplificador operacional no inversor, los pasos principales son (Faulkenberry, 1986): 1. Dibujar la configuración del Amplificador no Inversor Fig. 2.1 2. Teniendo los requisitos de ganancia de voltaje y voltaje de entrada definir un valor para (fig. 2.1) 3. Utilizando los datos anteriores calcular resistencia de realimentación ( ), utilizando la fórmula y teniendo en cuenta el criterio de diseño de que 4. Con la resistencia de realimentación calcular el voltaje de salida utilizando la ecuación . 5. Si entonces (caso ideal), pero si , entonces se mantendrá con el valor que se halló en el paso 4. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 31 Fig. 2.1. Estructura del amplificador no inversor. Para mejorar la calidad del mapa y del proceso de aprendizaje del estudiante, se realizó un vínculo en el mismo a un documento donde se pueden ver las características generales del amplificador no inversor y además ejemplos resueltos. 2.1.3.3 Mapa conceptual para el diseño de un Amplificador Sumador-Restador. En este mapa (fig. A1.11, anexo # 1) se explica detalladamente el algoritmo a seguir para el diseño de un Amplificador Sumador-Restador. Aquí se muestra la estructura de un circuito de este tipo (fig. 2.2) y además las condiciones que se deben cumplir para realizar un correcto diseño (Faulkenberry, 1986), las mismas son: 1. La suma de las ganancias vistas como relaciones de resistores del lado inversor deben ser iguales a la suma de las ganancias del lado no inversor, es decir que deben estar balanceadas. 2. De la condición anterior se obtiene que el voltaje de salida está dado por la siguiente ecuación: Con el objetivo de familiarizar más al alumno con este tipo de ejercicio se ofrece en este mapa conceptual un ejemplo resuelto. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 32 Fig.2.2. Estructura de un sumador-restador. 2.1.3.4 Mapa Conceptual para el diseño de un amplificador realimentado. En este mapa (fig. A1.12, anexo # 1) se abordará el estudio del diseño de un amplificador realimentado mostrando los pasos se deben seguir para realizar un correcto diseño, estos son: 1. Decidir el tipo de realimentación que se necesita para cumplir con las especificaciones. Utilizar la tabla mostrada en el hipervínculo como guía. 2. Desconectar la ruta de realimentación. 3. Hallar los parámetros de lazo abierto aproximados A, Ri, y Ro, del amplificador. 4. Determinar los valores del factor de realimentación β y de la resistencia o resistencias de realimentación que satisfacen los requisitos de lazo cerrado. Utilizar las relaciones de la tabla mostrada en el paso 1. 5. Utilizando la resistencia o resistencias de retroalimentación volver a calcular los parámetros de lazo abierto A, Ri, y Ro. 6. Determinar los parámetros de lazo cerrado Af, Rif, y Rof. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 33 7. Repetir los pasos del 3 al 5 hasta que se satisfaga la condición de lazo cerrado deseada, normalmente se requerirá una cierta cantidad de iteraciones. 2.1.3.5 Mapa conceptual para el análisis del tipo de realimentación. En este mapa (Fig. A1.13, anexo # 1) se abordará detalladamente el algoritmo que según (Millman, 1995) se debe seguir para analizar el tipo de realimentación negativa que presenta un amplificador, los pasos son los siguientes:  Para conocer la conexión a la entrada: Definir lazo de entrada. Si la red de realimentación (β) está conectada a la entrada en serie, entonces la conexión a la entrada es en serie. Si la red de realimentación (β) está conectada en paralelo a la entrada, entonces la conexión es en paralelo.  Para conocer la conexión a la salida: Poner (es decir, hacer , cortocircuitando la salida). Si pasa a cero, el sistema original presenta un muestreo de tensión existiendo una conexión en paralelo. Si lo anterior no se cumple, hacer (es decir hacer abriendo el circuito de salida). Si se anula, el muestreo en el amplificador original es de corriente, existiendo la conexión en serie. 2.2 Objetos de Aprendizaje derivados de los mapas conceptuales. Una vez elaborados los mapas conceptuales y definidos los pasos para la elaboración de objetos de aprendizaje en el capítulo anterior; se puede proceder a la construcción de los mismos. Para lograr un correcto desarrollo de los objetos de aprendizaje se utilizó información solo de fuentes confiables mediante búsquedas en Internet y la consulta de libros, como por ejemplo el texto básico de la asignatura u otros libros complementarios que existen en formato digital, también se consultaron revistas, monografías y conferencias de la asignatura. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 34 Estos materiales, que pueden tener distintos formatos, como por ejemplo, doc, jpg, pdf, rar, ms10, están formados por algunas simulaciones en Multisim, algunos tutoriales y ejemplos resueltos para que el alumno logre un adecuado aprendizaje. Para su selección y elaboración se tuvieron en cuenta una serie de parámetros; particularmente al analizar los amplificadores operacionales se especificó en los siguientes aspectos: Principio de funcionamiento. Modelo eléctrico. Modelo matemático. Clasificaciones. Aplicaciones básicas. Ejemplos resueltos. Se derivaron objetos de aprendizaje de los siguientes mapas conceptuales, los cuales ya fueron analizados anteriormente y los mismos se encuentran disponibles en el anexo # 2.  Electrónica Analógica II.  Realimentación.  Amplificador Operacional.  Tipo de entrada.  Aplicaciones lineales.  Aplicaciones no lineales.  Generadores de señales.  Amplificador de instrumentación.  Diseño de un Amplificador Operacional.  Diseño de un Amplificador realimentado.  Diseño de un Amplificador no inversor.  Diseño de un Amplificador sumador restador. 2.2.1 Objeto de aprendizaje sobre el Amplificador Operacional. Para ilustrar el procedimiento de elaboración de los objetos de aprendizaje (OA), se muestra el desarrollo del OA ¨Amplificador Operacional¨. El mismo se realizó a partir del mapa conceptual de la fig. 2.3. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 35 Fig. 2.3. Mapa conceptual ¨Amplificador Operacional¨. Al mapa se adjuntaron varios objetos de aprendizaje en forma de recursos, entre los que se encuentran:  Nodo ¨Fig. 1¨. En este se muestra el esquema en bloques de un amplificador operacional y la estructura interna del LM741, esto lo podemos observar en las fig. 2.4 y fig. 2.5: : Fig. 2.4. Diagrama en bloques de un amplificador operacional. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 36 Fig. 2.5. Estructura interna del LM741.  Nodo ¨Tipo de entrada¨. En este nodo se realizó un enlace a otro mapa conceptual con ese mismo nombre, en el cual se explica detalladamente las características generales de los amplificadores operacionales como por ejemplo los conceptos que tiene implícito y las imperfecciones eléctricas que puede presentar un amplificador operacional real.  Nodos ¨Aplicaciones lineales¨, ¨Aplicaciones no lineales¨ y ¨Generadores de señales¨. De estos nodo se derivan otros mapas conceptuales los cuales expresan las aplicaciones de los amplificadores operacionales, por ejemplo el mapa con el nombre “Aplicaciones lineales” de donde se derivan diversos objetos de aprendizaje constituidos por la estructura del circuito que se está analizando, fotos de la simulación del mismo donde se muestra la relación del voltaje de salida con el de entrada y un fichero del circuito simulado en Multisim con el objetivo de que el estudiante realice otros análisis (fig. 2.6, fig. 2.7, fig. 2.8) CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 37 Fig. 2.6. Mapa conceptual ¨Aplicaciones lineales¨. Fig. 2.7. Estructura del Amplificador no inversor. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 38 Fig. 2.8. Simulación del Amplificador no inversor (Vsal/Vent) 2.3 Herramientas de simulación. La simulación de circuitos se ha convertido en un paso imprescindible en la metodología de diseño debido a las numerosas ventajas que aporta su utilización. Debido a la inminente evolución de las computadoras, simuladores y los modelos de componentes de todo tipo, la simulación se ha convertido en una herramienta muy eficaz e imprescindible (Roche, 2005). La simulación electrónica es el proceso de diseño de un modelo de un sistema real para llevar a cabo experiencias con el mismo, con el objetivo de comprender su comportamiento o de evaluar nuevas estrategias, dentro de los límites impuestos por un determinado criterio o conjunto de ellos. El uso de la simulación tiene un doble objetivo, primeramente el alumno se acostumbra a utilizar una herramienta que le será de ayuda en su futura vida profesional y por otro lado, le permite elevar su nivel de aprendizaje durante el estudio de la asignatura. También conlleva a que el mismo realice con anterioridad el análisis de circuitos antes de acudir al laboratorio real, disminuyendo en gran medida la posibilidad de cometer algún error, como por ejemplo; destruir algún componente. Se complementan así los análisis teóricos explicados en clase y se le da al alumno la oportunidad de comprobar la influencia que tiene la variación de los componentes sobre el comportamiento del circuito. En los planes de estudio de varias universidades alrededor del mundo se utilizan las herramientas de simulación en la enseñanza de la asignatura Electrónica Analógica, CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 39 fundamentalmente en las prácticas de laboratorio como complemento de la parte teórica (Roche, 2005). Se puede definir un programa de simulación como un conjunto de instrucciones (software) que se ejecuta sobre un ordenador (hardware) con el fin de imitar (de manera más o menos realista) el comportamiento de un sistema físico (máquina, proceso, etc.). A continuación se mencionan algunas herramientas de simulación de circuitos más utilizadas en la actualidad: Personal Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis (PSPICE) Pspice es un programa profesional que facilita el diseño y simulación de circuitos tanto analógicos como digitales. Esta herramienta ofrece la posibilidad de realizar distintos tipos de análisis, como por ejemplo de corriente directa (DC), respuesta de frecuencia (AC) y en el dominio del tiempo. También permite la realización de otros tipos de análisis como el paramétrico. Esta es una de las herramientas de simulación más utilizadas en el ámbito educativo en las prácticas de laboratorio relacionadas con los más diversos temas que incluyen distintas asignaturas que se brindan en el terreno de la Electrónica Analógica (Abreu and Cárdenas, 2007). Electronics Workbench. Esta herramienta de simulación integra el editor de esquemas, con un simulador híbrido real, un conjunto completo de herramientas de análisis e instrumentos virtuales que proporcionan un completo control interactivo del proceso de diseño (González, 2005). Una de las características más destacables de esta herramienta son sus instrumentos de medida (osciloscopio, analizador lógico de 16 canales, generador de funciones, multímetro, y trazador de Bode) que proporcionan la misma información que el diseñador obtiene cuando trabaja en un laboratorio de electrónica real. Orcad. Es un software profesional empleado en la simulación de circuitos que cuenta con los siguientes componentes fundamentales (Mendoza, 2008):  Capture CIS: Esta herramienta posee componentes para generar y procesar la información del esquema eléctrico, transferencia de información a otras herramientas del paquete en los CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 40 formatos correspondientes y conexión interactiva con el OrCAD PSpice y el OrCAD Layout, facilitando la puesta a punto de los proyectos.  PSpice A/D: Está formado por componentes para la simulación de circuitos analógicos, digitales o mixtos. Los algoritmos permiten la simulación simultánea de las secciones analógicas y digitales sin que haya una degradación de las prestaciones. Se pueden realizar análisis DC, AC, transitorio, paramétrico y por temperatura.  Layout Plus: Compuesto por componentes para la creación y diseño del circuito impreso (PCB) correspondiente a un esquema eléctrico previamente diseñado con el editor de esquemas. Esta conocida herramienta de simulación brinda numerosas facilidades, las cuales se mencionan a continuación (Abreu y Cárdenas, 2007):  Enriquece la motivación del alumno pues este participa activamente.  Posibilita alterar parámetros en los circuitos y así 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.  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. El Orcad es la herramienta de simulación que desde varios cursos se utiliza para la enseñanza de la Electrónica Analógica en la carrera de Ing. en Telecomunicaciones y Electrónica de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Tiene implícito las funciones necesarias para el aprendizaje de los estudiantes. Las propias componentes del Orcad lo hacen un software potente en el análisis de circuitos electrónicos que les permite tanto a estudiantes como profesionales la realización de los más disímiles proyectos. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 41 Proteus. Proteus es un entorno integrado diseñado para la realización completa de proyectos de construcción de equipos electrónicos en todas sus etapas: diseño, simulación, depuración y construcción. La suite se compone de tres elementos, perfectamente integrados entre sí (Ingeniería Eléctrica Electrónica, 2008).  ISIS es la herramienta para la elaboración avanzada de esquemas electrónicos.  VSM es el módulo de simulación incluyendo PROSPICE. Permite incluir en la simulación de circuitos el comportamiento completo de los microcontroladores más conocidos del mercado  ARES es la herramienta para la elaboración de placas de circuito impreso con posicionador automático de elementos y generación automática de pistas, que permite el uso de hasta 16 capas. Multisim. Multisim es una de las herramientas más populares a nivel mundial para el diseño y simulación de circuitos electrónicos. Este software de simulación proporciona avanzadas características que permiten ir desde la fase de diseño a la de producción utilizando una misma herramienta. Esta herramienta tiene como principal característica una excepcional combinación de facilidad de uso, flexibilidad y potencia. Instituciones de todo nivel, desde centros de formación con programas básicos hasta instituciones tan prestigiosas como el Massachusetts Institute of Technology (MIT) utilizan con éxito Multisim. Su completa GUI personalizable permite que los instructores puedan diseñar sus propias interfaces de usuario y configurarlas para que puedan ser utilizadas en el proceso de enseñanza y evaluación (Ingeniería Electrónica, 2007). Es un software que integra una potente simulación SPICE y entrada de esquemáticos integrándolo en un laboratorio de electrónica sumamente intuitivo sobre una computadora personal. Basado en herramientas de diseño PCB profesionales, Multisim fue diseñado pensando en las necesidades de los educadores y con el objetivo de ayudar al CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 42 estudiante en su entendimiento y acercamiento a los laboratorios reales. Una vez ejecutado el programa la ventana principal que se presenta se muestra en la fig. 2.9. Este es el único software que proporciona un conjunto completo de instrumentos virtuales que pueden ser cableados como se conectaría un instrumento en el mundo real. Permite introducir a los estudiantes en el mundo de la instrumentación electrónica con 20 instrumentos indestructibles como son: Analizador lógico de 16 canales. Amperímetro. Diagrama de Bode. Analizador de distorsión. Puntas de prueba dinámicas. Contador de frecuencia. Generador de funciones. Multímetro. Analizador de redes. Osciloscopio (2 y 4 canales). Analizador de espectros. Voltímetro. Vatímetro. Generador de palabras. Generador de onda. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 43 Fig. 2.9. Ventana de inicio de la herramienta de simulación Multisim. Estos operan de manera semejante a los equipos reales y están disponibles en la ventana de herramientas que se puede observar en la fig. 2.10. Fig. 2.10. Ventana de herramientas. Los instrumentos virtuales son completamente interactivos, se puede realizar cambios durante la ejecución y ver los resultados en tiempo real, incluso algunos de ellos tiene exactamente la misma apariencia que su contrapartida de instrumento real, como por ejemplo el osciloscopio el cual lo podemos observar en la fig. 2.11. Esta herramienta de simulación es superior respecto al Orcad en algunos aspectos, como por ejemplo su interfaz gráfica, la cual facilita al alumno un entorno de trabajo (instrumento) “similar” al que se encuentra en el laboratorio real, permitiendo al estudiante interactuar con el equipo y ajustar sus parámetros a conveniencia obteniendo resultados en tiempo real. CAPÍTULO 2. Elaboración de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje. Elección del software y herramientas a utilizar. 44 Fig. 2.11. Osciloscopio. Por diversas razones es justificable el uso de esta herramienta para facilitar y apoyar el aprendizaje de la Electrónica Analógica II, la misma forma parte, desde hace dos años, del programa de estudio de la carrera de Ingeniería Biomédica y también ha sido utilizada en el desarrollo de varios proyectos de curso y trabajos de investigación. Por lo antes expresado, para la realización de las simulaciones necesarias en este trabajo, se utilizó esta herramienta. Para su elección se tomaron en cuenta todos los motivos mencionados anteriormente, además de su fácil operatividad y de estar implementada en la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Central ¨Marta Abreu¨ de las Villas. CAPÍTULO 3. Integración de los materiales desarrollados en el curso virtual de Electrónica Analógica II. 45 CAPÍTULO 3. Integración de los materiales desarrollados en el curso virtual de Electrónica Analógica II. En el presente capítulo se abordará principalmente la forma en que se vinculan los materiales desarrollados en capítulos anteriores en el curso virtual implementado en la plataforma interactiva seleccionada como complemento presencial. 3.1 Selección de la plataforma interactiva a utilizar. Una vez creados los mapas conceptuales y objetos de aprendizaje, existe la necesidad de que los alumnos accedan a estos materiales con facilidad, por lo que es fundamental utilizar los aportas que brindan las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Para realizar la elección de la plataforma interactiva a utilizar se tuvieron en cuenta ciertos criterios de gran peso. Se realizó una comparación exhaustiva entre las plataformas virtuales descritas en el capítulo uno y teniendo en cuenta las condiciones existentes en la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Central ¨Marta Abreu¨ de las Villas, en el proceso de selección una razón de peso fue la existencia de un servidor donde la plataforma Moodle ya está montada, también se tuvo en cuenta que es un software libre y que no hay que pagar la instalación del mismo, entre los idiomas disponibles en la misma encontramos el español. También hay abundante información sobre la plataforma en forma de tutoriales, videos, etc., además los requerimientos de hardware no son tan exigentes, ya que solo se lleva unos pocos Megabyte. No es necesario ser un programador experto para desarrollar los cursos, ya que los mismos se montan de manera muy sencilla y es posible sacar una copia de seguridad de estos, en caso de algún problema en el servidor. CAPÍTULO 3. Integración de los materiales desarrollados en el curso virtual de Electrónica Analógica II. 46 3.2 Montaje de mapas conceptuales y objetos de aprendizaje en la plataforma interactiva Moodle. Una parte de la realización de este trabajo fue el montaje de los materiales desarrollados (mapas conceptuales temáticos y de diseño de la asignatura, ficheros de simulaciones de circuitos en Multisim y materiales de autoevaluación) en la plataforma interactiva Moodle en forma de curso. Además de los recursos seleccionados y elaborados se encuentra información general como el programa analítico de la asignatura para la carrera de Ingeniería Biomédica y Automática, registro de asistencia, calificaciones y horario de clases. Seguidamente se describe el proceso de incorporación de los diferentes materiales desarrollados a la plataforma interactiva Moodle. Para crear y luego modificar un curso en Moodle no es necesario ser un experto en programación; sino saber qué es lo que se quiere hacer o publicar y para ello se debe aprender a trabajar en cada uno de los recursos de la plataforma. El contenido que se desea impartir se puede agregar en forma de recursos. Estos son contenidos o información que el profesor desea facilitar a sus alumnos que pueden ser archivos preparados o cargados en el servidor; páginas editadas directamente en Moodle, o páginas Web externas que se hacen aparecer en el curso. 3.2.1 Módulos de Moodle. Esta plataforma brinda tres tipos de elementos lógicos con los que construir un sistema de ayuda al aprendizaje: los de comunicación, de materiales y actividades.  Módulo de comunicación: Las herramientas de este módulo son básicas y tienen como principal propósito facilitar y enriquecer la interacción entre alumnos, entre profesores y entre profesores y alumnos. A través de estas herramientas los alumnos pueden plantear dudas y solicitar aclaraciones, también se pueden publicar anuncios, instrucciones, fechas de examen, también se pueden establecer debates y discusiones que amplíen el punto de vista de los estudiantes.  Módulos de contenidos de materiales: Son los elementos que representan los contenidos del curso ya sean textos, presentaciones de diapositivas, enlaces a páginas Web, etc.  Módulos de materiales: Constituyen la parte activa y colaborativa, estos tienen el objetivo de que el alumno trabaje y ejecute acciones, como el debate y discusión CAPÍTULO 3. Integración de los materiales desarrollados en el curso virtual de Electrónica Analógica II. 47 de problemas propuestos, redacción de trabajos, creación de imágenes, talleres, etc. En el presente trabajo los materiales fueron elaborados fuera del curso mediante un software de diseño de mapas conceptuales, y simulaciones realizadas con la herramienta de simulación Multisim, por lo que se hace necesario subir archivos hacia la plataforma. Para comenzar la modificación del curso lo primero que se debe hacer es habilitar la opción Activar edición, (fig. 3.1) En este modo de funcionamiento se puede modificar la disposición de los paneles laterales de funciones, reorganizar los bloques temáticos de la columna central y añadir, cambiar, mover o borrar los recursos didácticos que componen el contenido del curso. Para activar el modo edición existen dos métodos:  En la barra de navegación del cabecero del curso se dispone del botón Activar edición, justo en el extremo derecho de la ventana.  Alternativamente, puede usar el enlace Activar edición, que se encuentra en el panel de Administración, el cual podemos apreciar en la fig. 3.1: Fig. 3.1. Panel de administración. 3.2.2 Subida de archivos al servidor Web. Cada asignatura virtual dispone de un espacio privado en el servidor, solo accesible desde la propia asignatura. En dicho espacio el profesor puede colocar los ficheros que desee poner a disposición de los estudiantes a través de la Web. CAPÍTULO 3. Integración de los materiales desarrollados en el curso virtual de Electrónica Analógica II. 48 La subida de archivos es una tarea sencilla, pero solo la podrán realizar aquellos profesores o alumnos con permiso de edición en la asignatura. Para realizar la misma se deben seguir los siguientes pasos: Seguir el enlace Archivos del panel de Administración de su asignatura (Fig. 3.1). Hacer clic en el enlace Subir un archivo (Fig. 3.2). Indicar la localización del recurso que desea añadir y finalmente ejecutar el proceso. Fig. 3.2. Gestor de archivos de Moodle. Como se puede observar en la (fig. 3.2) a cada archivo se le puede realizar una serie de acciones, estas varían según el tipo de archivo. Solo se muestran las que son aplicables a cada uno en particular. Renombrar: Permite cambiar el nombre del fichero, se utiliza un servidor Linux, así que los nombres seguirán sus convenios. Editar: Si se trata de un archivo HTML, se puede editar in situ en el servidor empleando el editor de texto HTML de Moodle. Este editor eliminará scripts embebidos y otros elementos HTML por razones de seguridad. También modificará los hiperenlaces internos, para hacerlos absolutos, en el marco del servidor de Moodle. Si se desea utilizar archivos HTML arbitrarios con todo tipo de scripts embebidos y sin restricciones de las marcas o atributos aplicados, es necesario emplear un editor externo. Cada archivo también puede seleccionarse activando la casilla situada justo a su izquierda. Con dichos archivos se pueden realizar las acciones que están disponibles en la barra inferior (fig. 3.3): CAPÍTULO 3. Integración de los materiales