Ministerio de Educación Superior. Universidad Central “Marta Abreu’’ de Las Villas. Facultad de Construcciones. Departamento de Ingeniería Civil. TRABAJO DE DIPLOMA “Herramienta avanzada para el diseño estructural” Autora: Maribí Martínez Frías. Tutores: Dr. Ing. Juan J. Hernández Santana. Dr. José Manuel Perdomo Vázquez. Santa Clara, Cuba 2016 “Año 58 de la Revolución” Agradecimientos A mis padres, María de los Ángeles Frías Morales y Antonio Silvestre Martínez Suárez, porque sin su ayuda, orientación, apoyo y sacrificio incondicional, el camino recorrido hasta este momento de mi vida hubiera sido muy difícil de enfrentar, gracias por luchar por mis sueños y alentarme a conquistar mis metas… A mi hermano Antonio Martínez Frías, porque a pesar de ya no estar, fue siempre junto a mis padres, la principal motivación por estudiar y hacerme de un título universitario. A mi esposo Gilberto Sotolongo Alemán, por estar siempre a mi lado en los momentos más difíciles. A mis familiares, por apoyarme siempre en todas mis tareas y por ser de una forma u otra participes de mis logros. A mi tutores Juan José Hernández Santana y José Manuel Perdomo Vázquez, quienes de forma incondicional con sus conocimientos y apoyo hicieron posible la realización de este trabajo. A Harold Díaz Guzmán Casañas, por su paciencia y disposición de ayudarme siempre en la confección del principal producto de esta investigación. A todas las amistades que siempre han estado pendientes de mis asuntos, principalmente Lissett, Lizabeth e Inés, que me han demostrado el verdadero significado de la amistad. Dedicatoria Este trabajo se lo dedico a mis padres, a mi esposo y al bebé que estamos esperando, a la memoria de mi hermanito y mis abuelos, que sé que estarían muy orgullosos de mí, y a cada uno de los miembros de mi familia. RESUMEN Las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC) se expanden a pasos agigantados incluyéndose en la mayoría de las actividades que se realizan en el mundo de las construcciones. La utilización del software profesional cambia la forma tradicional de realizar el análisis y diseño de estructuras, al emplearse modelos y métodos de diseño más cercanos a la realidad, libres de simplificaciones reduccionistas, que permiten soluciones más racionales y confiables, en menor tiempo lo que posibilita a los proyectistas evaluar un mayor número de variantes, mejorando las condiciones en las que éstas tareas se realizan así como la calidad de los resultados alcanzados. Para realizar correctamente el diseño estructural mediante la utilización del software profesional, los estudiantes, profesores y proyectistas estructurales de Cuba tienen que disponer de instrumentos confiables, que les permitan establecer una interface sistemática entre los resultados obtenidos y las potencialidades brindadas por el software profesional con los conceptos y principios teóricos que rigen el comportamiento de elementos estructurales, en este trabajo se justifica el uso de las hojas de cálculo en Mathcad con sus cinco salidas, como herramienta ideal para lograr dicha interfaz sistemática. Se crea el Sitio Web: “Diseño estructural”, como herramienta computacional avanzada a partir de las hojas de cálculo de Mathcad, argumentando las principales potencialidades de sus partes integrantes para garantizar que se realice correctamente el diseño estructural de las edificaciones, ya sea en el proceso de enseñanza-aprendizaje o por los proyectistas estructurales. Palabras clave: TIC, herramienta avanzada, ingeniería civil, diseño estructural, elemento de hormigón estructural, hojas de cálculo, Mathcad, Sitio Web. ABSTRACT The Information and Communication Technologies (TIC) is expanding by leaps and bounds being included in most of the activities taking place in the world of buildings. Using professional software changes the traditional way of performing the analysis and design of structures, the used models and design methods closer to reality, free of reductionist simplifications that allow more rational and reliable solutions in less time making it possible designers to evaluate a greater number of variants, improving the conditions in which these tasks are performed and the quality of the results achieved. To successfully complete the structural design using professional software, students, teachers and structural designers Cuba must have reliable and transparent instruments that allow them to establish a systematic interface between the results and the potential offered by the professional software and theoretical concepts and principles governing the behavior of structural elements, in this paper the use of Mathcad worksheets in his five starts, as ideal for achieving such systematic tool interface is warranted. The Web site is created: "Structural design" as advanced computational tool from spreadsheets Mathcad, arguing the main strengths of its component parts to ensure that they properly perform the structural design of buildings, either in the teaching-learning process of the race Civil Engineering or structural designers. Keywords: TIC, advanced tools, civil engineering, structural design, structural concrete element, spreadsheets, Mathcad, outputs, Web Site. ÍNDICE Introducción .................................................................................................................................... 1 Capítulo 1: “Fundamentos del diseño de los elementos de hormigón estructural asistido por computadoras” ....................................................................................................... 9 1.1. Introducción. .................................................................................................................. 9 1.2. El empleo de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones en el proceso del diseño estructural. ............................................................................................. 9 1.2.1 Definición del concepto: Tecnologías de la Información y las Comunicaciones. ................................................................................................................... 9 1.2.2 Aplicación de las TIC en el proceso de diseño estructural. .................... 10 1.2.3 Las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje en la Educación Superior. ................................................................................................................................ 12 1.2.4 Las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Carrera Ingeniería Civil. .................................................................................................................... 17 1.3. Las hojas de cálculo y el Mathcad como software para la optimización del diseño estructural en ingeniería. ........................................................................................ 23 1.3.1 Las hojas de cálculo como ayudas electrónicas en la Ingeniería. ......... 23 1.3.2 El programa Mathcad 14 de Mathsoft: una solución mejor de cálculos de ingeniería. ........................................................................................................................ 25 1.3.3 La opción de compartir hojas de cálculo de Matchad a través de la Web. 28 1.3.4 Las hojas de cálculo como un medio de enseñanza fundamental. ....... 29 1.4. Empleo del servicio más utilizado de Internet: sitios web s ........................... 31 1.4.1 Definición de sitio web: hipertexto e hipermedia. ...................................... 31 1.4.2 Páginas web, creación, lenguaje y requisitos para su utilización. ........ 32 1.4.3 Adobe Dreamweaver CS4 para la configuración básica de una página web. 33 1.5. Conclusiones parciales. ............................................................................................ 34 Capítulo 2: “Las hojas de cálculo del programa Mathcad como herramienta de diseño estructural” ..................................................................................................................... 36 2.1 Introducción. ................................................................................................................ 36 2.2 Las distintas salidas de las hojas de cálculo de Mathcad en la herramienta computacional avanzada. ..................................................................................................... 36 2.2.1 Las plantillas. ....................................................................................................... 38 2.2.2 Breve caracterización de los métodos empleados durante el diseño o la revisión de los elementos de hormigón estructural.............................................. 44 2.2.3 El diagrama de flujo. ........................................................................................... 44 2.2.1 Los ejercicios resueltos. ................................................................................... 46 2.2.2 Los demos. ............................................................................................................ 47 2.3 El uso de las plantillas en el proceso de diseño de elementos de hormigón estructural. Ejemplo. .............................................................................................................. 47 2.3.1 Breve caracterización: columnas de sección rectangular con refuerzo simétrico. ............................................................................................................................... 48 2.3.2 Diagrama de Flujo: columnas de sección rectangular con refuerzo simétrico. ............................................................................................................................... 50 2.3.3 Ejercicios resueltos columnas de sección rectangular con refuerzo simétrico ................................................................................................................................ 50 2.3.4 Demo “Columnas de sección rectangular con refuerzo simétrico” ...... 56 2.4 Conceptualización de la estructura general del Sitio Web: “Diseño estructural” ............................................................................................................................... 56 2.5 Conclusiones parciales. ............................................................................................ 57 Capítulo 3: El Sitio Web: “Diseño Estructural” ................................................................... 59 3.1 Introducción. ................................................................................................................ 59 3.2 Generalidades sobre la creación del Sitio Web: “Diseño Estructural.” ....... 59 3.2.1 Características de las páginas web estáticas empleadas en el Sitio. ......... 59 3.2.2 Procedimiento seguido en la creación del Sitio Web: “Diseño Estructural.” .................................................................................................................................................. 60 3.3 Principales potencialidades de las partes integrantes del Sitio. ......................... 63 3.3.1 El Sitio como sistema. ............................................................................................. 63 3.3.2 Mathcad como herramienta. ................................................................................... 64 3.3.3 Hojas de cálculo. ....................................................................................................... 66 3.3.4 Biblioteca. .................................................................................................................... 68 3.3.5 Cursos de Hormigón Estructural. ......................................................................... 70 3.3.6 Intercambiando ideas. .............................................................................................. 72 3.4 Conclusiones parciales. ................................................................................................. 72 Conclusiones ................................................................................................................................ 74 Recomendaciones ...................................................................................................................... 76 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................. 77 Anexo 1: Ejercicios resueltos. ................................................................................................. 80 Anexo 2: Ejercicios resueltos. ................................................................................................. 86 1 Introducción El surgimiento y el fácil acceso a las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC) ha provocado un gran impacto en la sociedad actual, donde el cambio de naturaleza técnica asume un ritmo acelerado debido, entre otras razones, a una mayor relación entre la tecnología, el conocimiento y a la rápida difusión de los avances tecnológicos, es por ello que las TIC están altamente relacionadas con todas las áreas del conocimiento y por ende, de la sociedad. En la actualidad las TIC se expanden a pasos agigantados incluyéndose en la mayoría de las actividades que se realizan en el mundo de las construcciones, cambiando la forma tradicional en que se llevan a cabo las tareas, a través de la incorporación de métodos de trabajo más eficientes y cómodos, que mejoran indiscutiblemente, las condiciones en las que éstas se realizan así como la calidad de los resultados alcanzados, siendo la computadora una de las principales herramientas empleadas para permitir la comunicación y el manejo de la información a través de distintos software. Antes de la era de la información y las telecomunicaciones, la ingeniería en el sector de las construcciones a nivel mundial, tuvo que acudir a ayudas de cálculo que permitían hacer viables los proyectos estructurales más comunes de la manera más sencilla y comprensible con los recursos disponibles, estas ayudas resultaban alternativas simplificadas de las soluciones matemáticas más complejas, resultando una inestimable contribución al desarrollo del diseño estructural la creación de ábacos, tablas, nomogramas, ecuaciones simplificadas y otros métodos manuales que conformaron las herramientas más empleadas por los proyectistas de las distintas empresas del sector (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz), posteriormente, en el comienzo del auge de las TIC, la informática comenzó a aplicarse de forma regular a tareas administrativas, al cálculo y diseño de infraestructuras a través de centros de cálculo, de estaciones de trabajo potentes y más recientemente de ordenadores personales. En los últimos años los pasos dados en la profesión en los campos de las tecnologías de la información y la gestión de datos han mejorado considerable el diseño, la construcción y mantenimiento de instalaciones, revolucionando con la aplicación de las TIC los hábitos en cuanto a la forma de comunicarse y trabajar en el sector de la construcción, (American Society of Civil Engineers, 2010). Internet abre un mundo de oportunidades para el proyectista del sector de la construcción, ya es posible crear una oficina técnica virtual en la cual técnicos que trabajen en distintos lugares de la misma empresa o de empresas distintas, puedan interactuar intercambiando datos relativos al mismo proyecto, vía Internet. 2 “Paralelamente, aparece el concepto de “consultoría en red”. Es decir, la posibilidad de ofrecer servicios de intercambio técnico sobre aspectos relacionados con el trabajo a realizar por los profesionales a través de Internet. Especialmente atractiva es la posibilidad del servicio de "cálculo en red", ofrecido por varias empresas a través de las redes de comunicación, de manera que los usuarios pueden acceder en condiciones de pago por uso” (Oñate, Marcipar, & Piazzese, 2002), así como el desarrollo de programas profesionales para el análisis y diseño de estructuras que resultan cada vez más potentes y con un amplio campo de aplicación como el SAP 2000 v.16, el SAFE etc., que han dado un vuelco definitivo a la actividad realizada por los proyectistas estructurales. Poco a poco los ingenieros civiles han invertido la imagen de que tienen aversión al riesgo frente a las nuevas tecnologías1, confiando y aprovechando en su lugar el acceso en tiempo real a bases de datos en directo, sensores, instrumentos de diagnóstico y otras tecnologías avanzadas para garantizar que se tomen decisiones acertadas, sin embargo “una preocupación latente a nivel mundial es el frecuente uso inapropiado de estas herramientas debido al desconocimiento de sus características y de su sustento teórico, por la incapacidad que demuestran la mayoría de los profesionales para suministrar la información base de forma correcta y por la incompleta y en ocasiones errónea interpretación de los resultados arrojados por los diferentes software que se emplean.” (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz), El escenario propicio para lograr erradicar las preocupaciones existentes relacionadas con el uso inadecuado de las TIC es la Universidad, que constituye un espacio formativo claramente estratégico, siendo un entorno que ha de adaptarse en todo momento a las nuevas necesidades y expectativas sociales y a la evolución de los conocimientos científicos, ofreciendo respuestas coherentes estructuradas y efectivas. Por esta razón, para la correcta formación de los futuros proyectistas, es preciso que, en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la carrera de Ingeniería Civil, “el uso de las nuevas tecnologías esté encaminado a la construcción de un nuevo paradigma para el ingeniero de la sociedad del conocimiento, lo que implica la generación de nuevas formas de enseñanza de la ingeniería y nuevas aulas de clase, haciendo al estudiante un autogestor del conocimiento: aprendizaje efectivo, desarrollando habilidades integradoras y de grupo, entendiendo que la práctica de la ingeniería es global, con perspectiva interdisciplinaria y logrando que los ingenieros formados tenga como piedra angular la ética profesional y habilidades de comunicación.” (D´paola Puche, Nuevas tecnologías en la enseñanza de la ingeniería civil: BIM y realidad virtual, 2014) 1 Este término se ha empleado en la investigación como sinónimo de software profesional. 3 En la formación del ingeniero civil de la era de la información y las telecomunicaciones se debe garantizar según (American Society of Civil Engineers, 2010), que sean capaces de:…” • Aplicar instrumentos básicos de la ingeniería, como el análisis estadístico, los modelos informáticos, los códigos y normas de diseño y los métodos de supervisión de proyectos. • Aprender, evaluar y dominar las nuevas tecnologías con el fin de mejorar la efectividad y eficiencia individual y de la organización. • Colaborar en equipos tradicionales y virtuales de naturaleza intradisciplinar, interdisciplinar y multidisciplinar. • Gestionar tareas, proyectos y programas para ofrecer los resultados previstos, dentro del presupuesto, el calendario u otras limitaciones. • Liderar formulando y articulando mejoras ambientales, de infraestructuras y de otra índole y propiciar consensos aplicando la inclusión, la empatía, la compasión, la persuasión, la paciencia y el pensamiento crítico. Todo lo anterior encaminado a lograr ingenieros innovadores e integradores, líderes que ayuden a desarrollar y aplicar las nuevas tecnologías para crear las ventajas competitivas correspondientes, que poseen la educación, formación y dotación para estar en la vanguardia de la adaptación e integración de estas nuevas tecnologías tanto en el diseño como en la construcción. Para lograr los propósitos anteriores, la educación en ingeniería civil y la práctica profesional deben poco a poco ser objeto de reforma, debido a que el mundo académico y la industria necesitan cooperar y asociarse en la realización de actividades educativas de grado, postgrado y de aprendizaje permanente, asimismo la educación es una de las áreas sociales a nivel mundial en la que se está tratando de mejorar el proceso de enseñanza- aprendizaje, a través de los avances de las TIC sin pretensión de menospreciar la educación tradicional, es preciso reconocer que la era digital ofrece un amplio campo de acción con múltiples variables, dignas de ser analizadas y evaluadas desde el punto de vista pedagógico, con miras a ser implementadas en las instituciones educativas en algún momento del proceso para ser adaptadas a dichos cambios conforme a las proyecciones institucionales y necesidades de cada ente educativo en particular. En la actualidad, la incorporación de las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje no avanza a la velocidad necesaria a nivel mundial, “en la Universidad donde el profesorado es de un elevado nivel educativo, estas nuevas tecnologías traen consigo muchas expectativas a los docentes, que en algunos casos resultan negativas como por ejemplo a nivel educativo el profesor está siendo desplazado por la tecnología o que éstas son nichos de vagancia o herramientas que incentivan la ley del menor esfuerzo.” (D´paola Puche, Nuevas tecnologías en la enseñanza de la ingeniería civil: BIM y realidad virtual, 2014). 4 “Sin embargo existe otro grupo de docentes que ven en las nuevas tecnologías una herramientas para dar su formación y obtener los objetivos deseados, los cuales se adaptan al cambio adquiriendo nuevas habilidades y capacidades para su manejo y servicio, logrando así obtener nuevas herramientas para impartir conocimiento y lograr una comunicación asertiva entre él y los alumnos, de ahí que la incorporación de las TIC en la docencia universitaria se venga dando de manera natural, por medio de la motivación de algunos académicos que las incorporan como apoyo al proceso de enseñanza tradicional.” (D´paola Puche, Nuevas tecnologías en la enseñanza de la ingeniería civil: BIM y realidad virtual, 2014). “Cuba no ha estado situado al margen de esta tendencia que tuvo su origen hace más de una década en los países industrializados. Como se refleja en el Programa de Informatización de la Sociedad Cubana, la aplicación de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) constituye una prioridad a partir del reconocimiento de su importancia para el desarrollo social. En consecuencia, el Ministerio de Educación Superior de la República de Cuba ha reafirmado la voluntad de “impulsar la informatización de la educación superior cubana.” (Rivero, 2007) El impulso de la informatización de la Educación Superior Cubana toca las puertas de todas las universidades de Cuba, aunque los beneficios que ofrece el campo de las tecnologías y las telecomunicaciones no se aplica de igual modo en todas, existiendo algunas que presentan una labor más ardua encaminada a lograr la inserción de las nuevas tecnologías como herramientas de apoyo al proceso de enseñanza-aprendizaje tradicional para lograr la formación de los futuros profesionales. Dentro de las universidades cubanas que se destacan por su labor en la informatización del proceso de enseñanza- aprendizaje se encuentra la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV), haciendo énfasis en la labor que se realiza en la Facultad de Construcciones de la UCLV para dar cumplimiento a las habilidades necesarias a alcanzar por los egresados de la Carrera de Ingeniería Civil en Cuba. En la Facultad de Construcciones de la UCLV se persigue como objetivo fundamental la formación de profesionales que posean un amplio conocimiento y posibilidades de aplicación de las ciencias básicas y de las ciencias de la ingeniería, ingenieros aptos para proponer soluciones racionales y creativas de ingeniería enfocadas a las edificaciones, las estructuras de todo tipo, las vías terrestres y con algunas incursiones en el campo de la Ingeniería Hidráulica. La carrera Ingeniería Civil asume el encargo social de preparar a un técnico con capacidad de diseñar, proyectar, planificar, gestionar y administrar los proyectos de implementación de dichas soluciones y desarrollar además actividades como conservador de estructuras construidas o de productor de construcciones a pie de obra; lo mismo en el campo de las edificaciones que de las vías terrestres de comunicación. 5 La formación se rige por lo estipulado en el Plan de estudio en su versión D (Ministerio de Educación Superior, 2007), que estipula un grupo de directrices a seguir en el campo del empleo de las TIC entre ellas: • Usar programas profesionales de computación. • Algoritmizar algunos procesos lineales de ingeniería con el empleo de paquetes utilitarios que existan en el mercado para estos fines, como herramientas que le permitan agilizar y profundizar en la solución de los problemas relacionados con su profesión • Emplear las tecnologías de información para la búsqueda de información científica y técnica. El empleo intenso de la computación en la preparación de los estudiantes, sobre todo en el campo del diseño y análisis geotécnico y de edificios demuestra los esfuerzos que se realizan en la facultad mencionada por lograr la inclusión de las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje, esta tradición se ha volcado en los últimos años hacia el uso de hojas de cálculo del Mathcad2, donde ya se cuenta con resultados concretos en asignaturas de Análisis estructural y Geotecnia. “Sin embargo en las asignaturas de diseño estructural se ha marchado con cierto retraso, obligando a sus profesores a realizar un profundo análisis para establecer una estrategia que favorezca el uso de la computación como elemento esencial en la formación de los futuros profesionales dando cumplimiento a lo establecido en el programa de la disciplina de Análisis y Diseño Estructural que plantea entre las habilidades a alcanzar, que el alumno tiene que utilizar las “ tecnologías de la información “ a través de software y herramientas afines a la Ingeniería Civil y relacionadas con el cálculo y dimensionamiento de estructuras.” (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz) Como parte de la estrategia trazada para garantizar el correcto uso de las TIC como elemento esencial en la formación de los futuros profesionales y debido a las necesidades técnicas en el campo del conocimiento de la ingeniería civil, se formula la siguiente situación problémica que rige la investigación que se realiza: De acuerdo con los datos, informes y observaciones al proceso de enseñanza-aprendizaje, analizados hasta el momento de escribir el presente informe, en Cuba no existe una herramienta computacional avanzada que garantice la correcta realización del diseño estructural de las edificaciones ya sea con fines académicos o para la utilización por los proyectistas. Planteamiento del problema científico: 2 Software de cálculo de ingeniería. 6 ¿Cómo perfeccionar, con la aplicación de las TIC, el proceso de diseño estructural de las edificaciones que realizan los estudiantes de pregrado y postgrado de la Facultad de Construcciones en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, y los proyectistas estructurales? Objeto de estudio: Las TIC en el proceso de diseño estructural de elementos de hormigón. Campo de acción: Hojas de cálculo de Mathcad como eje principal del Sitio Web: Diseño Estructural. Objetivo General: Desarrollar una herramienta computacional avanzada a partir de las hojas de cálculo de Mathcad para facilitar que los estudiantes de pregrado y postgrado, de la Facultad de Construcciones en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas y los proyectistas estructurales realicen correctamente el diseño estructural. Objetivos Específicos:  Establecer las bases que sustentan a la investigación que se realiza para lograr la adecuada compresión acerca de la creación de la herramienta avanzada y su funcionamiento.  Conceptualizar la herramienta computacional avanzada, sus potencialidades y los diferentes servicios que estarán a disposición de los distintos usuarios que empleen éste producto.  Explicar el trabajo con las hojas de cálculos como eje principal de la herramienta avanzada para realizar el diseño estructural de elementos de hormigón.  Describir los elementos que conforman, junto a las hojas de cálculo, la herramienta para lograr la eficiencia del proceso de diseño de edificaciones a realizar a través de la misma. En consecuencia con los objetivos específicos se pueden formular las siguientes interrogantes científicas: 1. ¿Cuál es el estado actual del conocimiento acerca del diseño estructural de los elementos de hormigón asistido por computadoras? 2. ¿Cuál sería el eje principal de la herramienta avanzada para realizar el diseño estructural de elementos de hormigón? 3. ¿Cuáles son las distintas salidas que deben conformar a las hojas de cálculo de Mathcad para facilitar su uso correcto en el proceso de enseñanza- aprendizaje y en la utilización por los proyectistas en su labor diaria? 4. ¿Cuál es la estructura de la herramienta computacional avanzada que se propone? 5. ¿Qué materiales auxiliares pueden incluirse dentro de la herramienta avanzada para facilitar el estudio del diseño estructural en la actualidad? 7 6. ¿Qué elementos conformarían junto a las hojas de cálculo a la herramienta para lograr la eficiencia del proceso de diseño de edificaciones a realizar a través de la misma? Hipótesis Es posible crear una herramienta computacional avanzada a partir de las hojas de cálculo de Mathcad para realizar correctamente el diseño estructural de elementos de hormigón. Los métodos de investigación fundamentales empleados son: Métodos teóricos:  Analítico-sintético.  Histórico lógico.  Sistémico estructural. Métodos prácticos:  Análisis documental.  La observación. Novedad científica: La novedad científica radica en la contribución al proceso de enseñanza-aprendizaje en las especialidades afines al diseño de edificaciones en pregrado y postgrado y al trabajo del proyectista estructural, una herramienta computacional avanzada que tiene como eje central las hojas de cálculo de Mathcad. Aportes prácticos: Los aportes prácticos consisten en la elaboración de una herramienta avanzada, útil para la comprensión y realización eficiente del diseño estructural por los proyectistas de Cuba y de los países del mundo que lo deseen emplear. Aportes metodológicos: Esta herramienta computacional avanzada constituye a la vez un aporte metodológico debido a que se empelará como software educativo para perfeccionar el proceso de enseñanza-aprendizaje en las especialidades afines al diseño de edificaciones en pregrado y postgrado. Estructura general del informe:  Portada.  Agradecimientos.  Dedicatoria.  Resumen.  Índice.  Introducción. 8  Capítulo 1: Fundamentos del diseño de los elementos de hormigón estructural asistido por computadoras. En éste capítulo se establece un marco teórico en torno al desarrollo y utilización de las TIC, fundamentalmente el empleo de las hojas de cálculo de Mathcad 14.0 y los sitios web, en la realización del diseño estructural tanto en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la carrera de Ingeniería Civil como en la labor realizada por los proyectistas estructurales.  Capítulo 2: Las hojas de cálculo del programa Mathcad como herramienta de diseño estructural. Capítulo en que se explica detalladamente la función de las distintas salidas de las hojas de cálculo de Mathcad, se demuestra el uso correcto de las plantillas en el proceso de diseño de elementos de hormigón estructural mediante la realización de un ejemplo. También se conceptualiza la estructura general del Sitio Web como herramienta avanzada.  Capítulo 3: El Sitio Web: “Diseño Estructural”. En él se exponen los aspectos relacionados con la creación de la herramienta avanzada empleando el programa Adobe Dreamweaver CS4, las características generales de las páginas web y el lenguaje de programación utilizado. Además se describen las principales potencialidades de las partes integrantes del Sitio Web: “Diseño Estructural.”  Conclusiones.  Recomendaciones.  Bibliografía.  Anexos. 9 Capítulo 1: “Fundamentos del diseño de los elementos de hormigón estructural asistido por computadoras” 1.1. Introducción. En el presente capítulo se establece el marco teórico conceptual en torno al desarrollo y utilización de las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la carrera de Ingeniería Civil como en la labor realizada por los proyectistas estructurales. Dentro de las TIC específicamente las hojas de cálculo de Mathcad 14.0 como instrumentos confiables y transparentes3 para establecer la interface sistemática entre los resultados obtenidos y las potencialidades brindadas por el software profesional y los conceptos y principios teóricos que rigen el comportamiento de elementos estructurales. Las hojas de cálculo constituyen el eje principal alrededor del cual gira la herramienta computacional avanzada, el Sitio Web: “Diseño Estructural”, razón por la cual se incluye en el presente apartado aspectos teóricos relacionados con sitios web y el software Adobe Dreamweaver CS4 empleado para la creación de la herramienta. 1.2. El empleo de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones en el proceso del diseño estructural. 1.2.1 Definición del concepto: Tecnologías de la Información y las Comunicaciones. En la actualidad las TIC se expanden a pasos agigantados incluyéndose en la mayoría de las actividades del quehacer cotidiano, a partir de los avances científicos producidos en los ámbitos de la informática y las telecomunicaciones. Existen múltiples definiciones de las TIC emitidas por numerosos autores, algunas son:  “En líneas generales podríamos decir que las nuevas tecnologías de la información y comunicación son las que giran en torno a tres medios básicos: la informática, la microelectrónica y las telecomunicaciones; pero giran, no sólo de forma aislada, sino lo que es más significativo de manera interactiva e interconexionadas, lo que permite conseguir nuevas realidades comunicativas.” (Cabero, 1998)  “El concepto de TIC surge como convergencia tecnológica de la electrónica, el software y las infraestructuras de telecomunicaciones. La asociación de estas tres 3 En esta investigación el término transparente implica que no queda oculto el procedimiento de diseño o revisión que se emplea en la hoja de cálculo. 10 tecnologías da lugar a una concepción del proceso de la información, en el que las comunicaciones abren nuevos horizontes y paradigmas.” (ticsyopal5, 2012)  “Las Tecnologías de la Información y la Comunicación o TIC corresponden y se refieren a todas las tecnologías que de una u otra forma interfieren y median en los procesos informacionales y comunicativos entre seres humanos, y pueden ser entendidas como un conjunto de recursos tecnológicos integrados entre sí, que proporcionan, por medio de facilidades de hardware, de software, y de telecomunicaciones, la semi-automatización y comunicación de procesos relativos a negocios, a investigación científica, a enseñanza, a aprendizaje, a cuestiones de la vida diaria, etc.” (Oñate, Marcipar, & Piazzese, 2002)  “Las TIC son el conjunto de tecnologías que permiten el acceso, producción, tratamiento y comunicación de información presentada en diferentes códigos (texto, imagen, sonido,...).” (Belloch Ortí) En esta investigación se ha tomado, de las definiciones anteriores, la brindada por (Oñate, Marcipar, & Piazzese, 2002) al ser la más completa pues plantea que el concepto de TIC surge como convergencia tecnológica de la electrónica, el software y las infraestructuras de telecomunicaciones. La asociación de estas tres tecnologías da lugar a una concepción del proceso de la información, en el que las comunicaciones abren nuevos horizontes y paradigmas en todas las esferas de la sociedad. 1.2.2 Aplicación de las TIC en el proceso de diseño estructural. “La utilización de los ordenadores como instrumentos de ayuda a las diferentes actividades humanas ha cobrado tal importancia que hoy resulta casi inconcebible subsistir en un mundo tan competitivo sin su uso”, (Software de diseño, de ingeniería y de creatividad, 2005) siendo el diseño y desarrollo de nuevos productos o la modificación de los existentes un elemento clave y fundamental para la mejora de la capacidad de innovación y competitividad de las empresas industriales de todos los sectores de la sociedad. Dado que actualmente resulta necesario ofrecer productos de mayor valor añadido, es prácticamente imprescindible adquirir, desarrollar y aplicar eficazmente tecnologías de apoyo a la función de diseño e ingeniería (Bonilla, 2003). Según (Bonilla, 2003) el concepto de “Herramientas de diseño e ingeniería” hace referencia a términos tan conocidos y empleados hoy en día como:  CAD Computer Aided Design Diseño asistido por ordenador  CAE Computer Aided Engineer Ingeniería asistida por ordenador  CAM Computer Aided Manufacturing Fabricación asistida por ordenador El CAD es la parte que se encarga del diseño del producto, mediante el CAE se verifica que el elemento diseñado mediante los programas de CAD satisface todas las 11 solicitaciones a las que se verá sometido, también se puede incluir el control y la planificación de proyectos y en el CAM se estudian los medios con los que se va a fabricar el producto, los tiempos, y métodos de fabricación. Este proceso se realiza por medio de un software de simulación del mecanizado. De estas herramientas de diseño e ingeniería, en el presente capítulo se hace énfasis solamente en las de diseño asistido por ordenador (CAD) debido a que la creación de la herramienta avanzada, para la realización del diseño de elementos de hormigón estructural, objetivo principal de la investigación, se hace sobre la base de herramientas tipo CAD. “El término CAD (Computer Aided Design o Diseño Asistido por Ordenador) hace referencia a una herramienta software que, mediante el uso del ordenador, permite crear, modificar, analizar y optimizar planos y modelos en dos y tres dimensiones, y manipular de una manera fácil elementos geométricos sencillos. Se trata de herramientas que van más allá del concepto de “dibujo” o representación gráfica.” (Bonilla, 2003) Los paquetes tipo CAD constituyen una de las opciones para apoyar la gran mayoría de actividades de diseño esta oferta comercial de software, ampliamente reconocido y aceptado por su aporte y beneficios demostrados en la práctica ofrece versiones especializadas para los diferentes tipos de aplicaciones en ingeniería, debido al objetivo de la presente investigación nos centraremos en Pro/ENGINEER programa perteneciente a la familia de productos de Product Development Technology, PTC. Inc. Según (Software de diseño, de ingeniería y de creatividad, 2005). “Pro/ENGINEER es el principal programa de esta compañía, constituido por varios módulos integrados, que «…cubren la totalidad del proceso de desarrollo del producto, desde la concepción inicial hasta la reparación y mantenimiento, pasando por la definición detallada del producto». La interface de usuario que utiliza está certificada por Microsoft como una que facilita el aprendizaje rápido y la implementación.” El software Pro/ENGINEER como parte integral del Sistema de Desarrollo de Productos de PTC, se integra sin dificultad con el software Mathcad herramienta de estándar industrial pensada para los cálculos técnicos de ingenieros de todo el mundo, aspecto que es abordado con profundidad en otro epígrafe del presente capítulo, esta potente integración bidireccional proporciona prestaciones exclusivas de ingeniería predictiva, de este modo Mathcad se puede usar para predecir el comportamiento de los diseños y los resultados se pueden usar para generar parámetros y cotas en los modelos CAD de Pro/ENGINEER, razón que justifica el empleo de herramientas tipo CAD para la realización del diseño estructural. 12 1.2.3 Las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje en la Educación Superior. Hoy en día constituye una realidad lo difícil que resulta lograr en cualquier esfera, la actualización constante del conocimiento debido al aumento creciente del volumen de información que se produce y se transmite en el mundo diariamente, esta situación creada por los avances científicos técnicos alcanzados por la sociedad actual genera la necesidad de buscar formas que agilicen de manera efectiva el proceso de enseñanza-aprendizaje, constituyendo el uso de las tecnologías de la información y las comunicaciones, fundamentalmente la computadora, el medio central para garantizar la eficiencia de este proceso. Las teorías del aprendizaje a nivel mundial estudian cómo aprovechar el potencial y fortaleza específica de las computadoras para presentar, representar y transformar la información y para inducir formas específicas de interacción y cooperación, a través del intercambio de datos y problemas vía red. En el artículo (Jonassen, Carr, & Yue, 1998), los autores sostienen que el apoyo que las tecnologías deben brindar al aprendizaje no es el de intentar la instrucción de los estudiantes, sino, más bien, el de servir de herramientas de construcción del conocimiento, para que los estudiantes aprendan con ellas, no de ellas. De esta manera, los estudiantes actúan como diseñadores, y los computadores operan como sus “Herramientas de la Mente” para interpretar y organizar su conocimiento personal. “Las Herramientas de la Mente son aplicaciones de los computadores que, cuando son utilizadas por los estudiantes para representar lo que saben, necesariamente los involucran en pensamiento crítico acerca del contenido que están estudiando.” (Jonassen & Reeves, 1996). Este tipo de herramientas exigen que los estudiantes piensen de manera diferente y significativa acerca de lo que saben. El uso de las TIC como “Herramientas de la Mente” llevan a los estudiantes a participar en pensamiento crítico y de alto nivel acerca del contenido debido a tres cuestiones principales según (Jonassen, Carr, & Yue, 1998):…” 1. Estudiantes como Diseñadores: La gente que más aprende en el diseño de materiales de instrucción son los diseñadores, no los estudiantes a quienes van dirigidos los materiales. El proceso de articular lo que sabemos, con el fin de construir una base de conocimientos, obliga a los estudiantes a reflexionar en forma novedosa y significativa acerca de lo que están estudiando, las Herramientas de la Mente frecuentemente requieren que los estudiantes piensen más intensamente acerca del dominio de la materia que están estudiando cuando construyen sus realidades con el diseño de sus propias bases de conocimientos. 2. Construcción del Conocimiento, No Reproducción: 13 Las Herramientas de la Mente representan un empleo constructivista de la tecnología. El constructivismo se ocupa del proceso de cómo construimos el conocimiento, cómo construimos el conocimiento depende de lo que ya sabemos, lo que, a su vez, depende del tipo de experiencias previas, de cómo las hemos organizado en estructuras de conocimiento, y de lo que creemos acerca de lo que sabemos. Los enfoques constructivistas del aprendizaje luchan por crear ambientes donde los estudiantes participan activamente de maneras que tienen la intención de ayudarles a construir su propio conocimiento. Las Herramientas de la Mente operan como formalismos para guiar a los estudiantes en la organización y representación de lo que saben. 3. Aprendizaje Con Tecnología El aprendizaje con computadores se refiere a que el estudiante forma una sociedad intelectual con el computador. El aprendizaje con Herramientas de la Mente depende de la sesuda participación del estudiante en las tareas proporcionadas por estas herramientas y de que existe la posibilidad de mejorar cualitativamente el desempeño del sistema conjunto de estudiante más tecnología. En otras palabras, cuando trabajan con tecnología de computadores, en lugar de ser controlados por estos, los estudiantes incrementan las capacidades del computador, y el computador realza el pensamiento y el aprendizaje de los estudiantes. 4. Distribución del Procesamiento Cognitivo Las herramientas de los computadores, a diferencia de la mayoría de herramientas, pueden funcionar como socios intelectuales que comparten la carga cognitiva de realizar tareas. Cuando los estudiantes utilizan los computadores como socios, descargan en el computador algunas de las improductivas tareas de memorización. Esto les permite pensar más productivamente. Los estudiantes deben ser responsables de reconocer y evaluar patrones de información y luego organizarla; el sistema de computador debe realizar cálculos, almacenar información y recuperarla. Cuando los computadores se emplean como Herramientas de la Mente, logramos que los estudiantes participen en los tipos de procesamiento que hacen mejor. Una vez establecidas las cuestiones principales que contribuyen a una mayor implicación del alumnado y a la mejora de sus resultados por el uso de las TIC, resulta fundamental abordar aspectos relacionados con los métodos didácticos innovadores, basados en un aprendizaje activo y experiencial. “Los modelos didácticos o de enseñanza presentan esquemas de la diversidad de acciones, técnicas y medios utilizados por los educadores, los más significativos son los motores que permiten la evolución de la ciencia, representada por los paradigmas vigentes en cada época.” (Mayorga Fernández & Madrid Vivar, 2010). 14 Un paradigma según (Mayorga Fernández & Madrid Vivar, 2010) es entendido como: “”una matriz interdisciplinaria que abarca los conocimientos, creencias y teorías aceptados por una comunidad científica.” A continuación aparecen las ideas básicas que enuncian las autoras de cada uno de ellos:  Paradigma presagio-producto y proceso-producto: Una de las actividades características de las comunidades científicas es la de construir y consolidar el saber en torno a problemas y aspectos esenciales de los seres humanos y su realidad, profundizando en las causas y descubriendo los efectos de las mismas. La ciencia es el conocimiento demostrado, en torno a una realidad que deseamos conocer, que aplica los métodos más adecuados a la situación desconocida que se intenta comprender y mejorar. Este paradigma ha ofrecido numerosas aportaciones para entender la tarea de la enseñanza y capacitar al educador/formador en las principales opciones y actuaciones que llevan al desempeño eficaz en la clase.  Paradigma intercultural: La opción cultural-transformadora se basa en el reconocimiento del valor de la propia interpretación de la cultura, del modo de apertura, de su construcción y de la mejora integradora, posibilitando que los nuevos mundos sean posibles desde el esfuerzo y la armonía superadora de dilemas, contradicciones y emergencias axiológicas, necesariamente mejorables, y nunca cerradas y rígidas. “Este paradigma se complementa y proyecta, especialmente, en una visión reflexivo- colaboradora, que reconoce las diferentes opciones sociopolíticas y plurilingües y el desarrollo emergente de valores, conscientes de la incertidumbre y dificultades ante las que los seres humanos hemos de enfrentarnos para, desde la reflexión en torno a una de las tareas cruciales del maestro/a, encontrar una nueva y creativa intercultura, conscientes de sus implicaciones y múltiples retos, dado que nos sitúa ante contextos, escenarios y concepciones que, necesariamente, han de superarse, evitando posibles y solapadas marginaciones simbólicas y/o reales de las culturas y las personas que los representan.” (Medina, 2003)  Paradigma sociopolítico o crítico: La actividad de la enseñanza es una práctica social problematizadora y generadora de conflictos, que han de ser emergidos y aprovechados como un factor de análisis y de necesario enfoque para transformar las estructuras globalizadoras imperantes, reencontrando los nuevos valores y devolviendo a la enseñanza su verdadero poder transformador de resistencia y de lucha contra la injusticia. 15 Este paradigma aglutina a los teóricos de la crítica y de la liberación socioeconómica, proponiendo una prevalencia de enfoques supra-estructurales y políticos, orientados a la crítica del poder.  Paradigma de la complejidad emergente: La amplitud de perspectivas y de situaciones que atañen a la realidad educativa demanda una concepción del educador basada en tres aspectos: - La profesionalidad, generadora del saber específico y de las competencias más representativas para entender, en todas sus dimensiones, los procesos de enseñanza- aprendizaje y los proyectos culturales que le sirven de contexto y transformación democrática. - La indagación, vertebrada por la actitud de búsqueda continua y apertura ante las necesidades y expectativas cambiantes e impactantes de una sociedad tecnológica y de gran interdependencia, difícil de valorar y comprender en la amplitud de la multiculturalidad y el conflicto entre culturas. - La complejidad emergente, derivada de las nuevas opciones culturales, la identidad de valores esenciales en continua evaluación, que reclama una visión creadora y transformadora, ante la incertidumbre y multitransformaciones de espacios de vida y acción, cada vez más extensos y distantes de parámetros aceptables de calidad para un desarrollo humano sostenible. Sin duda alguna la matriz interdisciplinaria que responde a la necesidad de instrumentar entornos de aprendizaje soportados en tecnología es el paradigma de la complejidad emergente ya que aporta a los modelos didácticos nuevas visiones y, especialmente, el compromiso de la toma de decisiones desde una perspectiva holística, que requiere tener en cuenta la totalidad de los componentes de los procesos educativos. Como se ha indicado, los modelos didácticos, representan la anticipación de los paradigmas, son la puesta en práctica de la representación mental que el educador tiene de la enseñanza, en la que interviene sus teorías implícitas. Estos modelos guían las prácticas educativas de los educadores y forman parte de su pedagogía de base. Tradicionalmente se ha utilizado diferentes modelos didácticos que han guiado el proceso de enseñanza-aprendizaje, según (Mayorga Fernández & Madrid Vivar, 2010) dichos modelos se pueden agrupar en cuatro:  Modelo didáctico tradicional o transmisivo: Este modelo se centraba en el profesorado y en los contenidos. Los aspectos metodológicos, el contexto y, especialmente, el alumnado, quedaban en un segundo plano. El conocimiento sería una especie de selección divulgativa de lo producido por la investigación científica, plasmado en los manuales universitarios.  Modelo didáctico-tecnológico: 16 En este modelo se combina la preocupación de transmitir el conocimiento acumulado con el uso de metodologías activas. Existe preocupación por la teoría y la práctica, de manera conjunta.  Modelo didáctico espontaneísta-activista: En este modelo se busca como finalidad educar al alumnado incardinado en la realidad que le rodea, desde el convencimiento de que el contenido verdaderamente importante para ser aprendido por ese alumno/a ha de ser expresión de sus intereses y experiencias y se halla en el entorno en que vive. Se considera más importante que el alumno/a aprenda a observar, a buscar información, a descubrir… que el propio aprendizaje de los contenidos supuestamente presentes en la realidad; ello se acompaña del fomento de determinadas actitudes, como curiosidad por el entorno, cooperación en el trabajo común, etc.  Modelos didácticos alternativos o integradores: También denominado modelo Didáctico de Investigación en la Escuela. En este modelo, la metodología didáctica se concibe como un proceso de “investigación escolar”, es decir, no espontáneo, desarrollado por parte del alumno/a con la ayuda del profesor/a, lo que se considera como el mecanismo más adecuado para favorecer la “construcción” del conocimiento escolar propuesto; así, a partir del planteamiento de “problemas” (de conocimiento escolar) se desarrolla una secuencia de actividades dirigida al tratamiento de los mismos, lo que, a su vez, propicia la construcción del conocimiento manejado en relación con dichos problemas. Los modelos didácticos constituyen un marco de referencia para diseñar todo el proceso de enseñanza-aprendizaje, en base, a la formación del claustro y el alumnado de nuestras universidades en recursos tecnológicos para obtener los mejores resultados posibles, ello supone poner en práctica estrategias metodológicas acordes a las actuales características del sistema educativo. Las estrategias son aquellos enfoques y modos de actuar que hacen que el profesor/a dirija con pericia el aprendizaje del alumnado. Las estrategias metodológicas se refieren a los actos favorecedores del aprendizaje. Dichas estrategias en la enseñanza presencial se pueden agrupar en tres modalidades según (Mayorga Fernández & Madrid Vivar, 2010): a) los modelos centrados en los medios: en el contenido (Modelo didáctico tecnológico y espontaneísta) b) los modelos centrados en el profesor/a: en la enseñanza (Modelo didáctico tradicional) c) los modelos centrados en el alumno/a: en el aprendizaje (Modelo didáctico Alternativo) 17 Independientemente de que existan diferentes estrategias metodológicas que se utilicen en un modelo didáctico u otro esto no implica que sean mutuamente excluyentes de los demás modelos. Trabajar por competencias en entornos virtuales, mediante aprendizaje colaborativo, además de trabajar en el aula, en el día a día, supone una combinación de modelos y estrategias que hoy en día constituyen un reto para el profesorado universitario ya que sin duda alguna como expresa (Melendro, et al., 2008): “ la Universidad es un espacio formativo claramente estratégico, un entorno que ha de adaptarse en todo momento a las nuevas necesidades y expectativas sociales y a la evolución de los conocimientos científicos, ofreciendo respuestas coherentes, estructuradas y efectivas”. Por esta razón se coincide con lo planteado por (Mayorga Fernández & Madrid Vivar, 2010): “se debe pasar de un aprendizaje basado en la enseñanza a un modelo basado en el aprendizaje. Del modelo centrado en el profesor/a que entiende al alumno/a esencialmente como receptor de la enseñanza, fomentando la adquisición de conocimientos sobre todo a partir de la memorización y la comprensión, y planteando metodologías expositivas, se trabaja ahora en un modelo basado en el aprendizaje centrado en el alumno/a, favoreciendo su implicación, actividad y protagonismo.” La enseñanza, por tanto, debe convertirse en un proceso que proporcione aprendizaje comprensivo y relevante a los estudiantes, siendo el modelo didáctico el que mejor responde a las nuevas demandas formativas, el modelo didáctico alternativo, pues permite el empleo de diferentes estrategias metodológicas adaptadas a alcanzar el fin de la educación y las nuevas demandas de la enseñanza superior producto a la inclusión de la TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje. 1.2.4 Las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Carrera Ingeniería Civil. La formación del Ingeniero Civil para estar en la vanguardia de la adaptación e integración de estas nuevas tecnologías tanto en el diseño como en la construcción, está encaminada a lograr ingenieros innovadores e integradores, líderes que ayudarán a desarrollar y aplicar las nuevas tecnologías para crear las ventajas competitivas correspondientes en este sector, es por ello que según (American Society of Civil Engineers, 2010) la formación del Ingeniero Civil debe garantizar que sean capaces de: • Aplicar instrumentos básicos de la ingeniería, como el análisis estadístico, los modelos informáticos, los códigos y normas de diseño y los métodos de supervisión de proyectos. • Aprender, evaluar y dominar las nuevas tecnologías con el fin de mejorar la efectividad y eficiencia individual y de la organización. • Colaborar en equipos tradicionales y virtuales de naturaleza intradisciplinar, interdisciplinar y multidisciplinar. 18 • Gestionar tareas, proyectos y programas para ofrecer los resultados previstos, dentro del presupuesto, el calendario u otras limitaciones. • Liderar formulando y articulando mejoras ambientales, de infraestructuras y de otra índole y propiciar consensos aplicando la inclusión, la empatía, la compasión, la persuasión, la paciencia y el pensamiento crítico. Según (American Society of Civil Engineers, 2010) “la empresa de la ingeniería civil en el mundo estará centrada en el desarrollo y despliegue rápido de tecnologías, los pasos dados por la profesión en los campos de la tecnología de la información y la gestión de datos mejorarán considerablemente el diseño, la ingeniería, construcción y mantenimiento de instalaciones.” Los ingenieros civiles a nivel mundial reconocen que ya no sirve mirar la construcción con un enfoque estrecho, su mirada ha de ser polifacética, multidisciplinar y holística, para ello es preciso educar a los futuros ingenieros civiles como componente esencial para la profesión de la ingeniería civil en 2025, esto requiere un conjunto ampliado de conocimientos, destrezas y actitudes, que subrayan la necesidad de la reforma de los currículos de hoy para desarrollar los conocimientos, destrezas y actitudes necesarios en 2025. Según (American Society of Civil Engineers, 2010) entre las acciones colectivas a largo plazo para contribuir a alcanzar la formación de los futuros profesionales podría figurar: • Una senda educativa más sólida para los ingenieros civiles que les prepare para el liderazgo y les ofrezca las polifacéticas destrezas de naturaleza no técnica con que prestar servicio en proyectos que favorezcan el bienestar de la población. • Una estructura organizativa más claramente definida para el equipo de ingeniería, donde el ingeniero civil colegiado asume el papel de maestro integrador del programa/proyecto. • Un número mayor de ingenieros civiles implicados en foros de política pública donde se desarrollen las direcciones futuras para la sociedad y donde los ingenieros civiles puedan conseguir la confianza de la población. • Un número mayor de ingenieros civiles elegidos para cargos públicos desde donde puedan influir directamente en la política y legislación en materia de infraestructuras y sostenibilidad. • Un mayor nivel de colaboración y comunicación entre ingenieros civiles y las partes interesadas ajenas a la ingeniería, en busca de un equilibrio entre un medio ambiente sostenible y las infraestructuras necesarias. • Mayor investigación y desarrollo para mitigar los efectos de los desastres naturales, donde los ingenieros civiles desempeñen un papel fundamental en concebir y aplicar las innovaciones. 19 • Mayor educación y formación de los ingenieros en aspectos éticos y un mayor hincapié en la ética de la global práctica de la ingeniería, permitiendo que los ingenieros actúen como modelos de conducta. • Puesta en común de la visión con los estudiantes preuniversitarios y sus padres y asesores, con el fin de informarles mejor sobre la profesión y atraer así hacia ésta a más de entre los mejores y más brillantes. Para garantizar la formación con el nivel requerido y acorde al grado de inclusión que se desea de las TIC en el mismo, la educación en ingeniería civil y la experiencia en prácticas deben poco a poco ser objeto de reforma, logrando la asociación y cooperación entre el mundo académico y la industria en la realización de actividades educativas de grado, postgrado y de aprendizaje permanente para posibilitar que la educación formal siga el ritmo de las nuevas tecnologías y de las prácticas actuales. “Cuba no ha estado situado al margen de esta tendencia que tuvo su origen hace más de una década en los países industrializados” (Rivero, 2007). En el Programa de Informatización de la Sociedad Cubana, se refleja, a partir del reconocimiento de la importancia que tiene para el desarrollo social, que la aplicación de las TIC constituye una prioridad, “en consecuencia a dicha política proclamada, el Ministerio de Educación Superior de la República de Cuba reafirmó la voluntad de “impulsar la informatización de la Educación Superior cubana” como uno de sus objetivos estratégicos” (Rivero, 2007). La Facultad de Construcciones de la UCLV se ha destacado por la labor que realiza para dar cumplimiento a las habilidades necesarias a alcanzar por los egresados de la Carrera de Ingeniería Civil en Cuba, logrando paulatinamente la inserción de las TIC como herramientas de apoyo al proceso de enseñanza tradicional para lograr la formación de los futuros profesionales. “La carrera asume el encargo social de preparar a un técnico con capacidad de diseñar, proyectar, planificar, gestionar y administrar los proyectos de implementación de dichas soluciones y desarrollar además actividades como conservador de estructuras construidas o de productor de construcciones a pie de obra; lo mismo en el campo de las edificaciones que de las vías terrestres de comunicación.” (Bueno Risco, 2013). La formación actual se rige por lo estipulado en el Plan de estudio en su versión D (PLAN D 2007), que estipula un grupo de directrices a seguir en el campo del empleo de las Tecnologías de la Información y la Comunicación entre ellas:  Usar programas profesionales de computación.  Algoritmizar algunos procesos lineales de ingeniería con el empleo de paquetes utilitarios que existan en el mercado para estos fines, como herramientas que le permitan agilizar y profundizar en la solución de los problemas relacionados con su profesión 20  Emplear las tecnologías de información (TIC) para la búsqueda de información científica y técnica. “El contexto socioeconómico nacional e internacional en que se gestó el plan de estudio vigente, Plan D, ha ido creciendo en complejidad, impulsando la realización de ingentes esfuerzos para mantener al menos un nivel que favorezca el progreso.” (Ministerio de Educación Superior, 2016) Por las razones anteriores en las bases conceptuales para el diseño de los planes de estudio E se plantea la necesidad de:  Potenciar el tiempo de auto preparación del estudiante.  Mayor articulación del pregrado y el posgrado.  Mayor nivel de esencialidad en los contenidos de las disciplinas.  Lograr un equilibrio adecuado entre las actividades académicas, laborales e investigativas.  Potenciar el protagonismo del estudiante en su proceso de formación  Potenciar el tiempo de auto preparación del estudiante  Lograr transformaciones cualitativas en el proceso de formación como consecuencia de un amplio y generalizado empleo de las TIC. Estas transformaciones deben expresarse fundamentalmente en la evolución de las concepciones y prácticas pedagógicas que conlleven a reformular el papel del docente y a desarrollar modelos de aprendizaje de los estudiantes distintos a los tradicionales. Todo lo anterior se debe tener en cuenta en el diseño de los programas de disciplinas y asignaturas, considerando además que “el uso de las TIC rompe con el concepto del profesor como fuente principal del conocimiento, pues deja de ser la única referencia que tiene el estudiante para el acceso al saber. Se debe lograr el empleo generalizado de software profesionales, plataformas interactivas y un acceso eficiente a fuentes confiables de información en la red de redes, entre otras.” (Ministerio de Educación Superior, 2016), s.l.: s.n. El empleo intenso de la computación en la preparación de los estudiantes, sobre todo en el campo del diseño y análisis geotécnico y de edificios, donde ya se cuenta con resultados concretos, demuestra los esfuerzos que se realizan en la Facultad de Construcciones por lograr la inclusión de las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje, en el cumplimento de lo estipulado por el plan de estudio vigente. Sin embargo en las asignaturas de diseño estructural se ha marchado con cierto retraso, obligando a sus profesores a realizar un profundo análisis para establecer una estrategia 21 que favorezca el uso de la computación como elemento esencial en la formación de los futuros profesionales dando cumplimiento a lo establecido en el programa de la disciplina de Análisis y Diseño Estructural “que plantea entre las habilidades a alcanzar, que el alumno tiene que utilizar las tecnologías de la información a través de software y herramientas afines a la Ingeniería Civil y relacionadas con el cálculo y dimensionamiento de estructuras.” (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz) Como acción previa a la estrategia se realizó una valoración de cómo se estaban cumpliendo estas disposiciones en el marco de las asignaturas de diseño estructural, el diagnóstico según (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz) es:…” - La actual estrategia de las TICs no es coherente y no responde a las exigencias del nuevo Plan de Estudio. - La preparación de los alumnos en el empleo de software profesional no forma parte de esta estrategia. - Los paquetes utilitarios son usados limitadamente por las asignaturas de Diseño Estructural. La disponibilidad de Hojas de Cálculo en EXCEL y MATHCAD no cubren las actuales necesidades formativas. - No existe una verdadera articulación entre las asignaturas de Diseño Estructural y la integradora terminal (Proyecto Integrador 4), asignatura esta donde el alumno debe demostrar las habilidades adquiridas. Partiendo del diagnóstico inicial (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz) se formuló la estrategia para el empleo de las TIC en la enseñanza de esta asignatura, que parte de que el estudiante para tener éxito en su labor profesional debe prepararse para: 1. Dominar las bases teóricas de la asignatura, lo que implica: - Promover una sistemática discusión sobre los conceptos fundamentales del diseño estructural, como plataforma clave para una verdadera compresión de las herramientas principales en la solución del proyecto de un edificio. - Conocer y tener acceso a la literatura básica y actualizada. - Hacer un manejo crítico de las normativas principales para el cálculo estructural. 2. Seleccionar y dominar software profesional para el análisis y diseño de estructuras: Desde los estudios de pregrado los alumnos deben realizar un uso crítico y creativo del software profesional, empleándolo en ejercicios parciales como en los proyectos integradores correspondientes a los últimos años de la carrera. En esta dirección se hará énfasis en: - Conocimiento de sus bases, principios y procedimientos. - Entrada de datos. - Análisis e interpretación de los resultados. 22 3. Desarrollo de Hojas de Cálculo para el Diseño Estructural: Se parte del presupuesto que cada profesional debe contar con un paquete de hojas de cálculo personalizadas que contribuyan a comprender de manera más profunda, el proceso de diseño y como contrapartida a los resultados del software profesional. En el esquema mostrado en la figura 1.1, se expone el cumplimiento de la estrategia en un grupo de asignaturas de la disciplina, en este proceso de implementación deben destacarse los siguientes aspectos según (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz): Figura 1.1: Estrategia del uso de la computación en las asignaturas de Hormigón Estructural. Fuente de elaboración: (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz). a) La preparación que debe recibir el alumno para poder utilizar un software profesional de forma crítica y creativa en la asignatura terminal de la formación estructural: Proyecto de Estructuras. En este proyecto el análisis crítico de las soluciones se apoyará en las hojas de cálculo que el estudiante irá incorporando en el curso de la carrera. b) La implementación de una asignatura optativa “Diseño automatizado de Estructuras” que dote al alumno de un dominio profundo del software profesional escogido y lo PROYECTO DE EDIFICACIONES (DP 4)PROYECTO DE EDIFICACIONES (DP 4) DISEÑO AUTOMATIZADO de ESTRUCTURAS DISEÑO AUTOMATIZADO de ESTRUCTURAS HORMIGÓN ESTRUCTURAL IIHORMIGÓN ESTRUCTURAL II HORMIGÓN ESTRUCTURAL IHORMIGÓN ESTRUCTURAL I EMPLEO CREMPLEO CRÍÍTICO Y CREATIVO DE: TICO Y CREATIVO DE: •• SOFTWARE PROFESIONALSOFTWARE PROFESIONAL •• HOJAS DE CHOJAS DE CÁÁLCULOLCULO EN LA EN LA SOLUCISOLUCIÓÓN DE EDIFICIOS DE N DE EDIFICIOS DE VARIAS PLANTASVARIAS PLANTAS DESARROLLO DE ALGORITMOS PARA:DESARROLLO DE ALGORITMOS PARA: •• DiseDiseñño de secciones a flexio de secciones a flexióón n •• ComprobaciComprobacióón de ELUn de ELU EMPLEO DE HOJAS DE CEMPLEO DE HOJAS DE CÀÀLCULO PARA:LCULO PARA: •• DiseDiseñño de secciones a flexio de secciones a flexióón n •• DiseDiseñño de secciones a cortanteo de secciones a cortante •• ComprobaciComprobacióón de ELUn de ELU CREACICREACIÓÓN Y EMPLEO DE HOJAS DE N Y EMPLEO DE HOJAS DE CCÀÀLCULO PARA:LCULO PARA: •• DiseDiseñño de secciones a flexoo de secciones a flexo--compresicompresióónn •• DiseDiseñño de losaso de losas •• DiseDiseñño de secciones de HPo de secciones de HP EMPLEO CREMPLEO CRÍÍTICO Y CREATIVO DE TICO Y CREATIVO DE SOFTWARE PROFESIONALSOFTWARE PROFESIONAL EN LA EN LA SOLUCISOLUCIÓÓN DE ELEMENTOSN DE ELEMENTOS ASIGNATURAS/ETAPAS de la ESTRATEGIAASIGNATURAS/ETAPAS de la ESTRATEGIA 3er AÑO/ 1er semestre 3er AÑO/ 2do semestre 4to AÑO/ OPTATIVA 6 4to AÑO 23 emplee en la solución de elementos particulares, con vistas a explotar todas sus potencialidades. c) Las asignaturas Diseño Estructural I y II se encargan de dotar al educando del dominio teórico necesario e introduce de forma creciente las hojas de cálculo que formarán parte del arsenal del futuro profesional. Además en la estrategia de dicha disciplina en cuanto a la utilización de las tecnologías de la información y las comunicaciones debe recurrirse a software de aplicación específicos del perfil, ya sean: paquetes profesionales o desarrollados por el claustro u otros especialistas del país, los que deberán ir cambiando en función de sus actualizaciones acorde al desarrollo de estas tecnologías. (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz) Numerosos programas profesionales se emplean en la formación de los estudiantes en la Facultad de Construcciones de la UCLV en la rama de la modelación análisis y el diseño de las estructuras destacándose los software siguientes: STAAD. Pro 2006, SAP2000, SAFE etc. La herramienta avanzada para el diseño estructural de elementos de hormigón, es creada para dar cumplimiento a la estrategia elaborada por (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz), logrando la inclusión de las TIC en el proceso de enseñanza- aprendizaje de la Carrera de Ingeniería Civil, como respuesta a la situación problemática definida en la presente investigación. 1.3. Las hojas de cálculo y el Mathcad como software para la optimización del diseño estructural en ingeniería. 1.3.1 Las hojas de cálculo como ayudas electrónicas en la Ingeniería. El auge acelerado en todas las esferas de la sociedad, de las tecnologías de la información y las comunicaciones, trae consigo en la actualidad el progresivo e indetenible desarrollo de las ayudas de cálculo que permiten la solución de las distintas situaciones que le surgen con frecuencia a los proyectistas de todas partes del mundo durante el proceso de diseño de los elementos de hormigón estructural. “Las llamadas hojas de cálculo (spreadsheets) sustituyen paulatinamente las ayudas soportadas en papel y que son contenidas en manuales y en numerosos anexos gráficos y tabulados de los principales textos de ingeniería. Se trata de convertir toda la experiencia anterior, en ayudas de cálculo electrónicas a las que puedan acceder con facilidad y brinde mayores dividendos a los estudiantes e ingenieros.” (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz) Numerosos autores exponen la definición del término hojas de cálculo: 24  “En esencia, una hoja electrónica es una rejilla o matriz de celdas vacías formada por columnas identificadas con letras, y filas identificadas con números. Cada celda contiene valores, fórmulas que hacen referencia a valores ubicados en otras celdas, o funciones que, matemática o lógicamente, manipulan valores en otras celdas. Las funciones son pequeñas secuencias programadas que tienen la posibilidad, por ejemplo, de aparear valores presentes en una celda, con otras celdas; buscar una variable en una tabla de valores; o crear un índice de valores para compararlo con otras celdas.” (Jonassen, Carr, & Yue, 1998).  “Una hoja de cálculo es un programa que permite manipular datos numéricos y alfanuméricos dispuestos en forma de tablas (filas y columnas), donde es posible realizar cálculos complejos con fórmulas y funciones y dibujar distintos tipos de gráficos.” (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz)  “Las hojas de cálculo están especialmente dedicadas a contestar cualquier interrogante y son consideradas herramientas de la mente para la fabricación de decisión.” (Legrand, 2008)  “Las hojas de cálculo son excelentes en su valor y versatilidad como una herramienta de la ingeniería, una herramienta de instrucción y una ayuda en el pensamiento ordenado en vías de desarrollo y expresión.” (Lenox, Ressler, O´Neill, & Conley, June 1997) Si se toma en cuenta los aspectos fundamentales de las definiciones expuestas anteriormente, una definición más acertada a juicio de la autora es: Las hojas de cálculo son programas que permiten la manipulación de datos numéricos y alfanuméricos, dispuestos en forma de tablas (filas y columnas), con las que se pueden realizar cálculos matemáticos complejos mediante fórmulas y funciones y posibilita la obtención de distintos tipos de gráficos que permiten visualizar la respuesta constituyendo una versatilidad herramienta de la mente para ordenar y expresar el pensamiento en vías de desarrollo de la ingeniería. Según (H. Jonassen, 1998) las hojas de cálculo o electrónicas como herramientas de la mente presentan las siguientes potencialidades principales en cuanto a que:  Consisten en: un sistema para llevar registros numéricos. Contiene funciones integradas de utilidad para muchas disciplinas, entre ellas finanzas, ingeniería y estadísticas. (MS Excel, Google Docs, etc.)  Pueden usarse como: herramienta que permite amplificar el funcionamiento mental especialmente en las clases donde se trabajan relaciones cuantitativas. Es útil cuando se hace necesario tomar decisiones, para observar los efectos o resultados que éstas producen. 25  Requieren que los estudiantes: se conviertan en productores de reglas. Representen información cuantitativa, la calculen y reflexionen sobre ella. Organicen conjuntos de datos, los modifiquen e interrelacionen. Apliquen funciones que, matemática o lógicamente, manipulan valores en otras celdas. El uso de las hojas de cálculo en la resolución de problemas que se presentan en la ingeniería trae numerosas ventajas entre las que se puede destacar que resultan relativamente fáciles de usar después de que el usuario haya dominado las reglas básicas de su programación, y en función de su experiencia y entrenamiento pueden hacer la hoja de cálculo más simple o con cierto grado de complejidad creando soluciones sencillas o sofisticadas, alcanzando eficazmente por ambas vías los resultados deseados. Las hojas de cálculo proporcionan capacidades gráficas excelentes que permiten una visión gráfica de la solución del problema etc. En la actualidad para la creación de estas hojas existen numerosos programas con una interface generalmente de filas y columnas, resultando el software Microsoft Excel probablemente el más utilizado para su creación, independientemente de que este programa es muy fácil de utilizar su interfaz reduce y obstaculiza la calidad de los diseños debido a que en las hojas de cálculo creadas:  Las ecuaciones no se expresan en notación matemática estándar y son difíciles de leer  Carecen de gestión automatizada de unidades.  Son difíciles de auditar o reutilizar debido a que la información queda oculta en las celdas.  Las hojas de cálculo proporcionan poco o ningún soporte de cálculos matemáticos avanzados, como las derivadas o las ecuaciones diferenciales. (Parametric Technology Corporation, 2006) Teniendo en cuenta las razones anteriores y partiendo de que en la hoja de cálculo creada con el Excel, no resulta tan evidente el método de diseño utilizado, este programa que forma parte del paquete de Microsoft Office no resulta del todo eficiente para garantizar la correcta realización de los cálculos de ingeniería durante el proceso del diseño de elementos de hormigón estructural. 1.3.2 El programa Mathcad 14 de Mathsoft: una solución mejor de cálculos de ingeniería. En los últimos años la aplicación de las hojas de cálculo ha mejorado considerablemente el proceso de diseño de elementos de hormigón estructural, no obstante las empresas que las utilizan tienden a cometer errores y tener que llevar a cabo rediseños no previstos, pérdida de productividad y, en el peor de los casos, vidas humanas. 26 “Las organizaciones sufren estos costes innecesariamente porque no pueden capturar y compartir correctamente la valiosa información de cálculos de ingeniería.” (Parametric Technology Corporation, 2006) Esta situación ha provocado que numerosos profesionales del sector de las construcciones busquen la mejor solución para lograr la optimización del proceso de cálculos de ingeniería. “Como estándar global para cálculos de ingeniería, Mathcad es actualmente la opción elegida por más de 250.000 ingenieros de todo el mundo. Aprovechando su intuitiva interfaz tipo pizarra, los ingenieros pueden combinar texto, matemáticas de actualización instantánea y gráficos en una única hoja de trabajo. Mathcad ofrece una gama inigualable de prestaciones de cálculo que incluyen más de 400 funciones integradas y gestión automatizada de unidades.” (Parametric Technology Corporation, 2006) “Mathcad es la herramienta de estándar industrial pensada para los cálculos técnicos de ingenieros de todo el mundo. Mathcad proporciona todas las capacidades resolutivas, la funcionalidad y la solidez necesarias para el cálculo, la manipulación de datos y el diseño industrial. La estandarización y reutilización de los cálculos mediante Mathcad asegura el cumplimiento de los estándares. Al combinar cálculos, gráficos, texto e imágenes en un documento, Mathcad permite la captación y publicación de conocimiento, lo que posibilita la gestión de grandes proyectos.” (Parametric Technology Corporation, Febrero 2007) Este programa tiene actualmente 9 versiones en total según (Parametric Technology Corporation, 2015) como resultado de su perfeccionamiento y evolución, en cada versión se han ido incluyendo funciones matemáticas, unidades, integración con otros programas, mejoras en la interface etc. que no aparecen en las versiones anteriores, la tabla 1.1 recoge las versiones del programa Mathcad existentes. Tabla 1.1. Versiones existentes del programa Mathcad. Versión Mathcad 8 2000 2001 2001i 11 12 13 14 15 La última versión Mathcad 15 es superior a las anteriores, no obstante en su perfeccionamiento solo se incluyen los siguientes aspectos que no aparecen en la versión precedente: 1. Se incorporan para el diseño de experimentos 30 funciones. 2. En la visualización gráfica mejoras para la cajas y paletas. 3. Permite la integración con otros programas como: Knovel Math, Kornucopia software y Truenumber. 4. Es compatible con Microsoft Windows 7. Todas las versiones de este programa no son software libre, razón que dificulta junto al injusto Bloque Económico existente por parte del gobierno de los Estados Unidos hacia 27 Cuba, el empleo de este programa para la creación de las hojas de cálculo como herramientas para la realización del diseño de los elementos de hormigón estructural, no obstante se dispone de la versión Mathcad 14 para su empleo. En el Manual del usuario de Mathcad 14.0 (Parametric Technology Corporation, Febrero 2007) aparecen descritas detalladamente las principales bondades y los elementos exclusivos de su funcionamiento que se pueden resumir en tres vertientes principales:…” 1. Automatiza el proceso:  Resuelve y documenta los cálculos simultáneamente. - Los cálculos de actualización instantánea se encuentran en el documento. - Las ecuaciones, el texto, los gráficos y los datos se capturan en la misma hoja. - Las matemáticas numéricas y simbólicas integradas muestran tanto el razonamiento que sustenta el diseño como los resultados.  Proporciona gestión de unidades inteligente y automática.  Produce cálculos de ingeniería repetibles y auditables (estándar y de carácter propietario) que se pueden iterar, compartir y reutilizar con facilidad. 2. Comunica conocimientos de ingeniería:  Los cálculos, expresados en notación matemática estándar, pueden ser leídos y entendidos fácilmente por otras personas.  El formato XML permite la publicación automatizada en los documentos posteriores. 3. Asegura la posibilidad de seguimiento:  La documentación clara de todos los métodos, ecuaciones y suposiciones permite el seguimiento entre: - Cálculos y geometría de diseño. - Geometría de diseño y requisitos de los clientes. Las hojas de cálculo del Mathcad ofrecen un entorno de diseño tipo “pizarra” exclusivo y muy intuitivo que permite a los ingenieros resolver, documentar y compartir rápidamente los cálculos de ingeniería cruciales, incluidos los requisitos de productos, datos fundamentales, métodos, ecuaciones y suposiciones. (Parametric Technology Corporation, 2006) Mathcad captura el texto, matemáticas de actualización instantánea y gráficos necesarios para comunicar con claridad las suposiciones, ecuaciones y resultados de los cálculos de ingeniería cruciales que establecen de forma clara el procedimiento de diseño empleado en la hoja de cálculo creada para dar solución a una situación determinada. A diferencia de una herramienta de programación o una hoja de cálculo, la interfaz de Mathcad acepta y muestra la notación matemática natural con pulsaciones de teclas o pulsaciones en paletas de menús, sin que sea necesaria programación. Como las hojas de 28 trabajo contienen cálculos de actualización instantánea, la simple pulsación de una tecla que cambia una información o ecuación devuelve al instante un resultado actualizado. Al cambiar una variable se vuelve a calcular inmediatamente la respuesta o se vuelven a diseñar los gráficos 2D o 3D, con lo que se elimina el trabajo de repetición manual de los cálculos. Los cálculos y los resultados se documentan en hojas de trabajo reutilizables, que se pueden guardar o convertir fácilmente en diversos formatos, incluidos MS Word, PDF, HTML y XML. Estos formatos flexibles permiten a los ingenieros compartir el diseño totalmente documentado, lo que incluye el concepto y la implementación, no sólo el código. El formato XML y el soporte de interfaces estándar facilita la posibilidad de compartir hojas de trabajo, métodos o valores con otros usuarios y sistemas, lo que incluye aplicaciones de gestión de documentos, programas de diseño asistido por ordenador (CAD) y soluciones de gestión de datos del producto (PDM). (Parametric Technology Corporation, 2006) Mathcad también se integra fácilmente con diferentes orígenes de datos y productos de terceros, incluidos: - Microsoft Excel (y otras aplicaciones de MS Office), - MATLAB de MathWorks, - Microstation de Bentley - ANSYS Workbench. Lo expuesto anteriormente constituye las razones para afirmar que la familia de productos Mathcad de PTC ofrece una solución mucho más eficaz para solucionar y documentar los cálculos de ingeniería que los métodos tradicionales para la creación de hojas de cálculos. 1.3.3 La opción de compartir hojas de cálculo de Matchad a través de la Web. Mathcad Calculation Server posibilita el acceso al conocimiento de cálculos de ingeniería capturado en las hojas de trabajo desde la Web, sin tener incluso los usuarios que accedan a ellas este software instalado en su ordenador, sobre este aspecto en (Parametric Technology Corporation, 2006) se explica:…”  Mathcad Calculation Server ofrece a las empresas la posibilidad de distribuir hojas de trabajo interactivas de Mathcad a través de Internet y de intranets, con lo que las hojas de trabajo son accesibles al instante para compañeros, clientes, socios y demás personas mediante exploradores Web estándar, sin que sea necesario que instalen Mathcad en su ordenador.  Cualquier usuario puede interactuar con documentos Mathcad aprobados mediante sencillos campos de formulario HTML. Los responsables de tomar decisiones y los ingenieros no necesitan descargar plug-ins especiales. No se requiere que los autores de contenido matemático en línea tengan conocimientos de HTML o lenguajes de Script basados en la Web. 29  Mathcad Calculation Server soporta toda la funcionalidad matemática integrada que se ofrece en Mathcad y todos los paquetes de extensión, incluida la salida gráfica de resultados, para la creación de páginas Web de actualización de cálculos. Los resultados de estos cálculos en línea se pueden guardar y reutilizar en varios proyectos de ingeniería. Esta ventaja constituye una mejora indiscutible desde el punto de vista de la comunicación y la colaboración debido a que implementa y distribuye documentos interactivos de Mathcad en toda la empresa, universidad, extranet o sitio web público para utilizarlos de forma extensa pero segura, fomenta prácticas recomendadas facilitando la estandarización y distribución de cálculos de ingeniería para su uso en toda la organización y aumenta la productividad tanto personal como del proceso de diseño de ingeniería. 1.3.4 Las hojas de cálculo como un medio de enseñanza fundamental. El empleo de los diferentes programas computacionales existentes hoy en día apoyan efectivamente el aprendizaje significativo y la construcción de conocimientos en la Educación Superior, estos programas se han convertido paulatinamente en herramientas de amplificación cognitiva para reflexionar sobre lo que los estudiantes han aprendido y lo que saben. En (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz) los autores argumentan que: “la utilización de hojas de cálculo como parte del proceso de enseñanza-aprendizaje es un consustancial a su propio desarrollo. Sobre estos aspectos han tenido una amplia divulgación los trabajos de (Jonassen D. , 2000) En particular sobre el uso del MathCAD en la solución de problemas de ingeniería estructural existen trabajos de varios autores, destacando por su enfoque hacia la enseñanza los de (Lenox, Ressler, O´Neill, & Conley, June 1997) y (Al Ansari, 1999) “Respondiendo a esta realidad durante muchos años en el Departamento de Ingeniería Civil de la Facultad de Construcciones de la UCLV se ha trabajado en el diseño y explotación de hojas de cálculo en la impartición de asignaturas de diseño estructural tanto para el pre como para el postgrado.” (Hernández Santana & Caballero Díaz, Herramientas de avanzada en el diseño estructural, 2012) Esta experiencia condujo a una estrategia para lograr incluir las TIC en la enseñanza de estas asignaturas con la creación y el empleo de hojas de cálculo para el diseño estructural, para ello el alumno debe avanzar paulatinamente en el manejo de estas herramientas y por tanto se plantean las siguientes etapas en la adquisición de las habilidades según (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz):…” 1) Algoritomización de algunos procesos típicos de comprobación y diseño de secciones de hormigón armado, promoviendo la aplicación concreta de los procedimientos fundamentales de la asignatura. 30 2) Empleo de hojas de cálculo propuestas por el profesor para la solución de problemas de diseño y comprobación de secciones de hormigón armado y hormigón pretensado; tanto en seminarios como en tareas extraclase. Los problemas planteados a resolver con las hojas de cálculo se han basado en los siguientes presupuestos:  Tienen carácter profesional, buscando que preparen al alumno para resolver problemas semejantes posteriormente.  Los datos son seleccionados por los alumnos a partir de comprender las peculiaridades del problema planteado.  Existen soluciones diversas al problema, que permiten hacer un balance crítico de aquellas que resultan más apropiadas. Las hojas de cálculo se pueden aplicar en diferentes actividades docentes, preferiblemente en la preparación de seminarios, clases prácticas con el apoyo de la computación y en la solución de tareas extraclases y proyectos que pueden complementarse en talleres con la participación de los profesores. Los autores (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz) plantean que: “si por otra parte se aspira a que la hoja de cálculo sea uno de principales productos que el estudiante posea al concluir la asignatura, su confección debe tener presente también que se empleará en la solución de problemas profesionales. En este sentido debe procurarse que:…”  El alumno la personalice hasta apropiársela. Realice las modificaciones que considere necesario, para mejorar su lenguaje, esclarecer los procesos y lograr una mejor compresión de los resultados  Presente una forma sencilla y amigable de introducir los datos y de obtener los resultados como opción simple para cálculos rápidos y repetitivos.  Inclusión de comentarios aclaratorios sobre los resultados del proceso de cálculo y el comportamiento estructural de la sección. Las hojas de cálculo creadas en el Mathcad 14.0 proporcionan todas las capacidades resolutivas, la funcionalidad y la solidez necesarias para el cálculo, la manipulación de datos y el diseño industrial de ahí la necesidad de incluirlas en las diferentes actividades docentes de la Educación Superior, escenario donde se forman los futuros ingenieros que las emplearán en la solución de los problemas profesionales que enfrenten al arribar como egresados al sector de las construcciones situación ampliamente justificada por (Hernández Santana, Chagoyén Méndez, & Caballero Díaz). 31 1.4. Empleo del servicio más utilizado de Internet: sitios web s 1.4.1 Definición de sitio web: hipertexto e hipermedia. “El servicio World Wide Web (La Telaraña Mundial), también conocido como WWW o simplemente Web, es un Sistema de Información distribuido por Internet basado en la tecnología hipertexto/hipermedia, que proporciona una interface común a los distintos formatos de datos (texto, gráficos, vídeo, audio, etc.) y a los servicios de Internet existentes (FTP, news, telnet,...). Todo esto hace que el servicio Web sea el servicio más utilizado en Internet.” (ATICA) Según (Rivero, 2007): “el servicio WWW ha hecho posible que el hombre busque una mejor forma de adquirir los conocimientos mediante el estudio, es decir, una vía que elimine el estudio secuencial. No son pocos quienes prefieren asociar la lectura de un texto a una imagen, sonido o vídeo, pues esto facilita su comprensión mucho más que la simple lectura de un libro de ciencia experimental.” Según (Menéndez, Valdés , & Valdés, 2001): “explorar las ideas por asociación es uno de los aspectos básicos del pensamiento y de conceptualización del ser humano. El planteamiento anterior constituye el principio básico de las técnicas del hipertexto e hipermedia.” Como se mencionara anteriormente la web, es un Sistema de Información distribuido por Internet basado en la tecnología hipertexto/hipermedia, esta situación da paso a la formulación siguiente para la correcta interpretación del tema: ¿qué son los documentos hipertexto e hipermedia? Según (ATICA):...”  Documento hipertexto: es un texto en que cualquier palabra puede ser especificada como un enlace a otros documentos que contienen más información sobre dicha palabra, por lo que la lectura de un documento hipertexto no es secuencial o lineal, sino que se puede acceder a la información que nos interese desde otros conceptos relacionados (simplemente haciendo clic con el ratón en la palabra relacionada), y de esta forma avanzar de documento en documento hasta encontrar la información deseada. Estas palabras que poseen enlaces a otros documentos están marcadas de alguna manera para poder diferenciarlas.  Documento hipermedia: es un hipertexto, pero que no incluye sólo información textual sino también información multimedia, es decir, puede incluir gráficos, vídeo, y sonido. Otros autores como (Rivero, 2007) exponen sus definiciones acerca de este tema:…”  El hipertexto consiste en un conjunto de textos enlazados, que presenta el material o información no en un simple arreglo lineal, sino que permite asignar secuencias 32 en el orden preferido por el lector, a fin de obtener una mayor apreciación del contenido. Se empleó en los inicios de la Web y su utilización continúa en la actualidad, aunque asociado a un término más amplio: la hipermedia. Esta se define como el almacenamiento y recuperación de la información de una manera no secuencial en una computadora. Se considera una extensión del término hipertexto, solo que este implica enlaces y navegación en un material almacenado sobre diversos medios (texto, vídeo, sonido, gráficos, etc.). A pesar de las diferencias de estos dos conceptos los autores citados exponen argumentos similares en la definición de ambos, solo destacar que a menudo se utiliza el término hipertexto para designar el significado de hipermedia. 1.4.2 Páginas web, creación, lenguaje y requisitos para su utilización. Los documentos web o también llamados páginas web, según (ATICA): “pueden estar localizados en diferentes sitios de Internet, estos sitios son llamados servidores Web. De manera que un documento WWW puede contener enlaces a otros documentos que se encuentran en el mismo servidor Web o en otros servidores Web, logrando así formar una telaraña mundial de información.” El lenguaje estandarizado para la creación de páginas web es el lenguaje HTML (HyperText Markup Language, Lenguaje de Marcas Hipertexto). HTML es un lenguaje muy sencillo que permite describir documentos hipertexto. Esta descripción se basa en especificar en el texto la estructura lógica del contenido (títulos, párrafos de texto normal, enumeraciones, definiciones, citas, etc.) así como los diferentes efectos que se quieren dar (especificar los lugares del documento donde se debe poner cursiva, negrita, o un gráfico determinado). “HTML se compone de una serie de comandos, que son interpretados por el visualizador, o programa que utilizamos para navegar por el WWW. En última instancia es el visualizador el que ejecuta todas las órdenes contenidas en el código HTML, de forma que un visualizador puede estar capacitado para unas prestaciones, pero no para otras. Así, podremos especificar que una página tenga una imagen de fondo, o un texto parpadeando, pero si nuestro visualizador no está capacitado para esas funciones, no podremos verlas.” ( López García , s.f.) Según (ATICA): “para utilizar el servicio Web se necesita una aplicación cliente capaz de entender o interpretar información HTML, a este tipo de aplicaciones se le conoce como browsers también como navegadores, visualizadores o ojeadores.” Mediante el browser el usuario puede acceder a los documentos HTML y moverse de un documento a otro a través de sus vínculos o enlaces, este hecho de moverse con el browser por las páginas WWW a través de sus enlaces se le conoce como “navegar por Internet”. 33 Existen diferentes tipos de software para la creación de las páginas web aunque de una forma u otra todos cumplen con los requisitos anteriores, en la presente investigación se ha empleado el programa Adobe Dreamweaver CS4. 1.4.3 Adobe Dreamweaver CS4 para la configuración básica de una página web. “Macromedia Dreamweaver es un editor de código HTML profesional para el diseño visual y la administración de sitios y páginas web tanto si prefiere controlar manualmente el código HTML como si prefiere trabajar en un entorno de edición visual, Dreamweaver le permite ponerse manos a la obra rápidamente y le facilita herramientas útiles para mejorar su experiencia en diseño Web.” (Adobe Dreamweaver) Algunas de las ventajas del software Adobe Dreamweaver CS4 según (Adobe Dreamweaver) son:...”  Incluye numerosas herramientas y funciones de edición de código: referencias HTML, CSS y JavaScript, un depurador JavaScript y editores de código (la vista de Código y el inspector de código) que permiten editar JavaScript, XML y otros documentos de texto directamente en Dreamweaver.  La te