Modelo de evaluación para medir las habilidades de redes de computadoras en las Unidades Didácticas Cisco en el instituto Iberotec.

Transcripción

1 Modelo de evaluación para medir las habilidades de redes de computadoras en las Unidades Didácticas Cisco en el instituto Iberotec. Jorge Luis Salcedo Polo Resumen Diseñar e implementar un modelo de evaluación que nos permita establecer una línea base del desempeño académico de los estudiantes en cuanto a sus habilidades en redes de computadoras en las UDs Cisco de acuerdo a criterios de desempeño. Palabras clave Habilidades de Redes de Computadora Desempeño Académico del Estudiante Cisco Packet Tracer (CPT) Actividades CPT isomorficas Abstract Design and implement an assessment model that allows to establish a base line of students academic performance regarding with computer networks skills in Cisco courses according to performance criteria. Keywords: Computer Network Skills Students Academic Performance Cisco Packet Tracer (CPT) CPT isomorphic Activities Introducción Un componente clave en la formación técnica de los estudiantes en IBEROTEC de las carreras de Telemática y Telecomunicaciones son las competencias relacionadas

2 con el diseño, implementación, diagnóstico y solución de problemas de una red empresarial pequeña (Oficina en Casa/Oficina Pequeña - SOHO) compuesta por una docena de usuarios a una red empresarial de tamaño medio, que alberga 500 usuarios o más (Red Mediana) así como la infraestructura y servicios de TI para dar soporte a los procesos de negocio de una organización de ese tamaño. Contar con personal calificado que de soporte a este tipo de redes es crucial para la operación de las empresas, debido a la creciente dependencia de las organizaciones de las TICs y en particular sobre las redes informáticas. En tal sentido, en IBEROTEC se enseña el currículo de las Academias Cisco alineado a la certificación CCNA para que los jóvenes adquieran las habilidades necesarias para administrar estas redes, si bien el currículo de Cisco viene con un plan de estudio (contenido, exámenes, laboratorios y actividades) que acompañan la enseñanza y aprendizaje de los alumnos. Los exámenes propuestos por el currículo Cisco no nos permiten medir el desempeño real de los alumnos, y medir qué aprendieron y hasta qué nivel aprendieron, debido a que la totalidad de estas evaluaciones se encuentran resueltas en Internet. Hace más de un año, conocedores de esta problemática se inició un proceso, para identificar instrumentos de evaluación que permitan medir el nivel de desarrollo de sus habilidades de networking y de esta forma identificar las debilidades de los alumnos de acuerdo a criterios de desempeño establecidos. Al inicio del proceso se creó un banco con preguntas del tipo cerradas alterno al de la evaluación de Cisco, pero estos median básicamente el qué (concepto), y no el como (procedimiento). Considerando que muchos alumnos tienen dificultades en comprensión lectora y el material abundante del contenido del currículo Cisco; se decidió cambiar por un examen práctico utilizando para ello la herramienta de simulación de redes Cisco Packet Tracer (CPT). En las evaluaciones finales del se inició la implementación del examen práctico de forma experimental para algunas secciones, en el se implementó completamente en todas las secciones, tanto para las evaluaciones parciales, finales y de recuperación; en el camino se fue afinando los aspectos de seguridad y la funcionalidad de la herramienta, así como el ambiente seguro de evaluación, a fin de garantizar un examen único, objetivo y de acuerdo a criterios de desempeño. Las evaluaciones del y las evaluaciones parciales del , nos han permitido obtener una línea base

3 de desempeño de los alumnos; distinguiendo aquellos alumnos que tienen habilidades de networking bien desarrolladas, de aquellos que están en progreso y de aquellos que tienen dificultades en su aprendizaje Desarrollo En el ciclo se notó que la mayoría de alumnos en las UDs de Cisco finales (CCNA3 y CCNA4) tenían problemas con habilidades (capacidades) básicas de networking que no correspondían con el nivel que están cursando, Si bien los problemas eran más notorios en las UDs Cisco finales, ocurre lo mismo en todas las UDs Cisco. Los principales problemas identificados fueron: a. No diagnostican ni resuelven problemas de conexión básicos de red con equipos físicos. b. No configuran direccionamiento, enrutamiento y servicios de red en los dispositivos de manera competente. c. No son hábiles en la configuración de Cisco IOS. d. No realizan el diseño lógico de una red utilizando FLSM/VLSM e. No documentan una red Luego de un análisis preliminar se identificaron las siguientes causas: a. Si bien el contenido del currículo de las Academias Cisco existe, faltaba una programación y dosificación de contenidos acorde al perfil de los estudiantes b. No existían evaluaciones estandarizadas para medir el desempeño de los alumnos, independientemente de la sección, turno o docente. c. Las evaluaciones y calificación eran manejadas a discreción del cuerpo docente, sin la supervisión por parte de algún líder curricular de los objetivos de evaluación y el examen; d. No se supervisaba si los objetivos de evaluación respondían a criterios de desempeños acordes a la complejidad y alcance del contenido curricular. e. Muchos alumnos llevaron a cabo fraude académico, en diversas modalidades: suplantación (alguien da el examen en nombre del alumno). plagio (envío de la solución del examen de otro compañero). utilización de scripts (guiones) no autorizados durante la evaluación.

4 utilización de scripts de algún compañero con la solución del problema resuelto, que era distribuido por correo, USB o algún medio electrónico. f. Lo más complicado, es que muchos alumnos utilizan plantillas con script (guiones) de configuración. En vez de que los alumnos practiquen con antelación los comandos Cisco IOS para luego evocarlos cuando se necesiten en la implementación o solución de un problema, ellos confiaban y dependían totalmente de esos scripts. El uso de scripts de configuración no permite que los alumnos mejores sus habilidades prácticas (hands-on) de configuración, así como sus habilidades de identificación y resolución de problemas de red. g. Los exámenes estaban compuestos por topologías de redes únicas y estáticas utilizando el CPT cuya calificación era realizada por los docentes de forma manual, sin contar en muchos casos con una rúbrica, la revisión del examen estaba más orientada a pruebas de conectividad básicas y la revisión de las configuraciones de algunos de los dispositivos. Es importante notar que una topología de red de complejidad media para que pueda ser revisada y evaluada integralmente, puede tomar hasta 15 minutos, y si esa clase está compuesta por 30 alumnos, en promedio tomaría al docente 8 horas su calificación. Es poco probable que un docente invierta 8 horas en la calificación del examen, así que lo más probable es que sacrifique calidad y confiabilidad por rapidez, haciendo que el proceso de evaluación se convierta en un proceso subjetivo. De lo mencionado anteriormente existen distintas problemáticas que aquejan el desempeño académico de los estudiantes. Así que nos planteamos el propósito de encontrar un modelo de evaluación que nos permita establecer una línea base del desempeño académico de los estudiantes en cuanto a sus habilidades en redes de computadoras en las UDs Cisco de acuerdo a criterios de desempeño. Por lo que se buscó diseñar e implementar un modelo de sistema de evaluación que cumpla los siguientes objetivos: Mida el desempeño académicos de los alumnos en sus habilidades fundamentales de redes de computadoras. Que el proceso de evaluación y calificación sea objetiva, buscando eliminar algún sesgo Evaluación segura, o mitigue la acción de fraude académico.

5 Retroalimentación oportuna de los resultados de la Evaluación. Herramientas Simulador de Redes Cisco Packet Tracer 6.02 del Estudiante e Instructor Una plataforma de gestión de aprendizaje (LMS) de las Academias Cisco llamada Canvas Políticas de red configuradas en el Directorio Activo de MS Windows, Consola de Antivirus Kaspersky y en el Firewall de Iberotec Activity Grader, herramienta de la comunidad de instructores que permite la calificación automática de las actividades en CPT. Las acciones que se llevaron a cabo fueron Definir las capacidades/habilidades fundamentales a evaluar Previo al inicio del ciclo, a los profesores se les envía la programación curricular, en las que señala los hitos principales, incluyendo fechas fin de los capítulos y fecha de exámenes. A los alumnos con antelación se les informa sobre los componentes de evaluación, como se detallan en el Anexo 01. Estos componentes de evaluación son acordes al contenido y la programación de la UD. Ambiente Seguro de Evaluación Para llevar a cabo la evaluación, se coordinó con el departamento de sistemas un ambiente seguro de evaluación en el Lab 302 con las siguientes políticas de seguridad para los equipos de cómputo de los alumnos: Bloqueo de los puertos USB en todas las PCs Bloqueo de acceso a la Internet, exceptuando los sitios web de y Garantizar un mayor ancho de banda de Internet Des-habilitación de las interfaces inalámbricas de las laptops Eliminación automática de los archivos de PKA (Actividades de Cisco Packet Tracer) al reinicio de sesión de la PC y luego de haber transcurrido 24 horas de la antigüedad de los archivos.

6 Des-habilitación de herramientas de productividad (Ms Calc, Ms Excel, Ms Word) en las PCs de los alumnos. Diseño e Implementación Segura de la Evaluación Para la evaluación práctica, se utilizó el simulador de redes denominado Cisco Packet Tracer (CPT) y la creación de actividades autocalificadas, además se consideró los siguientes elementos de seguridad durante la evaluación: Acceso seguro a la evaluación, en la plataforma de la Academia Cisco se configura: o Una fecha y hora de inicio y fin del examen. o La posibilidad de adjuntar un archivo con la extensión pka, que es la extensión de las actividades en CPT o Una clave de acceso para acceder al examen, esta clave es proporcionada por el profesor minutos antes de iniciar el examen. Autenticidad de la autoría de la evaluación, dentro de la actividad en CPT se configura un identificador de examen aleatorio que garantiza que ese examen sea único (Figura 1). Asimismo, al momento de ingresar a la actividad se solicita a los estudiantes que ingresen los siguientes datos: Apellidos y Nombres, y Sección los cuales son grabados dentro del archivo de la actividad. Bloqueo de la interfaz gráfica de la actividad, los alumnos configuran y prueban la conectividad a través de la interfaz CLI (interfaz línea de comando) cuyo entorno simulado es más parecido al entorno con equipos reales. Bloqueo de la retroalimentación de la actividad, se ha configurado el CPT de forma que no de retroalimentación de los aciertos o fallas de la actividad durante la evaluación, convirtiendo la evaluación en caja negra. (Figura 2) Creación de actividades en CPT isomórficas, la actividad estructuralmente es la misma, pero cambian los aspectos lógicos (direccionamiento IP) y físicos (la topología física), permitiendo que a cada alumno se le asigne una topología y examen único y diferente (Figura 1). Límite de tiempo en la evaluación, en la actividad en CPT se configura un temporizador de vencimiento, la evaluación es contra reloj. Cuando vence el plazo, la actividad se bloquea y no se puede continuar con la configuración (Figura 1).

7 Instrucciones del examen en forma impresa, el examen con las instrucciones del examen es entregado de forma impresa a cada alumno, esto permite que los alumnos realicen los cálculos del diseño lógico (Figura 3) y la documentación de la topología física y lógica en papel (Figura 4).

8 Figura 1:Examen isomorfico en CPT mostrando las instrucciones dinámicas (cambiantes) del examen

9 Figura 2: Funcionalidad del CPT que muestra los aciertos/fallas y score en el examen.

10 Figura 3:Solución del Diseño Lógico de una red

11 Figura 4 : Documentación de la Topología Física y Lógica de una red

12 Calificación de las Actividades en CPT Para el proceso de calificación de las actividades en CPT se utilizó el Activity Grader, una herramienta de la comunidad de instructores Cisco que permite la calificación automatizada de las actividades en CPT. Figura 5: Resultados del Activity Grader Resultados Obtenidos Tabla 1. Niveles y Tasación utilizados para medir el desempeño de los alumnos. Nivel Inicio Fin Muy Alto Alto Medio Bajo Muy Bajo 0 20

13 Tabla 2. Cantidad de Alumnos por Nivel de Desempeño en el examen parcial (Semana 09) del Ciclo UDs Cisco Muy Bajo Bajo Medio Alto Muy Alto Total general CCNA CCNA CCNA Total general Total en % 44.78% 26.65% 15.38% 10.71% 2.47% Discusión Luego de las acciones implementadas, los resultados obtenidos en la evaluación demuestran que hay un grupo de 48 alumnos (13.18%) en los segmentos Alto y Muy Alto que tienen las habilidades de networking desarrolladas a un nivel competente. Por otro lado, los alumnos que están en el nivel Medio compuesto por 56 alumnos (15.38%) son aquellos que tienen habilidades que están en proceso de adquirirlas. Este es el conjunto de las habilidades en la que los alumnos son competentes: Tabla 3. Habilidades Fundamentales Evaluadas por cada UD Cisco Habilidades Fundamentales en Redes de Computadoras Diseñan el direccionamiento lógico de la red (FLSM/VLSM) de acuerdo a los requisitos de hosts solicitados CCNA2 CCNA3 CCNA4 Interpretan un diagrama físico y lógico de una red Documentan la red, actualizando la topología física y lógica de una red. Implementan, diagnostican y solucionan problemas con direccionamiento IP Implementan, diagnostican y solucionan problemas con enrutamiento estático y dinámico. Implementan, diagnostican y solucionan problemas en una red conmutada y las tecnologías asociadas VLAN Seguridad de Puerto STP HSRP EtherChannel

14 Habilidades Fundamentales en Redes de Computadoras Implementan, diagnostican y solucionan problemas de servicios de red tales como DHCP y NAT Implementan, diagnostican y solucionan problemas WAN (PPP, Frame-Relay) CCNA2 CCNA3 CCNA4 Por otro lado, el grueso de nuestros alumnos 71% son alumnos que están en los niveles Bajo y Muy Bajo, representan los alumnos que tienen dificultades con: Ser competente con los cálculos para calcular el diseño lógico y la documentación de la red, esta tarea debería tomar 15 minutos máximo, en la práctica a estos alumnos les toma entre 45 a 50 minutos determinar su diseño lógico, la razón obedece a que les falta velocidad con operar en aritmética básica o sistematizar un método para alcanzar los niveles de competencia. Esta tarea es requisito para continuar con el resto del examen. Ser competente en la configuración de un dispositivo de red a través de Cisco IOS, como se mencionó antes, muchos alumnos utilizan plantillas y scripts de configuración en vez de aprender los comandos y sintaxis del Cisco IOS. El utilizar las plantillas impide también que adquieran las capacidades de diagnóstico y resolución de problemas, ya que no pueden evocar los comandos e interpretar las salidas de los mismos. Conclusiones 1. Una competencia técnica fundamenta en redes de computadoras, es el cálculo del diseño lógico de la red en la que el grueso de los alumnos (71%) en los niveles Bajo y Muy Bajo falta aún por desarrollar a u un nivel competente. 2. Falta afianzar las habilidades de configuración de Cisco IOS de forma que los alumnos logren los niveles de competencia requeridos. 3. Redefinir el alcance del currículo afín, de que de oportunidad para revisar el material usando diferentes estrategias de enseñanza y aprendizaje. Referencias

15 Las referencias bibliográficas deben estar de acuerdo a las normas APA.

16 Anexo 01: Habilidades de Redes de Computadoras a Evaluar en Habilidades a Evaluar en CCNA2 Será una evaluación en CPT que contenga los siguientes ítems: Habilidades Transversales de CCNA1 1) Resolución de problemas de cableado UTP, elección correcta de cableado: a) Directo, b) Cruzado y c) Apantallado. 2) FLSM (División en subredes) y VLSM. Habilidades Propias de CCNA2 1) CH01: Introducción a redes conmutadas a) Configuración básica de un switch b) Implementación de SSH 2) CH02: Configuración y conceptos básicos de conmutación: a) Implementación de Seguridad de Puerto 3) CH03: VLAN: a) Implementación y resolución de problemas de VLANs de: i) datos ii) administración iii) por defecto y iv) nativa b) Configuración de enlaces troncales (802.1q) 4) CH04: Conceptos de enrutamiento: a) Configuración básica de router b) Configuración de direccionamiento IPv4 5) CH05: Comunicación entre VLAN: a) Implementación de InterVLAN routing (router on-a-stick) b) Resolución de problemas de InterVLAN routing

17 6) CH06: Configurar Enrutamiento Estático a) Ruta estática b) Ruta por defecto c) Ruta sumarizada d) Ruta Flotante 7) CH07: Conceptos Enrutamiento Dinámico a) Distancia Administrativa b) Métrica c) Balance de la Carga 8) CH08: Configurar Enrutamiento Dinámico a) configurar el protocolo de routing dinámico OSPFv2 9) Ch09: Configurar y verificar las listas de control de acceso (ACL)

18 Habilidades a Evaluar en CCNA3 Será una evaluación en CPT que contenga los siguientes ítems: Habilidades Transversales de CCNA1 y CCNA2 1) Resolución de problemas de cableado UTP, elección correcta de cableado: a) Directo b) Cruzado y c) Apantallado. 2) FLSM (División en subredes) y VLSM. 3) Implementación de VLAN y de enlaces troncales 4) Implementación de InterVLAN routing (router on-a-stick) 5) Enrutamiento Estático: a) Ruta estática b) Ruta predeterminada c) Ruta Sumarizada d) Ruta Flotante 6) Enrutamiento Dinámico: a) Implementación de un protocolo de enrutamiento dinámico : i) OSPFv2 de área única Habilidades Propias de CCNA3 1) CH02: Redundancia de la LAN: a) Implementación de: i) STP ii) RSTP (Rapid PVST+) b) Implementación de HSRP 2) CH03: Agregación de enlaces: a) Implementación de Etherchannel i) PAgP ii) LACP iii) Forced to cannel

19 3) Configurar OSPF para el protocolo de routing dinámico IPv4 i) OSPF en Redes de acceso múltiple ii) OSPF multiarea iii) Ajustes y solución de problemas OSPF

20 Habilidades a Evaluar en CCNA4 Habilidades Transversales de CCNA1, CCNA2 y CCNA3 1) Resolución de problemas de cableado UTP, elección correcta de cableado: a) Directo b) Cruzado y c) Apantallado. 2) FLSM (División en subredes) y VLSM. 3) Implementación de VLAN y de enlaces troncales 4) Implementación de InterVLAN routing (router on-a-stick) 5) Enrutamiento Estático: a) Ruta estática b) Ruta predeterminada c) Ruta Sumarizada d) Ruta Flotante 6) Enrutamiento Dinámico: a) Implementación de un protocolo de enrutamiento dinámico : i) OSPFv2 de área única ii) OSPFv2 de áreas múltiples 7) Implementación y Resolución de Problemas de Listas de Control de Acceso (ACLs) a) ACLs Extendidas b) ACLs Estandar 8) Implementación y Resolución de Problemas de DHCP para IPv4 9) Redundancia de la LAN: a) Implementación de: i) STP ii) RSTP (Rapid PVST+) b) Implementación de HSRP 10) Agregación de enlaces:

21 a) Implementación de Etherchannel i) PAgP ii) LACP iii) Forced to cannel Habilidades Propias de CCNA4 1) CH03: Conexiones Punto a Punto: a) HDLC, b) PPP (CHAP/PAP) 2) CH04: Frame Relay: a) Implementación de Frame Relay i) Asignación Dinámica (inverser-arp) ii) Asignación Estática 3) Configurar NAT (1) Usando sintaxis interfaz serial (frame-relay map) (2) Usando sintaxis de sub-interfaz (punto a punto) (frame-relay interface-dlci) a) NAT estático b) NAT Dinámico c) PAT (NAT Overload) 4) Configurar un túnel VPN GRE 5) Configurar un protocolo de enrutamiento dinámico a) EIGRP b) OSPF