Revista Iberoamericana de Tecnologías del/da Aprendizaje/Aprendizagem

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1 Versión Abierta Español Portugués de la Revista Iberoamericana de Tecnologías del/da Aprendizaje/Aprendizagem Una publicación de la Sociedad de Educación del IEEE Uma publicação da Sociedade de Educação do IEEE MAR VOL. 1 NÚMERO/NUMERO 1 (ISSN ) Editorial (en español) Martín Llamas y Manuel Castro Editorial (en português). Martín Llamas y Manuel Castro Aprendizaje Mediante Simulación de Redes: Análisis, Implantación y Evaluación... Mario Montagud, Student Member, IEEE, and Fernando Boronat, Senior Member, IEEE Jogos Sérios para Lean Manufacturing: O Método 5S... Duarte F. Gomes, M. Pereira Lopes, C. Vaz de Carvalho, Senior Member, IEEE i iii 1 10 EDIÇÃO ESPECIAL: ABORDAGENS INOVADORAS A JOGOS SÉRIOS Editores Invitados: Samuel Cruz-Lara, Baltasar Fernández-Manjón, Carlos Vaz de Carvalho Editorial Especial Jogos Sérios (portugués):.....samuel Cruz-Lara, Baltasar Fernández-Manjón, Carlos Vaz de Carvalho 19 Editorial Especial Juegos Serios (español):......samuel Cruz-Lara, Baltasar Fernández-Manjón, Carlos Vaz de Carvalho 22 Kroster - Juego para Televisión Digital en MHP. Proceso de Desarrollo y Consideraciones de Diseño y de Programación Frente a Aspectos Técnicos I. Abadía Quintero, M. Morales Rodríguez, Student Member, IEEE, C. Ortegón Barajas, J. Pradilla Cerón, P. Madriñán, A. Navarro Cadavid, Senior Member, IEEE Serious Games para el Desarrollo de Competencias Orientadas al Empleo... Mariluz Guenaga, Sonia Arranz, Isabel Rubio, Eduardo Aguilar, Alex Ortiz de Guinea, Alex Rayón, Marijose Bezanilla, Iratxe Menchaca Desenvolvimento de uma Plataforma para Jogos de Simulação de Lean Manufacturing A. Galrão Ramos, M. Pereira Lopes, A. Paulo Ávila E-learning a Escena: De La Dama Boba a Juego Serio Borja Manero, Clara Fernández-Vara, Baltasar Fernández-Manjón, SeniorMember, IEEE (Continúa en la Contraportada)

2 VAEP-RITA (http://webs.uvigo.es/cesei/vaep-rita) CONSEJO/CONSELHO EDITORIAL Presidente (Editor Jefe): Martín Llamas Nistal, Universidad de Vigo, España Vicepresidente (Coeditor): Manuel Castro Gil, UNED, España Editor Asociado para lengua Portuguesa: Carlos Vaz do Carvalho, INESP, Portugal Miembros: Melany M. Ciampi, COPEC, Brasil Javier Quezada Andrade, ITESM, México Edmundo Tovar, UPM, España Manuel Caeiro Rodríguez, Universidad de Vigo, España Juan M. Santos Gago, Universidad de Vigo, España Secretaría: Gabriel Díaz Orueta, UNED, España COMITÉ CIENTÍFICO Alfredo Fernández Valmayor, Universidad Complutense de Madrid, España Antonio J. López Martín, Universidad Estatal de Nuevo Méjico, USA Antonio J. Méndez, Universidad de Coimbra, Portugal António Vieira de Castro, ISEP, Oporto, Portugal Arturo Molina, ITESM, México Baltasar Fernández, Universidad Complutense de Madrid, España Carlos Delgado, Universidad Carlos III de Madrid, España Carlos M. Tobar Toledo, PUC-Campinas, Brasil Claudio da Rocha Brito, COPEC, Brasil Daniel Burgos, ATOS Origin, España Fernando Pescador, UPM, España Francisco Arcega, Universidad de Zaragoza, España Francisco Azcondo, Universidad de Cantabria, España Francisco Jurado, Universidad de Jaen, España Gustavo Rossi, Universidad Nacional de la Plata, Argentina Héctor Morelos, ITESM, México Hugo E. Hernández Figueroa, Universidad de Campinas, Brasil Ignacio Aedo, Universidad Carlos III de Madrid, España Inmaculada Plaza, Universidad de Zaragoza, España Jaime Muñoz Arteaga, Universidad Autónoma de Aguascalientes, México Jaime Sánchez, Universidad de Chile, Chile Javier Pulido, ITESM, México J. Ángel Velázquez Iturbide, Universidad Rey Juan Carlos, Madrid, España José Bravo, Universidad de Castilla La Mancha, España José Carpio, UNED, España José Palazzo M. De Oliveira, UFGRS, Brasil José Salvado, Instituto Politécnico de Castelo Branco, Portugal José Valdeni de Lima, UFGRS, Brasil Juan Quemada, UPM, España Juan Carlos Burguillo Rial, Universidad de Vigo, España J. Fernando Naveda Villanueva, Universidad de Minnesota, USA Luca Botturi, Universidad de Lugano, Suiza Luis Anido, Universidad de Vigo, España Luis Jaime Neri Vitela, ITESM, México Manuel Fernández Iglesias, Universidad de Vigo, España Manuel Lama Penín, Universidad de Santiago de Compostela, España Manuel Ortega, Universidad de Castilla La Mancha, España M. Felisa Verdejo, UNED, España Maria José Patrício Marcelino, Universidad de Coimbra, Portugal Mateo Aboy, Instituto de Tecnología de Oregón, USA Miguel Angel Sicilia Urbán, Universidad de Alcalá, España Miguel Rodríguez Artacho, UNED, España Óscar Martínez Bonastre, Universidad Miguel Hernández de Elche, España Paloma Díaz, Universidad Carlos III de Madrid, España Paulo Días, Universidade do Minho, Portugal Rocael Hernández, Universidad Galileo, Guatema Rosa M. Vicari, UFGRS, Brasil Regina Motz, Universidad de La República, Uruguay Samuel Cruz-Lara, Université Nancy 2, Francia Víctor H. Casanova, Universidad de Brasilia, Brasil Vitor Duarte Teodoro, Universidade Nova de Lisboa, Portugal Vladimir Zakharov, Universidade Estatal Técnica MADI, Moscú, Rusia Xabiel García pañeda, Universidad de Oviedo, España Yannis Dimitriadis, Universidad de Valladolid, España

3 VAEP-IEEE-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar i IEEE-RITA y VAEP-RITA: El Comienzo de la Nueva Etapa. Martín Llamas Nistal, Senior Member IEEE, Manuel Castro, Fellow IEEE Editores de IEEE-RITA Como ya comentamos en la pasada editorial de Noviembre de 2012, empezamos una nueva etapa de IEEE- RITA, donde: - Los artículos seguirán siendo enviados en español o portugués, y una vez revisados y aprobados se publicarán en acceso abierto en español o portugués. A esta versión de la revista la hemos llamado VAEP-RITA (Versión Abierta en Español y Portugués), con un nuevo ISSN. - Una vez publicados en español o portugués (en VAEP-RITA), los autores pueden traducir su artículo al inglés, y tras otra revisión técnica con más hincapié en el idioma inglés, el artículo podrá publicarse en inglés dentro del IEEEXplore, y accesible sólo para los suscriptores IEEEXplore, entre los que están los miembros de la Sociedad de Educación del IEEE. Esta última versión es la que contará a efectos de IEEE y de indexación en JCR, y seguirá manteniendo el ISSN de la original IEEE-RITA. Se pude encontrar en IEEEXPLORE, en la sección de Journals & Magazines, accesible a través de la letra L, bajo el nombre en inglés de IEEE Journal of Latin-American Learning Technologies. - Los artículos anteriores de IEEE- RITA se siguen manteniendo tal cuál: los 7 volúmenes editados desde su lanzamiento en Noviembre de Por lo tanto, IEEE-RITA tiene 7 volúmenes en español o portugués publicados desde su lanzamiento hasta el último del año 2013, correspondiente al mes de Noviembre, Volumen 7 número 4. Y el siguiente número recientemente publicado correspondiente al mes de Febrero 2013, Volumen 8 número 1, ya ha sido publicado en inglés, y está accesible sólo a través de IEEEXplore para sus suscriptores, entre los que están los de la Sociedad de Educación. Y así en este primer número de VAEP- IEEE-RITA seguiremos teniendo los artículos en español o portugués, como paso previo a la publicación en inglés en IEEE-RITA. Debido a la falta de patrocinios, fruto de la aguda crisis que sufre España, y para seguir manteniendo el carácter abierto y gratuito de acceso a los artículos en español y portugués, hemos optado por un modelo de pago por publicación para VAEP-RITA. Este pago es inicialmente de 175 euros por artículo, que se verá incrementado si se sobrepasa el tamaño normal. Pensamos que es una cantidad modesta máxime en comparación con otras iniciativas similares de publicación, y modesta también si la comparamos con las tasas de registro de cualquier congreso. La publicación en IEEE-RITA (en IEEEXplore) será gratuita para el tamaño normal de artículo, teniendo costes para el autor sólo si se sobrepasa este tamaño

4 ii VAEP-IEEE-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar normal, como suele ser habitual en otras revistas del IEEE. Por todo ello hemos renovado nuestro página web de acceso a IEEE-RITA, donde el lector puede: - acceder en abierto a VAEP-RITA, con artículos en español o portugués; - a los números en inglés de IEEE- RITA a partir del Volumen 8, Número 1, correspondiente a Febrero de 2013, para lo cuál el lector ha de tener una suscripción a IEEEXplore; - y a los números de IEEE-RITA en Español y Portugués, en abierto, desde su lanzamiento en Noviembre de 2006 hasta Noviembre de 2012, correspondientes a los 7 primeros volúmenes. En cuanto a la frecuencia de publicación, ambas, IEEE-RITA y VAEP-RITA, mantendrán 4 números por año. En IEEE- RITA seguiremos teniendo cada número en Febrero, Mayo, Agosto y Noviembre, pero en VAEP-RITA modificamos a Marzo, Junio, Septiembre y Diciembre. Y ya por último, esperamos seguir manteniendo,y si cabe incrementar, la confianza de la comunidad iberoamericana en español y portugués en el ámbito de la investigación y aplicaciones tecnológicas a la educación, para que, a través de VAEP-RITA, conseguir que IEEE-RITA sea uno de las revistas preferidas en este ámbito, con su reconocimiento en el índice JCR.

5 VAEP-IEEE-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar iii IEEE-RITA e VAEP-RITA: O começo da nova etapa. Martín Llamas Nistal, Senior Member IEEE e Manuel Castro, Fellow IEEE Editores de IEEE-RITA (Traduzido por Carlos Vaz de Carvalho) Como discutimos no editorial de Novembro de 2012 começamos agora uma nova fase da IEEE-RITA onde: - Os artigos ainda serão enviados em Espanhol ou Português e, uma vez analisados e aprovados, serão publicados em acesso aberto em Espanhol ou Português. Essa versão da revista é chamada VAEP-RITA (versão aberta em Espanhol e Português), com um novo ISSN. - Uma vez publicado em Espanhol ou Português (na VAEP-RITA), os autores podem traduzir o artigo para Inglês e, depois de outra análise técnica com enfase no idioma, o artigo pode ser publicado no IEEEXplore, acessível apenas aos assinantes, entre os quais os membros da IEEE Education Society. Esta última versão é a que vai contar para efeito de indexação IEEE e JCR, e continuará a manter o ISSN da IEEE-RITA original. Poderão encontrar a revista no IEEEXplore na seção "Revistas e Jornais", acessível através da letra "L", sob o nome (em Inglês) IEEE Journal of Latin- American Learning Technologies. - Os artigos anteriores da IEEE-RITA serão mantidos como estavam: os sete volumes publicados desde o seu lançamento em Novembro de Portanto, IEEE-RITA tem sete volumes publicados em Espanhol ou Português desde o lançamento até ao último em Novembro de 2013, volume 7 número 4. E o número para o mês de Fevereiro de 2013, Volume 8 Número 1, já foi publicado em Inglês, e está acessível apenas através de IEEEXplore. E assim, nesta primeira edição da VAEP- Rita continuamos a ter artigos em Espanhol ou Português, antes da sua publicação em Inglês na IEEE-RITA. Devido à falta de patrocínio, resultado da grave crise em Espanha e Portugal, e para continuar a manter o acesso livre e gratuito aos artigos em Espanhol e Português, optamos por um pagamento pela publicação em VAEP-RITA. O valor inicial é de 175 por artigo, preço que será aumentado se o artigo exceder o tamanho standard. Achamos que é uma quantia modesta especialmente em comparação com outras iniciativas semelhantes de publicação, e também modesto quando comparado com as taxas de inscrição em qualquer conferência. A publicação em IEEE-RITA (em IEEEXplore) será gratuito para um artigo de dimensão standard, tendo custos para o autor apenas se este tamanho for excedido, como é habitual em outras revistas do IEEE. Entretanto renovamos o acesso ao site IEEE-RITA, onde o leitor pode: - Ter livre acesso a VAEP-RITA, com artigos em Espanhol e Português; - Aceder aos números em Inglês de IEEE- RITA a partir do Volume 8, Número 1, correspondente a Fevereiro de 2013, mas só para leitores com assinatura para IEEEXplore;

6 iv VAEP-IEEE-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Aceder aos números anteriores da IEEE- RITA, em Espanhol e Português, desde o seu lançamento em Novembro de 2006 até Novembro de 2012, os primeiros sete volumes. Quanto à frequência de publicação, o IEEE-RITA e VAEP-RITA, vão manter as quatro edições por ano. IEEE-RITA em Fevereiro, Maio, Agosto e Novembro, e a VAEP-RITA em Março, Junho, Setembro e Dezembro. Esperamos assim manter e se possível aumentar a confiança da comunidade latino-americana no domínio da investigação e aplicações tecnológicas para a educação, para que, através da VAEP-RITA se consiga que a IEEE-RITA se torne numa das referências da área, com o seu reconhecimento pelo índice JCR.

7 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Aprendizaje Mediante Simulación de Redes: Análisis, Implantación y Evaluación Mario Montagud, Student Member, IEEE, and Fernando Boronat, Senior Member, IEEE Title Network Simulation as a Learning Resource: Analysis, Deployment and Evaluation. Abstract This paper analyzes the benefits of using network simulation as a learning resource in the Telematics Engineering area. Accordingly, a practices program, which can be done either through simulation or with real equipment, has been introduced in the core subject Arquitectura y Redes Telemáticas of the second year in the degree Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación, Sonido e Imagen. The satisfactory evaluation of this innovative teaching methodology is proved by the rating of the surveys answered by the students after the course completion. Index Terms Telematics Engineering, Computer Networks, Network Simulation, Learning Resource, and Practice Training L I. INTRODUCCIÓN AS directrices marcadas en el nuevo Espacio Europeo de Educación Superior (EEES) suponen un nuevo enfoque en los planes de estudio. Deberán adoptarse metodologías docentes innovadoras que potencien el pensamiento estratégico y la capacidad de los estudiantes para adquirir destrezas, conocimientos y actitudes que le ayuden a enfrentarse a futuros desafíos en su trayectoria profesional. El título de Grado en Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación, Sonido e Imagen, cursado en la Escuela Politécnica Superior de Gandia (EPSG), perteneciente a la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), tiene como objetivo formar profesionales altamente cualificados en Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TICs). Algunas de las principales competencias a adquirir por los estudiantes de esta titulación están relacionadas con el Área de la Ingeniería Telemática (ITEL). En su plan de estudios, podemos encontrar un bloque principal de asignaturas (ver Tabla I) que persiguen, en su conjunto, formar a los estudiantes en materias de planificación, diseño, configuración, instalación, administración, gestión y mantenimiento de redes de ordenadores (cableadas o inalámbricas), así como en aspectos de interconexión de distintas redes de área local y amplia (LAN y WAN). En la EPSG, se han venido utilizando distintas metodologías docentes (p.ej. aprendizaje por descubrimiento, activo, cooperativo, basado en el método del caso, técnicas de procesamiento de información y de The authors are with IGIC Institute and UPV, 46730, Grao de Gandia (Spain) ( TABLA I ASIGNATURAS DEL BLOQUE DE INGENIERÍA TELEMÁTICA Cuatrimestre Asignatura 1B Fundamentos de Telemática 2B Arquitectura y Redes Telemáticas 2B Redes y Sistemas de Telecomunicación 1 3A Redes y Sistemas de Telecomunicación 2 aplicación de lo aprendido, etc.) en el bloque de especialización en ITEL en el antiguo plan de estudios de Ingeniería Técnica de Telecomunicación de manera que, en su conjunto, y de manera gradual, se proporcione una formación adecuada y se potencien las habilidades teóricas y prácticas de los estudiantes [1]. Debido a su carácter eminentemente técnico, la adquisición de competencias en el Área de la ITEL no puede centrarse unívocamente en un aprendizaje basado en memorización, sino que deberán adoptarse procesos de aprendizaje complementarios basados en problemas ([2]- [3]), proyectos o actividades prácticas, con tal de posibilitar a los estudiantes la asimilación de conceptos teóricos a través de la propia experiencia. De esta manera, los estudiantes adoptan un rol participativo en las clases magistrales, asumen mayor responsabilidad y desarrollan su espíritu crítico, así como su capacidad de reflexión, comunicación y planificación. Además, la adquisición de competencias en esta área de conocimiento requiere un proceso de aprendizaje continuo y gradual. Debe minimizarse el riesgo de avanzar hacia conceptos muy complejos sin haber afianzado de manera sólida aquéllos más básicos. Es por ello que debe guiarse a los estudiantes mediante un seguimiento adecuado, proporcionándoles herramientas de aprendizaje sencillas y flexibles que estimulen su compromiso y capacidad de adquisición de conocimiento. Dichas herramientas deberán, además, otorgar una transición suave entre el desconocimiento y los aspectos más avanzados de la ITEL permitiendo que los alumnos se inicien, familiaricen y profundicen, de manera progresiva, en el ámbito profesional en el que deberán convertirse en expertos al finalizar sus estudios. En este contexto, las plataformas software de simulación de redes de ordenadores se están convirtiendo en herramientas pedagógicas idóneas en el Área de la ITEL para complementar y enriquecer el proceso de formación de los estudiantes. Los simuladores permiten aplicar los conceptos téoricos adquiridos y experimentar con ellos de manera práctica, ofreciendo a los estudiantes una toma de contacto inicial con el mundo de las redes de ordenadores de una manera sencilla, flexible y relajada. En este artículo se analizan las ventajas que supone el uso de simuladores de redes como recurso de aprendizaje y

8 2 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar entrenamiento en el Área de la ITEL. A consecuencia de ello, se presenta un programa de prácticas para la asignatura troncal Arquitectura y Redes Telemáticas (ART), perteneciente al cuarto cuatrimestre del Grado en Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación, Sonido e Imagen (ver Tabla I), que también forma parte de la carga lectiva del curso de adaptación al Grado para estudiantes titulados de antiguos planes de estudio, también impartido en la EPSG. Dichas prácticas persiguen ejercitar conceptos básicos y avanzados sobre el nivel de red de la arquitectura de capas del modelo OSI (Open System Interconnection). Las valoraciones de los estudiantes, a través de encuestas realizadas al finalizar la asignatura, corroboran los beneficios que aportan la adopción de esta metodología docente en cuanto a flexibilidad, grado de autonomía, ahorro de tiempo, adquisición de conocimientos y similitud con el trabajo mediante equipamiento real. El resto del artículo se estructura como sigue. A continuación, se presentan algunos trabajos relacionados. En la Sección III se tratará de reflejar las ventajas que supone el uso de simuladores de redes como recurso de aprendizaje y se presentan las pautas a seguir en el proceso de selección de la herramienta de simulación más adecuada. Los aspectos más relevantes del simulador de redes seleccionado se describen en la Sección IV. En la Sección V se presentan el conjunto de prácticas y actividades voluntarias que se han preparado e implantado con tal de complementar el proceso de enseñanza para las materias estudiadas en dicha asignatura. Los criterios de evaluación, seguimiento del éxito que aporta la adopción del programa de prácticas mediante simulación de redes, así como las impresiones de los alumnos se presentan y analizan en la Sección VI. Por último, en la Sección VII se exponen las conclusiones, así como algunas propuestas de trabajo futuro. II. TRABAJOS RELACIONADOS En las enseñanzas técnicas resulta vital asentar los conocimientos adquiridos en clases magistrales mediante una visión práctica y aplicada de los mismos. Este aspecto enriquece, sin duda alguna, el proceso de aprendizaje y adquisición de competencias. Sin embargo, en el Área de la ITEL, frecuentemente no es viable (o es muy costoso) el montaje y puesta en marcha de prácticas de laboratorio que permitan a los estudiantes experimentar con escenarios de red reales de considerable envergadura, debido principalmente a su complejidad, diversidad espacial o a la disponibilidad limitada de recursos materiales. En este contexto, el estudio realizado en [4] trata de reflejar algunas dificultades que conllevan la realización de prácticas de laboratorio. Por un lado, resulta muy complicado realizar un seguimiento personalizado de las tareas completadas, así como la detección de problemas particulares por cada alumno en grupos de tamaño elevado. Por otro lado, la realización de tareas prácticas implica mayor dedicación del docente y menor flexibilidad en cuanto a la comprobación de la consecución de los objetivos marcados. También cabe destacar el estudio realizado en [5], en el que un porcentaje considerable de alumnos consideró que la duración de las prácticas realizadas mediante equipamiento real en laboratorio no era la adecuada, puesto que muchas veces no eran capaces de terminarlas en la franja horaria planificada para las mismas, especialmente si ocurre algún tipo de imprevisto durante su evolución (uso de cables no adecuados o en mal estado, fallos de configuración, falta de coordinación, etc.). En esto contexto, los simuladores de redes brindan la oportunidad de analizar aspectos prácticos de servicios y protocolos de comunicaciones sin la necesidad de desplegar físicamente los escenarios de red. Tal y como se describe en la siguiente sección, el uso de los simuladores de redes puede suponer una serie de ventajas tanto en el ámbito académico como en el profesional. Es por ello que, en diferentes trabajos de innovación docente, se ha tratado de implantar el uso de la simulación de redes como recurso de aprendizaje. Por un lado, en [3] se presentó una herramienta de simulación basada en web para que los estudiantes se inicien en el entorno de las redes de ordenadores de manera aún más sencilla y flexible. En dicho artículo se defiende que la mayoría de simuladores están orientados al campo profesional o científico, y que su uso como recurso pedagógico puede desbordar a los estudiantes noveles. Por otro lado, en [6] también se propone el uso de la simulación de redes con tal de facilitar y mejorar el proceso de aprendizaje de los estudiantes de una manera activa y estimulante. Los beneficios aportados por dicha metodología en cuanto a los conocimiento adquiridos y la capacidad de configuración de escenarios de red se evalúan estadísticamente a través de cuestionarios realizados por los alumnos, tanto antes de las sesiones de prácticas, como tras su conclusión. La novedad del presente artículo respecto a las anteriores contribuciones radica en que el programa de prácticas y actividades voluntarias preparados se pueden abordar de manera dual, es decir, tanto mediante el uso de herramientas de simulación como de equipamiento real en laboratorio. De esta manera, se complementan las ventajas que supone el uso de ambas metodologías. Asimismo, se facilita que los alumnos puedan comprobar por ellos mismos la funcionalidad de los escenarios configurados mediante simulación también en escenarios reales con equipamiento físico. Por último, los tests realizados no están únicamente enfocados a determinar su nivel de aprendizaje en cada sesión de prácticas, sino a recopilar su opinión sobre otros aspectos importantes (ver Tabla IV), como el grado de flexibilidad y autonomía de les otorga el uso de la simulación de redes, el grado de dificultad que les supuso familiarizarse con la plataforma escogida, su nivel de similitud con el trabajo mediante equimaniento real, así como su opinión sobre el contenido, duración y número de prácticas planificadas. III. VENTAJAS DEL USO DE SIMULADORES DE REDES Actualmente, las herramientas de simulación de redes son ampliamente utilizadas en los ámbitos académico y científico, así como en el entorno profesional. En el ámbito académico, su uso puede suponer las siguientes ventajas: - Permiten dar un salto desde la pizarra, proyector y/o papel hacia la aplicación práctica de los conceptos técnicos estudiados sin necesidad de desplegar montajes físicos. - Ofrecen una toma de contacto inicial con las redes de comunicaciones de manera flexible y modular, a la

9 MONTAGUD Y BORONAT: APRENDIZAJE MEDIANTE SIMULACIÓN DE REDES: ANÁLISIS,... 3 vez que global, puesto que permite controlar todos los aspectos relacionados con el diseño y configuración de las redes de ordenadores desde la misma plataforma de simulación. - Son herramientas didácticas muy útiles para aprender a distinguir los diversos dispositivos de red, su cometido básico, los productos comerciales más extendidos, cómo se configuran para conseguir objetivos específicos, los aspectos básicos sobre la estructura funcional de las redes, así como los estándares y protocolos relacionados con el diseño, implantación e interconexión de redes telemáticas. - Son un recurso alternativo de capacitación personal en aquellos casos en los que las prácticas reales pueden ser inviables o muy costosas (en cuanto a disponibilidad temporal y/o material). Mediante su uso, se simplifican los procesos de montaje, configuración y análisis de redes de ordenadores con topologías complejas de gran escala. - Fomentan el trabajo autónomo y aportan mayor flexibilidad. Por ejemplo, si los alumnos no pueden asistir a alguna práctica (por motivo justificado) o no son capaces de terminar su trabajo en la franja horaria planificada para la misma, pueden guardar sus ficheros de configuración y retomar su trabajo en otro momento, desde el punto en el que se quedaron. Además, los profesores podrán evaluar a posteriori los archivos de configuración de cada estudiante de una manera más flexible y eficiente, posibilitando el seguimiento del trabajo realizado e identificando los conceptos que se han asimilado, así como posibles fallos conceptuales en su proceso de aprendizaje. - Eliminan las barreras de disponibilidad y accesibilidad a los recursos del laboratorio. Los estudiantes pueden trabajar desde cualquier lugar, en cualquier momento. De esta manera, pueden repetir las prácticas cuantas veces necesiten, así como profundizar en los conceptos planteados en las mismas mediante la adición de nuevas funcionalidades avanzadas. Aunque las prácticas de laboratorio fomentan el trabajo en equipo (puesto que los estudiantes deben compartir los recursos disponibles y planificar las tareas asociadas para configurar topologías de red avanzadas), limitan la flexibilidad y autonomía de los estudiantes. En algunos casos, el trabajo individual es indispensable para un buen aprovechamiento. Por otra parte, en el entorno profesional los simuladores de redes también desempeñan un papel fundamental: - Pueden ser utilizados como una estrategia en la etapa de diseño. Antes de implementar un sistema real, se puede analizar la idoneidad de varias alternativas en cuanto a selección de arquitecturas, tecnologías, protocolos, equipos, aplicaciones, sin tener que desplegar infraestructura física alguna. Por tanto, la simulación es una herramienta fundamental de apoyo a la toma de decisiones, puesto que permite predecir y/o evaluar el impacto de alguna decisión sobre el comportamiento del sistema antes de ser implementada. - Son herramientas muy útiles para realizar estudios de dimensionado y requisitos de la infraestructura de red. Mediante su uso, se puede analizar la viabilidad de implementaciones experimentales o realizar tareas de pre-configuración de las mismas. - Permiten analizar el funcionamiento y comportamiento de un sistema real mediante la monitorización de algunos parámetros de interés, sin necesidad de interrumpir temporalmente su operación y sin comprometer los recursos de la infraestructura de red. Se pueden realizar pruebas de rendimiento, medidas de calidad de servicio, etc., con mayor facilidad y flexibilidad, al mismo tiempo que controlar la evolución del sistema ante situaciones anómalas que pueden ser provocadas sin coste ni perjuicio alguno (p.ej. caídas de enlaces o equipos, congestión en la red, etc.). A. Elección de la Herramienta de Simulación a Utilizar En la actualidad, podemos encontrar una gran variedad de simuladores de redes, tales como: OPNET [7], Omnet [8], NS-2 [9], NCTU [10], Packet Tracer [11], GNS3 [12], etc. Algunos trabajos anteriores (p.ej. [13]-[15]) han abordado estudios comparativos entre algunos simuladores de redes bajo diferentes perspectivas: idoneidad para el ámbito educativo, estadísticas de uso en trabajos de investigación, soporte de diferentes tecnologías, fiabilidad y exactitud de los modelos implementados, características open-source, etc. En [14], se plantea un procedimiento formal para la evaluación/selección de la herramienta de simulación más adecuada de una manera fundamentada e imparcial. Dicho método se basa en dos elementos clave: la norma ISO/IEC , que especifica un modelo de calidad y evaluación de herramientas software, y una función de coste que pondera el peso de los diferentes parámetros definidos en dicho estándar: funcionalidad, confiabilidad, facilidad de uso, eficiencia, tareas de mantenimiento y portabilidad. No es objetivo de este artículo proporcionar un estudio comparativo entre las herramientas de simulación existentes, aunque a continuación se detallan de manera cualitativa algunos criterios básicos que deben seguirse a la hora de seleccionar un simulador de redes con objetivos pedagógicos. En primer lugar, la facilitad de uso es primordial. No resultaría óptimo la elección de un simulador de redes muy potente pero complejo de manejar, como por ejemplo NS-2 [9], para tareas docentes específicas (p. ej. realización de prácticas de duración limitada). Dichos simuladores serían más adecuados para proyectos de mayor envergadura, como Trabajos de Fin de Grado (TFG) o estudios de investigación. Debe seleccionarse un simulador que posibilite una curva de aprendizaje rápida pues, si la herramienta de simulación es sencilla e intuitiva, los conceptos se asimilarán con mayor fluidez. En segundo lugar, las tareas de configuración en el simulador de redes deben ofrecer a los estudiantes un grado de realismo análogo a las tareas correspondientes en las prácticas de laboratorio con equipamiento real. En tercer lugar, el software utilizado debe incorporar modelos y librerías de simulación fidedignas, de modo que los resultados de las pruebas de simulación reflejen

10 4 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar fielmente el comportamiento de un sistema o red de comunicaciones real. Por último, la herramienta de simulación a elegir debe ser lo suficientemente flexible para adaptarse al contexto de aprendizaje en el que se pretenda utilizar, abarcando desde los conceptos básicos hasta aquéllos más avanzados del campo de la ITEL, de manera flexible y gradual, proporcionando una transición suave y relajada hacia el trabajo con redes de ordenadores reales. En la sección siguiente se presentan las características básicas de dos de los simuladores que más se ajustan a los criterios citados y que, por tanto, son muy adecuados para el estudio práctico de los conceptos estudiados en la asignatura ART. IV. CARACTERÍSTICAS DE PACKET TRACER (PT) Packet Tracer (PT) es una herramienta interactiva de simulación de redes utilizada como recurso pedagógico en el Cisco Networking Academy Program [16] para la preparación y entrenamiento de sus estudiantes en los diversos cursos y niveles de certificación (p. ej. Cisco CCNA, CCNP, CCIE ). Este simulador permite a los usuarios crear diversas topologías de red mediante una interfaz gráfica muy intuitiva. PT soporta multitud de componentes o dispositivos de red (ya sean genéricos o modelos específicos de Cisco), tales como PCs, servidores (p.ej. HTTP o FTP, con tal de simular transacciones entre equipos), tarjetas de red, interfaces de conexión, diferentes tipos de enlaces físicos (cableados o inalámbricos), hubs (concentradores), switches (conmutadores), routers (encaminadores), puntos de acceso, firewalls, impresoras, Teléfonos IP, etc. La Tabla II esquematiza las principales funcionalidades, protocolos y tecnologías de red soportadas por PT, divididas en cada nivel del modelo de capas de interconexión de redes. En cada uno de los equipos que conforman la topología de red se puede acceder a herramientas y funcionalidades habituales, tales como un navegador, un emulador de consola de comandos, la configuración de acceso telefónico o la configuración de redes inalámbricas y cableadas. Los dispositivos se pueden configurar mediante interfaz gráfica o bien mediante una interfaz de línea de comandos o Command Line Interface (CLI), en la que están soportados la mayoría de comandos de los sistemas operativos (IOS o Internetwork Operating System) de los dispositivos Cisco. Por tanto, se puede trabajar con las redes configuradas como si se tratase de equipos reales, con un alto grado de fidelidad. Además, el hecho de poder experimentar con la configuración de productos comerciales (en este caso de la marca Cisco), de manera muy similar a cómo se haría en los propios dispositivos, permite al alumno valorar el programa de la asignatura y su aplicación al entorno profesional. Una vez completada la configuración física y lógica de la red, también se pueden hacer pruebas de conectividad (p.ej. mediante comandos ping, traceroute, etc.) con tal de comprobar la correcta configuración de la misma. PT dispone de varios modos de funcionamiento: topología, tiempo real y simulación. En particular, el modo simulación resulta muy adecuado para fines didácticos, pues en este modo se puede monitorizar, con un elevado grado de control, el flujo de tráfico y la secuencia de operaciones originadas en la red como consecuencia del disparo de eventos específicos, tales como envío de comandos ping, o la solicitud de una página web. Por ejemplo, se pueden observar los procesos de creación y destrucción de paquetes, así como la ruta que siguen los mismos a través de la red, tanto paso a paso como en modo animación, siendo capaces, incluso, de filtrar la monitorización de protocolos específicos y ver la secuencia de procesos que se originan para un paquete específico en su paso por cada dispositivo en cada una de las capas TCP/IP, así como inspeccionar el contenido de las cabeceras de dichos paquetes, cómo se toman las decisiones, etc. En caso de fallo, se puede buscar el último proceso que se realizó con éxito, con tal de identificar errores y/o incompatibilidades de configuración. PT también soporta algunas funcionalidades avanzadas, como, por ejemplo, la extensión multiusuario, que permite desarrollar laboratorios colaborativos simultáneos entre diferentes equipos conectados en red, de modo que las tareas asociadas a la configuración de una topología de red compleja se pueden repartir entre diferentes estudiantes, compartiendo sus esquemas y archivos de configuración. Por tanto, PT también es una herramienta útil para potenciar el trabajo en grupo, estimulando la capacidad de planificación, cooperación (distribución de tareas), liderazgo y comunicación de los estudiantes, a través del intercambio de impresiones y la discusión de alternativas previas a la toma de decisiones. Por tanto, mediante el uso de PT se pueden simular desde redes muy simples, con conocimientos mínimos de configuración, hasta topologías de red muy complejas. Dicha herramienta posibilita gran flexibilidad en el proceso de aprendizaje, complementando las tareas de aula y laboratorio, y permite al estudiante experimentar y descubrir, de una manera activa, creativa y autónoma, el funcionamiento de las redes de ordenadores. Por otra parte, PT también es una herramienta muy útil para profesores a la hora de mostrar el funcionamiento e ilustrar la operación de diversos dispositivos, protocolos y tecnologías en distintas redes de comunicaciones. Sin embargo, no todo son ventajas en el uso de PT. La licencia de uso de PT está restringida para usuarios registrados en la Academia Cisco. Además, dicha herramienta no soporta algunas de las funcionalidades o comandos avanzados de los dispositivos Cisco. Es por ello TABLA II FUNCIONALIDADES SOPORTADAS POR PACKET TRACER (PT) Nivel TCP/IP Protocolos/Tecnologías HTTP, HTTPs, Telnet, SSH, TFTP, Aplicación SMTP, POP3, DHCP, NTP, DNS, SNMP, AAA, Radius, TACACS, Syslog, Transporte TCP/UDP, Encaminamiento: RIPv1/v2/ng, EIGRP, OSPF Multiárea, Conmutación Multicapa, enrutamiento estático y redistribución de Red rutas Direccionamiento: IPv4, IPv6, ICMPv4 e ICMPv6, ARP, IPSec, NAT, ACLs, Ethernet 802.3, VLANs, , 802.1q, HDLC, PPP, Frame Relay, ISDN, STP, RSTP, Subred VTP, DTP, CDP, PAgP, LACP, EAP, WEP, WPA,

11 MONTAGUD Y BORONAT: APRENDIZAJE MEDIANTE SIMULACIÓN DE REDES: ANÁLISIS,... 5 que una posible alternativa a dicho simulador es GNS3 [12], que se trata de un avanzado simulador/emulador gráfico de redes de uso libre, código abierto y multi-plataforma, que puede utilizarse para experimentar con redes complejas. GNS3 permite virtualizar equipos de interconexión reales de fabricantes referentes en el mercado, tales como Cisco o Juniper, mediante la carga y ejecución de imágenes de sus IOS. Es importante recalcar que GNS3 no incorpora las imágenes de los IOS de los equipos con los que se pretenda experimentar (el programa es libre, pero no los IOS). Una característica muy importante de GNS3 es que permite la comunicación entre redes físicas y redes virtuales, así como capturar los paquetes que pasan por enlaces virtuales. Por tanto, GNS3 es una plataforma mucho más potente, aunque también más compleja de manejar, que PT, que también puede ser utilizada como recurso de entrenamiento para estudiantes y profesionales del sector. V. PROGRAMA DE PRÁCTICAS PARA LA ASIGNATURA ART La asignatura ART tiene una carga lectiva total de 6 créditos ECTS, divididos en 4 créditos de contenidos teóricos y ejercicios prácticos y 2 créditos de prácticas de laboratorio. Los aspectos teóricos se explican mediante lecciones magistrales. Su aplicación analítica se intenta inculcar mediante el planteamiento de problemas, casos de uso y actividades de aula, mientras que su aplicación práctica se trabaja en sesiones de laboratorio, de manera que los estudiantes puedan aprender a través de su propia experiencia. En su plan docente se pretende dar un repaso al modelo de capas de la arquitectura de redes, centrándose principalmente en la organización interna, los servicios ofrecidos y las funciones básicas del nivel de red. Se estudia la problemática de la interconexión de redes y la solución aportada por la familia TCP/IP. Además, se estudian algunos servicios IP avanzados, tales como el uso de políticas que optimicen el espacio de direccionamiento IP (Subnetting, Network/Port Address Translation o NAT/PAT, ), mecanismos de asignación dinámica de direcciones (Dynamic Host Configuration Protocol o DHCP), resolución de direcciones (Address Resolution Protocol o ARP), así como filosofías de encaminamiento, basadas en vector distancia o en estado del enlace, y ejemplos de protocolos reales basados en las mismas (p.ej. Routing Information Protocol o RIP y Open Shortest Path First u OSPF). Por último, se estudian generalidades y la estructura básica de las redes de área amplia basadas en la conmutación de paquetes, así como algunos casos reales de tecnologías de redes de datos de alta velocidad, tanto mediante conexiones directas punto a punto (Point-to-Point Protocol o PPP) como mediante Circuitos Virtuales Permanentes o CVP (p.ej. Frame Relay). A. Prácticas de Laboratorio/Simulación Las prácticas están planificadas en 10 sesiones (se han preparado 8 prácticas, pero 2 de ellas se dividen en 2 sesiones) de laboratorio de 2 horas de duración. Cada práctica consiste en una breve explicación previa, seguida de la realización de ejercicios y cuestiones de una manera ininterrumpida. Seis de estas prácticas pueden realizarse tanto mediante montajes reales de laboratorio como mediante cualquiera de los dos simuladores presentados en la sección anterior: PT y GNS3. Cada una de las prácticas se realiza tras haberse impartido previamente los contenidos teóricos a trabajar en las mismas mediante lecciones magistrales. Esto facilita el nivel de comprensión de las mismas, así como su estudio previo con tal de maximizar el aprovechamiento de dichas prácticas. Además, los alumnos disponen de los guiones de las prácticas con suficiente antelación con tal de posibilitarles su preparación previa a la realización. En los guiones de las prácticas, se incluyen cuestiones estratégicas antes y después de analizar el funcionamiento/comportamiento de los diferentes mecanismos o técnicas bajo estudio. Esto, sin duda, ayudará a los estudiantes a estimular su capacidad de predicción, identificar posibles fallos de concepto, así como afianzar de manera sólida su proceso de adquisición de conocimiento. Las memorias de las primeras prácticas son muy guiadas y autocontenidas. Según avanzan las sesiones, las tareas a realizar se van exponiendo sin detallar los pasos a seguir ni especificar los modelos de los dispositivos de red a utilizar, dotando de cierta flexibilidad en cuanto a la configuración de los montajes. De esta manera, se estimula la creatividad y la capacidad de toma de decisiones de los alumnos, pues deberán ser capaces de encontrar qué dispositivos soportan las funcionalidades buscadas, siendo posible que se consiga el objetivo mediante la selección de diferentes dispositivos. En el laboratorio, esta técnica requiere de un mayor grado de atención por parte del docente con tal de evitar elecciones no adecuadas y de guiar a los estudiantes en caso de duda. Al finalizar las prácticas, se valoran las alternativas planteadas, así como otras posibles soluciones propuestas por el docente, con sus respectivas ventajas e inconvenientes. De esta manera, si las prácticas se realizan mediante simulación, también se consigue que su realización no se limite al equipamiento disponible en el laboratorio. En el laboratorio se dispone de los dispositivos de red e interconexión necesarios para realizar cada una de las prácticas propuestas. Sin embargo, en grupos de prácticas con muchos alumnos, éstos deben compartir los recursos disponibles. Este hecho puede conllevar que los alumnos piensen que las instalaciones y recursos del laboratorio deberían mejorarse para algunos casos concretos, tal y como se reflejó en el estudio realizado en [5]. Mediante simulación, esta limitación se puede superar con mayor flexibilidad, tal y como se ha indicado en la Sección III. Las contenidos de las prácticas se han preparado de modo que los conceptos estudiados se introduzcan de una manera gradual, con tal de facilitar los procesos de adaptación y aprendizaje, permitiendo a los alumnos adquirir un dominio sólido de los conceptos estudiados en la asignutara, así como de sus procesos de configuración en dispositivos reales del mercado. Además, como las prácticas son de complejidad creciente, los conceptos aprendidos en prácticas anteriores serán pre-requesitos en las prácticas posteriores. Ello estimula un conocimiento integrado de la materia estudiada en la asignatura. Asimismo, las topologías de red necesarias para realizar las prácticas también aumentan en complejidad a medida que el curso avanza. En aquéllas más sencillas, no se proporciona ningún archivo de

12 6 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar configuración. Pero en aquéllas más complejas, que impliquen topologías de red complejas o de gran escala, que incluyan servicios de red avanzados, se proporciona a los alumnos archivos con los escenarios pre-configurados. Esto, por una parte, potencia la adquisición de habilidades en cuanto a configuración de escenarios, aunque también ayuda a los estudiantes a minimizar el tiempo necesario para realizar las prácticas más costosas. Aun cuando las tareas a realizar en las prácticas se han planificado con tal de poder realizarlas durante la franja horaria dedicada a las mismas, si los alumnos no son capaces de terminarlas o pretenden profundizar en los conceptos de las mismas, pueden guardar sus ficheros de configuración y retomar su trabajo en otro momento, desde el punto en el que se quedaron. Esto supone una importante ventaja que aporta el uso de la simulación de redes. Sin embargo, el docente también debe valorar que los alumnos tengan la habilidad suficiente para terminar las tareas requeridas durante el tiempo planificado para cada sesión de prácticas. El programa de prácticas preparado, junto a los objetivos de aprendizaje de las mismas, se listan a continuación: Práctica 1) Configuración Básica de DHCP: Configuración básica de equipos (interfaces de red y direccionamiento); configuración básica de routers (interfaces y direccionamiento, señales de reloj, encaminamiento estático y por defecto, ); configuración de servicios DHCP (con reserva de direcciones), tanto en equipos emplazados en la propia red como en redes externas; monitorización de procesos y eventos DHCP; y resolución de problemas. Práctica 2) Configuración Básica de NAT y Sobrecarga de Puertos: Configuración básica de equipos y routers; configuración de NAT estático y dinámico, tanto con y sin sobrecarga de puertos; configuración de Listas de Control de Acceso (ACLs); verificación de conectividad; monitorización del funcionamiento de NAT; y resolución de problemas. Práctica 3) Configuración Básica de Encaminamiento utilizando el Protocolo RIPv2 (RIP, version 2): Configuración básica de equipos y routers; configuración de RIPv2 y de rutas estáticas entre subredes distribuidas geográficamente; monitorización de tablas de encaminamiento, mensajes y estadísticas relativas a RIPv2; verificación de conectividad; y resolución de problemas. Práctica 4) Configuración Básica de IPv6: Configuración básica de routers en cuanto a IPv6; configuración básica de encaminamiento estático y dinámico mediante RIPng (Routing Information Protocol, next generation); verificación de conectividad entre dispositivos IPv6; monitorización de tablas de encaminamiento y proceso de intercambios de mensajes RIPng entre routers; y resolución de problemas. Práctica 5) Configuración Básica de OSPFv2 (Open Shortest Path First, version 2): Configuración de OSPFv2 básica y multi-área; monitorización de las relaciones de adyacencia entre routers vecinos y procesos de intercambio de información; monitorización de las tablas de encaminamiento; comprobación de conectividad; y resolución de problemas. Práctica 6) Configuración de Conexiones WAN. Enlaces Punto a Punto y CVP Frame-Relay: Cambiar la encapsulación High-Level Data Link Control (HDLC) usada por defecto en los interfaces serie de los routers Cisco por la encapsulación Point-to-Point Protocol (PPP); configurar la autenticación Password Authentication Protocol (PAP) y Challenge Handshake Authentication Protocol (CHAP) para la encapsulación PPP; comprobación de conectividad; configuración de Circuitos Virtuales Permantes (CVPs) Frame Relay con mapas estáticos; y resolución de problemas. Por cada práctica se deben entregar una memoria individual que refleje las tareas realizadas, las respuestas a una serie de cuestiones planteadas y los resultados obtenidos, además de los correspondientes archivos de configuración. En dichas memorias se pretende que los alumnos sinteticen los conceptos aprendidos y se corrobore el aprovechamiento de las prácticas. B. Trabajos Complementarios/Opcionales Como trabajo opcional, se pueden complementar las memorias de las prácticas con documentación elaborada de los servicios implementados, procesos de configuración seguidos y los equipos utilizados, presupuestos, análisis comparativos, etc. Además, se puede encargar la reproducción real de las prácticas realizadas, mediante su montaje con el equipamiento disponible en el laboratorio, de manera que los estudiantes comprueben por ellos mismos la utilidad de los simuladores para aprender a diseñar y configurar redes de ordenadores. Por otra parte, se posibilita a los alumnos la realización de trabajos voluntarios, basados en simulación, con tal de estudiar algunos conceptos interesantes no incluidos en el temario de la asignatura, o explicados superficialmente. Se proporciona a los estudiantes una lista de trabajos posibles, que es ampliable por sus propias propuestas. Dichos trabajos se presentarán brevemente al resto de compañeros con tal de compartir las experiencias aprendidas y las conclusiones derivadas. VI. RESULTADOS Todo fin de ciclo implica una valoración de impresiones y un balance de resultados. Ambos factores son importantes puesto que, tanto la satisfacción de los estudiantes como los beneficios aportados por la implantación de la metodología docente propuesta, son los que determinarán su éxito. Por ello, al finalizar la asignatura se hizo entrega de unos cuestionarios a los alumnos con el objetivo de recoger sus impresiones en cuanto a una serie de factores clave como el nivel de complejidad, tiempo dedicado, flexibilidad, grado de autonomía, grado de realismo de las herramientas de simulación utilizadas y los conocimientos adquiridos. El listado de aspectos a valorar y los niveles de puntuación (en una escala 0-4) utilizados para medir el grado de satisfacción/conformidad de los estudiantes en cada uno de ellos se detallan en las Tablas III y IV, respectivamente. Las encuestas fueron anónimas, de modo que la identidad de los alumnos queda protegida. Los resultados de las mismas, para un total de 59 estudiantes matriculados en la asignatura ART en el curso 2011/12, se muestran en los diagramas de sectores de la Fig.1.

13 MONTAGUD Y BORONAT: APRENDIZAJE MEDIANTE SIMULACIÓN DE REDES: ANÁLISIS,... 7 Las opiniones de los alumnos respecto al primer aspecto muestran su rotunda conformidad en cuanto al número de prácticas planificadas en la asignatura. En cuanto al segundo aspecto, la mayoría de los estudiantes se mostraron conformes con la duración de las prácticas, aunque un porcentaje significativo del 20 % se mostró bastante en desacuerdo. Sin embargo, si no se hubiera dispuesto de la flexibilidad y el mayor grado de simplicidad que supone el uso de simuladores de redes, se piensa que este porcentaje sería todavía más elevado, tal y como sucedió en el estudio realizado en [5]. Los datos recogidos en el tercer aspecto indicativo a valorar muestran una rotunda conformidad de los estudiantes en cuanto a la adecuación de los contenidos de las prácticas y su vinculación con los conceptos estudiados en clases de teoría. Según las opiniones recopiladas en cuanto a la cuarta premisa, los alumnos se mostraron en general bastante satisfechos con las destrezas y conocimientos adquiridas/os mediante la realización de las prácticas, pues únicamente un 15 % de los mismos se mostró bastante en desacuerdo. Las opiniones de los alumnos respecto a la quinta afirmación corroboran nuestro pensamiento acerca de la sencillez de uso de las herramientas de simulación elegidas, aunque la gran mayoría de alumnos utilizó PT. De manera similar, el diagrama de sectores correspondiente al sexto aspecto refleja de manera rotunda el grado de satisfacción general en cuanto a la asimilación de los contenidos teóricos mediante el uso de simuladores de redes. Según reflejan las opiniones de los alumnos respecto al séptimo ítem, en general, los alumnos se mostraron satisfechos con el grado de autonomía y flexibilidad que les aportó la realización de prácticas mediante simulación de redes. Concretamente, casi la mitad de los mismos se mostraron totalmente de acuerdo con esta afirmación. Si no hubiera sido así, no podría haber realizado las prácticas, comentaba uno de los alumnos que compagina el trabajo con los estudios. Pensamos que el 8 % de los estudiantes que se mostró aquí bastante en desacuerdo se corresponde con aquéllos que disponen de total flexibilidad para realizar las prácticas mediante cualquiera de las dos opciones (simulación o trabajo con equipamiento real). Los resultados recopilados respecto a la similitud con el trabajo mediante equipamiento real (Aspecto 8) son más dispares. Un 10 % de los alumnos prefirió no valorar este aspecto. Esto puede deberse principalmente a que algunos alumnos disponen de escasa o nula experiencia en cuanto a trabajo mediante equipamiento real. Además, algunos alumnos no han realizado ninguna práctica en el laboratorio debido a la dispensación de asistencia por motivos laborales. Las valoraciones negativas son bastante reducidas: un 1% en total desacuerdo y un 12 % en bastante desacuerdo. Una posible causa de este porcentaje de insatisfacción puede ser que la mayoría de alumnos utilizaron PT, con el que únicamente se puede experimentar con equipamiento Cisco. También es cierto que mediante simulación, aunque las tareas de configuración sean bastante fidedignas, las tareas relacionadas con el montaje físico, cableado y manipulación de equipamiento real se simplifican al máximo. Sin embargo, un porcentaje alto de estudiantes se mostraron satisfechos. TABLA III MÉTRICAS DE EVALUACIÓN Opinión Puntuación (0-4) No dispongo de elementos de juicio suficientes para poder opinar 0 Totalmente en desacuerdo 1 Parcialmente en desacuerdo 2 Bastante de acuerdo 3 Totalmente de acuerdo 4 TABLA IV CUESTIONARIOS SOBRE LAS PRÁCTICAS Aspectos Indicativos a Evaluar Valoración 1. El número de prácticas es adecuado 2. La duración de las prácticas es adecuada 3. El contenido de las prácticas se corresponde con la materia teórica estudiada en clases magistrales 4. El esfuerzo dedicado a la realización de las prácticas se ha visto compensado con los conocimientos y destrezas adquiridos/as relativos a los conceptos estudiados en la asignatura 5. El simulador utilizado es sencillo e intuitivo 6. El uso de simuladores me ha permitido asentar y profundizar los contenidos teóricos 7. Las prácticas mediante simulación me han permitido mayor flexibilidad y autonomía 8. Las prácticas mediante simulación reflejan fielmente el trabajo en el laboratorio con equipamiento real 9. Estoy satisfecho/a con la experiencia y conocimiento adquirida/o mediante la realización de las prácticas 10. Los simuladores de redes son herramienta de entrenamiento muy útiles en el entorno académico 11. El uso de simuladores de redes fomenta la motivación, creatividad y capacidad de autoaprendizaje de los estudiantes. 12. Los simuladores de redes pueden ser herramientas muy útiles en el entorno corporativo Los resultados obtenidos a partir del noveno ítem muestran una satisfacción casi global (92 %) acerca de la experiencia adquirida mediante la simulación de redes, estando un 41 % de los alumnos totalmente satisfechos. Respecto al décimo aspecto, podemos observar que un 58 % estuvo totalmente de acuerdo en que los simuladores son muy útiles como recurso de aprendizaje, un 35 % estuvo bastante de acuerdo, tan solo un 7 % estuvo parcialmente en desacuerdo, y no hubo alumnos en total desacuerdo. Los resultados obtenidos a partir del aspecto 11 también son muy gratificantes, puesto que un 83 % de los estudiantes se mostró de acuerdo con las ventajas que aportan los simuladores en cuanto a estimular su motivación, creatividad y capacidad de auto-aprendizaje. Un porcentaje marginal de un 2 % se mostró en desacuerdo con estas afirmaciones. Finalmente, el último aspecto de la encuesta trataba de recopilar la opinión de los alumnos en cuanto al uso de los simuladores en el entorno profesional. Aunque se trate de una asignatura de secundo curso, como se ha comentado, también forma parte del curso de adaptación al Grado para titulados en Ing. Técnica, por los que muchos estudiantes tienen probada experiencia en el entorno corporativo. Pensamos que el 14 % de los alumnos que prefirieron no valorar este aspecto se corresponde mayoritariamente con aquéllos que no disponen de experiencia laboral en este campo. Sin embargo, más del 80 % de los alumnos estuvieron de acuerdo con este ítem.

14 8 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar refinar la metodología implantada, sino también es fundamental para identificar aspectos a mejorar en futuros cursos, así como para priorizar y/o planificar trabajos futuros mediante el uso de técnicas de simulación de redes. Asimismo, con tal de corroborar o medir el éxito de esta metodología docente, se deberían comparar los resultados obtenidos por los alumnos de la asignatura con aquéllos obtenidos en cursos anteriores. Esta situación no es posible por el momento, ya que esta asignatura forma parte del nuevo plan de estudios de Grado y es el primer año que se imparte. Por tanto, no se disponen de precedentes directos. Una posible consecuencia de la implantación de dicha metodología puede verse reflejada en la mejora sustancial de resultados en cuanto al porcentaje de alumnos presentados al examen final, así como en los resultados obtenidos por los mismos, en comparación con la asignatura que cubría una guía docente muy similar en el plan de estudios antiguo, que en este caso se denominaba Redes y Servicios Telemáticos (RST). En concreto, en el curso 2010/2011, un 35 % de los alumnos matriculados en RST no se presentaron al examen final de la asignatura, mientras que un 21 % de los alumnos presentados no consiguieron superarla. En el último curso 2011/2012, el porcentaje de alumnos no presentados en ART se redujo a un 19 %, mientras que el porcentaje de suspensos fue únicamente de un 14 %. Esto puede deberse en cierta medida al mayor grado de adquisición de conocimientos, motivación e implicación, unido al mayor grado de flexibilidad y autonomía, que la nueva metodología docente basada en simulación ha otorgado a los alumnos en su proceso de aprendizaje. No sería adecuado realizar una comparativa con las notas de prácticas en ambas asignaturas (RST y ART) porque tanto el programa como la metodología de prácticas han cambiado. En los cursos siguientes, se seguirá trabajando en la implantación de metodologías de innovación docente que permitan seguir con la mejora de los resultados obtenidos por los alumnos. Fig. 1. Resultados de las Encuestas En general, se puede afirmar que los alumnos valoraron de manera muy positiva el uso de la simulación de redes como recurso de aprendizaje, puesto que el resultado de las encuestas es un indicador significativo de su grado de satisfacción sobre la implantación de esta metodología docente en la asignatura ART. Destacar que el proceso de evaluación es de vital importancia. No sólo es útil para VII. CONCLUSIONES En el marco del EEES, deben proyectarse recursos de innovación docente que estimulen, de manera activa e integrada, el compromiso, motivación, responsabilidad, creatividad, autonomía y capacidad de cooperación de los estudiantes en sus procesos de aprendizaje y adquisición de competencias. En este artículo se ha reflejado la importancia de los simuladores de redes como herramientas pedagógicas que permiten asimilar los conceptos téoricos de una manera más flexible, relajada y gradual, así como reconocer su aplicabilidad en el entorno corporativo a través de la propia experiencia. Consecuentemente, se ha preparado un programa de prácticas para la asignatura ART con tal de asentar, profundizar y experimentar con los servicios ofrecidos por el nivel de red en la arquitectura de capas del modelo OSI. Estas prácticas se han preparado de modo que se puedan realizar tanto mediante montajes reales de laboratorio con equipamiento real como mediante el uso de simuladores de redes. El uso de simuladores de redes como recurso de aprendizaje ha resultado ser una herramienta motivadora,

15 MONTAGUD Y BORONAT: APRENDIZAJE MEDIANTE SIMULACIÓN DE REDES: ANÁLISIS,... 9 tanto para el docente como para los estudiantes, que permite complementar y reforzar los conocimientos adquiridos y recrear casos de uso reales con los que se puede experimentar de manera fidedigna. Aunque la base empírica no es muy extensa (el universo de sujetos y el tiempo de evaluación son reducidos), las opiniones recogidas parecen sustentar el uso de la simulación de redes ya que, en general, los alumnos han valorado, a través de las encuestas realizadas, de una manera muy positiva la implantación de esta metodología de entrenamiento y aprendizaje. También es importante recalcar que la formación de los estudiantes en las materias de simulación de redes les posibilitará la realización de futuros TFG o trabajos de investigación relacionados con el área de ITEL (p. ej. comunicaciones multimedia, análisis de calidad de servicio, comparación de protocolos de encaminamiento, etc.) mediante el uso de herramientas avanzadas de simulación de redes, tal y como se ha venido haciendo recientemente en nuestra escuela y grupo de investigación. Por último, aún considerando las múltiples ventajas aportadas por los simuladores de redes, es importante subrayar que su uso no puede sustituir por completo las tareas de laboratorio con equipamiento físico (con las que realmente se enfrentarán los estudiantes en su etapa profesional), sino que deben considerarse como herramientas complementarias de apoyo, entrenamiento y capacitación. Como propuestas de trabajo futuro, se valorará diseñar e implantar otros programas de prácticas basadas en simulación de redes en las asignaturas de tercer y cuarto curso del bloque de ITEL del nuevo plan de estudios de Grado que se está instaurantdo en nuestra escuela, así como también en futuros proyectos de investigación Otras línea de trabajo futuro interesante consiste en analizar de manera rigurosa los beneficios que comportan para los estudiantes, tanto desde el punto de vista de la adquisición de destrezas prácticas como de su formación intelectual, la implantación de técnicas de virtualización o simulación en diferentes ámbitos docentes o de capacitación profesional, no solo en el área de la ITEL. REFERENCIAS [1] J. Lloret, J.M. Jimenez, F. Boronat, J. Tomas y J.R. Diaz, Utilización de diversas metodologías didácticas para desarrollar las habilidades de los estudiantes de Ingeniería Técnica de Telecomunicaciones, Congreso Internacional de Docencia Universitaria e Innovación (CIDUI), Barcelona (Spain), Julio [2] R. Lacuesta y C. Catalán, Aprendizaje Basado en Problemas: Una experiencia interdisciplinar en Ingeniería Técnica en Informática de Gestión, Actas de las X Jornadas de Enseñanza Universitaria de la Informática (JENUI 2004), Madrid (España), Julio [3] S. Cabrero, X. G. Pañeda, R. García, D. Melendi, R. Orea, Herramienta educacional para el diseño y configuración de redes de comunicaciones, Revista Iberoamericana de Tecnologías del Aprendizaje (IEEE RITA), Vol. 5, Núm. 1, Febrero [4] M. Riesco y M. Díaz, Sistema Docente de Realimentación Inmediata en Clases Prácticas, XI Jornadas de Enseñanza Universitaria de la Informática (JENUI 2005), Alicante, España, págs. 29, Julio [5] S. Sendra, A. Cánovas, M. García, J. Lloret, Cooperative assessment in the hands on skills of computer networks subjects, IEEE EDUCON Education Engineering 2010 The Future of Global Learning Engineering Education, Madrid (España), Abril [6] C. Goldstein, K. Stark, S. Leisten, and A. Tickle, Effectively Using a Network Simulation Tool to Enhance Student's Understanding of Computer Networking Concepts, Capítulo IV del libro Tools for Teaching Computer Networking and Hardware Concepts, Editor: Nurul Sarkar, Editorial: IGI Global, Febrero 2006, 386 páginas, ISBN13: , EISBN13: [7] Último acceso en Julio de [8] Último acceso en Julio de [9] Último acceso en Julio de [10] Último acceso en Julio de [11] acer.html, Último acceso en Julio de [12] Último acceso en Julio de [13] M. Garcia, F. Boronat, y J. Lloret, Network simulators comparative from the educational point of view, International Technology, Education and Development Conf., Valencia (Spain), Marzo [14] A. García, L.M. Escobar, A. Navarro y A. Vásquez, Método de evaluación y selección de herramientas de simulación de redes, Revista Sistemas y Telemática, Vol. 9, No.16, 55-71, Marzo [15] N. I. Sarkar y S. A. Halim, Review of Simulation of Telecommunication Networks: Simulators, Classification, Comparison, Methodologies, and Recommendations, Journal of Selected Areas in Telecommunications (JSAT), pp , March [16] último acceso en Julio de Mario Montagud Climent es Graduado en Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación, Sonido e Imagen, Máster en Tecnologías, Sistemas y Redes de Comunicaciones y estudiante de Doctorado en el Programa Telecomunicación, por la Universidad Politécnica de Valencia (UPV). Sus áreas de interés incluyen las redes de ordenadores, simulación de redes, sistemas multimedia, así como técnicas y protocolos de sincronización multimedia. Dr. Fernando Boronat Seguí, tras trabajar en diversas empresas del sector de las telecomunicaciones, en 1996 pasó a formar parte de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) como profesor del Departamento de Comunicaciones. En abril de 2004 finalizó sus estudios de doctorado adquiriendo el título de doctor (phd). Sus áreas de interés incluyen los sistemas, algoritmos y protocolos de sincronización multimedia. Es miembro senior del IEEE, así como miembro del comité técnico de numerosas conferencias internacionales relevantes, así como editor asociado y revisor en revistas internacionales de prestigio.

16 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Jogos Sérios para Lean Manufacturing: O Método 5S Duarte F. Gomes, M. Pereira Lopes, C. Vaz de Carvalho, Senior Member, IEEE 1 Title - Serious Games for Lean Manufacturing: 5S Method Abstract - The global economic crisis is leading to the need to increase business competitiveness. Lean Manufacturing is an area that deserves the attention of employers and their employees, since its objectives are to increase productivity, reduce waste and optimize available resources. The 5S method is a Lean tool that can improve productivity by increasing the organization of the workplace. A brief survey of the market showed that there are several organizations dedicated to teach and share this type of knowledge but only a few of them have digital tools available. Therefore, the use of a digital Serious Game that helps understanding the 5S Method can support an effective alternative form of learning. This article proposes a Serious Game that aims to respond to this need. This practical approach encourages the player to learn by trial and error. Information displayed throughout the game enhances learning, without a cognitive overload to the player. The game evaluation has shown that our approach is efficient and results in the learning of 5S concepts. Index Terms - Lean, Lean Manufacturing, Serious Games, 5S Method. I. INTRODUÇÃO Um dos caminhos para as empresas sobreviverem durante a crise económica que marca a atualidade é focarem-se na eficiência da produção e na redução de custos, aumentando assim a sua competitivade. Este é precisamente o objectivo da filosofia Lean Manufacturing pelo que as empresas têm a necessidade de formar continuamente os seus empregados nesta área. Por outro lado, as Instituições de Ensino Superior devem ser capazes de melhorar a empregabilidade dos seus alunos: através da introdução de formação em Lean Manufacturing nos seus cursos, os alunos saem mais preparados para se integrar num ambiente empresarial e industrial Lean, dinamizando e aumentando a competitividade da empresa. Este artigo descreve um jogo de simulação digital que permite transmitir de forma motivadora, os conceitos e práticas de Lean Manufacturing. Este ambiente de produção simulado torna a formação mais interessante, resultando em alunos mais motivados, com melhor rendimento de estudo e, consequentemente, com uma melhoria nas suas capacidades pessoais e profissionais. Duarte F.Gomes e M. Pereira Lopes encontran-se no Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) ( ){ C. Vaz de Carvalho is with GILT - Graphics, Interaction and Learning Technologies R&D group of the Engineering Institute of Porto, Portugal (Tlf: , Fax: , II. LEAN MANUFACTURING Lean Manufacturing, Lean Production, ou apenas Lean, é uma filosofia de produção orientada para a melhoria da qualidade dos produtos e do serviço ao cliente, através da redução dos desperdícios e, consequentemente, do tempo e do custo de produção. O Lean Manufacturing baseia-se num sistema de produção, criado pela Toyota em 1945, com o nome de Toyota Production System, ou TPS. O Lean Manufacturing possui muitas ferramentas para a otimização da produtividade. Alguns exemplos [1]: SMED: Single Minute Exchange of DIE; TPM: Total Productive Maintenance; 5S Method; KanBan: Work Signaling System; 2-Bin: Materials Replenishment System; Error & Mistake-Proofing; Level-Loading (Heijunka); Inventory Reduction; Kaizen Events (Kaizen Blitzes ou Improvement Events); Continuous Improvement (e Lean Culture Change); O Método 5S é, tipicamente, uma das primeiras ferramentas de Lean que as empresas escolhem implementar, pois os resultados obtidos são quase imediatos. Peterson & Smith [2] definiram o 5S como uma ferramenta de trabalho para desenvolver o planeamento sistemático de classificação, ordem e limpeza, permitindo assim um incremento na produtividade, segurança, clima organizacional, motivação dos funcionários e consequente melhoria da competitividade. O nome desta ferramenta provém das cinco palavras japonesas que definem a metodologia de trabalho: 1. Seiri, que significa Senso de Utilização; 2. Seiton, que significa Senso de Ordenação; 3. Seisō, que significa Senso de Limpeza; 4. Seiketsu, que significa Senso de Normalização; 5. Shitsuke ou Shuukan que significa Senso de Autodisciplina. Os principais benefícios da implementação da metodologia 5S são: 1. Maior produtividade, pela redução de tempo na procura de um determinado objeto. Só ficam no ambiente de trabalho os objetos necessários; 2. Redução de despesas e melhor aproveitamento de materiais. A acumulação excessiva de materiais tende à desorganização; 3. Melhoria da qualidade de produtos e serviços; 4. Menos acidentes de trabalho;

17 DUARTE, PEREIRA Y DE CARVALHO: JOGOS SÉRIOS PARA LEAN MANUFACTURING: O MÉTODO 5S Maior satisfação das pessoas com o seu desempenho. Na primeira fase do processo, é necessário remover todos os materiais e ferramentas desnecessárias, sendo apenas preservado o que for importante para a tarefa a executar. Tudo o resto é removido do posto de trabalho. A segunda fase consiste em melhorar o fluxo de trabalho e simplificar a disposição das ferramentas e equipamentos no posto de trabalho. Estes devem estar acessíveis a todos os funcionários nas áreas em que são utilizados, de modo a melhorar a sua eficiência. A terceira fase é dedicada à limpeza sistemática do posto de trabalho. É uma prática que deve ser realizada diariamente, para manter o posto de trabalho em boas condições. Na quarta fase, dá-se ênfase à normalização pela uniformização de conceitos e processos estabelecidos nas duas primeiras fases. Criam-se referências visuais para estas práticas, melhora-se e corrigem-se comportamentos. A última fase é a sustentação. É necessário manter as quatro fases anteriores em vigor, através da autodisciplina e do controlo, de modo a continuar a seguir estas práticas e evitar cair na antiga rotina. A implementação deste método não é fácil, havendo vários problemas que podem surgir, como: falta de compreensão da metodologia, falta de cooperação por parte dos colaboradores ou falha na transmissão de informação necessária para a correcta aplicação. III. JOGOS SÉRIOS Apesar de existirem jogos de computador há bastante tempo, só com o recente sucesso de vários jogos online é que o mundo se apercebeu do seu valor e da sua capacidade de envolver as pessoas. O avanço tecnológico contribuiu enormemente para um maior desenvolvimento dos jogos, permitindo produzi-los cada vez mais realistas, dinâmicos e interativos. Aliás, Prensky [3] fez um contraste entre a Escola, local de ensino, em que as matérias são descritas como aborrecidas e desinteressantes para os estudantes, face ao mundo dos jogos que os cativam a passar horas seguidas em frente ao computador. Prensky defende ainda que o sucesso dos jogos advém do facto de dar oportunidade ao jogador de aprender, a conduzir carros de alta cilindrada, a pilotar aviões, a combater em guerras, a gerir parques de divertimentos ou a construir civilizações. Em resumo, os jogos ajudam a tomar decisões, a compreender sistemas complexos, a procurar estratégias e, em jogos multi-jogador, a aprender a colaborar e interagir com os outros [4]. Apesar da maior parte dos jogos serem desenhados para entretenimento, há outros que são criados com propósitos didácticos ou formativos. Os Serious Games, ou Jogos Sérios, são desenhados com um objectivo principal: criar um contexto educativo para o jogador, deixando o entretenimento em segundo plano [5]. Pretende-se que o jogador execute tarefas, analise processos e tire conclusões, de forma a aumentar a sua produtividade e os seus conhecimentos sem correr riscos ou sem desencadear uma sucessão de eventos que, na vida real, seriam negativos ou mesmo mortais. Este tipo de jogos é utilizado em inúmeras áreas: engenharia, saúde, educação, defesa militar, gestão de emergências, exploração científica, entre muitas outras. Segundo Prensky [6], as forças militares americanas usam mais de cinquenta jogos diferentes para ensinar vários tópicos, desde estratégia a táticas militares. Um desses jogos é o America s Army: Operations [7], lançado em 2002, que tem mais de dois milhões de utilizadores registados. De acordo com o projeto e-vita [8], quanto mais realistas forem os cenários de um Jogo Sério, mais valiosa é a experiência, uma vez que se pode rapidamente transformar em situações de vida ou negócio real. Os jogos colocam o jogador no limite das suas capacidades, com objetivos ambiciosos mas atingíveis, o que o motiva a tentar dar o seu melhor e a evoluir, sendo estes objetivos traçados mediante as suas capacidades atuais. Existe a sensação de que se está prestes a atingir o objetivo, prestes a passar ao próximo nível [9]. É esta perceção que motiva o jogador e o leva a passar horas a jogar, mantendo um alto grau de concentração. É esta sensação que se pretende que os Jogos Sérios despertem nos jogadores, para melhorar o processo de aprendizagem. Entre as inúmeras vantagens na utilização de jogos na aprendizagem, destacam-se as seguintes [10]: 1. Motivar e aumentar a atenção do jogador; 2. Desenvolver capacidades intelectuais e motoras; 3. Tornar o jogador mais criativo na resolução de problemas; 4. Criar uma forte vontade de superar as dificuldades e problemas que surjam; 5. Aumentar a confiança nas suas capacidades; 6. Criar um sentido de segurança e de realização; 7. Criar experiência numa área de formação; 8. Perceber a aplicabilidade das matérias abordadas; 9. Permitir uma evolução em fatores chaves de produtividade; 10. Criar um sentido de rivalidade saudável entre jogadores; 11. Aumentar o relacionamento e colaboração entre indivíduos; 12. Reforçar relações pessoais. 1) Jogos Sérios na Gestão Um Jogo de Gestão é uma forma de simulação vocacionada para o treino do exercício de funções de Gestão. Este tipo de jogos pode ser aplicado a várias áreas como o Planeamento, a Organização, a Liderança e o Controlo; e a vários níveis, Estratégico, Tático e Operacional. Através da criação de cenários testam-se as capacidades de resposta do jogador, alertando-o e treinando-o para situações que podem acontecer na realidade. 2) Jogos Sérios em Lean Manufacturing A pesquisa de jogos com o objetivo de facilitar a aprendizagem ou o treino de ferramentas de Lean Manufacturing revelou um elevado número de jogos reais (não digitais), o que leva a crer que essa é a plataforma de eleição atual para transmitir conteúdos Lean. Quanto a jogos digitais, apenas se encontrou um exemplo, o Lean Bicycle Factory [11]. Produzido por uma empresa Sueca, este jogo tem como objetivo que o jogador melhore o processo de produção de bicicletas. Esta análise mostrou que

18 12 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, May há uma necessidade de jogos digitais que permitam a aprendizagem de conteúdos de Lean Manufacturing. Da mesma forma, a maior parte da formação e treino no Método 5S é feita através de jogos de simulação reais [12]. A pesquisa realizada não revelou nenhum Jogo Sério digital desenvolvido para o Método 5S, o que confirma uma necessidade não satisfeita. IV. METODOLOGIA A metodologia adoptada neste estudo baseou-se na estrutura do desenvolvimento de projecto mais tradicional, que possui as seguintes fases: 1. Iniciação; 2. Definição; 3. Especificação e Design; 4. Desenvolvimento; 5. Entrega; 6. Avaliação. Transversalmente, as fases de Gestão e Testes são realizadas ao longo de todo o período de desenvolvimento do projeto. A metodologia foi adaptada no sentido de incluir algumas características de prototipagem rápida, nomeadamente a entrega contínua e rápida de software utilizável e múltiplos pontos de situação com o cliente. A. Iniciação A iniciação resumiu-se à identificação do problema e à pesquisa bibliográfica. Tratando-se de uma análise académica com uma vertente industrial foi necessário garantir que a análise feita contemplasse casos de sucesso da própria indústria, não se limitando a modelos mais teóricos sem aplicação prática. 1) Identificação do Problema: Esta fase do processo exigiu que fossem estudadas outras formas de resolver o problema, como por exemplo, o recurso a outras tecnologias. 2) Pesquisa Bibliográfica A pesquisa bibliográfica para este projecto fez-se, maioritariamente, com o recurso à maior fonte de informação livre à escala mundial, a internet, nomeadamente através do Google Scholar 2. Foram utilizados, ainda, os repositórios de dissertações do ISEP, da FEUP e da Universidade do Minho. Foi consultado o conteúdo resultante das pesquisas feitas desde livros, artigos, teses em áreas semelhantes, vídeos de palestras, quer nas áreas de criação e desenvolvimento de jogos, quer na área de Lean Manufacturing. B. Definição O principal objectivo desta fase foi o de definir o que se iria construir e como. Após o levantamento de requisitos, a análise do tema, matéria a incluir e o intervalo temporal disponível, definiu-se a seguinte ordem de trabalhos: Definir toda a estrutura do jogo; Definir os quatro cenários do jogo; Criar a plataforma: menus, pontuação, site web, entre outros; Fig. 1 - Diagrama da Estrutura de Desenvolvimento do Projeto Implementar os cenários de acordo com o tempo disponível; Testar a validade da abordagem. Alguns documentos foram criados como evidências desta etapa, respondendo às questões: A que audiência se destina o jogo, requisitos, tecnologias, conteúdos, planeamento e riscos. Estes documentos são de extrema importância, pois contêm a maior parte, se não toda a informação da proposta de trabalho. C. Especificação e Design Os documentos propostos no sub-tópico anterior já incluíam, em detalhe, toda a informação necessária para dar resposta ao que é pedido na fase da Especificação e Design. O desenho gráfico dos cenários propostos ajuda a criar uma ideia inicial do que se vai produzir na fase de desenvolvimento. Desta fase resultou um conjunto de documentos de apoio à implementação, de modo a manter esta focada no que é essencial. Segue-se uma lista destes documentos: Lista de funcionalidades; Lista de interacções dos componentes; Definição do menu de navegação; Lista de materiais necessários; Lista de requisitos; Lista de entregáveis; Lista de hardware e requisitos mínimos para o jogo; Documento Proof of Concept; D. Desenvolvimento Nesta fase, foi iniciada a produção. Começou, assim, a prototipagem, teste e avaliação, à medida que se foi avançando na implementação. Após cada etapa de avaliação foram acrescentadas funcionalidades ao protótipo, que por sua vez foram testadas e avaliadas, recomeçando assim o ciclo. Usou-se assim a prototipagem evolucionária, o que significa que o protótipo inicial formou a base, que foi evoluída nas iterações seguintes até se considerar como produto final. Usar este tipo de abordagem ao problema é o ideal, uma vez que a prototipagem rápida é vocacionada para a criação de sistemas e entregas complexos. O número de protótipos pode variar em função da dimensão e complexidade do projecto, das competências da equipa e do tempo disponível para implementação. Esta metodologia permite que haja uma certa flexibilidade, caso algum requisito seja alterado. 2

19 DUARTE, PEREIRA Y DE CARVALHO: JOGOS SÉRIOS PARA LEAN MANUFACTURING: O MÉTODO 5S 13 E. Entrega Esta fase incluiu todos os passos necessários para preparar a entrega do projecto, depois de este passar com sucesso nos testes. Seguiu-se a preparação para a entrega e a entrega final do produto. Como, neste caso, a entrega correspondeu ao site onde o jogo seria colocado, foi necessário preparar o servidor, colocar todos os recursos necessários online, criar documentação de apoio e garantir que tudo estava em ordem. F. Avaliação A avaliação do projecto foi desenhada de forma a analisar o uso do produto que se implementou. Esta fase é de extrema importância, uma vez que permite detectar falhas no design do produto, permitindo a sua correcção. Foram avaliados os seguintes critérios: Usabilidade; Design do produto; Robustez do protótipo; Revisões realizadas por especialistas. V. O JOGO 5S O objetivo do jogo é aumentar a produtividade do colaborador, através de formação em Lean Manufacturing, mais especificamente o Método 5S. Para a empresa, resulta num aumento da sua competitividade e redução dos desperdícios, uma vez que está a otimizar os recursos disponíveis. A ideia prática do jogo é confrontar o utilizador com uma tarefa a ser por ele executada. Para a realização, são necessárias ferramentas e matérias-primas. É fornecida ao utilizador uma lista com todos os itens, de onde o jogador terá de escolher os que precisa (sort). Atribui-se uma identificação, tags (vermelhas, amarelas e verdes) aos itens, consoante a sua importância na realização da tarefa. O utilizador terá de escolher os sítios onde se podem guardar os itens até à altura de serem necessários. Deverá ser escolhido o sítio mais conveniente para cada (stabilize). Ao visualizar o ambiente de trabalho, deve avaliar se é necessário fazer algum tipo de limpeza e, em caso afirmativo, executá-la (shine). Através de vários cenários, o utilizador terá uma ideia da aplicabilidade de cada um destes procedimentos. Poderá criar e sugerir zonas destes cenários para aplicação de outros procedimentos, também relevantes (standardize). No último tópico (sustain), pretende-se que o utilizador seja capaz de manter estes procedimentos. Para a validação deste jogo, foi feita a avaliação da performance do utilizador nos diversos cenários, no início e no final dos melhoramentos por ele propostos. Os quatro cenários propostos foram: 1. Armazém; 2. Posto de trabalho fabril (ou bancada partilhada por mais de um funcionário); 3. Posto de trabalho num escritório de uma empresa; 4. Ambiente de um computador (pastas, documentos, reciclagem, atalhos, ambiente de trabalho). Todos os cenários pretendem transmitir as mesmas competências, de modo a que a sua assimilação seja executada através de comparações entre eles. A. Conceção dos Cenários da Aplicação Este artigo, pela necessidade de síntese, aborda apenas o quarto cenário apresentado, correspondente ao ambiente de utilização de um sistema informático. Objetivos: Sugerir um sistema de ficheiros comum a todos; Ordenar o ambiente de trabalho de um computador. Objetos: Pastas e ícones espectáveis num computador de trabalho. Contexto: Porque será que é tão difícil navegar pelo sistema de ficheiros de um computador? É realmente vantajoso, ou produtivo, ter todos os documentos, imagens ou outro tipo de ficheiros espalhados pelo ambiente de trabalho? O que se propõe com este jogo é que o utilizador aplique o Método 5S no computador de uma empresa: o utilizador cria uma árvore de pastas para guardar ficheiros de um dado negócio e organiza um ambiente de trabalho de um computador, por exemplo. Para a organização do ambiente de trabalho, simula-se, de forma realista, o ambiente usado na plataforma Windows, com ícones: Meu Computador, Reciclagem, ficheiros e pastas. O objetivo chave é a organização de informação digital. O método de avaliação de performance do jogador baseia-se no recurso a diagramas de spaghetti, criados através da monitorização da posição do cursor no ecrã do computador. B. Desenho gráfico dos cenários O cenário pretende simular um ambiente de trabalho autêntico de um computador tendo sido realizado com recurso a imagens capturadas de ecrãs de computador da plataforma Windows 7. Inicialmente é mostrada uma cena representando um ambiente de trabalho desorganizado, com documentos, atalhos e pastas espalhados pelo ecrã. No final, pretende-se um ambiente de trabalho organizado, idêntico ao da Fig.2. Um ambiente limpo e fácil de utilizar. C. Desenho da estrutura do jogo e cenário escolhido A estrutura do jogo permite a escolha entre os quatro cenários, possibilitando igualmente a sua evolução futura em termos de número de cenários. Fig. 2 - Exemplo de um ambiente de trabalho organizado

20 14 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, May Fig. 3 - Wireframe dos ecrãs do jogo D. Tecnologias a utilizar Para a implementação de jogos, está disponível no mercado um leque variado de ferramentas. No entanto, não existe nenhuma em concreto que seja especificamente destinada ao desenvolvimento de Jogos Sérios, provavelmente devido ao facto destes serem recentes. Dado que existem Jogos Sérios desenvolvidos usando motores gráficos e motores de jogo populares no mercado, como Half-Life 2 3, The Sims 4 e Second Life 5, ponderou-se o uso de motores de jogos gráficos, como o Thinking Worlds 6, muito usado para criar simulações, e o Unity 7, conhecido pela portabilidade entre várias plataformas como Mac, PC, web e plataformas móveis, como ios e Android. O motivo que levou a ser ponderado o uso destes motores, deveu-se ao facto de haver algumas semelhanças entre os dois tipos de jogos no que diz respeito à interactividade entre o utilizador, o cenário e as tarefas passíveis de serem realizadas. Fez-se ainda uma análise dos motores de aventuras gráficas mais populares, comparando-se as suas vantagens e desvantagens, de modo a definir qual seria o mais indicado. O factor a que se deu mais importância foi a usabilidade e a ajuda da comunidade de programadores, uma vez que todos os motores gráficos cumprem a maior parte dos requisitos necessários para a criação de aventuras gráficas. Alguns motores gráficos profissionais, como o SCUMM 8, desenvolvido pela LucasArt, não foram considerados por não estarem disponíveis para o público académico. Apesar de a pesquisa ter devolvido um número elevado de outras soluções passíveis de serem usadas para este fim, optou-se por listar as que respondiam mais de perto aos requisitos anteriores: 1. Adventure Game Studio 9 ; 2. Wintermute Engine 10 ; 3. Visionaire Studio SCUMM O Visionaire Studio mostrou-se mais adequado para a realização deste projecto, pelo que foi feita uma análise mais exaustiva desta ferramenta para melhor se entender as suas especificidades e o seu funcionamento. Em particular, fez-se um levantamento das desvantagens no seu uso relativamente ao desenvolvimento do jogo 5S: 1. Limitações ao desenvolvimento comercial de jogos; 2. Pouca documentação disponível e de fraca qualidade; 3. Dificuldade em programar eventos temporais no jogo; 4. Processamento dos eventos e acções são principalmente associados a personagens e não a objectos; 5. Limita a implementação de código personalizado pelo programador; 6. Não permite entrada de texto, só caracteres individuais; 7. Não permite criar menus de contexto; 8. Não permite fazer tracking da posição do cursor; 9. À medida que se adicionam cenários, objectos, acções, etc, a ferramenta de desenvolvimento fica mais lenta; 10. Há uma notória lentidão, se o jogo estiver a ser executado ao mesmo tempo que certos browsers; Uma alternativa ao uso de motores gráficos é desenvolver o jogo de raiz, usando Flash e ActionScript3. Esta decisão não pode ser tomada de consciência leve, por trazer vantagens e desvantagens: Vantagens 1. Maior liberdade de implementação, não existem as limitações de um motor gráfico; 2. Permite criar uma solução mais personalizada; 3. Evita chegar a um impasse a meio da implementação, devido a algum factor que, acidentalmente, não tenha sido considerado; 4. Existem inúmeras bibliotecas livres que ajudam a implementação; 5. Existem vários tutoriais; 6. Existe um elevado número de fóruns de entreajuda de programadores; 7. Plataforma livre e sem custos de utilização. Desvantagens 1. Maior tempo de desenvolvimento; 2. Todas as acções e eventos de dispositivos de entrada têm de ser programados; 3. Pode gerar uma solução menos robusta (a qualidade do jogo será directamente proporcional à qualidade da programação); 4. Maior risco de insucesso. Após este processo de selecção de ferramentas a utilizar, optou-se por fazer o jogo de raiz, usando Flash e ActionScript3, pelas vantagens enumeradas e pelas características específicas do projecto, nomeadamente em termos de liberdade de implementação. E. Implementação do trabalho Este cenário pretende emular o Sistema Operativo Windows 7, por ser o SO mais usado no mercado 11

21 DUARTE, PEREIRA Y DE CARVALHO: JOGOS SÉRIOS PARA LEAN MANUFACTURING: O MÉTODO 5S 15 Fig. 4 - Ecrã de autenticação (esquerda por preencher, direita preenchido) Fig. 6 - Ecrã de resultados da primeira etapa através do botão vermelho com uma cruz branca, situada na parte superior direita da janela. Esta janela pretende fornecer ao jogador informações relevantes sobre os conteúdos que este está a pôr em prática. À semelhança do sistema Windows, os documentos, bem como as pastas e as reciclagens, são construídos da mesma forma. Estes elementos são constituídos por uma imagem (icon) que representa o tipo ou género de elemento, seguido de um nome com a extensão deste elemento. Fig. 5 Ecrã de área do jogo empresarial e no mercado industrial. Assim, o primeiro ecrã emula a fase de carregamento do SO. Segue-se o ecrã de autenticação, na figura 4. Neste ecrã, o jogador terá de introduzir o seu primeiro e último nome. Uma vez preenchido, serão dadas duas opções ao utilizador: Começar um jogo novo ou continuar um jogo que tenha previamente salvado. A opção de continuar o jogo só será mostrada se o jogador tiver salvado o seu jogo anteriormente. Para qualquer uma das opções escolhidas é mostrado ao jogador um ecrã com os objetivos. Na figura 5, pode visualizar-se a área de jogo que é constituída por quatro áreas. A área principal é o fundo onde são colocados os documentos e pastas de forma aleatória. Por ordem descendente na posição no ecrã, tem-se: a área do cronómetro/botão de salvar o jogo; a área de notificações (pode ser fechada) e a área de entrega de documentos (pode ser maximizada e minimizada). O cronómetro serve para mostrar ao jogador, numa primeira fase do jogo, quanto tempo demorou até encontrar o documento ou, numa segunda instância do jogo, o tempo restante até acabar a ronda. Associado ao cronómetro, verificam-se as condições de final de jogo. Na primeira etapa, só existe a condição do jogador encontrar o documento. Na segunda etapa, o jogador deve organizar o cenário. Não existindo condição de fim de jogo, este acaba quando o jogador selecionar salvar, significando que está pronto para a próxima etapa. A terceira área do ecrã está reservada a outro elemento: a área de entrega de documentos. O jogador deve arrastar e largar o documento que é pedido. Caso acerte, a palavra Resposta será substituída por Resposta certa e a ronda terminará; caso contrário, será substituída por Resposta errada, tente novamente. Para qualquer das opções, é atribuída uma pontuação consoante a sua resposta. A janela de informações surge sempre na mesma área do ecrã, de modo a não confundir o jogador, e pode ser fechada É permitido ao jogador abrir o documento, de modo a que possa verificar se o nome atribuído ao ficheiro é o mais correto. Podem ainda aparecer pastas, que têm como único objetivo armazenar outras pastas, atalhos e documentos, permitindo, assim, uma maior organização dos ficheiros. No final, o jogador pode visualizar o ecrã de resultados depois de ter encontrado o documento pedido na primeira etapa do jogo (Ilustração 6). Pode ainda abrir o diagrama spaghetti (Ilustração 7) que regista as ações do jogador, para consulta de informações adicionais. Um diagrama spaghetti é uma representação visual do processo de deslocação do jogador (neste caso do cursor) que, através de uma linha contínua, traça o caminho entre um elemento/estação ou atividade [13]. Esta linha contínua permite que as equipas de gestão de processos identifiquem desperdícios no fluxo de trabalho, permitindo assim removê-las, agilizando o processo. Em seguida, uma vez que procurar um determinado documento num ambiente desorganizado se provou uma tarefa bastante difícil, cabe ao jogador propôr um sistema de organização para o ambiente de trabalho. Nesta etapa, não é necessário haver um cronómetro, pois não se pretende apressar o jogador e fazer com que este tome decisões precipitadas. Dado que o único objetivo para esta etapa é propôr uma organização, para avançar, o jogador só terá de pressionar o botão, para salvar o jogo. Assim que o jogador pressionar o botão, para salvar a organização que propôs, ele será informado do grau de sucesso alcançado. Na última etapa, é pedido ao jogador que pesquise outro documento selecionado aleatoriamente. Desta vez, o jogador terá de o encontrar dentro do tempo disponível, que pode ser consultado no ecrã anterior. Caso o jogador consiga encontrar o documento em menos tempo do que o inicialmente demorado, pode concluir-se, indiscutivelmente, que o método por ele proposto de organização do cenário resultou.

22 16 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, May TABELA I RESPOSTAS AO QUESTIONÁRIO (PONTUAÇÕES FINAIS EM PERCENTAGEM) Núm. Discordo Completa/ Discordo Indiferente Concordo Concordo Completa/ Não resp. 1 0% 20% 0% 77,33% 6,67% 0% 2 0% 6,67% 13,33% 66,67% 13,33% 0% 3 0% 0% 46,47% 40% 13,33% 0% 4 0% 13,33% 20% 46,47% 20% 0% 5 0% 0% 6,67% 60% 33,33% 0% 6 0% 0% 26,67% 66,67% 6,67% 0% Fig. 7 - Ecrã com o diagrama de spaghetti VI. AVALIAÇÃO Segundo Tsukumo [14], os Métodos de Avaliação de Software mais comuns baseiam-se nos seguintes parâmetros: Funcionalidade, Usabilidade Confiabilidade, Eficiência, Manutenibilidade, Portabilidade. A avaliação foi conduzida através de uma metodologia de estudo de caso. O público-alvo foi um grupo (15) de alunos que frequentam o Mestrado de Engenharia Mecânica no ISEP uma vez que faz parte do seu curso a aprendizagem de conteúdos Lean. Foi feita uma apresentação aos alunos, explicados os objetivos e funcionalidades do jogo após o que eles o jogaram de forma autónoma. Alguns dos parâmetros de avaliação foram passíveis de ser recolhidos através da observação do grupo, enquanto interagia com o jogo. No final, foram recolhidos quinze (15) questionários preenchidos, tendo sido todos validados e aceites. Um conjunto de entrevistas informais conduziu igualmente à recolha de dados qualitativos para o estudo. A. Questionário para a avaliação do Jogo As perguntas foram escolhidas de modo a melhor perceber e avaliar se o jogo é de facto intuitivo, tem qualidade, é realista, motiva a aprendizagem entre outros aspectos. Por outro lado, o questionário não deveria ser demasiado extenso para não ser rejeitado pelos alunos. O questionário de avaliação é composto pelas seguintes afirmações: 1. O jogo é intuitivo. 2. O cenário proposto é realista. 3. O jogo permitiu-me compreender melhor o Método 5S. 4. Este jogo motiva a aprendizagem. 5. Este tipo de abordagem deve ser aplicado a outros tópicos do Lean. 6. A informação fornecida no jogo tem qualidade. 7. A informação fornecida no jogo tem a profundidade adequada. 8. Tenho conhecimento da existência de outro tipo de jogos para o Método 5S. 9. Já joguei outro tipo de jogos sobre Lean. 10. Este jogo deve ser melhorado. 11. A aprendizagem do Método 5S deve ser feita num formato diferente. 12. Este tipo de ferramentas é uma mais-valia para a formação. 13. Este jogo é muito complexo. 7 0% 13,33% 40% 40% 0% 6,67% 8 26,67% 40% 20% 0% 13,33% 0% 9 33,33% 33,33% 26,67% 0% 6,67% 0% 10 0% 6,67% 6,67% 66,67% 20% 0% 11 1,03% 33,33% 40% 6,67% 6,67% 0% 12 0% 0% 0% 66,67% 33,33% 0% 13 33,33% 46,47% 13,33% 6,67% 0% 0% Total 8,21% 16,41% 20% 41,54% 13,33% 0,51% Os alunos responderam a cada uma destas questões, assinalando, numa escala de 0 (mínimo) a 5 (máximo), o quanto concordavam com as afirmações: 0 Discordo completamente; 1 Discordo; 3 Indiferente; 4 Concordo; 5 Concordo plenamente. Apesar desta observação não poder ser quantificada, nem dar certezas nos resultados, já forneceu uma ideia clara da aceitação do jogo e dos aspetos que devem ser melhorados. B. Apresentação dos resultados Segue-se, agora, a tabela resultante do processamento dos quinze questionários preenchidos, onde se contabilizaram as pontuações totais obtidas para cada afirmação do questionário. C. Discussão dos resultados obtidos Neste tópico, serão apresentadas explicações dos resultados obtidos para cada uma das afirmações do questionário. O jogo é intuitivo. Para a primeira afirmação, oitenta por cento (80%) dos jogadores concordaram que é intuitivo. É um ótimo resultado, significando que a simulação do ambiente de trabalho, familiar a todos estes, está realista, correspondendo ao objetivo pretendido. O cenário proposto é realista. Apesar das dificuldades sentidas em criar elementos espectáveis de serem encontrados no ambiente de trabalho de um computador, na área de contabilidade, foi possível, de acordo com estes resultados, criar um cenário realista, oitenta por cento (80%) dos jogadores concordaram com a afirmação. Este resultado significa, ainda, que o nível de complexidade do cenário transmite ao jogador a ideia de que o computador faz parte de um ambiente de trabalho empresarial, mas não o impede de jogar, por este não possuir conhecimentos na área.

23 DUARTE, PEREIRA Y DE CARVALHO: JOGOS SÉRIOS PARA LEAN MANUFACTURING: O MÉTODO 5S 17 O jogo permitiu-me compreender melhor o Método 5S. Já a afirmação 3 dividiu o grupo. Apesar de cinquenta e três por cento (53%) concordarem que o jogo lhes permitiu compreender melhor o Método 5S, quarenta e sete por cento (47%) mostraram-se indiferentes. Isto pode ser devido ao jogo não entrar em pormenores sobre a matéria, explicandose o conceito geral e os objetivos de cada etapa do processo. Outra observação que deve ser feita é que o grupo que avaliou o jogo é constituído por alunos que estão a frequentar o Mestrado em Engenharia Mecânica e que já possuem experiência nesta área. Para estes o jogo teria de aprofundar a sua matéria, para que conseguisse cativá-los. Este jogo motiva a aprendizagem. Esta afirmação obteve um resultado positivo: sessenta e sete por cento (67%) dos alunos concordam que o jogo motiva aprendizagem dos conteúdos. Sendo esse um dos principais requisitos, pode afirmar-se que foi cumprido com sucesso. Este tipo de abordagem deve ser aplicado a outros tópicos do Lean. Esta afirmação vem confirmar que existe uma necessidade por responder de Jogos Sérios que dinamizem e auxiliem a aprendizagem, de uma forma prática, de conteúdos de Lean Manufacturing. Noventa e três por cento (93%) dos jogadores concordaram com a afirmação afirmando que existem, também, outros tópicos de Lean, que podem ser ensinados através deste tipo de jogos. A informação fornecida no jogo tem qualidade. Uma vez que a informação utilizada no jogo resulta da junção de uma pesquisa realizada e de uma apresentação sobre o Método 5S, feita para a Lean Learning Academy, era previsível que esta tivesse qualidade. Restava saber se está ao nível de alunos de Mestrado, que já possuem alguma experiencia prática. Pode concluir-se que a qualidade da informação apresentada está a esse nível uma vez que representa a opinião de cerca de setenta e dois por cento (72%) dos jogadores. A informação fornecida no jogo tem a profundidade adequada. Em relação ao detalhe da informação fornecida, quarenta por cento (40%) dos alunos que preencheram os questionários são da opinião que não tem profundidade que chegue. Esta afirmação pode ser explicada pelos mesmos motivos da afirmação número três. Os alunos, que avaliaram este jogo, já possuem experiência prática, bem como uma licenciatura em Engenharia Mecânica, logo já estão familiarizados com os conteúdos. Em conversa, depois da avaliação, estes afirmaram que, se a aplicação for direcionada para alunos que começam agora a aprender estes conteúdos, a profundidade é a mais indicada. Tenho conhecimento da existência de outro tipo de jogos para o Método 5S. As pontuações atribuídas a esta afirmação permitiram concluir que a maior parte dos alunos sessenta e sete por cento (67%) não conhece nenhum jogo que tenha como conteúdo o Método 5S. Aos alunos que responderam que conhecem jogos que possuem o Método 5S como conteúdo, treze por cento (13%), afirmaram, depois da avaliação, que só conhecem jogos reais com este tema e que para a plataforma digital é a primeira vez que experimentaram um. Já joguei outro tipo de jogos sobre Lean. Esta afirmação espelha a realidade da situação atual desta área de ensino. Já se concluiu que existem pouquíssimos jogos digitais e bastantes jogos reais de Lean que não estão a ser jogados. Sessenta e seis por cento (66%) dos jogadores nunca tinham jogado jogos deste tipo. Este jogo deve ser melhorado. Esta afirmação é bastante relevante, pois permite avaliar se existe qualidade na base do jogo, de modo a dar continuidade à implementação deste. Da totalidade dos alunos, oitenta e sete por cento (87%) afirmou que este jogo deve ser melhorado, no sentido de implementar os cenários em falta. A aprendizagem do Método 5S deve ser feita num formato diferente. Esta afirmação parece tê-los dividido. Apesar da diferença entre aqueles que têm uma forte opinião sobre esta (catorze por cento (14%) concordaram e quarenta e seis por cento (46%) discordaram), houve quarenta por cento (40%) dos alunos que se mostraram indiferentes perante este ponto. A razão de tanta indiferença pode estar centrada no facto de os alunos já terem conhecimentos na matéria lecionada. A pergunta seguinte pretende fazer o despiste para esse caso. Assim sendo, pode concluir-se que quarenta e seis por cento (46%) das pessoas inquiridas são da opinião que este formato é bom para o ensino destes conteúdos. Este tipo de ferramentas é uma mais-valia para a formação. Para esta afirmação não houve qualquer tipo de dúvidas, uma vez que cem por cento (100%) dos inquiridos concordaram com a afirmação. Como se tem vindo a afirmar, jogos como este são uma mais-valia no auxílio da formação. Existe um consenso generalizado de que são necessárias mais ferramentas deste tipo para dinamizar a aprendizagem e treino de conteúdos de Lean. Este jogo é muito complexo. Concluindo o questionário de avaliação, esta afirmação servia de controlo para avaliar se é necessário complicar ou simplificar o cenário inicial proposto. Caso este fosse muito complexo e fosse necessário o jogador estar familiarizado com conceitos de contabilidade, teria de ser simplificado. Quarenta e sete por cento (47%) dos alunos não concordam com a afirmação e trinta e três por cento (33%) não concordam completamente. Para satisfazer este grupo de alunos, pode optar-se por torná-lo mais complexo. Contudo, a maioria dos alunos afirma que o cenário tem a complexidade ideal Outros comentários Enquanto decorriam as avaliações, os alunos, que iam acabando e entregando a sua avaliação, sugeriam verbalmente algumas ideias. Um aluno sugeriu que em vez das três fases que o jogo tem, usar cinco, uma para cada fase do Método 5S, de modo a que quem jogar interiorize melhor o conceito deste. Esta ideia já tinha sido debatida na fase de conceção. Como foi difícil encontrar um objetivo do jogo para certos processos do Método 5S, de modo a que este fosse coeso, optou-se por usar apenas três. Contudo, aprecia-se o facto de os alunos terem revelado interesse em ajudar a melhorá-lo. Vários alunos comentaram, ainda, que acharam o jogo bom, que tem uma ideia interessante e bem conseguida. Um aluno sugeriu que se use mais imagens, para explicar o Método 5S na área de Materiais de Estudo do jogo. Este

24 18 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, May é um ponto válido, que será tido em conta no trabalho futuro deste projeto. Um outro aluno apontou pequenos problemas que encontrou no jogo, como: um documento não tinha nome e uma pasta não dava para apagar. No geral, houve um bom ambiente na sala durante a avaliação, quatro ou mais jogadores jogaram o cenário mais de uma vez. Todos os jogadores acabaram o jogo. Não houve nenhum incidente a registar. Resumindo, os resultados obtidos superaram as expectativas, havendo uma grande aceitação do jogo pelo grupo que o avaliou. A maior parte dos alunos inquiridos não conheciam outros jogos digitais sobre Lean Manufacturing, o que justifica que a pesquisa feita antes da implementação do jogo só tenha encontrado um jogo com estas características. VII. CONCLUSÕES Este artigo propôs um Jogo Sério que permite pôr em prática o Método 5S, servindo ainda como ferramenta motivadora, para que quem o jogue aprofunde o seu conhecimento na matéria. Foi feita uma avaliação do estado atual dos Jogos Sérios para esta área. Tendo em conta as necessidades e requisitos obrigatórios, foi elaborado e implementado um jogo para dar resposta a esta situação. Após a avaliação realizada ao cenário implementado, pôde concluir-se que esta é uma ferramenta motivadora para a aprendizagem dos conteúdos propostos. Face a este resultado, implementando os restantes cenários, ter-se-á uma solução completa com probabilidade de sucesso no mercado. Em conclusão, pode dizer-se que, apesar de existirem melhoramentos a serem feitos, como em qualquer outro projeto, se obteve um bom jogo que servirá de base para quem quiser aprender e adquirir conhecimentos sobre os conteúdos que este aborda. Foram tomadas decisões difíceis e ponderadas, correramse riscos ao escolher as plataformas do projeto, mas, no final, obteve-se um jogo e uma boa base para a criação dos restantes cenários projetados. No que diz respeito a trabalhos futuros, agora que se obteve um bom feedback e a confirmação que a ferramenta proposta responde às necessidades sentidas, resta implementar os restantes cenários, já delineados, completando assim o jogo. A. Notas Finais O jogo está disponível online através do site duartegomes.com/metodo5s. Pode dar opiniões e sugestões para o correio eletrónico REFERENCIAS [1] ThroughPut Solutions. Lean Manufacturing Definition - As We See It. [Online] 18 de fevereiro de [Citação: 4 de outubro de 2011.] [2] Peterson, Jim and Roland, Smith. The 5S Pocket Guide, Productivity. Portland,USA : Productivity Press, [3] Prensky, Marc. Digital Game-Based Learning. ACM Computers in Entertainment, Vol. 1, No. 1. New York, NY : Games2train, [4] Andrade, F. Possibilidades de uso do RPG. Available at: [5] Chen, S., Michael, D., Serious Games: Games that Educate, Train and Inform. USA, Thomson Course Technology [6] Mcmeans, Cristal. Advantages Of Using 5s Simulation Games. articlesnatch.com. [Online] 16 de fevereiro de [Citação: 4 de outubro de 2011.] Of-Using-5s-Simulation-Games/ [7] America's Army. [Online] [Citação: 20 de 10 de 2011.] americasarmy.com. [8] e-vita - Projeto que promove e investiga a inovação orientada para a pedagogia, e que é cofinanciado pela DG Educação e Cultura da Comissão Europeia, ao abrigo do Programa de Aprendizagem ao Longo da Vida (Lifelong Learning Programme), KA 3. [9] R. Batista, C.V. Carvalho, Learning Through Role Play Games, Proceedings of FIE th IEEE Annual Frontiers in Education Conference, October 2008 [10] Riyis, Marcos T. RPG e Educação. Available at:: [11] Ludosity. Lean Bicycle Factory Demonstration Game. [Online] [Citação: 20 de 10 de 2011.] [12] Mcmeans, Cristal. Advantages Of Using 5s Simulation Games. articlesnatch.com. [Online] 16 de fevereiro de [Citação: 4 de outubro de 2011.] Of-Using-5s-Simulation-Games/ [13] Bialek, Ron, L. Duffy, Grace e W. Moran, John. Process Analysis Tools - Spaghetti Diagram. asq.org. [Online] [Citação: 16 de fevereiro de 2011.] 5/10/2010. [14] Tsukumo, A. e. (1997). Qualidade de Software: Visões de Produto e Processo de Software. VIII CITS - CONFERÊNCIA INTERNACIONAL DE TECNOLOGIA DE SOFTWARE:QUALIDADE DE SOFTWARE. Curitiba, Paraná, Brasil: Anais. Duarte F.Gomes, nascido a 12 de fevereiro de 1987, de Penafiel. Completou a Licenciatura em Engenharia Informática no ISEP em 2009 ( ). Encontra-se a concluir o Mestrado em Sistemas Gráfico e Multimédia no ISEP ( ). M. Pereira Lopes, é Licenciado (1990) em Engenharia Mecânica pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Mestre em Logística e Engenharia Industrial, especialidade de Logística e Distribuição e Doutorado em Produção e Sistemas pela Escola de Engenharia da Universidade do Minho. É Professor Adjunto do Dep. Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) onde exerce atividade há mais de 18 anos. Desenvolveu prática profissional em várias empresas nas áreas de Gestão da Produção e Logística, durante 15 anos. É Diretor do Mestrado em Gestão de Processos e Operações e investigador do Centro de Investigação e Desenvolvimento em Engenharia Mecânica do qual foi Vice-Presidente entre 2005 e Orientou/orienta mais de 20 teses de Mestrado e Doutoramento, e participou/participa em vários projetos de investigação, nacionais e internacionais, e projetos com empresas, que resultaram em diversas publicações/comunicações e uma patente. C. Vaz de Carvalho, Senior Member (SM) do IEEE. É Licenciado (1988) e Mestre (1994) em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto e Doutorado (2001) em Tecnologias e Sistemas de Informação pela Escola de Engenharia da Universidade do Minho. É docente do Ensino Superior há 21 anos, encontrando-se atualmente na categoria de Professor Adjunto do Dep. Engenharia Informática do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP). Desempenhou o cargo de Vice- Presidente do Dep. Eng. Informática entre 2000 e 2001 e Presidente desse Departamento entre 2003 e Foi Diretor ( ) de elearning do Instituto Superior de Engenharia do Porto e do Instituto de Desenvolvimento Tecnológico, a entidade do Instituto Politécnico do Porto que faz a ligação com a realidade empresarial. Dirigiu, entre 1997 e 2000, a Unidade de Ensino a Distância do Instituto Politécnico do Porto. Atualmente, é Coordenador Científico do Grupo de Investigação GILT (Graphics, Interaction and Learning Technologies), tendo orientado ou orientando 7 teses de Doutoramento e 30 de Mestrado neste âmbito. Ao longo da sua carreira foi autor de mais de 100 publicações e comunicações sobre este tema, incluindo nove livros (como autor e editor). É ainda de destacar a participação em mais de 20 projetos Nacionais e Europeus, assumindo a coordenação global de vários. Desde janeiro de 2011 é Presidente do Capítulo Português da Sociedade de Educação do IEEE. Em agosto de 2011 foi reconhecido como Membro Sénior do IEEE, em reconhecimento das atividades realizadas no âmbito da Engenharia.

25 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Abordagens Inovadoras a Jogos Sérios S. Cruz-Lara, Member, IEEE, B. Fernández-Manjon, Member, IEEE, C. Vaz de Carvalho, Senior Member, IEEE Title Innovative Approaches to Serious Games Abstract The field of Serious Games focus on the design, development, application and use of games for other purposes beyond entertainment. Education and training are the main application areas, but Serious Games have been successfully used in health, research, planning, emergency, and military advertising. Despite the evidence of efficacy, displayed also in this special edition, there is still limited use of Serious Games. This has mainly to do with social issues and stereotypes about the relationship of games and serious purposes. Initiatives like the SEGAN network that address the need to systematize the European approaches to Serious Games assume therefore great relevance. SEGAN is a Community of Practice to exchange ideas and experiences related to Serious Games. For instance, SEGAN can be the right place to extend the discussion on the high-quality articles that we present in this special edition about innovative approaches to Serious Games. Index Terms Serious Games, Community of Practice, Social Network, Game-Based Learning O S jogos são contextos estruturados, com regras bem definidas, onde os jogadores têm objectivos e desafios claros, com a vitória como meta final. Os jogos oferecem um ambiente motivador e envolvente onde os utilizadores 'aprendem fazendo' através dos seus próprios erros, graças a desafios adequados ao nível de competência do jogador e a uma realimentação constante. É um ambiente controlado capaz de reforçar as capacidades de decisão, trabalho em equipa, as competências sociais, de liderança e colaboração. Os Jogos Sérios ou Serious Games (SG) focam-se na concepção, desenvolvimento, uso e aplicação de jogos para outros fins para além do entretenimento. A educação e a formação constituem as principais áreas de aplicação de SG, mas eles têm sido utilizados, com igual sucesso, nas áreas da saúde, investigação, planeamento, emergência, publicidade e fins militares. No entanto, apesar da evidência de eficácia, bem demonstrada pelo conjunto de excelentes artigos que aqui publicamos, há ainda uma utilização limitada de SG. Isto tem principalmente a ver com questões sociais e estereótipos sobre a relação entre jogos e propósitos sérios. E, no entanto, o número de projectos e outras iniciativas Europeias de desenvolvimento de Jogos Sérios é bastante elevado, uma vez que se trata de uma área em franco progresso. Por exemplo, só ao abrigo do programa LLP (Aprendizagem ao Longo da Vida) há mais de 65 projectos em que os jogos são usados como ferramentas de aprendizagem. Mas este é apenas um exemplo dado que há S. Cruz-Lara is with the LORIA and the Université de Lorraine ( B. Fernández is with the Complutense University of Madrid, Spain ( C. Vaz de Carvalho is with GILT - Graphics, Interaction and Learning Technologies R&D group of the Engineering Institute of Porto, Portugal (Tlf: , Fax: , outros programas, como o Sétimo Programa-Quadro, que financiam a concepção e desenvolvimento de jogos com esta finalidade. Para além, naturalmente, de um conjunto cada vez mais alargado de grupos de investigação e empresas que trabalham nesta área [1]. O que também é claro é que estes projectos, embora geralmente produzam materiais de qualidade, terminam sem atingir um impacto evidente e alargado. Há uma evidente falta de uma estratégia combinada que congregue os resultados, as organizações e os indivíduos que beneficiaram destas iniciativas para reunir conhecimento, experiência e know-how avançado. Assim, este é o momento de sistematizar as abordagens para Jogos Sérios, combinando teoria, investigação e prática de uma forma que promova a Europa como líder neste campo. Para isso é necessário criar os meios para reunir massa crítica, permitindo a criação de redes e comunidades e criando as condições para discutir e elaborar recomendações, análises e metodologias. Um exemplo é este número especial da revista que permite apresentar o resultado de vários processos de investigação e aplicação nesta área. Outro exemplo é a rede SEGAN Serious Games Network cujo objectivo é o de estudar, analisar e divulgar informação sobre Jogos Sérios, permitindo: Sistematizar processos de investigação e de aplicação de Jogos Sérios na educação e formação Trocar conhecimento, experiência e know-how entre países diferentes, diferentes instituições e pessoas e mesmo entre diferentes níveis de ensino Identificar e difundir as melhores práticas no campo Motivar novos atores a envolverem-se e a usar Jogos Sérios Definir caminhos futuros de investigação e desenvolvimento Em última análise, promover a Europa como um centro de investigação, desenvolvimento e aplicação de Jogos Sérios Em termos concretos, a partir da rede SEGAN formou-se uma Comunidade de Prática, já bastante alargada, sobre Jogos Sérios. Esta Comunidade apoia-se em eventos e ferramentas sociais online, de forma a aumentar a sua visibilidade, generalizar a consciência dos benefícios e do impacto dos Jogos Sérios e contribuir para a sua adopção e utilização eficiente [2]. Os objectivos específicos são: A criação de um portal social online que suporta a Comunidade de Prática. A Comunidade está organizada em Grupos de Interesse que produzem relatórios anuais sobre a concepção, desenvolvimento e avaliação de Jogos Sérios e o seu uso em contextos específicos. O desenvolvimento de um repositório com produtos, artigos e projectos relacionados com Jogos Sérios

26 20 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar A produção de documentos de referência relativos à concepção, desenvolvimento e avaliação de jogos sérios A criação de eventos locais sobre o projecto e sobre o desenvolvimento de jogos sérios A criação de uma série de conferências e escolas de verão anuais A preparação de um programa académico em Jogos Sérios e um conjunto de módulos de formação derivados desse programa Finalmente, a criação de uma associação europeia que assegure a continuidade e expansão da rede Numa primeira etapa, a comunidade de prática foi organizada em vários Grupos de Interesse, abordando Tecnologia, Design, Avaliação, Jogos Sérios para Formação, para o Ensino Superior, para o Ensino Básico e Secundário e para a Mudança Social. A Comunidade apoiase em três ferramentas online fundamentais: O portal social que inclui o repositório em O web site da rede em Um grupo do Facebook, disponível em A rede SEGAN tem vindo a organizar quatro tipos de eventos: Uma conferência anual sobre tópicos relacionados com Jogos Sérios e Aprendizagem Baseada em Jogos. A primeira edição teve lugar em Setembro de 2012, em Saragoça e a segunda edição terá lugar em Junho de 2013, em Tallinn, na Estónia Uma Escola de Verão anual, um evento de carácter científico/técnico intensivo para um público-alvo de estudantes, professores e profissionais. Cada Escola de Verão dura 4 dias, com 7 horas de trabalho por dia. Os tópicos abordados abrangem o desenho e o desenvolvimento de Jogos Sérios. Os formadores são professores das instituições parceiras da rede a que se juntam professores convidados. A primeira edição teve lugar em Setembro de 2012, em Saragoça e a segunda edição terá lugar em Junho de 2013, em Tallinn, na Estónia Workshops locais são pequenos eventos (12 formandos, 4 horas) que cada parceiro organiza localmente. Estes eventos têm fins de divulgação, mas também objectivos técnicos. Alguns destes eventos foram organizados pelos parceiros para apresentar a rede, para explicar e demonstrar Jogos Sérios e, também, para mostrar como desenhar e desenvolver Jogos Sérios. Webinars, ou seminários online onde um palestrante convidado desenvolve um determinado tema. Exemplos de webinars já realizados são: What are Serious Games, Game-Based Learning, Learning Transfer from Games Actualmente a Comunidade SEGAN conta já com cerca de meio milhar de participantes activos, que contribuem regularmente com informações, notícias, comentários e opiniões. Mas o objectivo é continuar a crescer e ser, de facto, uma voz importante, a nível Europeu, na área dos Jogos Sérios. SEGAN é o complemento ideal de iniciativas como esta edição especial. Fornece o ambiente adequada para fomentar a discussão em torno dos artigos que apresentamos nesta edição. Tanto mais que tivemos a felicidade de poder contar com um conjunto de propostas de alta qualidade que certamente vão proporcionar ideias para futuros debates. Aliás, a diversidade das áreas de aplicação dos SG está aqui bem patente. Primeiro, I.A. Quintero et al apresentam um estudo da utilização da TV digital como suporte para um SG que promove a consciência ambiental. M. Guenaga et al apresentam a utilização de SG para o desenvolvimento de competências de empregabilidade, descrevendo um modelo que relaciona claramente os objectivos com a concepção do SG. Ainda num âmbito empresarial e focando a metodologia Lean temos duas perspectivas diferentes: G. Ramos et al Fig. 1 Grupo do Facebook Fig. 2 Escola de Verão e Conferência em Saragoça

27 CRUZ, MANJÓN Y DE CARVALHO: ABORDAGENS INOVADORAS A JOGOS SÉRIOS 21 apresentam um SG que modela e replica os processos de fabrico reais. D. Gomes et al apresenta um SG digital que reforça competências ao nível da ferramenta 5S, uma das componentes da filosofia Lean. Finalmente, B. Manero et al apresentam um SG extremamente inovador cujo objectivo é o de (re)despertar o interesse pelas artes cénicas. De facto, só esperamos que tenham tanto prazer e usufruam tanto ao ler estes artigos como nós tivemos ao fazer a sua revisão. Os editores. AGRADECIMIENTOS A rede SEGAN é apoiada pela Comissão Europeia através da sua Agência para a Educação, Audiovisual e Cultura (EACEA), ao abrigo do programa Aprendizagem ao Longo da Vida (LLP) na sua linha KA3, sob a referência LLP PT-KA3-KA3NW. REFERÊNCIAS [1] C.V. Carvalho, Learning Games, apresentado em COIED 2012 Conferência Online de Informática Educacional, Outubro de 2012 [2] C.V. Carvalho, P. Latorre e F. Serón, Serious Games Network, Actas del III Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación, Sevilla, Junho de 2012 EDITORES Samuel Cruz-Lara recebeu o grau em Engenharia em Sistemas Computacionais pelo Instituto Tecnológico e de Estudos Superiores de Monterrey (México, Campus Estado de México) em 1981, o grau de Mestre em Informática em 1984 (Universidade Henri Poincaré, Nancy 1, França) e o Doutoramento em Informática em 1988 (Instituto Politécnico Nacional de Lorraine, Nancy, França). Actualmente é professor associado no Instituto Universitário de Tecnologia de Nancy-Charlemagne (Departamento de Informática) da Universidade de Lorraine (Nancy, França). É também membro permanente do LORIA (UMR 7503, equipa SYNALP) um laboratório de investigação em Informática que depende do CNRS, INRIA e da Universidade de Lorraine (Nancy, França). Samuel Cruz-Lara é membro da subcomissão ISO TC37 / SC4 "Gestão de Recursos Linguísticos", líder do projecto que definiu a norma MLIF "Multi Lingual Information Framework" [ISO 24616:2012], responsável pelo projecto europeu ITEA2 "EMPATHIC PRODUCTS: Enabling Intention and Emotion aware products" (ITEA ) no LORIA e membro do projecto Interreg-III " ALLEGRO: Interactive Language Learning tools for German and French. Samuel Cruz-Lara foi membro entre 2008 e 2012, do grupo SYMM SYnchronized MultiMedia ), do W3C ("World Wide Web Consortium") e, entre 2009 e 2012, responsável pelo projecto europeu ITEA2 "METAVERSE1: Setting Global Standards among Real and Virtual Worlds". É co-editor do "Journal of Virtual Worlds Research" [Volume 4, Número 3, 2011] e "MPEG-V e Outras Normas ". Temas de investigação: o multilinguismo, a aprendizagem de línguas estrangeiras, os mundos virtuais imersivos 3D, realidade aumentada e detecção de emoções. Baltasar Fernandez Manjon é Professor Catedrático no Departamento de Engenharia de Software e Inteligência Artificial (DISIA) da Universidade Complutense de Madrid (UCM). É o Director do grupo de investigação em e-learning (www.e-ucm.es). É membro do Grupo de Trabalho 3.3 "Investigação sobre os usos educacionais da Comunicação e Tecnologias de Informação" da Federação Internacional para Processamento de Informação (IFIP) e do Comité Espanhol Técnico para normalização do e-learning (AENOR CTN71/SC36 "Tecnologías de la información para el Aprendizaje "). Os seus principais interesses de investigação são o e-learning, usos educacionais dos jogos sérios, a aplicação de normas educacionais e modelação do utilizador, áreas nas quais já publicou mais de 120 trabalhos. É editor associado de IEEE Transactions on learning Technologies, co-organizador e membro da comissão de programa de várias conferências (ex. SIIE, ICALT, DIGITEL) e editor de vários números especiais sobre e-learning: Journal of Universal Computer Science (Springer, 2005 e 2007), Computers in Human Behaviour (2008), Education, Technology and Society (2013). Carlos Vaz de Carvalho é Doutorado em Sistemas de Informação e Tecnologia pela Escola de Engenharia da Universidade do Minho. É professor no Departamento de Engenharia Informática do Instituto Superior de Engenharia (ISEP) do Politécnico do Porto. Foi investigador no INESC (Grupo de Computação Gráfica), uma instituição de I&D privada, entre 1988 e A partir desse momento, desenvolveu a sua carreira científica no campo do e- learning, no ISEP, onde é actualmente o Director do Grupo de I&D GILT (Graphics, Interaction & Learning Technologies). Orientou/é orientador de oito teses de doutoramento e 30 dissertações de mestrado, é autor de mais de 100 publicações e comunicações, incluindo nove livros (como autor e editor) e participou em mais de 20 projectos nacionais e europeus, coordenando sete deles.

28 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Enfoques Innovadores en Juegos Serios S. Cruz-Lara, Member, IEEE, B. Fernández-Manjon, Senior Member, IEEE, C. Vaz de Carvalho, Senior Member, IEEE Title Innovative Approaches to Serious Games Abstract The field of Serious Games focus on the design, development, application and use of games for other purposes beyond entertainment. Education and training are the main application areas, but Serious Games have been successfully used in health, research, planning, emergency, and military advertising. Despite the evidence of efficacy, displayed also in this special edition, there is still limited use of Serious Games. This has mainly to do with social issues and stereotypes about the relationship of games and serious purposes. Initiatives like the SEGAN network that address the need to systematize the European approaches to Serious Games assume therefore great relevance. SEGAN is a Community of Practice to exchange ideas and experiences related to Serious Games. For instance, SEGAN can be the right place to extend the discussion on the high-quality articles that we present in this special edition about innovative approaches to Serious Games. Index Terms Serious Games, Community of Practice, Social Network, Game-Based Learning L OS juegos son entornos estructurados, con reglas bien definidas, donde los jugadores tienen objetivos y desafios claros, normalmente con la victoria como meta final. Los juegos proporcionan un ambiente motivador y envolvente donde los jugadores aprenden haciendo a través de sus propios errores, gracias a desafios adequados a su nivel de competencia y a una realimentación constante. Es un entorno controlado capaz de reforzar las capacidades de decisión, de trabajo en equipo, las habilidades sociales, de liderazgo y de colaboración. Los juegos serios o juegos educativos (en inglés Serious Games, SG) se centran en el diseño, desarrollo, aplicación y uso de los juegos para otros fines que no son sólo el entretenimiento. La educación y la formación son las principales áreas de aplicación de los SG, pero se han utilizado con éxito en otras áreas como, por ejemplo, la salud, la investigación, la planificación, la gestion de emergencias, la publicidad y el ámbito militar. Sin embargo, a pesar de la evidencia de su eficacia (como lo demuestra los artículos publicados en este número especial), todavía hay un uso limitado de SG. Esto tiene que ver principalmente con las cuestiones sociales y los estereotipos acerca de la relación entre los juegos y estos propósitos serios. Sin embargo existen numerosos proyectos y otras iniciativas europeas de desarrollo de SG siendo ésta un área muy activa. Por ejemplo, sólo en el área del programa LLP (Long Life Learning Program, o aprendizaje a lo largo de la S. Cruz-Lara is with the LORIA and the Université de Lorraine ( B. Fernández is with the Complutense University of Madrid, Spain ( {balta, C. Vaz de Carvalho is with GILT - Graphics, Interaction and Learning Technologies R&D group of the Engineering Institute of Porto, Portugal (Tlf: , Fax: , vida) hay mas de 65 proyectos en los que los juegos se usan como herramienta de aprendizaje. Y este es sólo un ejemplo, ya que hay otros programa como, por ejemplo, el Séptimo Programa Marco que también financia el diseño y la creación de este tipo de juegos. Además cada vez hay mas grupos de investigación y empresas que trabajan en este área [1]. Lo que también está claro es que estos proyectos, aunque por lo general producen materiales de calidad, no terminan de tener un impacto claro y amplio. Hay una clara falta de una estrategia integradora que reuna los resultados, las organizaciones y personas que se han beneficiado de estas iniciativas para reunir los conocimientos, la experiencia y este know-how avanzado. Por lo tanto, este es el momento de sistematizar los enfoques en SG, que combinen la teoría, la investigación y la práctica de una manera que promueva que Europa sea un líder en este campo. Para ello, es necesario crear los medios para reunir una masa crítica, que permita la creación de redes y comunidades y la creación de las condiciones para discutir y hacer recomendaciones, analisis y metodologías en SG. Un ejemplo es este número especial que permite presentar el resultado de diversos proyectos de investigación y de aplicación en este ámbito. Otro ejemplo es la red SEGAN Serious Games Network cuyo objetivo es estudiar, analizar y difundir información sobre los juegos serios, permitiendo: Sistematizar los procesos de investigación y de aplicación de los juegos serios en la educación y la formación Intercambiar conocimientos, experiencias y knowhow entre los diferentes países, instituciones e individuos e incluso entre los diferentes niveles de educación Identificar y difundir las mejores prácticas en el campo Alentar a nuevos actores a participar y utilizar los juegos serios Definir las futuras líneas de investigación y desarrollo Por último, la promoción de Europa como centro de investigación, desarrollo y aplicación de proyectos sobre juegos serios. En concreto, a partir de la red SEGAN se ha formado una comunidad de práctica, ya bastante amplia, sobre los juegos serios. Esta comunidad se basa en las redes sociales y herramientas en línea para aumentar su visibilidad, generalizar el conocimiento y el impacto de los juegos serios, así como contribuir a su adopción y uso eficiente [2]. Los objetivos específicos son: La creación de un portal social en línea que de soporte a la comunidad de práctica. La comunidad

29 CRUZ, MANJÓN Y DE CARVALHO: ENFOQUES INNOVADORES EN JUEGOS SERIOS 23 se organiza en grupos de interés que producen informes anuales sobre el diseño, desarrollo y evaluación de los juegos serios y su uso en contextos específicos. El desarrollo de un repositorio de productos, artículos y proyectos relacionados con los juegos serios La producción de documentos de referencia relacionados con el diseño, desarrollo y evaluación de los juegos serios La creación de eventos locales sobre el proyecto y el desarrollo de los juegos serios La creación de una serie de conferencias y escuelas de verano anuales La elaboración de un programa académico en juegos serios y un conjunto de módulos de formación derivados de este programa Por último, la creación de una asociación europea que garantice la continuidad y expansión de la red En una primera etapa, la comunidad de práctica se organizó en diferentes grupos de interés que abordan la tecnología, diseño, evaluación, los juegos serios para la formación, para la educación superior, para la educación básica y secundaria y para motivar el cambio social. La comunidad se basa en tres herramientas on-line: El portal social que incluye el repositorio El sitio web de la red en Un grupo de Facebook, disponible en La red SEGAN ha organizado cuatro tipos de eventos: Una conferencia anual sobre temas relacionados con la los juegos serios y el aprendizaje basado en juegos. La primera edición tuvo lugar en septiembre de 2012 en Zaragoza y la segunda edición se llevará a cabo en junio de 2013 en Tallin, Estonia Un escuela de verano anual, que es un evento de científico / técnico orientado a una audiencia de estudiantes, profesores y profesionales. Cada escuela de verano dura 4 días, con 7 horas de trabajo por día. Los temas abordado incluyen el diseño y el desarrollo de juegos juegos serios. Los instructores son profesores de los centros asociados de la red que se unen a los profesores invitados. La primera edición tuvo lugar en septiembre de 2012 en Zaragoza y la segunda edición se llevará a cabo en junio de 2013 en Tallin, Estonia Talleres o workshop que son eventos mas pequeños (12 alumnos, 4 horas) que cada socio organiza localmente. Estos eventos tienen propósitos de divulgación a la vez que pueden tener también objetivos técnicos. Algunos de estos eventos fueron organizados por los socios de la red para presentar, explicar y demostrar por los juegos serios y también muestran cómo diseñar y desarrollar los juegos serios. Webinars o seminarios en línea donde un orador invitado desarrolla un tema en particular. Ejemplos de seminarios web ya realizadas son las siguientes: What are Serious Games, Game-Based Learning, Learning Transfer from Games Actualmente la comunidad SEGAN cuenta con medio millar de participantes activos, que contribuyen regularmente con información, noticias, comentarios y opiniones. El objetivo es seguir creciendo y ser, de hecho, una voz importante a nivel europeo en el campo de los juegos serios. SEGAN es el complemento ideal de iniciativas como esta edición especial. Proporciona el entorno adecuado para propiciar el debate en torno a los artículos que presentamos en este número especial. Sobre todo porque hemos tenido la suerte de contar con un conjunto de propuestas de alta calidad que sin duda proporcionará ideas para futuras discusiones. Por otra parte, la diversidad de áreas de Fig. 1 Grupo do Facebook Fig. 2 Escola de Verão e Conferência em Saragoça

30 24 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, May aplicación de SG ha quedado evidenciada. En primer lugar, I.A. Quintero et al. presentó un estudio sobre el uso de la televisión digital como un soporte para un SG que promueve la conciencia ambiental. M. Guenaga et al. describen el uso de SG para el desarrollo de habilidades de empleo, donde se describe un modelo que relaciona claramente los objetivos con el diseño del juego. En el ámbito de los negocios y la metodología Lean tenemos dos perspectivas diferentes: G. Ramos et al. presentan un modelado y un SG que replica los procesos de fabricación reales. D. Gomes et al. presentan un SG que refuerza las habilidades en la herramienta 5S, que es uno de los componente utilizados en el enfoque Lean. Finalmente, B. Manero et al. presentan un juego muy innovador cuyo objetivo es motivar el interés de los alumnos por en las artes escénicas. Por tanto, sólo esperamos que tengais mismo placer y que disfruteis de la lectura de estos artículos como el que hemos tenido nosotros al su revisión y selección. Los editores AGRADECIMIENTOS La red SEGAN está financiada por la Comisión Europea a través de su Agencia para la Educación, Audiovisual y Cultura (EACEA), en el marco del Long-Life Learning Programm, en su línea KA3 ( LLP en- KA3-KA3NW). REFERENCIAS [1] C.V. Carvalho, Learning Games, apresentado em COIED 2012 Conferência Online de Informática Educacional, Outubro de 2012 [2] C.V. Carvalho, P. Latorre e F. Serón, Serious Games Network, Actas del III Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación, Sevilla, Junho de 2012 Samuel Cruz-Lara es miembro del subcomité ISO TC37 / SC4 Gestión de Recursos Lingüísticos, líder del proyecto que definió la norma MLIF Multi Lingual Information Framework [ISO 24616:2012], responsable del proyecto europeo ITEA2 "EMPATHIC PRODUCTS: Enabling Intention and Emotion aware products" (ITEA ) en el LORIA, y miembro del proyecto Interreg-III "ALLEGRO: Interactive Language Learning tools for German and French". Samuel Cruz-Lara fue miembro entre 2008 y 2012 del Grupo SYMM ( SYnchronized MultiMedia ) del W3C ( World Wide Web Consortium ), entre 2009 y 2012 responsable del proyecto europeo ITEA2 "METAVERSE1: Setting Global Standards among Real and Virtual Worlds", y co-editor del "Journal of Virtual Worlds Research" [Volume 4, Number 3, 2011] "MPEG-V and Other Standards". Temas de investigación: multilingüismo, aprendizaje de lenguas extranjeras, mundos virtuales et imersivos 3D, realidad aumentada y detección de emociones Baltasar Fernandez Manjon es catedrático en el Departamento de Ingeniería del Software e Inteligencia Artificial (DISIA) de la Universidad Complutense de Madrid (UCM). Es el director del grupo de investigación de e-learning (www.eucm.es). Es miembro del Grupo de Trabajo 3.3 "Investigación sobre los usos educativos de Comunicación y Tecnologías de la Información" International Federation for Information Processing (IFIP) y del Comité Español de Normalización en e-learning (AENOR CTN71/SC36 "Tecnologías de la Información Para El Aprendizaje "). Sus intereses de investigación se centran en e-learning, los usos educativos de los juegos serios, la aplicación de los estándares educativos y modelado de usuario, áreas en las que ha publicado más de 120 trabajos. Es editor asociado del IEEE Transactions on Learning Technologies, co-organizador y miembro del comité de programa de varias conferencias (por ejemplo SIIE, ICALT, DIGITEL) y ha editado varias numeros especiales sobre e-learning: Journal of Universal Computer Science (Springer, 2005 y 2007), Computers in Human Behaviour (2008), Education, Technology and Society (2013). EDITORES Samuel Cruz-Lara obtuvo el grado de Ingeniero en Sistemas Computacionales del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, (México, Campus Estado de México) en 1981, el grado de Master en Informática en 1984 (Universidad Henri Poincaré, Nancy 1, Francia) y el grado de Doctor en Informática en 1988 (Instituto Nacional Politécnico de Lorena, Nancy, Francia). Actualmente Samuel Cruz-Lara es profesor asociado en el Instituto Universitario de Tecnología Nancy- Charlemagne (Departamento de Informática), Universidad de Lorena (Nancy, Francia). Es también miembro permanente del LORIA (UMR 7503, equipo SYNALP) un laboratorio de investigación en Informática, que depende del CNRS, del INRIA y de la Universidad de Lorena (Nancy, Francia). Carlos Vaz de Carvalho es doctor en Sistemas de Información y Tecnología de la Facultad de Ingeniería, Universidad de Minho. Es profesor en el Departamento de Ingeniería Informática del Instituto de Ingeniería (ISEP) de la Universidad Politécnica de Oporto. Fue investigador en el INESC (Grupo de Informática Gráfica), una institución privada en I + D entre 1988 y A partir de entonces, desarrolló su carrera científica en el ámbito del e- learning en ISEP, donde actualmente es el Director del Grupo de I + D GILT (Gráficos, Interacción y Tecnologías de Aprendizaje). Dirige o ha dirigido ocho tesis doctorales y 30 tesis de master, es autor de más de 100 publicaciones y comunicaciones, entre ellas nueve libros (como autor y editor) y ha participado en más de 20 proyectos nacionales y europeos, coordinando cinco de ellos..

31 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Kroster - Juego para Televisión Digital en MHP. Proceso de Desarrollo y Consideraciones de Diseño y de Programación Frente a Aspectos Técnicos I. Abadía Quintero, M. Morales Rodríguez, Student Member, IEEE, C. Ortegón Barajas, J. Pradilla Cerón, P. Madriñán and A. Navarro Cadavid, Senior Member, IEEE. Title Kroster game for digital television in MHP technology. Process development, design and programming considerations versus technical aspects. Abstract This article present the development of Kroster, a serious game created for digital television using MHP technology. In the paper we make a description of the process for the game creation, both from the engineering and the design point of view, discussing programming and graphic aspects. We describe some requirements for the development a t-learning game and the restrictions associated with the TV platform, specially the MHP development framework. Index Terms Digital Television; game; t-learning; MHP; design and programming; technical aspects. L I. INTRODUCCIÓN A televisión digital permite el acceso a regiones apartadas, donde hay mayor biodiversidad y al mismo tiempo se patenta más, la falta de apropiación y conciencia de la misma [1]. Los contenidos de la televisión terrestre tradicionalmente se han ocupado de la entretención y muy poco de la educación, entre otras cosas porque educar sin interactuar es una tarea sino imposible, al menos muy difícil. El despliegue de la TV digital en Colombia, utilizando el estándar europeo DVB-T y posteriormente el DVB-T2 en el año 2009 abre una serie de oportunidades para llegar con contenido educativo interactivo a zonas apartadas de la geografía. El uso del modelo t-learning bajo el concepto de juegos serios puede ser una oportunidad interesante en un país con una geografía extensa, donde la televisión y la radio son los únicos medios de comunicación disponibles en muchas regiones. La posibilidad de desarrollo de aplicaciones interactivas que permite el estándar europeo DVB mediante MHP (Multimedia Home Platform) [2], así como las experiencias existentes en el desarrollo de aplicaciones de t-learning, bien sea usando MHP, Jinga o herramientas propietarias, ha motivado el desarrollo del trabajo que se presenta en este artículo, que se basa en el desarrollo de un juego educativo interactivo para TV digital empleando MHP y el paradigma de juegos serios. El juego se basa en conceptos de educación ambiental y conservación de especies en peligro de extinción propias del país. I. Abadía, M. Morales, C. Ortegón, J. Pradilla, P. Madriñán and A. Navarro Cadavid. Laboratorio de Investigación en Informática y Telecomunicaciones i2t. Universidad Icesi. Calle 18 No Pance, Cali Colombia La creación de un juego para televisión digital se centra en dos focos de trabajo, programación y diseño; cada área posee una relación intrínseca con los aspectos técnicos del medio televisivo y su aplicación con aspectos de jugabilidad. Ambas áreas deben tener como objetivo principal realizar un acercamiento al medio, especificando y determinando los alcances y los obstáculos que se presentan para cada una, con base en la documentación existente y en un proceso de prueba/error (en la mayoría de aspectos). El proceso para el desarrollo de Kroster, en general, fue progresivo, desarrollando partes del juego y readaptando aspectos, tanto de diseño como de programación, teniendo en cuenta los requerimientos que iban surgiendo. Ambos procesos se desarrollaron de forma independiente y se retroalimentaron con base en los resultados que arrojaron las fases de prueba y simulación de cada parte. Un esquema del proceso de diseño del juego, en general, se puede observar en la Figura 1. El artículo está dividido de la siguiente manera: En la sección II se muestra la motivación y antecedentes del proyecto; en la sección III se hace una descripción del juego y de las consideraciones de diseño tanto en los aspectos técnicos como en los aspectos gráficos; en la sección IV se describe el proceso de programación y las restricciones asociadas a MHP y al entorno de televisión en el desarrollo de un juego; en la sección V se discuten los aspectos de diseño gráfico del juego y las decisiones que se tomaron a lo largo del proceso de desarrollo, con el fin de lograr un aspecto gráfico adecuado y una jugabilidad aceptable. Finalmente, en la sección VI se muestran las conclusiones y trabajo futuro. II. MOTIVACIÓN Y ANTECEDENTES Los juegos serios han crecido en importancia en los últimos años. Sus antecedentes se remontan al libro de Clark Abdt, Serious Games [3], y han retomado fuerza en los últimos 5 años, gracias al desarrollo de las tecnologías de juegos 3D y las tarjetas gráficas. En el caso de las aplicaciones para Televisión Interactiva, las tecnologías disponibles, ya sea MHP ó Jinga, así como la capacidad computacional de las cajas decodificadoras (Set Top Boxes - STB), ponen restricciones importantes sobre el desarrollo y uso de los juegos serios en este medio. En los siguientes apartados se hace una breve discusión acerca de los juegos serios y los antecedentes encontrados sobre juegos para televisión interactiva, que motivaron el trabajo que aquí se presenta.

32 26 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Figura 1. Proceso de creación del juego Kroster A. Acerca de los Juegos Serios Un juego serio, es aquel cuyo propósito principal (sin importar su naturaleza) se acerca a aspectos relacionados con la información, la formación y la enseñanza, utilizando el entretenimiento como principal herramienta de comunicación [4]. En general, se pueden encontrar opiniones divididas frente a si los juegos serios se deben encontrar estrechamente relacionados con objetivos educativos [5], [6], o si deben estar relacionados con propósitos informativos y persuasivos enfocados a la formación [7]. Esta clase de aplicaciones poseen características de interacción con el usuario, en las que a través de la diversión, el entretenimiento y en general, el juego y la lúdica, promueven la transferencia de alguna clase de información [8]. Desde el punto de vista de su clasificación, pueden existir juegos de diferentes tipos e índoles, desde los más simples (como juegos de parejas o trivias), hasta juegos de alta complejidad que pueden simular una realidad (juegos de simulación, realidad aumentada e inmersión del jugador) [9]. Así mismo, se listan dependiendo del área donde trabajen, ya sea directamente en ámbitos educativos, aunque se pueden encontrar aplicaciones en áreas de salud, militar, transporte y medios informativos [7]. B. En Relación con la Televisión Aunque no existe, hasta donde conocen los autores, una relación directa entre juegos serios y televisión, sí se han definido dos áreas que promueven el entretenimiento educativo a partir de la interacción con este medio. Por una parte, se encuentra el t-learning, como una convergencia de tecnologías que promueven el aprendizaje por medio de la televisión [10]. Esta área en constante crecimiento, asegura que en el aprendizaje a través de la televisión, la interacción surge como un mecanismo fundamental para adquirir y desarrollar conocimientos, favoreciendo capacidades como la comunicación, el análisis y el descubrimiento [11]. Por otro lado, se encuentra el edutainment (sigla resultante de la combinación de education y entertainment), como un concepto que se refiere a segmentos de televisión que se complementan con elementos de aprendizaje [12], lo que convierte la experiencia de aprendizaje en algo más divertido a través de retos y actividades basadas en el entretenimiento [13], [14]. En general, en el entretenimiento educativo a través de la televisión, el usuario/jugador, construye sus propios conocimientos a partir de su contacto con el conocimiento, utilizando varios enfoques: aprender haciendo, aprender de los errores, aprendizaje mediante contacto o relación, juegos de rol y aprendizaje constructivista. Los contenidos, aplicaciones y juegos pueden tener metas, reglas y modos de competencia distintas y pueden generar posibilidades de placer y oportunidades diferentes que motivan al usuario/jugador a jugar y a entender o asimilar cierta clase de información específica [15]. C. Algunos Antecedentes de Juegos para Televisión A continuación se hace una breve revisión de algunas aplicaciones educativas para televisión, que ilustran los conceptos expuestos anteriorimente: 1. CBeebies. Propuesto por la BBC de Londres, es un canal de televisión cuyo público son niños menores de 6 años y cuyo principal objetivo es acompañar y reforzar las destrezas preescolares de los niños. En general, el canal transmite contenidos audiovisuales y programas de distintos tópicos, y adicionalmente se puede encontrar contenido interactivo, desde juegos y trivias, hasta karaokes, que apoyan la información que se encuentra transmitiendo [16]. La versión web del canal puede ser consultada en 2. A Turma da Árvore. Programa de alta audiencia de la televisión brasilera, dirigido a niños de hasta 6 años con problemas de analfabetismo. Fue uno de los pioneros en la television sudamericana en incluir aspectos de interactividad a una transmisión de televisión. El programa abarca temas de educación ambiental, salud y conceptos de ciudadanía, por medio de la historia de un grupo de titeres que viven en lo alto de un árbol. La versión interactiva del programa, plantea diferentes canales de comunicación entre el alumno y el profesor, y presenta juegos interactivos que ayudan al desarrollo de la historia, y puntos de quiebre a decisión del usuario [17]. Figura 2. Aplicación Build a truck, que invita al niño a construir un camión por medio del control remoto [16]

33 QUINTERO et al.: KROSTER - JUEGO PARA TELEVISIÓN DIGITAL EN MHP. PROCESO DE DESARROLLO Y Figura 3. Juego Nem todo lixo é lixo, del programa A turma da Árvore, en el que los niños deben clasificar las basuras en distintos grupos reciclables [17] 3. Rummikub. Juego matemático proveniente del canal RummiTV, y cuyo principal objetivo es estimular el aprendizaje de operaciones matemáticas y capacidades de razonamiento lógico en niños y jovenes por encima de los 8 años. El juego consiste en una serie de fichas puestas en un tablero, en donde el jugador debe competir con otros jugadores para deshacerse de todas las fichas que posee. La forma de deshacerse de ellas, es formando grupos de fichas y realizando una serie de operaciones con ellas (por medio del color o de los dígitos que representan) [18]. 4. Actve Learning. Es un módulo interactivo desarrollado por la empresa indú DTH-Tata sky, y se encuentra dirigido a niños de entre 7-12 años. Hace parte de una serie de aplicaciones interactivas para televisión, que van desde aprendizaje de inglés, aprendizaje de cocina, juegos y música. Este módulo, es presentado a modo de trivias en diferentes temas, como matemáticas, ciencias, alimentación, entre otras, en donde el niño puede responder, y acumular puntos con los cuales puede reclamar premios [19]. Figura 4. Interfaz gráfica del juego Rummikub [18]. Figura 5. Interfaz gráfica Actve Learning. [19]. D. Motivación para Kroster Los países de otras latitudes por fuera de la zona tropical, centran su visualización del mundo en un ciclo de 4 estaciones, mientras que un país ecuatorial como Colombia, basa su diferenciación climática en una cuestión de altitud. Todo el año se encuentran todos los climas gracias a unas diferencias de altura sobre el nivel del mar. Para alguien acostumbrado a las 4 estaciones puede parecer muy raro un país que las tenga siempre, ya que es un asunto espacial y no temporal. Los animales y las plantas dependen de un hábitat y es así como funciona en este país de contrastes físicos atemporales. Este fenómeno de los pisos térmicos y la diversidad de fauna que habita a diferentes alturas, desde el nivel del mar hasta las nieves perpetuas por encima de los cinco mil metros de altura, motivó el desarrollo de un juego que permita al jugador aprender de una manera agradable acerca de la fauna existente en los diferentes pisos térmicos. Así nace la propuesta de Kroster, un paseo de kros (cross) a través de pisos tér micos, en 3 niveles que permiten al usuario, televidente y jugador, tres en uno, hacer el recorrido cambiando de lugar: en primera persona, en tercera persona y con vista cenital o elevada. E. Consideraciones de Diseño Kroster es un juego cuya temática fundamental es la concientización hacia la conservación de la biodiversidad. Su objetivo principal de enseñanza es la asociación lógica entre pisos térmicos, sus condiciones climáticas y los ecosistemas presentes en él (fauna y flora). Para lograr este objetivo se usan capas de información e imágenes esquemáticas, que comunican al jugador los conceptos propios de cada piso térmico. Pero en este proceso de concientización, el cambio de puntos de vista es esencial. Para quien ha nacido en un lugar y nunca ha salido de éste, lo único verdadero es su mundo, no tiene como o con qué compararse y eso hace que no vea las cosas que lo hacen único y dificulta su propia valoración. Kroster es un juego con respiración, de estructuración orgánica: primero el recorrido es subiendo, luego bajando y por último es un remanso, una analogía del ciclo de la vida. El inicio: es en tercera persona, a nivel. Subida por una montaña, desde una perspectiva un poco alejada, pero permite que el jugador vaya tomando conciencia de lo que pasa, viéndolo y causándolo al mismo tiempo. El climax: del juego se logra al llegar a la cima, donde se cambia de posición y debe lanzarse en primera persona por un río. En la primera parte del juego el movimiento bastante restringido, es muy vertical, hay obstáculos que deben saltarse, usando flecha arriba en el control, mientras el descenso es horizontal, los obstáculos están entre la derecha y la izquierda, y así deben esquivarse por medio de las flechas de un lado a otro. Desenlace del juego: por último se llega al mar, donde la vista cambia a cenital (Figura 6e), ahora el jugador tiene un panorama más completo, lo ve todo desde arriba, combinando lo vertical con lo horizontal, en un juego que va enriqueciendo la experiencia de aprendizaje. F. Descripción del Juego Kroster presenta tres niveles, consecuentes con los tres puntos de vista de parte del jugador, que se deben completar

34 28 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar en un tiempo determinado. Al jugador se le asigna un puntaje dependiendo de los elementos recolectados, el tiempo empleado y el logro del objetivo: rescatar a una especie en vía de extinción. En el primero, el jugador toma el rol de un bicicrossista (Figura 6b), en tercera persona, que recorre el piso térmico cálido; en él, debe esquivar obstáculos (i.e., huecos, llantas y manchas de aceite) y recolectar a una serie de frutos autóctonos, propios de este ecosistema; al finalizar, debe rescatar un mono araña. En este nivel, se desarrolla además un bono (Figura 6c) en el que el jugador debe esquivar troncos que van cayendo de un árbol y recolectar una serie de monos, para ganar puntos extra. El segundo nivel (Figura 6d), presenta al jugador haciendo rafting en el piso térmico de páramo (por encima de los 3000 metros); toma como punto de vista la parte trasera del personaje; el jugador debe esquivar troncos que bajan por el río y recolectar frailejones, que es un arbusto propio del páramo, para al final rescatar a un tapir, que es una especie endémica en peligro de extinción. Por último, el tercer nivel (Figura 6e), se presenta mediante una vista cenital, el jugador es el capitán de un bote y debe rescatar el mayor número de ballenas jorobadas posibles, en competencia con navíos pesqueros que intentarán pescarlas. Se puede acceder a cada uno de los niveles, por medio de un mapa principal. En él, se brinda información relevante para cada piso térmico y se resume la puntuación de cada nivel (Figura 6f). III. PROCESO DE PROGRAMACIÓN. CONSIDERACIONES FRENTE A ASPECTOS TÉCNICOS Y RESTRICCIONES DEL ENTORNO DE DESARROLLO MHP [2] es el sistema intermediario (middleware) que fue desarrollado por DVB fórum y estandarizado por ETSI para el desarrollo y ejecución de aplicaciones interactivas en el sistema de televisión digital europeo, que buscaba disponer de una plataforma común que garantizara la interoperabilidad de aplicaciones independientemente del fabricante del Receptor, ya fuera un Set Top Box (STB) o un televisor. Dada la baja capacidad computacional de los receptores, los desarrolladores de MHP impusieron restricciones importantes en el manejo de gráficos y en el manejo de memoria, por lo que el desarrollo de juegos sobre esta plataforma difiere de forma considerable del desarrollo sobre otro tipo de plataformas como las consolas de juegos o computadores. En la práctica, el despliegue de MHP y de dispositivos con capacidad de ejecutar aplicaciones MHP ha sido bastante limitado, lo que impone restricciones adicionales a un desarrollo como Kroster. A esto se suma la poca disponibilidad de herramientas de desarrollo amigables, que permitan que personas con bajos conocimientos de programación desarrollen aplicaciones en MHP. Con el fin de superar algunas de las limitaciones del estandar MHP, el grupo de trabajo desarrolló la librería TVGame, orientada al desarrollo de juegos, que busca simplificar el proceso. TVGame es una librería diseñada para desarrollar juegos en Multimedia Home Platform [MHP], cuya estructura ha sido construida por el equipo de desarrollo a lo largo de la implementación de Kroster. Esta librería está conformada por una serie de clases que le permiten al desarrollador enfrentar la creación de un juego de forma amigable, contemplando soluciones a situaciones referentes al ciclo del juego y el manejo de capas y animaciones (sprites que son elementos gráficos usados en los videojuegos, que permiten un uso más eficiente de los recursos de procesador.). Es una base para el desarrollo de aplicaciones en MHP y está fundamentada en el ciclo básico de un juego (Figura 7), en el ciclo de una aplicación y en los métodos necesarios que se deben definir para que suceda dicho ciclo (Figura 8). A. Aspectos de Programación La implementación de la aplicación Kroster se desarrolló por medio de la librería TVGame, que facilita el manejo de imágenes, capas, colisiones y animaciones en el desarrollo del juego. Figura 7. Ciclo básico del juego Figura 6. a) Identidad del juego - logotipo b) Piso térmico cálido - Nivel 1; c) Bonus nivel 1; d) Piso térmico Páramo - Nivel 2; e) Nivel final. Carrera contra los piratas; y f) Mapa inicial desde donde se acceden a todos los niveles Figura 8. Ciclo de la aplicación

35 QUINTERO et al.: KROSTER - JUEGO PARA TELEVISIÓN DIGITAL EN MHP. PROCESO DE DESARROLLO Y Como se mencionó la idea principal del desarrollo de TVGame fue realizar una librería independiente que permitiera su implementación en el desarrollo de juegos en MHP y se consideró la exportación de la misma en un archivo.jar para su posterior distribución e implementación. Kroster no fue la primera aplicación que se desarrolló con la librería, pero sí el primer juego completo y con él se identificó la necesidad de agregar y realizar ciertas modificaciones a dicha librería para hacerla más completa y utilizable, conservando siempre su sentido genérico, contemplado desde el principio. TVGame consta de una estructura ligera y genérica, en sus inicios solamente se encontraban las clases básicas para el manejo y disposición de imágenes, que son catalogadas como capas, estáticas y en movimiento en el canvas (i.e Layer.java, ImageLayer.java, RoadLayer.java, Sprite.java, TiledLayer.java), la carga de recursos gráficos de la aplicación (Resource.java) y la clase principal del juego en donde encontramos el ciclo del juego (Figura 7) (Game.java). En Kroster las clases Layer.java y LayerManager.java están dispuestas para el manejo de capas en cada nivel (e.g., el fondo, el personaje principal y los objetos que interactúan directa o indirectamente con él), dándole libertad al programador para enfocarse en las acciones y los movimientos dentro del escenario, en lugar de centrar su atención en la sincronización de los diferentes elementos y su ubicación en pantalla, como debe hacerse en el MHP estándar. Pero, debido a que el punto de vista del jugador y la interacción del personaje con los elementos del fondo y con los objetos en el espacio son diferentes dependiendo de qué tan alejados se encuentren de la cámara en el nivel (debido al efecto de perspectiva), fue necesario el desarrollo de una clase llamada PerspectiveUtil.java, agregada a la librería TVGame, que permite el manejo de un mundo visto en tres dimensiones, tal como se ilustra en la Figura 9. Resultaba razonable que el programador hiciera uso la clase PerspectiveUtil.java para darle un aspecto más realista a los elementos, cumpliendo con la restricción existente de no sobrepasar las quince capas en escena; pero el primer nivel (clima cálido) contaba con casi un centenar de elementos en escena, que complicó la tarea del movimiento de forma sincrónica y la ubicación verdadera en pantalla en relación con el jugador. Por esto, esta tarea fue delegada al manejador de capas, sin fusionar sus lógicas, dándole al programador la capacidad de controlar el juego de forma automática (asignando la tarea del manejo perspectivo al Layer Manager) o de forma manual (considerando los ajustes necesarios sobre posición en las capas). Sin embargo, aun con esa adición y modificación a la librería para el manejo de perspectivas y manejo sincrónico de las capas no resultó ser suficiente para la implementación del segundo nivel, donde se hace uso de un efecto de 3D en primera persona, en la que los objetos se acercan al jugador a medida que va bajando por el rio en el recorrido del nivel. Para realizar el ajuste constante de tamaño de los objetos, teniendo como referencia la proximidad con el personaje, se presentaron dos alternativas: la primera, sobrecargar el procesador del STB modificando el tamaño de las imágenes en tiempo real, para contar así con un arreglo de imágenes de diferentes tamaños para pintarlas dinámicamente dependiendo de su posición en el nivel.; y la segunda, que resultó ser más efectiva por cuestiones de rendimiento y optimización de recursos, fue establecer que se precargarían únicamente cinco tamaños de una misma imagen. La carga de memoria con imágenes de diferentes tamaños debe realizarse con especial cuidado porque se sale del control de la librería y puede detener la aplicación. Para la ejecución de este proceso de carga de imágenes, se utiliza la clase Resource.java, usada en la librería TVGame para importar las imágenes. Esta clase cuenta con la característica de importar la imagen tan sólo una vez, de tal forma que si en otro momento se le solicita, la imagen a la que se hace referencia es la misma que se había cargado, optimizando el uso de recursos en el STB. Sin embargo si la imagen cargada originalmente se usa para crear una copia con características alteradas (como es el caso del tamaño) la referencia inicial se pierde y la imagen deja de ser la misma. Esto quiere decir que por cada vez que se modifica el tamaño de una imagen por medio del método resize() de la clase Resource.java, se entrega un objeto imagen completamente nuevo, con espacio propio en memoria. Por lo tanto, es necesario controlar la operación de cambio de tamaño se realice una única vez y que la imagen sea utilizada en cada uno de los objetos que requieran ese tamaño de imagen. Para la visualización del río con un efecto de perspectiva, fue necesario tener en cuenta que las imágenes tipo carretera aprovechan su característica de ser repetitivas, tanto en su profundidad como en su simetría; de tal forma que no es necesario almacenar toda la imagen, ya que con solo una esquina se puede formar el resto. Su construcción depende que los detalles de la imagen en la parte superior coincidan con los de la parte inferior, y que los tamaños de estos detalles cambien debido a la inclinación de la imagen. Un ejemplo de esta construcción se puede observar en la Figura 10. La clase sprite.java, encargada del manejo y el funcionamiento de los sprites, que son capas del juego cuya función especial es la animación de elementos, pudiendo adoptar o cambiar su forma en cualquier momento. Su Figura 9. Efecto de perspectiva en el juego. Aunque el trampolín se encuentra alineado con la palma, el manejo de capas permite superponerlo dependiendo de la posición del jugador Figura 10. Imagen tipo carretera. Construcción del río en el nivel 2

36 30 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar utilidad se centra en la sencillez de uso, pues al recibir una imagen, son capaces de fraccionarla en pequeñas imágenes como en una línea de tiempo, pintándolas una por una para obtener la sensación de movimiento. Adicionalmente, dichas animaciones se pueden configurar para que se muestren tan sólo algunos de los frames y lograr así movimientos definidos para determinadas situaciones, (e.g. saltar, dar una patada, caminar). Dado que en el segundo nivel los objetos debían salir del horizonte, navegar sobre el río y finalmente sobrepasar el personaje en el flotador, el manejo de capas utilizado en el primer nivel debió replantearse. Debido a que realizar la priorización de las imágenes de forma manual, o a través de una clase organizadora que revisara cuales imágenes tendrían prioridad en la pantalla en un momento específico, resultaba bastante ineficiente (debido a la cantidad de validaciones que debían realizarse para cumplir con las especificaciones); se creó una nueva clase contenedora de layers, con funciones similares a las ya existentes en la clase Layer Manager, pero con la posibilidad de manejar tres espacios (frontal, medio y fondo). Se desarrolló entonces la clase de tipo layer, llamada SpacialContainer.java, que debió ser agregada al Layer Manager ya que sobre él recae la responsabilidad de dibujar todas las capas del nivel. Para lograr los efectos de profundidad y cambio de tamaño de las imágenes de acuerdo con el recorrido, se establece que todas las capas almacenadas en el espacio frontal y en el espacio del fondo nunca cambien su priorización a la hora de pintar (e.g., el personaje flotando y el rio); y que los objetos del espacio medio (MIDDLE) no tienen una priorización fija, sino que ella cambia de acuerdo con un nuevo atributo de posición relativa, que puede tomar tres valores: back, middle y front. La priorización de capas se muestra en la Figura 11. La clase SpacialContainer, desarrollada para Kroster, no se incluyó como parte de la librería TVGame, debido a que utiliza objetos que no están concebidos en la librería de juegos, (aquellos con atributo de posición relativa y posición en el eje Z). Además, se implementó una función para el cálculo de las posiciones de los elementos en pantalla (para el cálculo de los ejes X y Y), en función de los siguientes parámetros, ilustrados en la Figura 12. Elevación de la visión (A), medida para determinar que tan inclinado se está proyectando el suelo, y calcular así el movimiento que debe realizarse; Porcentaje de acercamiento (B), porcentaje de distancia que hay desde el horizonte hasta el personaje (C), y debido a que los objetos sobrepasan la posición del personaje, el porcentaje puede tomar valores negativos; Figura 11. Priorización de capas para el nivel páramo Figura 12. Parámetros para determinar la posición de un elemento en pantalla Objetivo en el eje Y (D), posición en el eje Y donde se encuentra el personaje principal esperando a ser alcanzado por los objetos circundantes; Centro sobre el eje X (F), eje que divide la pantalla en dos, izquierda y derecha; Punto de origen (G), coordenadas en X y Y de donde parte el objeto; y Dimensiones relativas (H), ancho y alto con el que debe pintarse el objeto en un momento específico. La clase que contiene la anterior función se encuentra implementada en DimensionalDealer.java, pero el cálculo del porcentaje de acercamiento se encuentra dentro de la clase Objeto3D.java. Ya que estas clases no pertenecen en sí a la librería de juegos TVGame, no deben tener un orden específico por paquetes, ni ser genéricas, sino que pueden ser adaptadas a las necesidades específicas del juego. Las colisiones entre el personaje y los objetos del río se hacen sobre el plano XZ, por lo tanto fue necesario crear también un atributo de profundidad. A pesar de que la librería de juegos permite redefinir las colisiones como colisiones avanzadas, no fue posible adaptar esta función al segundo nivel, pues para pasar por una colisión redefinida, la librería debe primero revisar las colisiones absolutas sobre el plano XY. Al estar las colisiones en el río en el plano XZ, se generan problemas de manejo entre las dos funcionalidades. B. Validación y Pruebas Dadas las condiciones del sistema MHP y ya que los STB no son computadores de propósito general, el desarrollo de cada uno de los niveles del juego se hace en un computador convencional. Antes de cargar el programa en el STB, este debe ser simulado en un computador que contiene un emulador de MHO, para luego ser probado en un televisor por medio de un Set Top Box (STB) con soporte para MHP. La simulación se realiza a través de un software de emulación, que le permite al desarrollador tener un ambiente para probar los Xlets (nombre que se le da a un componente de software en MHP, y de forma similar el applet en java) que desarrolle y le brinda una idea de su desempeño en un STB real. En Kroster, se utilizó el emulador XleTView [20], cuya configuración y funcionamiento dependen de un archivo principal desarrollado por el equipo de ingeniería del proyecto, el cual no se distribuye junto con el paquete original de XleTView. La simulación en esta herramienta

37 QUINTERO et al.: KROSTER - JUEGO PARA TELEVISIÓN DIGITAL EN MHP. PROCESO DE DESARROLLO Y consiste, básicamente, en hacer uso de la aplicación de manera local para probar su funcionamiento y desplegarla como si se tratara de un STB real. En referencia a Kroster, las pruebas para el desarrollo de la librería se realizaron en el simulador de escritorio, prescindiendo de algunas funciones visuales como rotar una imagen o cargar una imagen traslucida, ya que estas no funcionaban bajo MHP. Dichas funciones (de la clase Resource.java) no persisten en la librería y no fueron usadas en el desarrollo. Para la realización de pruebas en un STB se debe emular el ambiente bajo el cual trabajará la aplicación en una estación transmisora real. Para ello se utilizó el laboratorio de TV del grupo de investigación, que consta de: un transmisor de laboratorio marca Teleview, que incorpora el modulador digital con formato DVB, que permite reproducir un flujo MPEG proveniente de una entrada de tipo DVB- ASI/SMPTE -310M a desde un servidor de video por medio de un puerto USB y que convierte el flujo de video en una señal de aire en el rango de frecuencias MHz y MHz; un STB con soporte MHP, marca Telesystem; dos antenas, una transmisora, conectada al Teleview y otra receptora conectada al STB, que capta la señal que es trasmitida por la estación base. Adicional a ello, para realizar la transmisión del contenido interactivo, se usa el sistema OpenCaster [21], una colección de herramientas de uso libre diseñadas para ejecutar sobre sistemas operativos Linux, que permite generar, procesar, multiplexar, reproducir y enviar la aplicación interactiva sobre un TransportStream MPEG-2 que se emite al aire, de acuerdo al estándar DVB. Para transmitir la aplicación, es necesario contar con el código fuente de la misma junto con las imágenes y los archivos.class, que se generan cuando se construye la aplicación, los que deben ser transmitidos desde el Teleview hasta el STB y que se visualizan en la pantalla de salida conectada a la STB para ejecutar el proceso de interacción. El montaje de laboratorio se muestra en la Figura 13. IV. PROCESO DE DISEÑO. CONSIDERACIONES FRENTE A ASPECTOS TÉCNICOS La construcción y el desarrollo de una aplicación para televisión digital están condicionados por diferentes factores de tipo técnico, que afectan la forma en que se desarrollan y se conciben creativamente para este medio [22]. En el caso específico del desarrollo de la aplicación Kroster, el primer paso en el ámbito de diseño, fue determinar en papel, las funcionalidades de los elementos, su estructura general (a modo de boceto) y, al mismo tiempo, su jugabilidad (playability). Adicional a ello, se determinó la identidad del juego (logotipo y paleta de colores a utilizar), se definieron tanto sus aspectos iconográficos, como sus características de interacción, y se seleccionó la tipografía a utilizar. La restricción técnica relacionada con el peso de las imágenes para su correcta visualización en el STB, limita en gran medida la construcción de parámetros para la realización de una propuesta gráfica y tiene un peso importante en la definición de aspectos estéticos. Esto a su vez, restringe la utilización de paletas de colores variadas y de efectos como degradados y sombras. Por esto, las imágenes utilizadas son de orden esquemático, con un alto nivel de contraste, en especial para aquellas cuya legibilidad era importante para la interacción, las cuales fueron delineadas con un borde blanco. En cuanto a la tipografía, a pesar de que se recomienda el uso de distintas familias tipográficas (e.g., Helvética, Arial o Verdana) para televisión [23], [24], en la práctica, los dos STB de pruebas no permitieron la instalación de fuentes diferentes a las disponibles de fábrica, lo que limitó el uso de diferentes fuentes tipográficas descritas en la literatura y en documentación de MHP. Por tanto, se realizaron los elementos textuales en formato de imagen (Figura 14), garantizando la claridad de la información y la consistencia gráfica del juego. Para elementos explicativos de mayor extensión (como zonas informativas), dada la falta de información referente a cómo otras fuentes tipográficas pueden ser usadas en aplicaciones en MHP, se utilizó la fuente Tiresias, por ser la única disponible instalada en los STB de pruebas. El proceso de definición de la interacción del usuario, estuvo limitada por los medios de entrada con los que se pretendía que el usuario interactuara, en este caso, el control remoto. El usuario puede manipular el movimiento del personaje en cada uno de los niveles con las 4 flechas de dirección; por otra parte, dos de las teclas de colores y la tecla enter, se utilizan para acceder a las opciones de jugabilidad (e.g., acceder al menú o a la ayuda, salir del juego, elegir un nivel determinado). En la Figura 15 se puede apreciar la definición de los parámetros de interacción en los principales lugares de navegación del juego: a) mapa principal, para elegir un nivel utilizando las flechas y para entrar al nivel, la tecla enter; b) mapa principal, para obtener ayuda la tecla azul y para salir del juego la tecla roja; c) dentro de un nivel, para obtener ayuda la tecla azul y para desplegar el menú, la tecla verde; d) en el menú, para desplazarse entre opciones, flechas arriba y abajo y para escoger una opción, la tecla enter; y e) en las ventanas contextuales de ayuda e instrucciones, para cerrar la ventana, la tecla roja y para desplazarse entre slides, las teclas derecha e izquierda. Figura 13. Montaje de laboratorio Kroster Figura 14. Tipografías utilizadas en elementos informativos dentro del juego

38 32 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Figura 15. Parámetros de interacción del juego Al realizar el prototipo del primer nivel, se establecieron los principales elementos en dos niveles de profundidad, para emular espacialidad y la sensación de recorrido: la construcción de un fondo mucho más largo que el tamaño total de la visualización en pantalla que se desplazará lentamente; y la determinación de varios niveles de perspectiva, con algunos elementos estáticos y otros dinámicos (e.g., nubes en movimiento), para lograr la percepción de profundidad. La mayoría de imágenes se exportaron en formato PNG (Portable Network Graphics), por su condición de transparencia); otras, como el fondo y la carretera (de tipo mosaico), en formato JPEG, para garantizar un menor tamaño de archivo. Para obtener imágenes con un menor tamaño de archivo, dado que se estaba diseñando con paletas de colores reducidas, se optó inicialmente por exportar las imágenes optimizadas para web, con las opciones PNG-8 con transparencia, reduciendo al máximo la cantidad de colores utilizados (entre 8 y 6). Tras la integración del primer nivel y la simulación local en XleTView, se presentaron falencias en algunos aspectos como la definición de los bordes y problemas en el tamaño y la proporción, como resultado de la exportación (Figura 16). Por esta razón, se modificó de PNG-8 a PNG-24, que aunque aumenta su tamaño de archivo en algunos kilobytes, garantiza una correcta visualización. Por otro lado, dado que la proporción en la que se trabajó estuvo definida por la resolución de pantalla común en computadores (1024x768), se presentó un inconveniente con la visualización de los elementos en la pantalla del televisor (ver Figura 17); por esto se realizó una corrección aproximada de la proporción y de la ubicación de los elementos en pantalla, basándose en una proporción cercana a los 800x600px. Esta decisión estuvo basada las siguientes razones: XLeTView no cuenta con la posibilidad de emular en diferentes proporciones de pantalla (por defecto emula en una ventana estándar aprox. de 800x600); no existe una forma para emular el cambio de proporción entre una pantalla convencional de computador (4:3) y una pantalla de televisor (16:9); no existen herramientas gráficas ni utilidades de Figura 17. Diferencias de proporción y posicionamiento de los elementos entre la maqueta estática realizada (a) y el montaje en la emulación en XLeTView (b) conversión que permitan exportar imágenes directamente para televisión y que realicen la conversión respectiva de un pixel de computador (1x1) a un pixel de televisión (equivalente a 1,067x1 pixel de computador). Aunque el primer nivel tenía varios niveles de profundidad, el usuario no alcanzaba a diferenciar los elementos que hacían parte del juego de los simplemente decorativos; por esto, determinó colocar en los elementos relevantes, es decir, los que el usuario recoge durante el juego, un halo luminoso con una animación de movimiento circular (ver Figura 18). Por otro lado, para animar objetos (e.g., el ciclista) se utilizan sprites que por su sucesión, simulan la progresión del movimiento al cambiar de imagen a imagen. Esta sucesión de imágenes se realiza con un número mínimo de imágenes, para garantizar un tamaño pequeño de archivos, pero con la cantidad exacta que permita que se vea un movimiento fluido. En muchos casos, en especial en los niveles 2 y 3, se presentaron inconvenientes para determinar el número de sprites requeridos; además, fue necesario agregar un sprite en blanco al principio de cada sucesión, para visualizar de forma correcta la animación. El proceso de diseño se complementó con la realización de los prototipos del segundo y tercer nivel, con los parámetros definidos en la realización y posterior puesta en marcha del nivel uno. En la integración de cada nivel, se realizaron correcciones y adaptaciones, en especial de cambio de imágenes y detalles gráficos, cuya necesidad se observó durante la simulación y algunas pruebas con usuarios piloto. Finalmente, se encontró que el agregar funcionalidades adicionales al proceso de navegación (e.g., entrar por medio de una tecla de color y no mediante la tecla enter u obtener Figura 16. Problemas de definición de las imágenes al optimizarlas en PNG-8 Figura 18. Sprites animados para elementos relevantes en el juego

39 QUINTERO et al.: KROSTER - JUEGO PARA TELEVISIÓN DIGITAL EN MHP. PROCESO DE DESARROLLO Y información mediante una tecla de color y no de forma automática), resultaba ser perjudicial para el uso amigable del juego por parte del usuario, debido a una carga excesiva de información adicional. Por esta razón, fue necesario realizar cambios considerables en las funcionalidades relacionadas con la forma de acceder a un nivel y obtener información acerca del mismo. V. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO El uso de MHP como herramienta para el desarrollo de juegos ha representado un reto en la implementación de clases para el manejo de aspectos de lógica y vistas del juego. En algunos casos fue necesario recurrir a técnicas empleadas en los primeros juegos de computador, para poder cumplir las restricciones de MHP. Establecer un manejo para las perspectivas que se manejan en la lógica de los juegos es algo que se debe tener en cuenta, y que a pesar que existen vistas clásicas, resulta indispensable que el programador determine esto para facilitar el desarrollo y el despliegue de los gráficos de la aplicación. En cuanto al diseño, cabe mencionar que si bien existen recomendaciones generalizadas en cuanto a aspectos estéticos, gráficos y de interacción, para la construcción de aplicaciones, no existen lineamientos de orden técnico relacionados con estos aspectos, que permitan a un equipo creativo establecer de manera clara las reglas de creación. Esto a su vez, ocasiona que los procesos de diseño se presenten como procesos iterativos de creación y corrección de aspectos gráficos. A pesar que la realización de este juego, ha posibilitado la aclaración de muchos de esos aspectos que se relacionan con lineamientos técnicos, desde profesiones creativas es indispensable contar con estudios especializados que permitan establecer unas recomendaciones claras en referencia a dichas temáticas, y que sean consecuentes con las nuevas tecnologías y realizando una exploración enfocada hacia los nuevos lenguajes de construcción que se están planteando para televisión (e.g. HbbTV/HTML5 y CSSTV). En general, podemos afirmar que si bien debe existir una optimización de recursos tanto gráficos como de código, es necesario complementar dicho proceso con el uso de herramientas externas (como OpenCaster) que permitan solucionar problemas relacionados con la implementación de código y de insumos, y con la correcta transmisión de la aplicación. El proceso de desarrollo de juegos educativos para la TV Digital Interactiva es un trabajo multidisciplinar que debe combinar habilidades técnicas de programación, habilidades de diseño y usabilidad, así como los conceptos pedagógicos asociados al medio empleado. Como parte de la evolución de este trabajo, en la actualidad se desarrolla una versión de Kroster para HbbTV, que permitirá comparar aspectos técnicos y restricciones de usabilidad e interface entre las dos plataformas de TV interactiva. REFERENCIAS [1] F. Capra, El Punto Crucial. Buenos Aires, Argentina: Editorial Troquel S. A., [2] ETSI, ETSI TS V1.1.1 ( ) - Digital Video Broadcasting (DVB);Multimedia Home Platform (MHP) Specification Francia: European Telecommunications Standards Institute, [3] A. Clark, Serious Games. Lanham: University Press Of America, [4] T. Susi et al, Serious Games - An Overview. University of Skovde, Skovde, Sweden, Tech. Rep. HS- IKI -TR , [5] A. Derryberry. (2007). Serious games: online games for learning. [Online] Disponible: df [6] B. Holm and B. Meyer, Serious Games in language learning and teaching a theoretical perspective, Situated Play: Proceedings of the 2007 Digital Games Research Association Conference, Tokio: The University of Tokyo, 2007, pp [7] D. Michael and S. Chen, Serious games. Games that educate, train and inform. Mason, OH: Course technology, [8] M. Ulicsak, (2010). Games in Education: Serious Games. [Online] Disponible: -Games_Review.pdf [9] C. Aldrich, The complete guide to simulations and serious games. San Francisco, CA: Pfeiffer, [10] M. Lytras et al. Interactive Television and e-learning Convergence: Examining the Potential of t-learning, Proceedings of the European Conference on elearning, [11] R. Pavlov and D. Paneva, Interactive TV-based learning, models and standards, HUBUSKA Open Workshop Semantic Web and Knowledge Technologies, Varna, Bulgaria, 2006, págs [12] S. Walldén and A. Soronen, Edutainment. From Television and Computers to Digital Television. Tampere, Finlandia: University of Tampere Hypermedia Laboratory, [13] M. Rey-López et al, A Model for Personalized Learning Through IDTV,.Lecture Notes in Computer Science,vol. 4018, pp , [14] F. Belloti et al, A T-learning Courses Development and Presentation Framework, IEEE Multidisciplinary Engineering Education Magazine, vol.3, No.3, pp 69-76, [15] M. Zajc and A. Istenič, Interactive Multimedia t-learning Environments: Potential of DVB-T for Learning, University & industry knowledge transfer and innovation, págs , [16] R. Díaz-Redondo and A. Fernández-Vilas. (2008). Proyecto SUMA. Estudio bibliográfico de t-learning. [Online] Disponible: ftp://ftp.heanet.ie/disk1/sourceforge/s/project/su/sumaproject/docume nts/sp3/pt3.5/sumatarea3.5.1.b.pdf [17] T. Tavares et al, A TV digital interativa como ferramenta de apoio à educação infantil, Revista Brasileira de Informática na Educação, vol.15, No.2, [18] J. Santos et al, RummiTV: An Interactive Game for the Brazilian Digital TV System, Proceedings of XXVI SIMPÓSIO BRASILEIRO DE TELECOMUNICAÇÕES - SBrT. Rio de Janeiro, Brasil, [19] Tata Sky. (2005). Tata Sky DTH Actve Learning. [Online] Disponible: [20] XleTView. (2011). Xlet emulator. [Online] Disponible: [21] OpenCaster. (2012). OpenCaster 3.1: the free digital tv softwar. [Online] Disponible: [22] I. Abadía, Revisión de lineamientos para el desarrollo de contenido educativo para televisión digital interactiva, Revista S&T, vol. 10 No.20,pp , 2012 [23] BBC. (2012). Global Experience Language. [Online] Disponible: [24] A. Prata. (2010) itv Guidelines. [Online] Disponible:

40 34 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Iván Abadía. Diseñador gráfico de la Universidad del Valle (2009) con áreas de interés en diseño de la interacción, interfaces gráficas, multimedia, usabilidad y televisión digital. Hace parte del grupo i2t de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Icesi, como Joven Investigador de Colciencias, en áreas relacionadas con la televisión digital en Colombia, sus paradigmas, sus requerimientos técnicos y las posibilidades de este medio dentro de la sociedad colombiana y el desarrollo de interfaces gráficas de usuario. Madelayne Morales Rodríguez. Ingeniera Telemática de la Universidad Icesi (2012) con interés en las áreas de planeación y gerencia de proyectos en tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) y servicios interactivos. Desde su último año de carrera es miembro del Grupo de Investigación en Informática y Telecomunicaciones (i2t) de Icesi, en el que trabaja en la línea de comunicaciones inalámbricas. Actualmente hace parte del equipo de investigadores del Proyecto SUCCESS TV [Servicio universal en cooperación Colombia-España para sistemas satélite de televisión] financiado por Colciencias, ejecutado por i2t. usabilidad. Patricia Madriñán Rodriguez. Diseñadora Industrial de la Universidad Pontificia Bolivariana de Medellin (1994), Especialización en Producción Multimedia Universidad Politécnica de Valencia (1998), estudiante de doctorado en Educación con énfasis en mediación pedagógica, Universidad LaSalle Costa Rica. Actualmente es investigadora en el grupo i2t de la Universidad Icesi, en áreas de diseño de interfaces y Juan Vicente Pradilla Cerón. Ingeniero de Sistema e Ingeniero Telemático de la Universidad Icesi, y Master en Gestión Informática y Telecomunicaciones con énfasis en Telecomunicaciones de la Universidad Icesi. Actualmente adelanta sus estudios de Doctorado. Sus áreas de interés incluyen las redes inalámbricas y las comunicaciones cuánticas. Camilo Ortegón Barajas. Estudiante de Ingenieria Telemática en la Universidad Icesi. Miembro del semillero de investigación del grupo de Investigación i2t de la Universidad Icesi desde Andrés Navarro Cadavid (M 95 SM 11) Ingeniero Electrónico (1993) y Magister en Gestión de tecnología (1999) de la Universidad Pontificia Bolivariana en Medellín, Doctor Ingeniero en Telecomunicación de la Universitat Politécnica de Valencia (2003). IEEE Senior Member, Consejero del Programa Nacional de Electrónica, Telecomunicaciones e Informática, del Sistema Nacional de C&T en Colombia. Director del grupo de Investigación i2t de la Universidad Icesi desde 1999, miembro del Centro de excelencia en TIC ARTICA.

41 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Serious Games para el Desarrollo de Competencias Orientadas al Empleo Mariluz Guenaga, Sonia Arranz, Isabel Rubio, Eduardo Aguilar, Alex Ortiz de Guinea, Alex Rayón, Marijose Bezanilla, Iratxe Menchaca Title Serious Games for the development of general skills oriented to employment Abstract This paper presents the research work carried out by an interdisciplinary group of technologists, educators and entertainment experts from the University of Deusto to develop a serious game to work generic skills in job-oriented education. This innovative serious game focuses on entrepreneurship skills and problem solving. Technology is a facilitator for a new teaching methodology, but it also imposes certain restrictions to be considered by the entire project team. Index Terms Employability, Entrepreneurship, Generic Competencies, Higher Education, Problem Solving, Serious Games. A I. INTRODUCCIÓN CTUALMENTE nos encontramos inmersos en un importante cambio de paradigma educativo que viene determinado, entre otras cosas, por la transición de una concepción de la enseñanza centrada en la transmisión de conocimientos, a una nueva concepción centrada en el estudiante, consensuada internacionalmente, y que apuesta por el desarrollo de competencias como clave para el logro de mayores cotas de calidad y equidad educativa [1]. En los últimos años, las competencias se están incorporando a la educación obligatoria y a la educación superior casi al mismo tiempo, a pesar de que los orígenes, MariluzGuenaga es responsable de la unidad de investigación DeustoTech Learning y profesora doctora del Dpto. de Ingeniería Informática de la facultad de Ingeniería. Universidad de Deusto. Avda. Universidades 24, Bilbao. ( Sonia Arranz es investigadora en el equipo Innova de la facultad de Psicología y Educación de la Universidad de Deusto. Avda. Universidades 24, Bilbao. ( Isabel Rubio es investigadora en el Instituto de Estudios de Ocio y profesora doctora de la Facultad de Ciencias Sociales y Humanas. Avda. Universidades 24, Bilbao. ( Eduardo Aguilar es investigador en el Instituto de Estudios de Ocio y profesor de la Facultad de Ciencias Sociales y Humanas. Universidad de Deusto. Avda. Universidades 24, Bilbao. ( Alex Ortiz de Guinea es técnico de investigación en DeustoTech Learning Deusto Institute of Technology, Universidad de Deusto. Avda. Universidades 24, Bilbao. ( Alex Rayón es profesor del Departamento de Tecnologías Industriales de la facultad de Ingeniería e investigador de DeustoTech Learning. Universidad de Deusto. Avda. Universidades 24, Bilbao. ( María José Bezanilla es profesora doctora en la Facultad de Psicología y Educación, investigadora del grupo Innova. Universidad de Deusto. Avda. Universidades 24, Bilbao. Iratxe Menchaca es ayudante de investigación en DeustoTech Learning Deusto Institute of Technology, Universidad de Deusto. Avda. Universidades 24, Bilbao. ( el modo de plantearse y el papel que pueden jugar en cada uno de los niveles educativos pueda ser diferente[2]. No obstante, las competencias se presentan en ambos casos como «un instrumento potente para el cambio del paradigma que supone la educación de la persona en toda su integridad»[3]. En la Universidad de Deusto (UD)podemos marcar el año 2001 como hito en la incorporación de las competencias en el modelo educativo, momento en el que se publicó el Marco Pedagógico de la UD. Fue el fruto de un gran trabajo de reflexión a nivel institucional y en todas las Facultades, se definió el perfil de los graduados de Deusto y el mapa de competencias. En base a ellos se concretaron las competencias genéricas y específicas a desarrollar en cada titulación y curso. En 2011 nos planteamos una innovación importante para trabajar y evaluar las competencias: los juegos serios, o serious games, como herramienta innovadora, atractiva y con grandes posibilidades para nuestro alumnado. Para ello diseñamos el proyecto Serious Games for Education (SG4Edu) dentro de la UD y en el marco del programa Bizkailab apoyado por la Diputación Foral de Bizkaia. Este proyecto tiene como objetivo desarrollar un serious game para trabajar y evaluar las competencias para la empleabilidad, concretamente hemos seleccionado el espíritu emprendedor y la resolución de problemas. Está orientado a los alumnos de últimos cursos de grado y primeros de post-grado, y para llevarlo a cabo hemos unido la experiencia y conocimientos de cuatro grupos de investigación: DeustoTech Learning, DeustoTech Computing, Innova y el Instituto de Estudios del Ocio. A. Retos del Proyecto Tras un estudio de publicaciones y proyectos en la línea del que planteamos en este artículo, hemos encontrado que cada vez es más frecuente encontrar experiencias de uso de los videojuegos en educación superior, como por ejemplo el proyecto europeo Chermug LLP [4]. Con respecto a las competencias que se trabajan en este estudio, también se están desarrollando Serious Games específicamente dirigidos a potenciar el emprendizaje [5] o la resolución de problemas [6]. Sin embargo, el juego que aquí proponemos además de integrar dos competencias genéricas especialmente relevantes para el desarrollo profesional de los estudiantes universitarios, se ha diseñado desde el modelo de Aprendizaje Basado en Competencias de la Universidad de Deusto, teniendo en cuenta aspectos claves de este modelo como son la importancia de un sistema de evaluación alineado con las competencias y las metodologías, o el ofertar un feedback inmediato y relevante

42 36 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar a los estudiantes. Pensamos que la incorporación de estas variables pedagógicas en el diseño de un Serious Game puede contribuir de forma significativa al desarrollo de los diferentes elementos que integran estas competencias genéricas. Dada la naturaleza innovadora y multidisciplinar del proyecto se plantean diversos retos tecnológicos, así como lúdicos y pedagógicos. Entre los primeros podemos destacar: - Garantizar la interoperabilidad del desarrollo realizado para toda la comunidad universitaria. Es importante que el juego que se desarrolle llegue a la mayor variedad de plataformas y dispositivos posibles, dentro delas utilizadas habitualmente por los alumnos. - Adaptar el alcance del proyecto, y los condicionantes económicos y temporales existentes, a las necesidades pedagógicas, con un gameplay interesante que atraiga a los usuarios. - Asegurar la correcta transformación de los planteamientos pedagógicos en mecánica de juego implementable. Se han planteado también retos en el ámbito pedagógico y del ocio. Los retos en este sentido han sido: Elegir las competencias genéricas a trabajar a través del juego. En base a diversos criterios, que se expondrán más adelante, hemos tenido que elegir las competencias a desarrollar y el nivel en que cada una será abordada. Definir el perfil de usuario final, sus características, gustos y preferencias a la hora de utilizar las TIC y en concreto en su uso de juegos, consolas y móviles. Determinamos como público objetivo del proyecto los estudiantes de últimos cursos de grado y primero de post-grado, ya que las competencias para el empleo tienen mayor sentido cuanto más cerca están los alumnos del mercado laboral. Estos usuarios imponen una serie de características y condiciones a la hora de desarrollar un producto lúdico-educativo para ellos. La transición de actividades presenciales a juegos online. La dinámica para trabajar las competencias, el tipo de actividades, la interacción entre alumnos que no tienen por qué compartir un espacio físico ni temporal, la narrativa del juego todo ello ha supuesto un importante desafío para el equipo. Los condicionantes impuestos por la propia tecnología y por el alcance temporal y económico del proyecto. El proyecto tiene una duración de 12 meses y un presupuesto de unas 3300 horas de trabajo de todo el equipo. Los planteamientos propuestos en algunas ocasiones por el equipo didáctico suponían un esfuerzo tecnológico demasiado importante para poder abordarlo dentro del proyecto, por lo que ha sido necesario rediseñar algunos planteamientos, actividades y enfoques para adecuarse a la viabilidad del proyecto. II. UNA APROXIMACIÓN A LOS SERIOUS GAMES El juego en general, y el videojuego en particular, como herramienta de aprendizaje se lleva utilizando en la educación universitaria desde hace unos años. Aunque generalmente se juega para divertirse, hay quien afirma que se juega principalmente para aprender, aunque ésta sea una intención inconsciente[7]. La modalidad de videojuego denominada Serious Games se caracteriza por haber sido diseñada especialmente con objetivos educativos, de entrenamiento e información [8]. Esto no implica que el juego no tenga que ser divertido, sino que se diseña el entretenimiento del juego para educar, de forma que el aprendizaje del estudiante pase a ser divertido [9]. Entre las características distintivas de este tipo de videojuegos, destacan[10]: estar orientados al entrenamiento en habilidades o a la comprensión de procesos complejos; modelizar situaciones de la vida real [11]; y tener intereses declarados en sus contenidos (políticos, económicos, psicológicos, religiosos, etc.). Así, y considerando la definición que en 1970 dio Clark Abt al término Serious Games[12], para la modelización formal de este juego se han considerado los siguientes componentes estructurales: - Objetivos: deben estar claramente definidos y ser conocidos en todo momento por el jugador. En este contexto de un Serious Game de ámbito educativo universitario, quedarán explicitados en los objetivos de aprendizaje de las competencias que se quieran trabajar. - Reglas: es el componente donde quedará determinado el orden de juego, los derechos y responsabilidades de los jugadores y los objetivos que debe perseguir cada jugador para alcanzar el reto que se le propone. - Reto: determina cuándo se da por completado el juego. El jugador se enfrentará a problemas para los cuales tendrá que buscar soluciones, de forma que una vez resueltos todos, se dará por alcanzado el reto. Para este Serious Game que se propone, los criterios de cierre de los escenarios parciales y del final (juego terminado), se concretarán en resultados de aprendizaje. - Interacción: es el componente que surge de la propia mecánica y dinámica del juego [13], y que dará lugar a todas las experiencias que tenga el jugador. Éstas emergerán continuamente como resultado del feedback inmediato que deba ofrecer el juego, y que además muestre evidencias de progreso para alcanzar el reto final (criterio de cierre del juego). Agregando estos componentes se produce la aparición de diferentes escenarios o contextos, que crean una experiencia de inmersión donde los jugadores se convierten en parte de la acción, y sus acciones tienen efectos en el entorno que modeliza el juego. Blackman realiza una sinopsis de los juegos en la industria y en sus aplicaciones[14]. Así, estos videojuegos se pueden emplear para cumplir objetivos formativos en áreas como defensa, educación, exploración científica, sanidad, política pública, comunicación estratégica, gestión de emergencias, planificación urbana, ingeniería, religión, política, etc. De este modo, en estas áreas se podrían emplear juegos para aplicaciones como el incremento de la habilidad de resolución de problemas, la simulación de situaciones de escenarios reales, el fomento de la colaboración, etc. En lo que a educación se refiere, uno de los más famosos antepasados de los actuales Serious Games es The Oregon

43 GUENAGA et al.: SERIOUS GAMES PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS ORIENTADAS AL EMPLEO 37 Trail, creado por tres profesores de historia en En el ámbito universitario en España, en el estudio y exposición de resultados del uso didáctico de los Serious Games, destacan el proyecto Aprende y Juega con EA, coordinado desde la Universidad de Alcalá y la UNED en colaboración con Electronic Arts; el Máster Universitario en Creación, Diseño e Ingeniería Multimedia de la Universitat Ramón Llull; el grupo F9 de la Universidad de Barcelona; Grupo Joven TIC de la Universidat Oberta de Catalunya; o el curso «Designing serious (video)games: From theory to practical applications» de la Universidad de Zaragoza. Fuera de España podemos destacar instituciones como Futurelab, GaLA (Games and Learning Alliance), SGI (Serious Games Institute), Innovation in education para la creación de videojuegos para la educación (Reino Unido); el proyecto Europeo SimAULA, para la creación de escenarios de aprendizaje vía simulaciones; las plataformas Learning Spaces y E-kampus de 3Dsoft de formación para la educación inmersiva, y empleadas por varias instituciones educativas y universidades en Colombia; o el trabajo de Muratet et al. [15] que presenta un estudio en torno a un Serious Game para la adquisición de conocimientos de programación. III. REALIDAD DE LA JUVENTUD EN RELACIÓN AL OCIO DIGITAL Y EL APRENDIZAJE El grupo de usuarios para el que se está diseñando el proyecto es el público universitario, concretamente el que está cursando los últimos cursos de grado y primeros de postgrado ofrecidos por la Universidad de Deusto. Esta decisión, además de identificar el usuario final, dota al proyecto de la posibilidad de ser experimentado y validado por alumnos y profesores universitarios en un contexto real. Asimismo, nos permite reflexionar e incorporar importantes matices sobre el público destinatario, referido a lo lúdico, la diversión, el ocio y el aprendizaje. Nadie duda de la importancia del ocio para todos los ciudadanos. En el caso de los más jóvenes, son más de un 90% los que lo valoran como bastante o muy importante, situando al ocio a la par en importancia con las amistades, los estudios e incluso a la formación y competencia profesional [16]. Esta importancia valorativa o cualitativa, se ve refrendada por aspectos cualitativos como la cantidad de tiempo libre disponible para los jóvenes, que se sitúa entre 33.9 horas (mujeres) y 34.5 horas (hombres) a la semana [16]. A este contexto en relación al ocio y el tiempo libre, se le añade la importancia que para este colectivo de edad tienen las tecnologías de la Comunicación y la Información, siendo los usuarios de Internet el 98% de los jóvenes vascos [17]. Profundizando en las actividades realizadas, el tiempo dedicado a lo relacionado con ordenadores, videojuegos y redes sociales en los diferentes soportes existentes va creciendo [16], en detrimento fundamentalmente del tiempo dedicado a la televisión [17]. Los aspectos de ocio y lúdicos son especialmente importantes en el uso de las TIC. El mismo estudio del Gobierno Vasco [17] vincula, en el primer lugar, el uso de Internet a los conceptos de entretenimiento (61%). Por otro lado, resulta interesante reflejar cómo la vinculación de su uso con aprender cosas interesantes supone un 31% en la población mayor de 30 años y un 24% en la más joven. No existen diferencias significativas de género en relación al acceso, aunque sí se encuentran algunas ligeras diferencias en relación a la asiduidad, siéndolo más los varones[16]. Destaca, asimismo, el crecimiento del número de jóvenes que participa en comunidades/redes del tipo MySpace, Facebook, Tuenti[16], siendo del 70% (menores de 20 años) y del 63% para los mayores de 20 años En el ámbito de los videojuegos, España se sitúa entre los cinco países europeos con más consumo [18],con un 24% de jugadores[19]. En relación a perfil de los usuarios el tramo de edad de mayor penetración de los videojuegos se sitúa entre 7 y 34 años, con una media de 32 años [19]. Se detectan diferencias significativas en relación al género, con 59% de hombres entre los jugadores españoles [18]. Este dato se confirma en otros estudios[16], que reafirma que los juegos de ordenador y juegos electrónicos en general son una actividad más masculina que femenina. Destacan también las diferencias de género existentes en relación a la frecuencia de juego, siendo las mujeres jugadoras más ocasionales que los varones [19]. En relación a las motivaciones, el estudio de GFK [20-21]destaca como principal motivación del juego, la diversión y el entretenimiento. A ésta, se añaden otras motivaciones en función de las tipologías de jugadores como auto superación, sensación de control, competitividad, vivir en mundos de fantasía (jugadores intensivos), concepto social, el valor funcional del juego como ejercitarse o hacer deporte mientras que la competición está en un segundo plano (jugadores casuales). IV. APRENDIZAJE BASADO EN COMPETENCIAS Y SERIOUS GAMES Como hemos comentado anteriormente, se está produciendo un cambio de paradigma educativo en el que se introduce el aprendizaje basado en competencias (genéricas y específicas). Podemos definir las competencias como«la integración de una serie de elementos (conocimientos, técnicas, actitudes, procedimientos, valores) que una persona pone en juego en una situación problemática concreta demostrando que es capaz de resolverla» [3]. La competencia tiene un carácter integrador, de manera que se combinan diferentes recursos con el fin de dar Fig 1. El concepto de competencia en la UD referenciado por Poblete y García[22](p. 51).Las competencias posibilitan una integración y activación de conocimientos, normas, técnicas, procedimientos, habilidades, destrezas, actitudes y valores[23].

44 38 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar respuesta a una situación. Tal y como señala de Miguel[24]actualmente carece de sentido ofrecer a los estudiantes de forma separada conocimientos y habilidades por un lado, y valores y actitudes por otro, ya que ni en lo personal ni en lo profesional se separan ambos componentes. Otros elementos clave de las competencias son su vinculación a un contexto específico, su interrelación con otras competencias o su relación directa con tareas y actividades[25]. El aprendizaje desde este enfoque se entiende como demostración en contextos reales o simulados del dominio de la competencia o desempeño, lo que «está llevando a las universidades a introducir nuevos métodos pedagógicos que favorezcan el desarrollo de estas competencias, así como a pensar en nuevos sistemas y métodos de evaluación de las mismas»[26]. Consideramos que las TIC y los serious games en particular son herramientas de inestimable valor para apoyar estos nuevos procesos de enseñanza-aprendizaje y evaluación. A. Qué Aportan los Serious Games al Desarrollo de Competencias? Los serious games, constituyen un escenario privilegiado para el desarrollo de todos componentes de las competencias (conceptos, habilidades, actitudes, motivaciones, valores, etc.), ya que permiten desarrollar vivencias en las que ponerlos en práctica, entrenándose en situaciones que en muchas ocasiones son similares a las que encontrarán en entornos reales. A su vez factores como la multimodalidad y la ineteractividad [27],así como la motivación que fomenta la propia actividad lúdica, o su poder para generar emociones, tienen un importante efecto en el aprendizaje en general, y en el desarrollo de competencias en especial [28]- [31]. La relación entre videojuegos y aprendizaje es manifiesta. Además del aprendizaje específico de ciertas tareas y/o entrenamiento, en la literatura se recogen aspectos que confirman que con este tipo de juegos no sólo se adquieren contenidos sino también determinadas habilidades, y competencias. Autores como Gros [32] consideran que favorecen la autoestima y tienen un factor motivacional, así como la posibilidad de desarrollar destrezas y estrategias cognitivas como la capacidad de resolución de problemas, toma de decisiones, búsqueda y organización de la información, habilidades perceptivomotrices y razonamiento abstracto. A todo esto podemos añadir que aumentan la capacidad de coordinación, percepción espacial y ampliación del campo visual [33], lo que tiene una incidencia en la lectura y el manejo eficiente en ambientes 3D. A este respecto, se ha hallado que los estudiantes de medicina que poseen experiencia como videojugadores aprenden más rápido y con mayor eficiencia el manejo de equipos sofisticados de intervención quirúrgica y de imagenología [34]. También favorecen la socialización al actuar como instrumentos de transmisión de pautas de comportamiento, de valores y actitudes propicias en determinados contextos y mejoran los procesos cognitivos, así como las habilidades de razonamiento memoria e interacción social, especialmente con los juegos de carácter estratégico [32]. En cuanto a las competencias digitales y el tratamiento de la información, el entorno de los videojuegos exige por parte de los usuarios unas habilidades que con las prácticas continuas los hacen competentes para el tratamiento de la información, para seleccionar aquello que necesitan para desenvolverse con éxito en el proceso del juego, actualizar las versiones de los juegos, descargar las extensiones y actualizaciones de los mismos e instalarlas [35]. Por otra parte se desarrollan competencias para la comunicación, pues las comunidades de videojugadores la facilitan ya que se convierten en canales comunicativos entre amigos, compañeros y jugadores ocasionales, por ejemplo, a través de chats o de herramientas de comunicación directa durante el juego. Más allá de logros en el desarrollo de competencias puntuales, debemos recordar que las teorías modernas del aprendizaje sugieren que el aprendizaje es más efectivo cuando es activo, experiencial, situado, basado en problemas y recibe un feedback inmediato [31] y, según un reciente meta-análisis sobre esta temática [36],la mayor parte de las experiencias de Game based learning se fundamentan en esos principios Son muchos los autores que consideran el uso de videojuegos como un recurso adecuado para el desarrollo de competencias[10],[30],[37]-[41]mencionando características como su capacidad para conectar y controlar hechos, la vivencialidad de las experiencias, la interacción con el conocimiento y con otras personas, las oportunidades para la resolución de problemas en contextos reales simulados, su capacidad para movilizar emociones e incrementar la motivación para el aprendizaje, y para la mediación de la conducta, entre otras. A continuación se mencionan algunas de las experiencias que se están desarrollando en relación al uso educativo de los Serious Games para el desarrollo de competencias: - simschool. Un simulador para los maestros que ofrece situaciones de enseñanza en las que se desarrollan los conocimientos y habilidades necesarios para el éxito en el aula. La investigación ha indicado que el tiempo de entrenamiento en el simulador marca una diferencia significativa en un maestro en relación a la auto-eficacia y el sentido del locus de control. - e-kampus. Es un mundo virtual creado para enseñar a emprender, en el que los usuarios pueden establecer relaciones, planificar transacciones financieras, etc. Permite establecer contactos con emprendedores y expertos en las temáticas de negocios que actúan como modelos. - SciEthicsInteractive. Este proyecto está diseñado para crear simulaciones virtuales con un enfoque que integra la ciencia y la ética, en las que estudiantes de nivel superior de licenciatura y posgrado pueden experimentar situaciones del mundo real en la seguridad de un entorno virtual. V. NUESTRA INVESTIGACIÓN: UN SERIOUS GAME PARA DESARROLLAR COMPETENCIAS GENÉRICAS EN LA UNIVERSIDAD DE DEUSTO La Diputación Foral de Bizkaia (DFB), junto con la Universidad de Deusto, han apostado por la innovación y el desarrollo a través del programa BizkaiLab, que «nace con

45 GUENAGA et al.: SERIOUS GAMES PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS ORIENTADAS AL EMPLEO 39 la finalidad de generar un polo de conocimiento, desarrollo e innovación social en los ámbitos de interés preferencial para el Territorio Histórico de Bizkaia». Bizkailabha servido de marco para el desarrollo del proyecto SG4Edu que aquí presentamos. El proyecto se desarrolla a lo largo de todo 2012 y en él participa un equipo multidisciplinar formado por técnicos, pedagogos y expertos en ocio. En esta primera fase (2012) el proyecto se centra en el estudio de los serious games en la educación superior, se han analizado los fundamentos conceptuales en los que se basan, los productos y proyectos existentes, las experiencias de utilización y se están desarrollando dos prototipos para su utilización en diferentes grados y postgrados impartidos en la Universidad de Deusto. Este artículo presenta la parte del proyecto que se centra en el desarrollo y evaluación de competencias para el empleo. A. Fases del Proyecto El proyecto se estructura en tres fases: Fase I. Análisis del estado del arte. Revisión bibliográfica a nivel internacional, desde el punto de vista pedagógico, tecnológico y lúdico. Identificación de autores, entidades, publicaciones y conferencias relevantes en el área. Se analizan productos comerciales, proyectos experimentales y empresas que se dedican al desarrollo y comercialización de serious games. También se estudian las experiencias de utilización de los serious games en la educación, centrándonos en la educación superior. El resultado de esta fase es un informe de revisión del estado del arte publicado en Julio Fase II. Diseño de los pilotos. Basándonos en el conocimiento adquirido en la fase anterior se diseñan dos pilotos dentro del proyecto. El Piloto-1 gira en torno a los grados de Ingeniería, y su objetivo es investigar en el desarrollo y uso de los seriousgames para la educación en ingeniería, su impacto en la adquisición de habilidades para el empleo y hacer un uso experimental de la tecnología en este contexto (laboratorios remotos, dispositivos móviles, pizarra digital interactiva, etc.). El Piloto-2está orientado al desarrollo de competencias genéricas para mejorar la cualificación para el empleo. Nos basamos en todo el trabajo realizado por la Universidad de Deusto en la definición del Modelo de Formación UD y en el diseño de las competencias genéricas, para desarrollar un piloto que permita trabajar competencias orientadas al empleo de forma multinivel, y aplicable a diferentes grados. El resultado de esta fase es la especificación de diseño de piloto-1 y piloto-2. Fase III. Desarrollo y pruebas de los pilotos. Partiendo del diseño realizado se implementan los dos prototipos de seriou sgames. Se analizan las tecnologías existentes para su desarrollo y se utiliza la que aporte ventajas diferenciales, teniendo en cuenta criterios como la portabilidad, ejecución multiplataforma, seguimiento de estándares, tecnología robusta y estable, etc. Se realizan pruebas internas de los prototipos, llevadas a cabo por miembros internos del proyecto. Esta fase ha concluido en diciembre de B. Competencias a Desarrollar Cuando hablamos del desarrollo de competencias en ámbitos universitarios, se distinguen dos tipos de competencias: las competencias específicas(asociadas a áreas de conocimiento concretas) y las competencias genéricas (comunes a diferentes titulaciones y relacionadas con la formación integral de las personas). Tuning pone de manifiesto la necesidad de dedicar tiempo y atención al desarrollo de competencias genéricas, ya que éstas son cada vez más importantes en la formación de los estudiantes para su futuro desempeño como profesionales y ciudadanos[42]. Para el serious game diseñado en la Universidad de Deusto se han seleccionado dos competencias genéricas: «espíritu emprendedor» y «resolución de problemas». Los criterios seguidos para elegir estas competencias han sido los siguientes: - Competencias que habitualmente se trabajan en los últimos cursos de grado. Puesto que el juego estaría dirigido a estudiantes de los dos últimos años de grado, realizamos un primer análisis de las competencias trabajadas en esos cursos en todos los grados de nuestra universidad. - Posibilidades de jugabilidad y de desarrollo. De las competencias que se repetían con mayor frecuencia, se analizaron las posibilidades de jugabilidad de cada una de ellas, teniendo en cuenta nuestra capacidad de desarrollo en función de los medios con los que contábamos. Esto nos llevó a descartar las competencias comunicación verbal y escrita, y quedarnos con la tercera más repetida: Resolución de problemas. - Empleabilidad: el proyecto debía tener una clara orientación a potenciar la empleabilidad de los TABLA I UN EJEMPLO DE ACTIVIDAD DIRIGIDA A POTENCIAR LA COMPETENCIA ESPÍRITU EMPRENDEDOR Actividad: Nivel de dominio 1: En su proceso de búsqueda de llaves, el jugador debe desalojar el paraninfo de la Universidad de Deusto. Para ello debe ayudar a las personas que actualmente están allí a resolver diferentes situaciones, el sistema evaluará sus respuestas teniendo en cuenta estos cuatro indicadores Afrontar la realidad habitualmente con iniciativa, sopesando riesgos y oportunidades y asumiendo las consecuencias 11. Toma iniciativas ante las situaciones que se le presentan en el día a día. 2. Sopesa los riesgos y oportunidades, tomando decisiones en consecuencia 33. Es capaz de anticipar los efectos de las acciones que emprende 44. Incluye criterios sociales en su toma de decisiones TABLA II UN EJEMPLO DE ACTIVIDAD DIRIGIDA A POTENCIAR LA COMPETENCIA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS Actividad: Nivel de dominio 1: Nivel de dominio 2: Indicadores: Indicadores: Indicadores: Partiendo del laberinto de la Universidad de Deusto, donde se dice que en origen hubo una fuente, al levantar la loseta se aprecian una gran cantidad de tuberías y manivelas. Se deben manipular las manivelas que controlan la salida del agua con el fin de desconectar la alarma de la puerta, anegándola. Equivocarse en las opciones puede generar variados problemas, por ejemplo una inundación, etc. Identificar y analizar un problema para generar alternativas de solución, aplicando los métodos aprendidos. 1. Identifica lo que es y no es un problema y toma la decisión de abordarlo. Utilizar su experiencia y criterio para analizar las causas de un problema y construir una solución más eficientes y eficaz. 1. Reconoce un problema complejo y es capaz de descomponerlo en partes manejables.

46 40 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar jugadores, y ese fue el principal motivo para escoger la competencia Espíritu emprendedor, junto con la creencia de que era una competencia especialmente adecuada para ser desarrollada de forma vivencial a través de un serious game. En ambos casos, hemos partido de la definición que se hace de estas competencias en el libro Aprendizaje basado en competencias, una propuesta para la evaluación de las competencias genéricas, donde además, siguiendo el modelo de la UD, cada competencia se divide en tres niveles de dominio, y cada nivel está formado por una serie de indicadores que nos ayudarán a evaluar el grado de desarrollo de la competencia por los estudiantes. Estos indicadores son los que nos han servido de guía a la hora de ir definiendo las posibles actividades que podríamos incluir en el juego. En las tablas I y II se presentan dos fichas de ejemplo de actividades diseñadas para trabajar estas competencias y los indicadores utilizados para evaluar su logro. C. Diseño Tecnológico En cuanto a la aplicación de la tecnología al contexto de nuestro juego, por la modalidad de juego escogida, este no va a requerir sesiones de juego largas, con lo que entra dentro de lo que llamaríamos juego casual [43]. Partiendo de este dato se ha intentado encontrar una tecnología que permita el desarrollo de este juego en ambientes distintos, que encajen en el modo habitual de consumo. Existen muchas opciones a la hora de desarrollar aventuras gráficas, como el veterano SCUMM, revitalizado a través de la reimplementación Open Source SCUMMVM [44], u otros motores, desarrollados con el e-learning en mente, como eadventure [http://e-adventure.eucm.es/tutorial/]. El mayor problema a la hora de desarrollar nuestra aventura gráfica sobre estos motores es adaptarnos a las limitaciones que impone su tecnología, que nos impedirían la integración de minijuegos con diferentes mecánicas dentro del juego principal y, en la mayoría de casos, el juego fuera de la plataforma PC/Windows. Además, su uso requiere el aprendizaje del entorno y lenguaje de cada motor y, aunque la dificultad de cada uno difiere enormemente, en cualquier caso esta actividad representa un esfuerzo no despreciable. Una vez escogido el desarrollo de un motor propio para la aventura gráfica, la decisión adicional es la elección de tecnología en la que se desarrollará. Hemos escogido desarrollar el juego sobre HTML5 y Javascript, utilizando Canvas. Si bien es cierto que el rendimiento gráfico de esta combinación es, a día de hoy y sobre todo en 2d, muy limitado, también lo es que nuestro diseño no precisa de un rendimiento elevado, pues se basa en una interacción pointand-click meditada, y no en reacciones de décimas de segundo, ni en animaciones rápidas. Además, este desarrollo permitirá el consumo en toda clase de dispositivos, desde móviles y tablets a ordenadores de escritorio, con el único requisito de que se cuente con un navegador moderno. En cuanto a otras tecnologías que se han valorado, podemos mencionar Unity3D [http://unity3d.com/], un conocido motor que empleamos en otros desarrollos. A pesar de que es un motor sólido que permite desarrollos muy potentes, para este proyecto es demasiado complejo. Podríamos haber utilizado, manteniendo la filosofía de ejecución multiplataforma y en navegador, Flash y Java, pero distintas consideraciones de rendimiento, plugins necesarios, apertura de la plataforma y experiencia personal nos han inclinado por la decisión tomada. La base de código del proyecto se ha desarrollado intentando mantener en todo momento un enfoque de reutilización; por ello, se ha desarrollado un motor javascript que se encarga de procesar un guión de juego en formato JSON, que a su vez representa las diferentes partes del juego. Con un enfoque relativamente clásico, el juego se divide en escenarios, representados con un fondo de pantalla. Estos escenarios tienen zonas calientes en las que se puede hacer click, obteniendo como resultado la ejecución de diferentes tipos de acciones (cambios de estado de juego, cambios de escenario, cuadros de texto, lanzamiento de minijuegos). Además de las zonas seleccionables, también representamos diferentes elementos gráficos que dependen del estado de juego para determinar si se muestran o no. Sobre los escenarios/elementos de juego, se ha intentado desarrollar una GUI. Consiste en un icono de una carpeta con el logo corporativo de la Universidad que muestra el menú de utilidades del juego (guardar/borrar partida, activar/desactivar resaltado de elementos), la puntuación actual y un icono de mapa que nos permite acceder al mapa que actúa como nexo entre las estancias. VI. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO El proyecto SG4Edu supone una importante aportación al campo de los Serious Games educativos, tanto por su orientación al desarrollo y evaluación de competencias genéricas, como en la orientación a estudiantes universitarios. La empleabilidad de los estudiantes y de los recién graduados es una preocupación de las instituciones de educación superior. Prepararlos no sólo en conocimientos, sino en competencias es una tendencia creciente, que la Universidad de Deusto ha hecho propia desde el año Los Serious Game son una herramienta innovadora en este campo, que aporta grandes posibilidades de trabajo individual y colaborativo, de atractivo para los alumnos y profesores, de creación de una dinámica diferente dentro y fuera del aula. Desde diciembre de 2012 disponemos de un juego, una aventura gráfica ambientada en la propia Universidad de Deusto, a través de la cual los alumnos pueden desarrollar y evaluar su capacidad de emprendizaje y de resolución de problemas. Un juego para ser utilizado en PC, pero también en dispositivos móviles como la tablet, lo cual abre nuevas posibilidades de mobile-learning. De cara a 2013 nos planteamos la utilización del juego desarrollado en diferentes titulaciones de la Universidad de Deusto. Para ello será necesaria la formación del profesorado que utilizará el juego como herramienta educativa. Se realizará un seguimiento de las dinámicas dentro y fuera del aula. También nos planteamos trabajar otras competencias genéricas y/o niveles de dominio, y valorar la adecuación de

47 GUENAGA et al.: SERIOUS GAMES PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS ORIENTADAS AL EMPLEO 41 ampliar el juego para incluirlas o bien diseñar otros juegos independientes. Por último indicar que el trabajo en un equipo multidisciplinar es muy enriquecedor y necesario para este tipo de proyectos, pero que plantea la necesidad de conjugar diferentes puntos de vista, objetivos y prioridades en el desarrollo del proyecto. La comunicación constante ha sido fundamental para un buen entendimiento y para realizar un trabajo realmente colaborativo, en el que cada uno ha aportado todo su conocimiento y experiencia en la consecución de los objetivos del proyecto SG4Edu. AGRADECIMIENTOS Este proyecto se ha llevado a cabo gracias al programa BizkaiLab, de la Diputación Foral de Bizkaia, de apoyo a la investigación en la Universidad de Deusto. En él han participado los grupos de investigación DeustoTech Learning, DeustoTech Computing, el Instituto de Estudios de Ocio y el grupo Innova. 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48 42 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar MariluzGuenagaes doctora en Ingeniería Informática por la Universidad de Deusto (España) con la tesis Accesibilidad integral de centros de recursos digitales para personas con discapacidad visual (2007). Responsable de la unidad de investigación DeustoTechLearning y profesora en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Deusto, adscrita al departamento de Ingeniería Informática. Sus áreas de investigación, proyectos y publicaciones se centran en la tecnología educativa y en la interacción persona-sistema. Sonia Arranz es Licenciada en Pedagogía por la Universidad de Deusto (1998). Desde el 2010 es investigadora en el equipo Innova de la facultad de Psicología y Educación de la Universidad de Deusto, siendo sus principales áreas de investigación el uso de tecnología en educación y el desarrollo y evaluación de competencias genéricas. Actualmente está realizando su tesis doctoral sobre la utilización de videojuegos para el desarrollo de competencias genéricas. Isabel Rubio Florido. Licenciada en Pedagogía y Doctora en Ocio y Potencial Humano por la Universidad de Deusto. Ha impartido cursos, charlas y comunicaciones relacionadas con Pedagogía del Ocio, Tecnologías de la Información y la Comunicación y los Videojuegos ambos desde el punto de vista educativo, la formación del profesorado en la integración de las TIC en aula y las TIC en el ámbito de la discapacidad y las personas mayores. Además forma parte del equipo de investigación sobre Ocio y Desarrollo Humano de la Universidad de Deusto. Actualmente imparte docencia en grado y postgrado de la Universidad de Deusto, además de dirigir el Máster Oficial Universitario en Dirección de Proyectos de Ocio, Cultura, Turismo, Deporte y Recreación del Instituto de Estudios de Ocio de la Universidad de Deusto, así como su Practicum. Eduardo Aguilar es licenciado en Pedagogía por la Universidad de Deusto y Master de Dirección y Gestión del Conocimiento y la Información por la UOC. Profesor en el grado de Turismo y en el Titulado en Cultura y Solidaridad, así como en los Máster Oficiales de Dirección de Proyectos de Ocio, Organización de Congresos, Eventos y Ferias y Recursos Humanos. Es miembro del equipo de investigación Ocio y Desarrollo Humano de la Universidad de Deusto, En los últimos años ha estado trabajando en la relación entre el ocio, las tecnologías de la información y la comunicación y los proceso de desarrollo y aprendizaje individual y colectivo. Alex Ortiz de Guinea. Ingeniero Informático (2007, UPV-EHU) es investigador en DeustoTechLearning en la Universidad de Deusto (Bilbao, España) desde Tiene experiencia como técnico de sistemas y como desarrollador de software. Su principal línea de investigación es la accesibilidad y usabilidad de recursos multimedia y el juego aplicado a la educación. Alex Rayón es profesor del Departamento de Tecnologías Industriales de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Deusto (Bilbao, España) desde Ingeniero en Informática, Ingeniero en Organización Industrial y Máster en Recursos Humanos, está actualmente en redacción de su tesis "Definir una metodología y un modelo que haga viable la inteligencia competitiva de las organizaciones empresariales PYMEs de una manera estructurada y sistematizada". Es también coordinador TIC-Docencia de la Universidad de Deusto dentro de la UTIC, así como investigador en DeustoTechLearning, donde cubre sus áreas de interés para la aplicación de las TIC en docencia, en especial en el contexto de mlearning. María José Bezanilla es doctora en Educación por la Universidad de Londres (Instituto de Educación) y desde 1995 profesora en la Universidad de Deusto en los grados de Educación Social y Educación Primaria, Máster de Innovación y Desarrollo de Competencias en Educación Superior, del que es Coordinadora, y Máster Erasmus MundusEuropean Master in LifelongLearning: Policy and Management. Sus áreas de docencia son los Recursos Educativos y las Tecnologías de la Información y Comunicación, el Aprendizaje Basado en Competencias, y el E-learning. Miembro del equipo de investigación INNOVA, participa en proyectos sobre el uso de las TIC en el contexto universitario, y el desarrollo de competencias en educación superior. Comparte sus tareas docentes e investigadoras con tareas de gestión en la Unidad Técnica de Innovación y Calidad (UTIC), en al ámbito de la innovación universitaria con particular énfasis en el área Pedagogía - TIC. Iratxe Menchaca es licenciada en Pedagogía por la Universidad de Deusto, especializada en Gestión e Innovación de centros educativos y nuevas tecnologías aplicadas a la educación (Bilbao, 2005). Actualmente es Investigadora en el ámbito de la Innovación educativa y asesora pedagógica en la unidad DeustoTechLearning de la Universidad de Deusto y está cursando un máster oficial en Tecnología Educativa: E-Learning y gestión del conocimiento. Tiene amplia experiencia en tutoría de masters online, así como en el diseño pedagógico de recursos educativos digitales. También ha impartido varios cursos sobre herramientas 2.0, ciberbullying y seguridad en la red.

49 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Desenvolvimento de uma Plataforma para Jogos de Simulação de Lean Manufacturing A. Galrão Ramos, M. Pereira Lopes, A. Paulo Ávila Title - Development of a Platform for Lean Manufacturing Simulation Games Abstract - More than ever, the economic globalization is creating the need to increase business competitiveness. Lean Manufacturing is a management philosophy oriented for the elimination of activities that do not create any type of value and are considered waste. One of the main differences to other management philosophies is the shop floor focus and operators involvement. Therefore, the training of all organization levels is crucial for the success of Lean Manufacturing. Universities should also participate actively in this process by developing student s Lean management skills, promoting better and faster student integration into their future organizations. This article proposes a single realistic manufacturing platform, involving production and assembly operations, to learn by playing many of the Lean tools like, VSM, 5S, SMED, Poke-Yoke, Line Balance, TPM, Mizusumashi, Plant Layout, and JIT/Kanban. This simulation game was built in tight cooperation with experienced lean companies under the international program LLA-Lean Learning Academy 1, and its main aim is to make bachelor and master courses in applied sciences more attractive by integrating classic lectures with a simulated production environment, that could lead to more motivated students and higher study yields. The simulation game results show that our approach is efficient in providing a realistic platform for the effective learning of Lean principles, tools and mindset, which can be easily, included into less than two hours course classes. Index Terms - Lean, Lean Manufacturing, Simulation Games I. INTRODUÇÃO A globalização económica coloca as empresas perante novas oportunidades e desafios à sua criatividade e capacidade de competir num ambiente em que só os melhores sobrevivem. Mais do que nunca, as empresas necessitam de encontrar as formas e os meios para fazerem face à necessidade de melhorarem continuamente o seu nível de desempenho. Uma dessas vias, passa pela eliminação das actividades que não acrescentam valor aos seus produtos, mas que representam, muitas vezes, uma parte relativamente importante do seu custo [1]. A. Galrão Ramos, é docente do Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) Instituto Politécnico do Porto, Portugal. M. Pereira Lopes, é Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) Instituto Politécnico do Porto, Portugal. A. Paulo Ávila, é Professor Coordenador do Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) Instituto Politécnico do Porto, Portugal O Lean Manufacturing é uma filosofia de gestão orientada para a eliminação das actividades que não criam qualquer tipo de valor e, como tal, são consideradas desperdício [2]. No núcleo desta filosofia, e que a diferencia de outras filosofias de gestão, está o envolvimento dos operadores no processo de melhoria contínua, e o princípio de que, quando há um problema, deve-se chegar o mais próximo possível deste (gemba, gembutsu, jiu-jitsu), antes de propor uma solução, em vez de fazê-lo à distância, através de reuniões de escritório [1][2]. A formação de todos os níveis da organização nesta metodologia é um factor crítico para o sucesso da sua implementação e, sabendo isso, as organizações têm vindo a fazer um esforço significativo nesse sentido. Pelo seu lado, as universidades também têm vindo a participar ativamente neste processo, incluindo nos seus cursos o estudo da filosofia Lean Manufacturing e das suas ferramentas, tentando, assim, contribuir para uma melhor e mais rápida integração dos seus diplomados nas organizações e, consequentemente, melhorar o seu nível de empregabilidade [3]. Neste artigo é proposto um jogo de simulação de uma fábrica, que usa uma única plataforma experimental para o ensino e a aprendizagem das várias ferramentas lean, realista e facilmente integrável num programa de uma disciplina, que pode ser usado em complemento de aulas convencionais, com a vantagem de permitir um ambiente de ensino-aprendizagem mais estimulante e participativo, potenciando a obtenção de melhores resultados [4]. II. O PROCESSO DE ENSINO APRENDIZAGEM Embora o ensino ainda se baseie em grande medida nos métodos tradicionais, muitas escolas e professores têm feito várias tentativas de usar métodos não tradicionais com a esperança de que estes possam melhorar a aprendizagem. Nos métodos tradicionais de ensino, o método verbal expositivo, segundo o qual os professores fornecem informação e os alunos tomam notas dessa informação, tem sido usado como método de aprendizagem predominante [5]. Exemplos de métodos não tradicionais de ensino incluem, mas não estão limitados, a aprendizagem colaborativa, a aprendizagem activa, a aprendizagem cooperativa, exercícios práticos, simulações, jogos e dramatização [6]. Hinde e Kovac [7] mostraram que quando são usados métodos activos de aprendizagem, os alunos obtêm melhores classificações do que quando são usados métodos tradicionais, enquanto Siberman [8] refere que os métodos não tradicionais, como o método activo, conseguem

50 44 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar melhores resultados ao nível da compreensão e aquisição de conceitos, na memória de longo-prazo. No entanto, esta não é uma matéria consensual. Enquanto que é claro o efeito positivo dos métodos activos na melhoria das atitudes para a aprendizagem, o mesmo não pode ser afirmado para o seu efeito ao nível da aprendizagem cognitiva [9]. III. OS JOGOS DE SIMULAÇÃO As simulações fornecem ao aluno uma oportunidade de experimentar uma determinada situação num ambiente que está próximo da vida real, através da combinação de características de jogos (ex. funções e regras) e de simulação [10]. Quando se utilizam jogos de simulação como metodologia de ensino, tem-se de definir as regras para os participantes, uma vez que estes terão de enfrentar desafios de tomadas de decisão que reproduzem situações reais, mas num cenário simulado. Antes de se estruturar um jogo é necessário conhecer todos os seus aspectos [11]: - Objectivos do jogo; - Necessidades técnicas (Equipamentos, documentação, etc.); - Complexidade das tarefas do jogo; - Perfil dos participantes; - Espaço disponível para a actividade. Para a preparação das actividades dos jogos de simulação é necessário considerar alguns aspectos, tais como [11]: - Fase inicial O facilitador descreve as diversas actividades aos participantes; - Discussão preliminar O facilitador interage com os participantes para compartilharem experiências e definirem o melhor caminho para iniciarem os trabalhos; - Conclusões após simulação os participantes têm a oportunidade de analisar o ocorrido durante a simulação, avaliando sua actuação e estabelecendo relações com o resultado obtido; - Oportunidades de melhoria todas as conclusões e análises realizadas pelo grupo servirão de base para o estabelecimento de melhorias e mudanças. É importante salientar que os jogos são meios efectivos de aprendizagem, não é porque são engraçados, mas sim porque são imersivos, obrigam o aluno a tomar frequentemente decisões importantes e tem objectivos bem definidos [12]. A. Benefícios da Utilização de Jogos de Simulação Segundo Grando [13] podem-se identificar as seguintes vantagens na utilização dos jogos como metodologia de ensino: - Introdução e desenvolvimento de conceitos de difícil compreensão; - Desenvolvimento de estratégias de resolução de problemas (desafio dos jogos); - Aprender a tomar decisões e saber avaliá-las; - Integração de conhecimentos; - O jogo requer a participação activa do aluno na construção do seu próprio conhecimento; - O jogo favorece a integração social entre os alunos e a consciencialização do trabalho em grupo; - A utilização dos jogos é um factor de interesse para os alunos; - Entre outras coisas, o jogo favorece o desenvolvimento da criatividade, do sentido crítico, da participação, da competição sadia, da observação, das várias formas de uso da linguagem; - As actividades com jogos podem ser utilizadas para desenvolver competências de que os alunos necessitam, permitindo gerir situações de alunos com diferentes níveis de conhecimento; - As actividades com jogos permitem ao professor identificar e diagnosticar algumas dificuldades dos alunos. B. Os Jogos de Simulação Lean Os jogos de simulação têm sido muito usados para treinar pessoas (alunos e profissionais) na utilização das ferramentas lean e para demonstrar os benefícios do Lean Manufacturing. Embora a completa aprendizagem das ferramentas lean não possa ser realizada exclusivamente através dos jogos, estes permitem, não só, que os jogadores experienciem a interação de determinadas ferramentas lean, mas também desenvolver a riqueza da discussão, participação e tomada de decisão que são requisitos essenciais para a implementação do Lean Manufacturing com sucesso e que são difíceis de obter através dos métodos tradicionais de ensino [14]. Apesar da grande variedade de jogos existentes, a necessidade de criar uma plataforma que: - permitisse recriar com realidade o ambiente fabril; - incluísse operações de fabrico através de maquinaria e operações de montagem; - permitisse a aplicação de uma forma individual das diferentes ferramentas lean existentes; - pudesse ser facilmente embebida em qualquer curso de engenharia, por substituição directa de uma aula de ensino tradicional, com duração máxima de 2 horas; - na qual fosse possível treinar os alunos na implementação das várias ferramentas lean, sem a necessidade de ter de apresentar e ambientar os alunos a um novo cenário sempre que a ferramenta em estudo se altera; - seja de baixo custo, levou ao desenvolvimento do jogo de simulação Lean Manufacturing que a seguir é apresentado. IV. DESCRIÇÃO DO JOGO Neste capítulo apresenta-se a ideia base do jogo que esteve subjacente à sua criação, o modelo desenvolvido e quais as soluções adoptadas. O jogo lean apresentado é um jogo de simulação de um sistema de produção fabril genérico. Tem como objectivo permitir que os alunos avaliem e experienciem as necessidades e os impactos das suas acções na melhoria do desempenho do sistema produtivo num ambiente próximo do

51 GALRÃO, LOPES Y ÁVILA: DESENVOLVIMENTO DE UMA PLATAFORMA PARA JOGOS DE SIMULAÇÃO real. O modo de jogo é experimental, que corresponde à prática mais atual [15]. A linha de produção do jogo produz um modelo de esferográfica em três cores distintas, que são embaladas em caixas de 5 unidades. O objectivo do jogo é recorrer às ferramentas lean para actuar sobre o sistema produtivo de forma a incrementar a quantidade de esferográficas produzidas e embaladas com o menor custo possível. O custo é representado pelo número de trabalhadores da fábrica. A. O Processo de Aprendizagem O objectivo pedagógico geral do jogo é permitir a apresentação, através de métodos verbais, intuitivos e activos, de ferramentas utilizadas em Lean Manufacturing. Este objectivo é abordado considerando que cada uma das ferramentas lean deve ser apresentada e experimentada no jogo individualmente, permitindo desta forma trabalhar e avaliar isoladamente o potencial de cada uma das ferramentas. Tendo em consideração esta abordagem, foi desenvolvido um ciclo de aprendizagem constituído por 6 etapas: - Apresentação da ferramenta; - Sugestões de melhoria; - Implementação de melhorias; - Início da simulação; - Avaliação do desempenho do jogo; - Análise dos problemas detectados. Em cada ciclo, uma ferramenta diferente é apresentada, são discutidas as diferentes soluções de melhoria que podem ser introduzidas no jogo com base na ferramenta apresentada. A partir das sugestões propostas, são seleccionadas e implementadas as mais importantes e iniciase uma nova simulação do jogo. Após a conclusão da simulação é avaliada a evolução os indicadores face à simulação anterior. De seguida, é feita uma análise aos problemas detectados na simulação após o que uma nova ferramenta é apresentada, iniciando novo ciclo. Esta abordagem permite que os participantes identifiquem os problemas, experimentem as soluções e avaliem directamente e individualmente o impacto de cada uma das ferramentas lean no sistema produtivo. Para suportar o ciclo de aprendizagem, onde cada uma das ferramentas lean é introduzida individualmente, é necessário que exista uma plataforma comum para as diferentes simulações, uma vez que cada ciclo parte dos resultados obtidos na simulação anterior. Uma vez que a necessidade de aplicação de cada uma das ferramentas lean é resultado dos problemas detectados na etapa de simulação, é importante que estes resultados não variem de forma significativa independente da equipa que joga o jogo. Esta plataforma, doravante designada como fábrica, deve ser construída para que as suas características representem o funcionamento e permitam observar os principais problemas que surgem numa fábrica real. O principal objectivo que esteve subjacente à concepção da fábrica é que esta represente a forma convencional de funcionamento de uma fábrica real. Desta forma, estabelecese uma maior proximidade entre o estudo das ferramentas lean e o seu objecto de aplicação. A fábrica do jogo simula uma linha de produção através de um conjunto de actividades de montagem e embalagem de esferográficas, incluindo uma actividade de fabrico de etiquetas. A fábrica produz embalagens com 5 unidades de esferográficas em 3 cores distintas, preto, azul e vermelho. A Ilustração 1 apresenta o produto. Na fábrica existem oito postos de trabalho, cada um é ocupado por um jogador. Os postos existentes são: - Direcção de produção (1 posto); - Armazenagem (1 posto); - Transporte (1 posto); - Montagem (3 postos); - Embalagem (1 posto); - Controlo de qualidade (1 posto). No jogo, para além dos jogadores, participa o Game Master. O Game Master é um elemento externo à fábrica que acompanha o desenrolar do jogo, actua como organizador, é responsável pelas questões referentes às regras, é árbitro e moderador. É também da responsabilidade do Game Master a preparação do espaço físico para a realização do jogo, a apresentação do jogo, do seu objectivo, do seu funcionamento e do papel a desempenhar por cada um dos participantes. Cada simulação é iniciada pelo Game Master ao transmitir ao Director de Produção as necessidades de produto. A partir deste instante, o Director de Produção transmite para os restantes postos de trabalho as respectivas ordens de produção e de materiais dando início aos fluxos de informação e de materiais na fábrica. C. O Fluxo do Processo O processo produtivo utilizado na simulação consiste na montagem e embalagem de esferográficas. O processo inicia-se com o lançamento das Ordens de Produção e as Requisições de Materiais pelo Director de Produção, que são entregues ao responsável do armazém. Este prepara os materiais e envia-os juntamente com as Ordens de Produção para os postos de trabalho. No posto de trabalho 1 monta-se o subconjunto inferior, composto por mola, carga e corpo inferior. O subconjunto é transportado para o posto de trabalho 3. No posto de trabalho 2 produz-se o subconjunto superior, composto por, botão, pino, clip e corpo superior. O subconjunto é transportado para o posto de trabalho 3. No posto de trabalho 3, o operador tem de acoplar o subconjunto inferior, montado no posto de trabalho 1 com o subconjunto superior montado no posto de trabalho 2. As esferográficas são transportadas para o posto de trabalho CQ (Controlo da Qualidade). B. A Fábrica Ilustração 1 - Embalagem com 5 esferográficas

52 46 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar No posto de trabalho CQ é realizada a inspecção do produto. As esferográficas são transportadas para o posto de trabalho 4. Neste posto de trabalho realiza-se o embalamento das esferográficas. Para o embalamento são necessárias embalagens, fitas e etiquetas impressas. A impressão das etiquetas faz parte da operação de embalagem. O produto acabado é finalmente transportado para o armazém e as Ordens de Produção entregues ao Director de Produção Armazenagem O armazém consiste numa estrutura de suporte vertical que foi concebida considerando a dimensão dos contentores utilizados para o transporte (ver ponto referente a transporte) e a facilidade de acesso aos componentes. No armazém vertical os componentes foram colocados de forma a serem facilmente identificados para permitir um abastecimento eficaz dos postos de trabalho. Os componentes ficaram organizados em pisos e por cores, tornando-se mais fácil encontrar os componentes pretendidos para o abastecimento dos postos de trabalho. Esta configuração e organização do armazém foram desenhadas no sentido de proporcionarem uma oportunidade de implementar a ferramenta 5S. Transporte O transporte dos subconjuntos entre os postos de trabalho é realizado com recurso a um contentor desenhado especificamente para este efeito (Ilustração 2). O contentor rack foi desenvolvido para poder transportar 5 unidades, ou quando agrupados para o transporte de 15 unidades. Esta opção tem como propósito criar as condições para a implementação de uma mudança de um sistema de produção tipo push para um sistema tipo pull, aplicando, por exemplo, a ferramenta Kanban. O transporte dos materiais e esferográficas é feito com recurso a contentores clássicos. Desta forma introduz-se diversidade nos formatos dos contentores, o que será útil na aplicação de ferramentas como, por exemplo, o 5s e o Mizusumashi. Montagem O modelo de esferográfica escolhido foi utilizado em três cores, azul, vermelho e preto, para introduzir complexidade no processo. Com as três cores passam a existir três produtos distintos, o que conduz a uma necessidade: - de alteração de Setup no posto de trabalho de embalagem; - de especificação de características do produto na inspeção de controlo de qualidade; - de coordenação entre os diferentes postos de trabalho. O modelo foi decomposto para definir o processo de montagem e o número de postos de trabalho necessários para o efeito. A árvore de produto da esferográfica está apresentada na Ilustração 3. A partir da árvore de produto, foram definidos três postos de trabalho para a montagem da esferográfica. Esta configuração foi a que, entre as várias experimentadas, apresentou os valores dos tempos de montagem nos diferentes postos menos desequilibrados. Desta forma, evitase situações iniciais de desequilíbrio irrealistas. O posto de trabalho n.º 1 monta o Subconjunto Inferior, o posto de trabalho n.º 2 monta o Subconjunto Superior e o posto de trabalho n.º 3 monta a Esferográfica. Controlo de Qualidade A introdução de um posto de controlo de qualidade, foi considerado importante, uma vez que é uma actividade que está presente na maioria dos processos produtivos. O controlo de qualidade consiste na verificação, em cada lote de esferográficas, das seguintes características críticas: - a cor da esferográfica corresponde com a cor da carga; - a mola está correctamente posicionada. A inspecção é realizada após a operação de montagem do posto de trabalho 3 e antes da embalagem. O seu posicionamento no processo pretende representar a prática tradicional das fábricas de inspeccionar os produtos no final do processo produtivo, antes da embalagem e expedição. O plano de inspeção adotado é um plano por amostragem, uma vez que a partir de experiências realizadas com um plano de inspeção a 100% o bottleneck do processo localizase no posto de Controlo de Qualidade, o que desvirtua o objetivo principal do jogo ao colocar o foco na inspeção. O plano de inspeção é apresentado na Ilustração 4. Embalamento A embalagem foi desenvolvida de forma a possuir as características normalmente presentes nas operações de embalagem de produtos como, por exemplo, permitir a identificação exterior do produto, possuir uma forma regular e um código de barras, e cujo tempo de embalamento não fosse demasiado dependente da motricidade do jogador e menor que os tempos de montagens dos postos 1, 2 e 3. Subconjunto Superior Subconjunto Inferior Botão Pino Clip Carga Mola Ilustração 2 - Contentor rack Corpo Superior Corpo Inferior Ilustração 3 - Árvore de produto da esferográfica

53 GALRÃO, LOPES Y ÁVILA: DESENVOLVIMENTO DE UMA PLATAFORMA PARA JOGOS DE SIMULAÇÃO Para a embalagem a utilizar foi definido que deveria ter as seguintes características: - forma paralelepipedal; - capacidade para 5 esferográficas; - fácil montagem; - identificação da cor no exterior; - código de barras; - reutilizável. A Ilustração 5 apresenta a solução adoptada para a embalagem. A embalagem final é constituída por 3 componentes: - caixa; - fita de selagem; - etiqueta código de barras. A caixa para a embalagem utilizada é obtida a partir de um modelo de caixa de dobrar. Esta solução torna o processo de montagem simples e permite a reutilização das embalagens nas diferentes simulações. A etiqueta de código de barras tem como função fechar a caixa e identificar o produto. A utilização deste tipo de etiqueta permitiu a introdução de um mecanismo para a impressão das etiquetas no posto de trabalho de embalagem que tem como objectivo criar condições para a aplicação das ferramentas Single Minute Exchange of Die (SMED) e Total Productive Maintenance (TPM). A Ilustração 6 apresenta o mecanismo de impressão de etiquetas. A troca de carimbos é efectuada desapertando dois parafusos que fixam o carimbo ao mecanismo. A Ilustração 7 apresenta a mudança de carimbo no mecanismo. Layout O layout dos postos de trabalho foi condicionado pela dimensão do laboratório de teste. Sendo um elemento que condiciona diversos aspectos de um processo produtivo, a sua definição deveria conduzir a um conjunto de desperdícios do processo, mas de uma forma que não se afastasse da realidade das empresas. Assim foi definido um layout que permitisse um fluxo de materiais alinhado com o processo produtivo e os percursos dos jogadores que transportam os materiais e produtos entre postos de trabalho. A Ilustração 8 apresenta o layout inicial da fábrica. D. Os Fluxos de Informação A necessidade de um fluxo de informação documental é mais um esforço na concepção da fábrica para aproximar o jogo à realidade fabril. O fluxo de informação da fábrica foi suportado por um conjunto de documentos que transmitem as necessidades da linha de produção. Como características, a documentação desenvolvida deveria ser intuitiva, de leitura fácil e devidamente identificada. Para o efeito, foram desenvolvidos os seguintes documentos: - Nota de Encomenda; - Controlo de Produção; - Requisição de Material; - Ordem de Produção; - Instrução de Trabalho; - Controlo de Qualidade; - Registo de Não-conformidades. O documento Nota de Encomenda é preenchido pelo Game Master, e é entregue ao Director de Produção. Contém as necessidades de produto acabado a produzir. No documento Controlo de Produção, o Diretor de Produção, regista dados da simulação como as ordens de produção lançadas, o número do lote, a cor e a quantidade de peças produzidas, e os tempos de início e fim de cada ordem de produção. Ilustração 6 - Mecanismo de impressão de etiquetas Ilustração 7 - Sistema de fixação do carimbo Ilustração 4 - Plano de inspeção Ilustração 5 - Embalagem Ilustração 8 - Layout inicial

54 48 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar O documento Requisição de Materiais transmite ao armazém, as necessidades de materiais em cada posto de trabalho. O documento Ordem de produção fornecido pelo Diretor de Produção serve para os jogadores saberem qual a cor e a quantidade a produzir, bem como para registarem o tempo inicial e o tempo final de produção de cada operação. A instrução de trabalho, contem a descrição das actividades que cada jogador deve realizar no seu posto de trabalho. Um exemplo é apresentado na Ilustração 9. No documento Controlo de Qualidade, o controlador da qualidade regista todas as inspeções realizadas e os resultados obtidos. Se for detectada uma não conformidade, esta é registada pelo controlador de qualidade no documento "Registo de Não-conformidades", onde a mesma é descrita. No final de cada ordem de produção, o Director de Produção regista a informação recolhida a partir da diferente documentação em circulação, numa folha desenvolvida em Microsoft Excel para o efeito (Ilustração 10). A partir da informação introduzida são calculados automaticamente os tempos de ciclo e de paragem de cada posto, o tempo total de produção e de paragem de um lote, bem como o número de unidades acabadas e a percentagem de unidades não conformes. Essa informação é disponibilizada graficamente (Ilustração 11). E. Resultados da 1ª Simulação do Jogo Os resultados apresentados foram obtidos a partir das simulações efectuadas por 6 grupos de 8 alunos cada (total de 48 alunos) do Mestrado em Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto, durante o ano lectivo de 2011/2012 [16][17]. A 1ª simulação é parte integrante do 1º ciclo de aprendizagem, pelo que apresenta características diferentes dos ciclos seguintes. Neste ciclo são apresentados aos jogadores os princípios Lean e estes tomam pela primeira vez contacto com o jogo. Os resultados obtidos na 1ª simulação vão servir de referência para o desenvolvimento do jogo e para a avaliação dos impactos de cada uma das ferramentas lean na fábrica. A TABELA apresenta o resumo dos resultados da simulação. Nesta simulação foram lançadas ordens de produção para 10 lotes de 15 unidades (4 lotes de cor Vermelha, 3 lotes de cor Azul e 3 lotes de cor Preta). A dimensão do lote de 15 unidades tem como objetivo obter um tempo de processamento por lote nos postos de trabalho de montagem próximo dos 150s. Este valor permite traduzir nas fases iniciais do jogo a natureza repetitiva das operações nos postos de trabalho, sem se tornar demasiado enfadonha para o jogador, e ter uma variabilidade dos tempos médios por lote reduzida. Da encomenda para a produção de 150 esferográficas, foram concluídas apenas 60, e foi registada uma unidade não conforme. Os dados de produção recolhidos permitiram obter os tempos médios para lotes de 15 unidades por posto de trabalho na 1º Simulação. Na fase de análise de problemas os alunos, a partir do gráfico da Ilustração 12, retiraram as seguintes conclusões: - não existe um equilíbrio de carga nos diferentes postos de trabalho (cria a oportunidade para a ferramenta balanceamento de linhas de produção); - o posto de trabalho número 4 tem o maior tempo de ciclo, constituindo um gargalo no fluxo produtivo (cria a oportunidade para a ferramenta SMED); - todos os postos de trabalho apresentam tempos de paragem significativos (cria a oportunidade para a grande questão: tanto tempo de paragem e tão pouca produção?). Adicionalmente os alunos identificaram os seguintes problemas: - as movimentações do transportador durante todo o jogo são qualificadas como "excessivas"; - o tempo de mudança de carimbo é elevado para dar resposta às necessidades de produção; Ilustração 9 - Exemplo de uma Instrução de Trabalho OP/Lote/Cor Tempo Inicial Tempo Inicial (s) Posto 1 Tempo Final Tempo Final (s) Produção Total OA/30/Vermelho 0:00 0 0: OA/31/Preto 0:00 0 0: OA/32/Vermelho 0:00 0 0: OA/33/Azul 0:04 4 2: OB/34/Azul 05: : OB/35/Preto 08: : OB/36/Vermelho 11: : OB/37/Vermelho 15: : OB/38/Preto 17:52preenchida : OB/39/Azul Ilustração 10 - Exemplo da folha de introdução de dados do PT1 Ilustração 11 - Gráfico resumo TABELA I DADOS ESTATÍSTICOS SIMULAÇÃO INICIAL - ITERAÇÃO 2. Produção Planeado Actual Estado Vermelho NOK Azul NOK Preto NOK Nº de Peças Total NOK Nº de Não Conformidades 1 Nº de Canetas por minuto 3

55 GALRÃO, LOPES Y ÁVILA: DESENVOLVIMENTO DE UMA PLATAFORMA PARA JOGOS DE SIMULAÇÃO o inventário no processo produtivo é elevado; - os períodos de inactividade nos postos de trabalho 1 e 2 são devidos à falta de componentes; - os períodos de inactividade no posto de trabalho 3 resulta da falta de produto oriundo dos postos de trabalho 1 e 2; - os períodos de inactividade no posto de controlo de qualidade resultam principalmente do facto do tempo de inspecção ser significativamente menor que os restantes; - existe desorganização nos postos de trabalho; - verifica-se uma movimentação excessiva de documentos. Os pontos identificados na análise dos resultados da simulação reflectem a existência das fontes de desperdício referidas como alvo a eliminar pelo Lean Manufacturing e que estes são passiveis de ser identificados pelos alunos. F. As Ferramentas Lean no Jogo Os desperdícios identificados pelos alunos no final da 1ª simulação do jogo, têm uma elevada correspondência com os desperdícios referidos na literatura lean o que cria as condições para apresentar e experimentar as diferentes ferramentas lean. O Value Stream Mapping (VSM) é a primeira ferramenta a ser apresentada no jogo. Introduz o conceito de valor e permite analisar e desenhar os fluxos de materiais e informação necessários para produzir as esferográficas. A desorganização nos postos de trabalho serve como ponto de partida para a implementação da ferramenta 5S. O tempo duração da mudança de carimbo permite chamar a atenção para a importância da troca rápida de ferramentas e desta forma introduzir o SMED [18]. A ferramenta de Balanceamento de Linha pode ser introduzida uma vez que se verifica uma variação dos tempos médios de carga nos postos de trabalho. A excessiva movimentação do transportador permite a introdução da temática do layout e a aplicação de ferramentas como o Spaghetti Diagram. O inventário de materiais e produtos em curso, os períodos de inactividade nos postos de trabalho e as faltas de materiais nos postos de trabalho permite a introdução de ferramentas de gestão de fluxos como o kanban. A existência de um posto de controlo de qualidade permite a introdução de ferramentas como o autocontrolo. As não conformidades existentes, como o deficiente posicionamento da mola na carga da esferógráfica permite que a introdução da ferramenta poke yoke (Ilustração 13). V. CONCLUSÕES Este artigo propôs o desenvolvimento de uma plataforma para um jogo sério, para ser utilizada no âmbito do ensino de disciplinas de engenharia industrial, que simula o funcionamento de uma fábrica real, combinando operações de fabrico e montagem. As principais contribuições deste trabalho são a criação de um ambiente fabril real: - onde os desperdícios não surgem de uma forma forçada; - que permite a aplicação de uma forma individual das diferentes ferramentas lean existentes; - que permite que as diferentes ferramentas lean utilizem a mesma fábrica; - que possa ser jogado no período de duração de uma aula de duas horas; As sessões realizadas permitiram concluir que a fábrica apresenta os problemas típicos que são objecto de tratamento por parte das ferramentas lean. O trabalho futuro envolve a inclusão de mais ferramentas lean no jogo assim como a avaliação da eficiência enquanto ferramenta de ensino, quando usada de forma independente ou em complemento a aulas tradicionais, usando grupos de controlo. AGRADECIMENTOS Agradecemos aos revisores anónimos a sua importante contribuição para a melhoria deste trabalho. O presente trabalho foi parcialmente suportado financeiramente pela UE através do projecto "Lean Learning Academies" ref LLP BE-ERASMUS-ECUE. REFERENCIAS Ilustração 12 -Tempo de produção por lote de 15 esferográficas Ilustração 13 - Aplicação da ferramenta poke yoke no jogo [1] J. P. Womack and D. T. Jones, Lean thinking: banish waste and create wealth in your corporation. Simon & Schuster, 1996, p [2] J. P. Womack, D. T. Jones, and D. Roos, The Machine That Changed the World: based on the Massachusetts Institute of Technology 5-million dollar 5-year study on the future of the automobile. Rawson Associates, 1990, p [3] L. L. Academy, Aims of the project. [Online]. Available: ent&view=article&id=46&itemid=28. [Accessed: 20-Feb-2012]. [4] D. Crookall, Serious Games, Debriefing, and Simulation/Gaming as a Discipline, Simulation & Gaming, vol. 41, no. 6, pp , Jan

56 50 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar [5] J. O Malley and H. McCraw, Students Perceptions of Distance Learning, Online Learning and the Traditional Classroom, Online Journal of Distance Learning Administration, vol. II, no. IV, [6] E. K. Armstrong, Applications of Role-Playing in Tourism Management Teaching: An Evaluation of a Learning Method, The Journal of Hospitality Leisure Sport and Tourism, vol. 2, no. 1, pp. 5 16, Apr [7] R. J. Hinde and J. Kovac, Student Active Learning Methods in Physical Chemistry, Journal of Chemical Education, vol. 78, no. 1, p. 93, Jan [8] M. L. Silberman, Active learning: 101 strategies to teach any subject. Allyn and Bacon, [9] P. H. Anderson and L. Lawton, Business Simulations and Cognitive Learning: Developments, Desires, and Future Directions, Simulation & Gaming, vol. 40, no. 2, pp , May [10] J. R. Raser, Simulation and society: an exploration of scientific gaming. Allyn and Bacon, 1969, p [11] M. R. M. Gramigna, Jogos de empresa e técnicas vivenciais, 2nd ed. Pearson Prentice Hall, 2007, p [12] B. D. Oblinger, Simulations, Games, and Learning, no. May. EDUCAUSE Learning Initiative, [13] R. C. Grando, O jogo e a Matemática no contexto da sala de aula. Paulus Editora, 2004, p [14] J. Bicheno, The Lean Games Book: Participative Games for Learning Lean: An Instruction Book for Facilitators. Picsie Books, 2009, p [15] M. A. Lewis and H. R. Maylor, Game playing and operations management education, International Journal of Production Economics, vol. 105, no. 1, pp , Jan [16] N. Ferreira, Desenvolvimento de um jogo de simulação do sistema de produção lean (Ferramentas: 5s, Organização de Layout e TPM), Instituto Superior de Engenharia do Porto, [17] E. Moutinho, Desenvolvimento de um jogo de simulação do sistema de produção lean (Ferramentas: Balanceamento da linha, VSM e SMED), Instituto Superior de Engenharia do Porto, [18] S. SHINGO, A Revolution in Manufacturing: The SMED System. Productivity Press, 1985, p A. Galrão Ramos, é Licenciado (1997) em Engenharia Mecânica pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto e Mestre em Logística (2009) pela Escola de Gestão do Porto. É docente do Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) desde Desenvolveu prática profissional em várias empresas multinacionais nas áreas de Gestão de Projectos, Operações e Logística, durante mais de 10 anos. É Director do Laboratório de Sistemas de Produção (DEM/ISEP) desde 2010 e investigador do Centro de Investigação e Desenvolvimento em Engenharia Mecânica. Orientou/orienta teses de Mestrado, e participou/participa em vários projectos de investigação, nacionais e internacionais, e projectos com empresas. M. Pereira Lopes, é Licenciado (1990) em Engenharia Mecânica pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Mestre em Logística e Engenharia Industrial, especialidade de Logística e Distribuição e Doutorado em Produção e Sistemas pela Escola de Engenharia da Universidade do Minho. É Professor Adjunto do Dep. Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) onde exerce actividade há mais de 18 anos. Desenvolveu prática profissional em várias empresas nas áreas de Gestão da Produção e Logística, durante 15 anos. É Director do Mestrado em Gestão de Processos e Operações e investigador do Centro de Investigação e Desenvolvimento em Engenharia Mecânica do qual foi Vice-Presidente entre 2005 e Orientou/orienta mais de 20 teses de Mestrado e Doutoramento, e participou/participa em vários projectos de investigação, nacionais e internacionais, e projectos com empresas, que resultaram em diversas publicações/comunicações e uma patente. A. Paulo Ávila, é Professor Coordenador do Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto Instituto Politécnico do Porto. É licenciado em Engenharia Mecânica pela Universidade de Coimbra, é Mestre em Produção Integrada por Computador pela Universidade do Minho e é Doutorado na área de Produção e Sistemas pela mesma Universidade. As suas áreas de interesse são: Seleção de recursos; Projeto de empresas Ágeis/Virtuais; Otimização de sistemas produtivos; Sistemas de gestão da qualidade; e Produção integrada por computador. Regularmente publica nas atas de conferências internacionais e nacionais, jornais e livros. Simultaneamente é consultor de várias empresas na área da organização e gestão industrial.

57 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar E-learning a Escena: De La Dama Boba a Juego Serio Borja Manero, Clara Fernández-Vara, Baltasar Fernández-Manjón, Senior Member, IEEE Title E-learning to stage: From La DamaBoba to a Serious Game. Abstract In Spain, young people is losing their interest on (classic) theater.we believe that educational games are an excellent medium for addressing this issue. This article describes the design and implementation ofa videogamebased on La DamaBoba, Lope de Vega s theater play.theaim of the videogame is to motivate youngster on classic theater playsletting studentsbecome familiar with the plot and the characters before they attend the theater play.this goal is achieved making avatars interesting to players, by incorporating different theater techniques within their personalities and including the elements that can be used as audiovisualcontents, such as: music, sceneryand dressing.in this paper we also present the results of the initial evaluation of the game with master s students from E-learning subject. In order to improve the game, we have studied theireffects in terms of impact on the knowledge improvement, learning outcomesand student motivation. Index Terms Educational Technology, Computer Aided Instruction, Virtual Learning Environments, Game-based Learning, Computer Games for Drama Learning, Drama Serious Games. E I. INTRODUCCIÓN N España el teatro pierde interés para los jóvenes. Lo dicen las cifras de la media de edad creciente de los espectadores que cada día acuden a nuestros teatros. El distanciamiento que se ha detectado entre el teatro y los más jóvenes (menores de 20 años), es uno de los problemas que más pueden perjudicar al teatro a medio plazo. Si no se logra reenganchar a esta generación, y este descenso del interés marca el comienzo de una tendencia, a medio plazo el teatro parece abocado a convertirse definitivamente en un espectáculo para minorías [1]. En el caso particular del teatro clásico es aún peor, los pocos jóvenes que acuden a ver obras clásicas lo hacen, en su mayoría, por obligación dentro del marco de campañas escolares fomentadas por colegios e institutos. Y es muy común, en estas campañas escolares, ver, desde el escenario, a los jóvenes mirando con cara de aburrimiento o conectados con el móvil. Uno de los factores que pueden explicar el bajo nivel de consumo de artes escénicas en España es la escasez de políticas dirigidas a captar públicos de menor edad [2].El B. Manero Iglesias y B. Fernández-Manjón son profesores del Departamento de Ingeniería del Software e Inteligencia Artificial de la Universidad Complutense de Madrid. ( telf.: ). C. Fernández-Varaes Visiting Scholar en el Massachusetts Institute of Technology. ( 75,4% de la población declara no ir prácticamente nunca a ver una obra teatral, mientras que el sector de la población que lo considera una verdadera alternativa de ocio y acude al teatro con asiduidad es únicamente del 3,0%. La audiencia que ha asistido a edades tempranas a actividades escénicas registra un mayor consumo en la actualidad (69,1% de los espectadores)[2]. Además, el elevado interés por el teatro que muestran los asiduos lleva a pensar que es posible incrementarla asistencia. Una acción decisiva para el futuro del teatro es salvar la distancia que se ha abierto con los jóvenes. Detener y, posteriormente, invertir esta tendencia requiere actuar desde el conjunto del sector, y que el teatro influya como sector en otros ámbitos, como el educativo. Ofrecer una visión más atractiva del teatro en los programas educativos aparece también como una prioridad en la que todo el sector está de acuerdo [1]. Sin embargo, en la educación reglada, la formación teatral (y, en particular, en el teatro clásico) no parece llegar a este público joven, ni lograr dicho objetivo. En las últimas décadas ha surgido una corriente que aboga por la necesidad de adaptar el sistema educativo a las nuevas necesidades que la sociedad de la información plantea. Una de las alternativas más prometedoras en el panorama de las tecnologías educativas es el uso de videojuegos. Según varios estudios, los videojuegosaportan diversas ventajas como aumentar la motivación, mejorar las habilidades de resolución de problemas, o fomentar el aprendizaje activo (learningbydoing). Los juegos educativos (también llamados juegos serios) pueden ayudar a los alumnos a construir un entendimiento más reflexivo y personalizado,[3][4][5][6] y mejoran la actitud de los alumnos, por lo se están utilizando actualmente para combatir la desmotivación y el abandono en las actividades formativas[7]. No obstante, cuando se toma la decisión de sustituir un contenido educativo concreto por un juego, los educadores deben sopesar los beneficios potenciales del juego en referencia a su costo, y el tiempo y esfuerzos necesarios para su desarrollo e implantación [8] [9]. Por eso, para comprobar la eficiencia de las nuevas tecnologías en la enseñanza es necesaria una evaluación profunda, tanto de las herramientas que se van a utilizar cómo de la repercusión real que tienen las mismas en el objetivo perseguido. En este trabajo describimos el diseño y desarrollo de un juego basado en la obra de teatro clásico La Dama Boba de Lope de Vega, un juego serio dirigido a su uso en colegios e institutos, y que trata de aumentar el interés de los jóvenes por el teatro. El trabajo se estructura como sigue: en la sección II se analizan las causas del desinterés de los jóvenes por el teatro clásico. En la sección III, se incluyen las posibles soluciones

58 52 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar que un juego puede aportar a los problemas detectados, y se describe la creación del juego, incluyendo: las motivaciones, la estructura del mismo, las diferentes partes relevantes para la creación, y los aspectos de transformación de obra de teatro a juego y de juego a juego serio. En la sección IV se detalla la evaluación que se realizó del juego con los alumnos de la asignatura de E-learning. Por último, en la sección V se muestran las líneas de trabajo futuro, y en la sección VI las principales conclusiones. II. JÓVENES, TEATRO CLÁSICO Y JUEGOS EDUCATIVOS Para la creación de este juego basado en La Dama Boba primero se ha tratado de buscar si existían otras experiencias similares que se hayan aplicado en la formación reglada. Como no se han encontrado referencias al respecto, el primer paso ha sido identificar las posibles causas del desinterés por el teatro clásico de los más jóvenes. Para esto se ha consultado bibliografía y se han realizado entrevistas a profesores identificando, entre otras, las siguientes razones: 1) Falta de comprensión del lenguaje utilizado en la representación. El lenguaje utilizado en las obras de teatro clásicas es un lenguaje escrito para una sociedad de otra época. A los estudiantes les cuesta seguir la trama y llega un momento en el que se rinden y desconectan de la acción. Este dato es fácilmente contrastable con los estudiantes procedentes de Sudamérica. Estos no sólo siguen mucho más fácilmente la trama sino que son capaces de captar los chistes y los giros que el autor incluyó en el texto, cosa que es muy difícil para el espectador medio español al no estar familiarizado con el lenguaje. 2) Dificultad de asimilación de información por el ritmo que tiene el teatro. Las generaciones más jóvenes, gracias a la proliferación de la televisión y de internet, están acostumbradas a recibir gran cantidad de información en periodos de tiempo muy cortos. El teatro (especialmente el clásico), por su propia naturaleza narrativa, requiere de tiempos más prolongados, tanto para la transmisión de información, cómo para la asimilación de la información recibida. 3) Los jóvenes ven el teatro cómo algo antiguo. En la sociedad de lo audiovisual, existe una desconexión de los jóvenes por el teatro por considerarlo de otra época. 4) Consideración de la actividad cómo algo obligado. En las campañas escolares, los jóvenes van obligados al teatro. Esto hace que no consideren el espectáculo cómo algo que han elegido ver. 5) Desconocimiento de la obra que van a ver. Aunque, en general, los centros educativos dan charlas sobre la obra que van a ver antes de asistir, se percibe una falta de entendimiento de la línea argumental de la obra. Al identificar que el desinterés es el principal problema, el uso de los juegos educativos puede ser especialmente adecuado para solventarlo. El objetivo final de este proyecto es la evaluación de la experiencia formativa con un gran número de alumnos en colegios e institutos. Antes de llevar a cabo esa experiencia masiva, ha sido necesario ajustar la herramienta que va a evaluar la eficacia de los videojuegos cómo elementos motivadores. Para ello, se ha llevado a cabo una evaluación del juego de la Dama Boba por parte de 8 alumnos de la asignatura de E-learning del Máster que se imparte en la Universidad Complutense de Madrid. Esto nos ha permitido recabar la opinión de expertos sobre el juego desarrollado. Con esas opiniones, posteriormente, se llevó a cabo una reimplementación del juego con el objetivo de mejorar la herramienta antes de llevar a cabo el experimento masivo en colegios e institutos. A. Descripción General III. CREACIÓN DEL JUEGO La creación del juego de La Dama Boba persigue ofrecer un entorno interactivo al jugador tratando de paliar algunas de las causas del desinterés que se han identificado en el apartado anterior. Para ello, el primer paso fue la elección del tipo de juego. Los juegos que más similitudes tienen con las obras de teatro son los juegos de aventuras. Este tipo de juegos pueden ser tomados cómo ficción interactiva. Convertirse en un personaje de una ficción de ese tipo, puede ser una experiencia tanto placentera cómo de aprendizaje [10].Además, la estructura de una obra de teatro clásico encaja a la perfección con la de un juego de aventuras. Estos juegos están diseñados para que el jugador se comporte de una manera muy concreta (restoring behaviour), aquella que recreará la historia incrustada dentro del juego [11]. En nuestro caso, la historia será el argumento de la obra de teatro. Es decir, que para conseguir ganar en el juego, el jugador deberá reproducir el comportamiento que el protagonista tiene en la obra de teatro. El problema de estos juegos de aventura gráfica, como de otros, es el coste de implementación para poder anticipar todas las acciones que al jugador se le puedan ocurrir [11].Por tanto, es necesario encontrar metodologías de desarrollo que reduzcan su costo a los limitados presupuestos habituales en educación, y que permitan el mantenimiento de los contenidos. Una solución es el uso de plataformas de desarrollo de juegos, cómo <e- Adventure>[12][13], que facilita la creación (y posterior distribución vía Web) y reduce los costos de desarrollo de los juegos serios. La estructura basada en escenas y en personajes que ofrece <e-adventure>, ha simplificado mucho la creación del juego. Partiendo de los dibujos realizados por la figurinista y de la música usada en la obra de teatro, el desarrollo del juego ha supuesto un esfuerzo de tres semanas de trabajo de una persona a tiempo completo. En concreto, la recreación de la Dama Boba, se ha basado en la versión del clásico que realizó la compañía de teatro Réplika durante el festival de Almagro en el Para su implementación, se ha asistido a los dos meses de ensayo que tuvo la compañía. B. Objetivos del Juego Como el objetivo del juego es abordar los problemas causantes de la desmotivación, a continuación, se hace un recorrido por los cinco problemas detectados, incluyendo la posible solución que plantearía jugar al videojuego antes de acudir a la representación teatral.

59 MANERO, VARA Y MANJÓN: E-LEARNING A ESCENA: DE LA DAMA BOBA A JUEGO SERIO 53 1) Lenguaje raro y difícil En el juego, se hace una traducción o adaptación del lenguaje usado en la obra hacia un lenguaje más contemporáneo. Aún así, para no vulgarizar el juego y no desaprovechar las oportunidades de mostrar al jugador el lenguaje clásico, hay partes del mismo que conservan el lenguaje original (en el juego esto no supone un gran problema ya que el jugador dispone del tiempo que necesite para leerlo y comprenderlo). 2) Ritmo lento del teatro. Gracias al formato del video juego, se puede transmitir a los usuarios la historia con una velocidad de transmisión mayor de la que el teatro permite. Además, el juego, a diferencia del teatro, no está temporizado, si no que es el mismo jugador el que marca la velocidad a la que suceden los distintos eventos en función de su interacción y rendimiento dentro del juego. 3) El teatro está desfasado. Al introducir la obra dentro de un videojuego, se produce un efecto modernizador del teatro.además, si finalmente acuden a ver la obra en el teatro, los jugadores van a tener la sensación de que los personajes con los que han jugado se han vuelto de carne y hueso (al verlos en el escenario); al igual que ocurre en las películas basadas en los videojuegos que tanto éxito tienen. 4) Actividad obligatoria. El hecho de jugar a un juego implica tomar la responsabilidad de su propio aprendizaje. Esto les hace convertirse en espectactores (espectadores y actores al mismo tiempo), utilizando la terminología de Augusto Boal[14]. Los alumnos pasan a ser individuos activos sin posibilidad de tomar una actitud pasiva y camuflarse en el grupo. Aunque el juego sea individual, existe una competitividad informal con otros alumnos y un deseo de completar el juego no quedándose atrás respecto a sus compañeros. Y para lograrlo hacen falta aprender aspectos de la obra de teatro. 5) Desconocimiento de la obra. Por lo tanto, jugar al juego va a suponer conocer la trama de la obra, los personajes que intervienen, los lugares dónde se desarrollará la acción, el vestuario que se utilizará y el espacio sonoro. Los jugadores acudirán al teatro como si de la ópera se tratara, es decir, con un libreto detallado que les adelanta lo que van a presenciar. C. Estructura del Juego Algunos autores sostienen que el equilibrio entre el realismo de la simulación, el nivel de enganche al juego y un modelo pedagógico adecuado, podría ser la clave para maximizar el aprendizaje [15-19]. Por tanto, la forma en la que se diseña el espacio de un juego es básica para contar la historia que se pretende [11] y para conseguir un aprendizaje real. En nuestro juego, a diferencia de la obra de teatro, el objetivo no es simplemente contar la historia de la obra al espectador, sino acercar y familiarizar al jugador al mundo que propone Lope para aumentar su interés. Para ello, se ha partido de una estructura narrativa: la adaptación de Daniel Pérez de la obra original de La Dama Boba de Lope de Vega. Se han elegido los momentos más significativos de la obra(que se han convertido en los puntos de enlace con la representación), y, a partir de estos hitos, se ha creado la línea narrativa del juego. Aun así, ya que se trata de un juego, se permite al jugador apartarse del orden secuencial que tiene la obra de teatro. Es decir, se ha elegido aumentar la jugabilidad del juego, aunque esto suponga que el jugador se encuentre los acontecimientos de la obra de teatro desordenados. Esta decisión de implementación, aunque va en contra de la forma de contar la historia que tiene el teatro, favorece el interés de exploración del mundo virtual por parte del jugador. Éste podrá encontrarse, si así lo desea, a los otros personajes en un orden diferente del que se los encuentra el protagonista en la obra de teatro. Aún así, ya que nuestro objetivo es que el jugador reviva toda la historia de la dama boba, nos aseguramos de que, aunque el orden que elija sea diferente al de la obra, el protagonista pase por todas las escenas importantes. Para conseguir esto, hay ciertos puntos en eljuego que, para poder seguir adelante, el jugador debe de haber recorrido todas las escenas anteriores. Estos puntos los denominamos cerrojos, y ayudan a controlarla correcta secuenciación del juego[20]. D. Creación del Personaje Las obras de teatro clásico suelen tener varios personajes. Hay algunos con mayor cantidad de texto que otros, pero al final, es la suma de todos lo que conforma la obra. En los juegos de aventuras, los personajes son los elementos que definen la historia [21]. Pero normalmente, hay un personaje que es diferente al resto: el avatar que va a ser controlado por el jugador y que, habitualmente, es el protagonista. Por eso, el primer paso es elegir qué personaje va a convertirse en el protagonista del juego. Una vez hecho esto, para convertir la obra de teatro en un juego, se ha utilizado la técnica que emplean los actores para crear sus personajes: contar la historia desde el punto de vista del personaje que tienen que encarnar. Para ello, los actores crean la secuencia de sucesos que le ocurren a su personaje durante toda la obra. En este caso, se ha elegido a Laurencio, el protagonista masculino de la obra, para crear el mundo del juego desde su punto de vista. Todo el juego está desarrollado utilizando la secuencia de sucesos de ese personaje en la obra. Según el modelo de Egri[22], el conflicto surge de personajes que están en oposición. Sus objetivos son incompatibles, y ninguno de los personajes quiere abandonarlo. Por tanto, los personajes disponen de una Own agenda (agenda propia) dónde registran sus objetivos en cada momento, y sus acciones están motivadas por esos objetivos [23]. Según Steve Meretzky [24], un personaje tiene que ser interesante de jugar, al igual que un actor tiene que hacer a su personaje interesante de ver. Para conseguir esto, hemos creado una Own agenda de cada personaje utilizando la misma técnica que propone Stanislawski[25] a los actores para la creación de los personajes.

60 54 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Esta técnica afirma que, para que un personaje resulte interesante de ver para un espectador, debe de tener un objetivo claro en cada momento y un conflicto que le impida conseguir este objetivo. Cada vez que, a lo largo de la obra, se produce un cambio en el objetivo de un personaje, se dice que ha ocurrido un suceso para ese personaje. Aparte de los objetivos momentáneos de cada personaje (que, en este caso, quedarían apuntados en la Own agenda de ese personaje), Stanislawski propone un superobjetivo que está presente a lo largo de toda la obra y al que ningún objetivo momentáneo puede oponérsele. En este juego se ha seguido la misma dinámica para probar si las mismas normas que valen en un escenario, valen para hacer un avatar interesante de jugar. Para ello, se ha importado esta técnica sustituyendo a cada uno de los actores por sus avatares. Cada uno de los personajes que aparecen en la obra tiene un superobjetivo claramente definido en cada momento y un conflicto que resolver para poder alcanzarlo. En el caso del protagonista, además de ese superobjetivo, hay una serie de sucesos que le ocurren en el transcurso del juego que cambian tanto sus objetivos temporales cómo, lógicamente, sus conflictos asociados. Así, el juego se puede ver como un conjunto se sucesos que van cambiando el objetivo de nuestro avatar, y con cada cambio de objetivo, aparece un nuevo conflicto que se contrapone al nuevo objetivo. En la figura 1(Fig. 1) se puede ver un ejemplo del flujo de sucesos del principio del juego. Esta agenda constituye una parte del conjunto de instrucciones [10] que tiene que realizar el personaje. Fig. 1. Flujo de sucesos del personaje principal. resultó tremendamente confuso para el jugador, que, al cambiar de una habitación a otra, se encontraba con el mismo escenario con las puertas rojas en diferente lugar. Este problema se puede dar muy a menudo en la transformación de obras de teatro a juegos. El espectador de teatro tiene la capacidad de crear espacios imaginarios gracias a la interpretación de los actores. El jugador, en cambio, no tiene esta posibilidad ya que el juego se desarrolla en un medio audiovisual que utiliza una convención diferente. E. Playworld El playworld es el mundo del juego, en un sentido principalmente físico y material. Sus elementos incluyen tanto los objetos cómo el espacio dónde se manipulan [26]. En nuestro caso, serían todos losaspectos estéticos del juego (gráficos y música). Para la creación de los personajes, se han reutilizado los figurines (dibujos que se realizan para la creación del vestuario de los actores) que diseñó Agatha Ruíz de la Prada para la obra. La representación visual de un personaje nos da mucha información sobre el mismo. El trabajo del figurinista es captar la esencia del personaje según lo describe el autor, añadiendo los matices que el director quiera introducir en su versión. Esta es exactamente la información que queremos trasladar al jugador para que descifre quién es el personaje con el que va a explorar el mundo ficticio. Jugar con esos avatares produce un efecto de familiarización del jugador con los personajes que después va a ver en la obra de teatro vestidos de la misma manera. El espacio en los videojuegos, a diferencia del teatro, no puede ser vacío [27].Por eso, los escenarios que se han utilizado en el juego son imaginarios, exceptuando el primero que es una fotografía del escenario real utilizado en la representación (durante su estreno). En la primera versión del juego, se utilizaron los escenarios reales que se usaban en la obra de teatro, pero no resultaron atractivos para el jugador. Esto se debe a que, en la obra real, todos los escenarios se representaban con dos puertas de madera que cambiaban el espacio escénico simplemente con su cambio de posición (Ver Fig.2a). Esto Fig. 2a. Fotografía de la representación durante el estreno. Escenario real. Fig. 2b. Escenario real frente a escenario elegido para el juego. Comparación entre la obra real (2a) y eljuego (2b).

61 MANERO, VARA Y MANJÓN: E-LEARNING A ESCENA: DE LA DAMA BOBA A JUEGO SERIO 55 Los escenarios de lugares reales (cómo el que se muestra en la Fig. 2b) facilitan al futuro espectador la visualización de los lugares a los que el autor nos quiere llevar en la obra original, y que, por la elección de una escenografía figurada, son difíciles de imaginar al ver el escenario desnudo. Aún así, ya pesar de romper parcialmente la coherencia estética del juego, se ha conservado el escenario que se utilizó en la obra en la primera pantalla del juego, para permitir que el jugador reconozcalo que será la escenografía de la obra (Ver Fig.3a y 3b). También se han utilizado las músicas reales que aparecen en la función para favorecer el efecto dejáecouté en los futuros espectadores. Inconscientemente, el espectador asocia una música concreta a una pantalla. De esta manera, cuando esta música suene durante la representación, evocará al espectador aquella pantalla jugada y le remitirá al escenario que en ella se representaba. F. Del texto dramático al juego Una de las diferencias entre una obra de teatro y un juego de teatro es que el juego requiere la participación del jugador que dé vida al protagonista[11]. El problema que puede aparecer es que, al seguir el guión de una obra, la historia resulte tan lineal que convirtamos el programa más que en un juego, en una historia contada. Para evitarlo, nada más empezar el juego, se le da un objetivo al jugador, que coincide con el objetivo que el personaje tiene en la obra de teatro. Aún así, el deseo de ganar es sólo una parte de un juego. Por encima de este deseo estaría el de explorar el mundo ficticio, y por encima, la de gestionar una situación social[28]. Para conseguir que de la exploración resulte un aprendizaje sobre la obra, continuamente se salta de la historia al juego y del juego a la historia. Esto se ha conseguido dividiendo el juego en escenas. Cada escena está basada en un hecho significativo de la obra de teatro. Una vez conseguido el enlace con la historia real, se han añadido otros elementos que enriquecen el juego y evitan que se convierta en una simple historia narrada. Son estos elementos los que hacen atractivo el juego, y gracias a los cuales, se pretende conseguir el interés del jugador. Estos elementos son: 1) Conversaciones con los otros personajes: Son conversaciones en las que el protagonista tendrá que elegir entre una serie de opciones disponibles. Cada respuesta dada es evaluada para que al final de la misma el jugador consiga o no lo que quiere del personaje. 2) Puzles:Son retos dónde el oponente no es otro jugador, sino un problema específico que necesita una solución o una explicación [11]. Son pequeños juegos integrados en la historia que el personaje tiene que resolver para poder avanzar. G. Del Juego al Juego Serio Al principio de la implementación, se utilizó lenguaje contemporáneo durante todo el juego para facilitar la comprensión de la trama de la obra de teatro. Tras contrastarlo con varios profesores de la asignatura de lengua y literatura, se decidió utilizar tanto lenguaje contemporáneo cómo clásico. De esta manera, en las partes que sean importantes para la comprensión de le trama, se utiliza un lenguaje más cercano a los jóvenes. En cambio, en el resto del juego se utiliza un lenguaje clásico y en verso, para que tengan la oportunidad de aprender el vocabulario, ya que mientras juegan pueden leer el texto con más calma y a su propio ritmo. En una primera versión del juego, los puzles estaban enfocados cómo tests para evaluar un conocimiento previo. El jugador tenía que disponer de un conocimiento anterior al juego para poder resolver los acertijos que se le proponían. Según Fernández-Vara, si el conocimiento y las habilidades que se quieren evaluar en un juego no están en el juego, no se está haciendo un juego educativo, sino un examen disfrazado de videojuego [11]. Así que, decidimos eliminar todas las preguntas que se le proponían al jugador que no Fig. 3a y 3b. Comparación entre el escenario utilizado en la obra real (arriba) y el juego (abajo). Fig. 4. Uno de los puzles tipo drag-and-drop propuestos en el juego.

62 56 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar hubieran sido previamente enseñadas en el juego en forma de pistas no explícitas. Los puzles propuestos se encuentran incrustados en la trama. De esa manera, el jugador que resuelve el puzle no se aparta de la historia porque el mini-juego es parte de la misma. En este caso los puzles, en realidad, están contando mini historias que son parte de la historia global. Todos los acertijos tienen una realimentación (feedback) instantánea para que el jugador sepa inmediatamente en qué ha fallado. Además, todas las acciones del jugador se encuentran registradas para decidir si consigue su objetivo al final del juego. Muchas de las realimentaciones se dan en forma de pistas para que el jugador pueda encontrar su error y aprender a solucionarlo. Una vez finalizado el juego, se le muestra al jugador una evaluación para que sepa qué partes del juego ha realizado con éxito y en cuales ha fallado. Esto puede ser un elemento motivador para jugar más veces. IV. EVALUACIÓN FORMATIVA CON ALUMNOS DE DOCTORADO Obtener datos fiables de los resultados obtenidos con las simulaciones resulta crucial para, primero, que los profesores sepan el grado real de progreso de los alumnos, y segundo para que los investigadores puedan saber hacia dónde enfocar sus trabajos [5]. La evaluación real del videojuego se llevará a cabo cuando se ponga en práctica la actividad en los colegios e institutos. Aún así, y con el objetivo de afinar la herramienta para la actividad futura, hemos llevado a cabo una evaluación formativa previa con 8 alumnos de la asignatura de E-learning del Máster que se imparte en la Universidad Complutense de Madrid Los estudiantes jugaron al juego sin disponer de ninguna información previa hasta que terminaron. A continuación, se les pasó un formulario dividido en tres partes que recababa información sobre: el funcionamiento del juego, su jugabilidad, y los aspectos pedagógicos del mismo. Todas las preguntas estaban baremadas de 1 a 7, siendo el uno un total desacuerdo con la afirmación previa y un 7 un acuerdo total. De esta evaluación se sacaron los siguientes resultados: 1) Funcionamiento del juego.los alumnos, actuando cómo probadores (beta-testers), detectaron varios errores que hacían que la herramienta no respondiera cómo se esperaba. Estos errores se han solucionado. 2) El juego. A la afirmación El protagonista resulta un personaje creíble se obtuvieron 48 sobre 56 puntos. A la afirmación Los personajes resultan creíbles se obtuvieron 47 sobre 56 puntos. A la afirmación El juego es muy divertido se obtuvieron 40 puntos sobre 56. A la afirmación Los objetivos del juego están claros se obtuvieron 52 puntos sobre 56. Y, 6 de los 8 alumnos consideraron que un jugador volvería a jugar aljuego. 3) Aspectos pedagógicos. Ninguno de los alumnos conocía la obra previamente, y a la afirmación He aprendido mucho sobre la obra tras jugar una partida se obtuvieron50 puntos sobre 56. Ante la afirmación Considero interesante tener juegos de este tipo antes de ver una obra de teatro, la puntuación obtenida fue de 49 puntos sobre 56. De la observación y posterior análisis de la experiencia con los estudiantes se concluyó la necesidad de ofrecer información extra a los jugadores sobre el funcionamiento del juego. Aunque la mayoría de los estudiantes (6 de los 8) terminaron el juego en menos de 25 minutos, los dos restantes necesitaron información extra sobre el manejo del personaje para poder avanzar en el juego. Todos los estudiantes estuvieron de acuerdo en que el juego resultaba interesante de jugar. Este hecho, aunque sin demostrar nada por el pequeño tamaño de la muestra, y debido a que no son el público objetivo final, nos ha llevado a pensar que, tanto la utilización de los recursos de la obra (figurines, escenario, música y textos), cómo la creación de los personajes utilizando el método de Stanislavski, puede resultar clave a la hora de crear juegos basados en obras de teatro. De todos modos, este hecho se volverá a estudiar de un modo más detallado cuando se realice el experimento a mayor escala. V. TRABAJO FUTURO Cómo apuntan diversos autores, son necesarios estudios más rigurosos que demuestren si la transferencia de conocimiento gracias a las simulaciones y juegos tiene lugar, y detectar los casos en los que esa transferencia no ocurre [9] [29] [30]. Este proyecto nace de esa necesidad. Para ello, se va a llevar a cabo una evaluación de la experiencia formativa con un elevado número de alumnos en diferentes colegios e institutos de la Comunidad de Madrid. En este momento, los experimentos con aproximadamente 500 alumnos de 3º de Secundaria de seis centros diferentes han empezado. El principal objetivo de ese estudio será descubrir la forma en la que se transmite el conocimiento, y comprobar si se produce un aumento en la motivación, usando el juego de La Dama Boba. En el ámbito de este juego, y siempre a la espera de los datos obtenidos del estudio masivo, hay varias mejoras propuestas. Cabe destacar: 1) Utilizando las funcionalidades que nos ofrece <e- Adventure>, se va a añadir un sistema de seguimiento que nos permita reproducir la partida completa que ha jugado un estudiante. Esto nos va a permitir detectar las dificultades con las que se encuentran durante eljuego, además de comparar el tipo de partida que se ha realizado con el aprendizaje reflejado en el test que rellenará posteriormente el alumno. 2) La personalidad de un personaje dependiendo de su forma de hablar es una pieza clave en el mundo teatral[22]. Por eso, también pretendemos incluir la voz real de los actores para simular las conversaciones que se tienen durante eljuego. Esto ayudaría al jugador al reconocimiento del avatar, que según [23] es una característica clave para el éxito de un juego. 3) Para aumentar el make-belive (o sensación de realidad) del jugador, es muy aconsejable la inclusión de cutscenes (o escenas intermedias)[31]. Por eso, se van a incluir videos reales de la obra de teatro, y consejos que los actores (con el vestuario de la obra) dan directamente a los jugadores, para premiar al jugador cuando tenga

63 MANERO, VARA Y MANJÓN: E-LEARNING A ESCENA: DE LA DAMA BOBA A JUEGO SERIO 57 éxito y para ayudarle a entender mejor la trama de la obra. VI. CONCLUSIONES El cine y la televisión han complementado, en muchos casos, las funciones tradicionales de la literatura: educación, evasión del mundo real, y entretenimiento, así cómo, crítica y creación de utopías sociales [32]. Con este juego se pretenden explorar las posibilidades retóricas que ofrecen los juegos educativos. Éstas pueden ser una forma alternativa a la representación y a la narración. Aunque la transformación de una estructura narrativa a un juegose haya hecho en múltiples ocasiones (p.ej. todos los juegos que han partido de una película), en nuestro caso, el objetivo no es sólo la diversión del jugador, sino el aumento de su interés por la obra de teatro. Cuando se realiza este proceso, es fácil caer en el error de crear un simple juego y no tener en cuenta la finalidad educativa de éste. El nivel de abstracción visual que hemos utilizado en La Dama Boba es alto. Esto hace que el nivel de detalle de los objetos y personajes que aparecen en el juego sea relativamente bajo. Aunque esto haga que el mundo que ofrecemos sea menos interesante de explorar, más restringido y más artificial, a cambio conseguimos que el jugador siga la línea argumental de la obra de teatro sin perderse en demasiadas exploraciones del mundo ficticio. Además, bajar los niveles de abstracción visuales dispara los costes de desarrollo del juego. Jugar a La Dama Boba es reconstruir su historia. Estamos dando al jugador la responsabilidad de crear la historia encarnando a su protagonista. El diseñador del juego se tiene que meter en la piel del personaje para dotar de opciones realistas a su comportamiento. Si el diseñador realiza esta labor, conseguirá dar vida a personajes creíbles. Además, teniendo en cuenta el estudio de las características que hacen interesante a un avatar [24], podemos afirmar que la mayoría de los personajes de teatro clásico convertidos en avatares resultarían interesantes de jugar (sin tener en cuenta los aspectos puramente estéticos). La creación de los personajes del juego utilizando una agenda de objetivos y conflictos para cada uno, nos ha simplificado mucho el trabajo. Siguiendo esta técnica, los personajes desarrollados han resultado siempre interesantes de jugar (aunque, por ahora, la única valoración que tenemos es la realizada con los estudiantes de E-learning), y hemos evitado los pozos argumentales en los que un personaje no sabe qué hacer en un momento concreto del juego. La creación deljuego en paralelo con el montaje teatral ha resultado clave. Esto nos ha ofrecido un punto de vista concreto sobre la obra (el punto de vista del director y del escenógrafo), que hemos trasladado al videojuego. De otro modo, se puede caer en el error de crear un juego sin punto de vista, que, a nuestro entender, resultaría incompleto por la naturaleza (también incompleta) de los textos dramáticos. Somos conscientes de que la evaluación con los alumnos de E-learningtiene un peso limitado por el pequeño número de alumnos con los que se realizó, y porque no son el público objetivo al que el juego está orientado. Aún así, ha resultado muy productiva como evaluación formativa antes de poner en marcha el experimento a una escala mayor. Esta evaluación ha supuesto una mejora en la implementación del juego, y ha ayudado a solventar diversos errores con los que nos hubiéramos encontrado en la evaluación masiva y que, en ese momento, habrían tenido difícil solución. Por último, podemos afirmar que (antes de llevar a cabo la evaluación con los alumnos finales) todos los profesores de los centros dónde se propuso la evaluación han mostrado un gran interés tanto en el proyecto cómo en la herramienta en particular. Además de mostrarnos su confianza en el éxito del proyecto, han colaborado activamente en la realización de los test y en la mejora del juego. Esto nos lleva a pensar que, juegos cómo este pueden ser una alternativa real a los problemas de desinterés de los jóvenes por el teatro. AGRADECIMIENTOS Agradecemos a la compañía de teatro Réplika su permiso para basar el juego en su versión de la obra. A Agatha Ruíz de la Prada la cesión de los derechos de uso de sus figurines. La investigación del grupo e-ucm ha sido parcialmente financiada por la Comunidad de Madrid (emadrid S2009/TIC-1650), el Ministerio de Educación (TIN C02-02) y la Comisión Europea (SEGAN LLP PT-KA3-KA3NW, y GaLA FP7-ICT ). 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64 58 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Like Interactive Simulations. Transactions on Edutainment I, Lecture Notes in Computer Science 5080, pp [13] <e-adventure> Platform. [Internet] <e-ucm> ResearchGroup [cited 2009 Sep 16]. Available from:http://e-adventure.e-ucm.es. [14] Boal, Augusto (1998). Theatre of the Oppressed. TCG, New York. [15] P. Bradley, The history of simulation in medical educationand possible future directions, Med. Educ. 40 (3) (2006) [16] P. Moreno-Ger, D. Burgos, J.L. Sierra, B. Fernández-Manjón, Educational game design for online education, Comput.Hum. Behav. 24 (6) (2008) [17] M. Wenk, R. Waurick, D. Schotes, M. Wenk, C. Gerdes, H. VanAken, et al., Simulation-based medical education is nobetter than problem-based discussions and inducesmisjudgment in selfassessment, Adv. Health Sci. Educ.:Theory Pract. 14 (2) (2009) [18] L.P. Sturm, J.A. Windsor, P.H. Cosman, P. Cregan, P.J. Hewett,G.J. Maddern, A systematic review of skills transfer aftersurgical simulation training, Ann. Surg. 248 (2) (2008) [19] J. Michael, What makes physiology hard for students tolearn? Results of a faculty survey, Adv. Physiol. Educ. 31 (1) (2007) [20] Schechner, R. (1988). Performance theory. New York: Routledge. [21] S. Chatman, Story and Discourse: Narrative Structure in Fiction and Film, CornellUniv. Press, [22] Egri, Lajos. The Art of Dramatic Writing. Simon and Schuster, [23] Lankoski, Petri, and Staffan Bjork. Character-Driven Game Design: Characters, Conflicts andgameplay. GDTW, Sixth International Conference in Game Design and Technology. [24] Meretzky, Steve. Building Character: An Analysis of Character Creation. Gamasutra (2001). Available: m (accessed November 8, 2012). [25] C.Stanislavsky. Creación de un personaje. (1992). Mexico:Diana. [26] Frasca, G. (2009). «Juego, videojuego y creación de sentido. Una introducción». Comunicación, núm. 7, pp También disponible en línea en: <http://www.revistacomunicacion.org> [Consulta: 1 septiembre 2012]. [27] J. Juul, Half-Real: Video Games between Real Rules and Fictional Worlds. Cambridge, MA: MITPress, [28] Juul, J., The Magic Circle and the Puzzle Piece, in Conference Proceedings of the Philosophy of Computer Games Potsdam University Press: Potsdam 2008, pp [29] McGaghie, W. C. (2008). Research opportunities in simulation-based medical education using deliberate practice. Academic emergency medicine : official journal of the Society for Academic Emergency Medicine, 15(11), doi: /j x [30] Kochevar DT. The critical role of outcomes assessment in veterinary medical accreditation. J Vet Med Education 2004;31(2): [31] Klevjer, Rune. In defense of cutscenes, in CGDC conference proceedings,(ed.) FransMäyrä. Tampere University Press, Tampere, [32] Julian Kücklich. MMOGs and the Future of Literature. Situated Play, Proceedings of DiGRA 2007 Conference. Available: (Accessed 3 Sept. 2012) Borja Manero Iglesiasnació en Madrid en Es Licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad Complutense de Madrid (1999), y Diplomado en Arte Dramático (2007). En la actualidad es Profesor Colaborador en el Departamento de Ingeniería del Software e Inteligencia Artificial de la UCM, donde ejerce tareas docentes y de investigación. Su área de investigación es la enseñanza asistida por tecnología, y sus intereses concretos se centran en la enseñanza de teatro mediante videojuegos y simulaciones, y la evaluación de estas herramientas. Clara Fernández Vara es Doctora en Digital Media por el Georgia Institute of Technology (2009). En la actualidad es VisitingScholar en el Massachusetts Institute of Technology. Sus intereses investigadores se centran en la aplicación de métodos de comentario de texto y performance al estudio de videojuegos. Su trabajo se enfoca en los juegos de aventuras, y en las estrategias para integrar la narrativa en entornos digitales a través de la interacción y de integración de la narrativa integrada en el espacio. Baltasar Fernández Manjon IEEE SeniorMember. Es Doctor en CC Físicas por la Universidad Complutense de Madrid (1996). En la actualidad es Catedrático en el Departamento de Ingeniería del Software e Inteligencia Artificial de la UCM y director del grupo e-ucm de investigación en e-learning. Su área de investigación es la enseñanza asistida por tecnología, y sus intereses concretos se centran en el uso de videojuegos y simulaciones con propósitos educativos (especialmente en el campo médico), así como en la integración de este tipo de actividades con las tecnologías de e-learning.

65 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial e Instrumentación SAAEI 2012 Alfonso Lago Ferreiro, Senior Member, IEEE, Inmaculada Plaza García, Senior Member, IEEE, Manuel Caeiro Rodríguez, Senior Member, IEEE L A presente edición de la Revista Iberoamericana de Tecnologías del Aprendizaje (RITA) contiene una selección de artículos que fueron presentados en el congreso SAAEI 2012 (Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial e Instrumentación), celebrado el pasado mes de julio de 2012 en Guimaraes (Portugal). El Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial e Instrumentación, SAAEI, es un congreso de carácter anual, que pretende ser un foro donde los especialistas e investigadores de universidades, centros de investigación y empresas puedan poner en común los resultados de su trabajo, intercambiar ideas y formar consorcios con los que acometer futuros proyectos con mayor eficacia e impacto. El congreso tiene un ámbito internacional abierto a investigadores de todo el mundo. Si bien la mayoría de los asistentes son de España y el idioma de la mayoría de los trabajos presentados es el español, también hay asistentes de otras naciones, siendo representativa la presencia de latinoamericanos. El congreso se ha celebrado en ciudades fuera del territorio nacional (Cuba 2001, Francia 2004, México 2007 y próximamente en Marruecos 2014). El congreso se articula por áreas temáticas que tratan de organizar las ponencias presentadas, para agrupar a los investigadores que trabajan en los mismos campos. Esta organización facilita el intercambio de ideas y la divulgación de resultados de investigación. Se pretende que sea un medio de difusión de resultados más dinámico e interactivo, ya que su exposición se realiza ante especialistas del campo de investigación del ponente que pueden aportarle ideas para mejorarlos, así como aprovecharlos en sus futuras actuaciones profesionales. Se garantiza de esta forma el enriquecimiento de la base de conocimientos. Las áreas temáticas que se utilizaron para organizar las colaboraciones para la conferencia en esta edición fueron: Técnicas de Conversión de Potencia; Técnicas de Control en Convertidores de Potencia; Energías Renovables, Control, Calidad y Eficiencia de las Redes Eléctricas; Movilidad Eléctrica y Electrónica del Automóvil; Sistemas de Automatización y Robótica; Sistemas de Instrumentación y Medida; Microsistemas y Sistemas Embebidos; Aplicaciones Industriales y Aplicaciones Didácticas. Dentro de la última área temática se firmó un acuerdo de Cooperación Técnica entre el Comité Permanente del SAAEI y el Capítulo Español de la Sociedad de Educación del IEEE. Como parte de este acuerdo y junto con otros aspectos, se decidió que en cada edición del SAAEI se procedería a la selección de dos ponencias para ser propuestas para su consideración como posible publicación en IEEE-RITA. De los artículos presentados en esta edición, se han seleccionado los dos que recibieron las valoraciones más altas por parte de los revisores, tanto en su proceso general de revisión como en el proceso de defensa en las sesiones del congreso. El primero de ellos, escrito por Iñigo J. Oleagordia Aguirre, Mariano Barrón Ruiz, José I. San Martín Díaz, de la Universidad del País Vasco/ Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU), se titula Plataforma para Test y Medida basada en PC. El objetivo global de este trabajo es poner a disposición del alumnado un entorno integrado basado en instrumentación virtual que permita optimizar el aprendizaje a través de la experimentación utilizando instrumentación electrónica básica. El entorno comprende: un generador de funciones, un osciloscopio multicanal y un analizador de espectros. El alumnado dispone de un laboratorio virtual propedéutico además del laboratorio tradicional pudiendo no sólo estudiar la teoría sino también ejercitarse en la práctica de las disciplinas técnicas. De esta forma, además de complementar las sesiones prácticas de laboratorio que se realizan en los estudios relacionados con la instrumentación electrónica el alumno puede desarrollar, como actividades no presenciales y semipresenciales, diversas prácticas de test y medida en circuitos electrónicos. Esta posibilidad se enmarca con la metodología docente activa que emana de la aplicación del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES). Los tres instrumentos virtuales (VI) se han desarrollado e implementado en el entorno LabVIEW 2009 el cual permite compilar el programa diseñado en un archivo ejecutable. De esta forma, los alumnos únicamente necesitan disponer de un PC, una tarjeta de adquisición de datos y una protoboard para implementar los circuitos electrónicos sometidos a test y medida. El segundo artículo seleccionado está escrito por M. Teixidó, D. Font, T. Pallejà, M. Tresanchez, J. Palacín, de la Universitat de Lleida, y se titula Desarrollo de un Caso Práctico de Aprendizaje Combinando Visión Artificial y un Brazo Robot. El objetivo específico del caso práctico de aprendizaje es detectar un pequeño objeto que se va a situar de forma aleatoria sobre una superficie acotada, recogerlo con el brazo robot y situarlo en un recipiente predeterminado. Los resultados de aprendizaje indican que la realización del caso práctico permite aumentar la motivación del los estudiantes de ingeniería y mejorar la asimilación de conceptos teóricos. Para desarrollar el caso

66 60 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar práctico es necesario que el estudiante de ingeniería combine conocimientos de visión artificial y de control de un brazo robot educacional. AGRADECIMIENTOS Desde esta editorial queremos transmitir nuestro más sincero agradecimiento a los Comités Organizador y Permanente del congreso SAAEI 2012, así como a los revisores y a los autores que han participado en él, puesto que su trabajo ha permitido que el evento se desarrollase de forma exitosa. Finalmente, aprovechar estas líneas para animar a los lectores a que participen en la nueva edición del congreso que se realizará en el año 2013 en la Universidad Politécnica de Madrid (www.saaei.org). Inmaculada Plaza (M 02-SM 06) es licenciada en Ciencias Físicas con Grado y Doctora en Ingeniería Electrónica y Comunicaciones por la Universidad de Zaragoza. Desde el año 2000 trabaja como docente en la EUP de Teruel. Es profesora Titular de Universidad. Sus intereses investigadores se centran en Calidad (en actividades de I+D+i y en docencia), Hardware y Software libre y Electrónica-Sistemas Digitales. Junto con D. Francisco Arcega coordina el grupo interuniversitario de I+D+i EduQTech, primer grupo reconocido por el Gobierno de Aragón con sede en Teruel en el área Tecnológica. Ha participado en más de cincuenta proyectos y contratos de I+D y publicado más de 120 trabajos en congresos y revistas especializadas. Inmaculada Plaza es Senior Member del IEEE. Ha presidido el Capítulo Español de la Sociedad de Educación del IEEE, siendo actualmente su Past-Chair. Alfonso Lago, nació en Lalín, España, en Graduado en Física por la Universidad de Santiago de Compostela, en 1988, y doctor en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Vigo, en En la actualidad es profesor titular en la Universidad de Vigo. Su actividad investigadora incluye temas de fuentes de alimentación conmutadas y control aplicado a los convertidores de potencia y temas de innovación educativa. Alfonso Lago es miembro de la IEEE Industrial Electronics Society, IEEE Power Electronic Society, IEEE Education Society y la Asociación EPE. Manuel Caeiro es Ingeniero de Telecomunicación (1999) y Doctor Ingeniero de Telecomunicación (2007) por la Universidad de Vigo. Actualmente es Profesor Contratado Doctor en el Depto. de Ingeniería Telemática de la Universidad de Vigo, impartiendo asignaturas relacionadas con la Ingeniería del Software y la Arquitectura de Ordenadores. Su interés investigador se centra en la aplicación de las TIC a la educación, en especial en el marco de los lenguajes de modelado educativo. Manuel es miembro del capítulo español de la Sociedad de Educación del IEEE con el que colabora activamente en la realización de publicaciones y eventos.

67 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Desarrollo de un Caso Práctico de Aprendizaje Combinando Visión Artificial y un Brazo Robot Tomàs Pallejà, Mercè Teixidó, Davinia Font, Marcel Tresanchez, Jordi Palacín, Miembro IEEE Title Development of a Learning Case Example Combining Artificial Vision and a Robotic Arm. Abstract This work describes a learning case developed in the University of Lleida, Spain. This proposal is addressed to third course engineering students that must combine knowledge from artificial vision and robotic control to complete an automation task. The objective is the detection of a small object placed randomly on a surface to recollect and store it with a robotic arm. The educational results of this experience have shown that the development of a learning case based on the combination of artificial vision and robotics increases the motivation of the students and improve the assimilation of theoretical concepts. Index Terms Robotic arm, artificial vision, learning experience, practical case. I. INTRODUCCIÓN OS experimentos de laboratorio son una parte L fundamental del proceso de aprendizaje ya que permiten aplicar y asimilar conocimientos y conceptos teóricos [1],[2] y aumentar la motivación del alumno [3]. En este trabajo se propone utilizar la robótica para definir un caso práctico de aprendizaje de forma similar a las propuestas realizadas en [4], [5], [6] y a otras propuestas basadas en el uso de simuladores [7], [8], u operando de forma remota mediante interfaz Web [1] y dispositivos móviles [9]. En este trabajo se describe el desarrollo de un caso práctico de aprendizaje planteado a estudiantes de tercer curso de ingeniería de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Lleida, España, cuya versión preliminar centrada en la descripción de los materiales necesarios para el desarrollo del caso práctico se encuentra en [10]. El caso práctico propuesto plantea la resolución de un problema de automatización en un entorno industrial simulado (Fig. 1) en el que un brazo robot debe recoger un pequeño objeto situado de forma aleatoria dentro de una zona de recogida para depositarlo en una determinada zona de almacenaje. Para poder desarrollar el caso práctico de aprendizaje propuesto el alumno dispone de una célula de automatización que incluye (Fig. 1): una cámara cenital situada sobre el área de recogida, un sistema de iluminación, un brazo robot educativo, un recipiente de almacenamiento y un ordenador personal. Los autores T. Pallejà, M. Tresanchez y J. Palacín son investigadores del Grupo de Investigación en Robótica de la Universidad de Lleida, España. Las autoras M. Teixidó y D. Font son investigadoras en formación del mismo grupo. s: {tpalleja, mteixido, dfont, mtresanchez, Fig. 1. Vista general de la célula de automatización creada para desarrollar el caso práctico de aprendizaje. El desarrollo del caso práctico requiere la aplicación de conocimientos de visión artificial, con el objetivo de detectar el pequeño objeto, y de control de un brazo robot educacional, con el objetivo de recoger el objeto y transportarlo adecuadamente hasta la zona o caja de almacenamiento. En la formulación del caso práctico de aprendizaje se propone realizar la recogida del objeto mediante realimentación visual, detectando la posición del objeto y la posición de la pinza del brazo robot en la imagen adquirida por la cámara cenital para ordenar pequeños desplazamientos que acerquen la pinza al objeto. La estructura del trabajo es la siguiente. La sección II describe el entorno docente de la propuesta; la sección III los materiales y métodos utilizados; la sección IV los resultados obtenidos y la sección V las conclusiones finales. II. ENTORNO DOCENTE El caso práctico de aprendizaje se plantea en una asignatura universitaria de ingeniería cuyo objetivo es aportar conocimientos de visión artificial, automática y robótica al currículum académico del estudiante. La asignatura ha formado parte del tercer curso de la titulación de Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas que se ha impartido en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Lleida hasta el curso Actualmente esta titulación se ha reestructurado en forma de Grado en Ingeniería Informática. El objetivo básico de la asignatura en el que se plantea el caso práctico de aprendizaje es realizar una introducción práctica a las diversas técnicas y algoritmos aplicables en el campo de visión artificial. El desarrollo de los conceptos teóricos de la asignatura es totalmente convencional y tiene como objetivo proporcionar conocimientos y habilidades. El desarrollo práctico de la asignatura se basa en el desarrollo

68 62 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar de competencias a partir de la realización de casos prácticos como el descrito en este trabajo. De esta forma el desarrollo práctico de la asignatura se estructura en tres grandes bloques: programación avanzada en Matlab, ejemplos de procesado de imagen, y desarrollo de casos prácticos de aprendizaje. A. Programación Avanzada en Matlab El programa Matlab [11], ampliamente utilizado en entornos universitarios [12], permite analizar datos, desarrollar algoritmos y crear modelos o aplicaciones mediante la utilización de un lenguaje de alto nivel y un entorno interactivo para el cálculo, la visualización y la programación de tareas. En la asignatura se utiliza como herramienta para poder implementar de forma rápida y atractiva las técnicas y algoritmos de procesado de imágenes impartidas en el curso. Para ello se parte de la base de que el alumno está familiarizado en el concepto de programación informática y de que dicho programa ha sido utilizado con anterioridad en otras asignaturas de la titulación. De esta forma el objetivo de este bloque es que el alumno adquiera conocimientos específicos que le permitan desarrollar aplicaciones completas en Matlab que dispongan de los menús y de los elementos gráficos necesarios para que el resultado final sea compacto y lo más parecido posible a un programa de control industrial. B. Introducción al Procesado de Imagen Una vez adquiridos los conocimientos y habilidades que permiten crear aplicaciones con una apariencia compacta e industrial el objetivo es aplicar técnicas y algoritmos de procesado de imagen. Por ejemplo, modificación de brillo, contraste o gamma, cálculo de histogramas, filtrado, segmentación, aplicación de funciones morfológicas y finalmente la realización de mediciones en las imágenes. C. Casos Prácticos de Aprendizaje El objetivo de este bloque docente es el desarrollo final de las competencias que permitan que un alumno sea capaz de desarrollar un sistema que resuelva un problema determinado mediante la aplicación de conocimientos y habilidades de visión artificial y de robótica. Para ello se propone la resolución de diversos problemas prácticos con una dificultad incremental, siendo el último de ellos el descrito en este trabajo. III. MATERIALES Y MÉTODOS La figura 1 muestra la célula de automatización creada para desarrollar el caso práctico de aprendizaje, cuyos elementos característicos más importantes son: una cámara cenital, una fuente de luz con una cubierta difusa, una zona de recogida delimitada mediante una línea negra gruesa, un objeto cúbico de color azul claro y un recipiente de almacenaje de color azul oscuro. La célula de automatización incorpora también un ordenador personal equipado con Windows XP y Matlab donde se aplicarán los métodos requeridos para el desarrollo experimental del caso práctico propuesto. Como elementos adicionales se incorporan dos funciones para acceder al brazo robot y para acceder a la cámara cenital de la célula de automatización. A. Brazo Robot El brazo robot educacional utilizado en este trabajo es el Service-Arm Type CS-113 (ver Fig. 2) cuyas especificaciones técnicas y más datos especializados se encuentran disponibles en [13]. El diseño del brazo robot simula el comportamiento mecánico de un robot industrial de 6 grados de libertad, disponiendo de motores paso a paso en cada articulación. En la literatura científica existen diversos ejemplos de utilización de este brazo robot [1] [14]. El brazo robot pesa 8 Kg y tiene una capacidad de carga teórica de hasta 500g. La Tabla I muestra de forma resumida la relación entre los diversos motores del brazo robot y el rango de movimientos de las articulaciones: el movimiento del primer motor corresponde con el de la cintura, el segundo se corresponde con el movimiento vertical del hombro, el tercero se corresponde con el giro del codo también en sentido vertical, la combinación del cuarto y quinto motores produce los movimientos de giro e inclinación de la muñeca y el sexto motor efectúa los movimientos de abrir y cerrar la pinza. El brazo robot incorpora una placa de control equipada con un microcontrolador Z-80A que es el encargado de recibir órdenes de control a través del puerto paralelo del ordenador y de controlar la posición de los diversos motores paso a paso y la velocidad de giro de las articulaciones. Una de las desventajas de este brazo robot es que no dispone de realimentación en las articulaciones por lo que es imposible conocer la posición de las diversas articulaciones al poner en marcha el dispositivo y, además, cualquier choque o freno puede provocar una pérdida de pasos en los motores paso a paso y perderse todas las referencias almacenadas en el robot. pinza M6 muñeca M4 y M5 codo M3 cintura M1 Fig. 2. Representación esquemática del brazo robot CS-113. hombro M2 TABLA I RANGO DE MOVIMIENTOS DEL BRAZO ROBOT CS-113 motor articulación paso valor (rango) M1 cintura 0.12º 240º (±120º) M2 hombro 0.12º 140º (±70º) M3 codo 0.08º 100º (±50º) M4 (180º inclinación) muñeca 0.05º M5 (360º rotación) M6 pinza 0.1º 240º (±120º)

69 PALLEJÀ et al.: DESARROLLO DE UN CASO PRÁCTICO DE APRENDIZAJE COMBINANDO VISIÓN Para facilitar la utilización docente del brazo robot las articulaciones disponen de una serie de marcas de alineamiento con el objetivo de poder situarlas manualmente en una misma posición de referencia, proceso que hay que repetir en caso de cualquier incidencia. El brazo robot se conecta a un ordenador mediante un cable paralelo Centronics [15] y se comporta, a todos los efectos, como una impresora. De hecho, en la mayoría de los casos puede ser necesario tener instalada una impresora IBM-Proprinter (de las primeras impresoras de agujas disponibles para PCs) en el puerto paralelo para que los modernos sistemas operativos permitan la comunicación de un programa con el brazo robot. Para enviar cualquier orden al brazo robot es necesario enviar comandos ASCII a la impresora. La tabla II muestra los comandos aceptados, por ejemplo, el código ASCII C cierra la pinza del brazo robot. La comunicación del ordenador con el brazo robot (o impresora) se realiza de forma unidireccional y para introducir una mínima realimentación el brazo robot utiliza la línea ACKNOWLEDGMENT (que indica impresora ocupada) del puerto Centronics para señalar cuando se ha terminado la última acción solicitada. De esta forma se bloquea el envío de instrucciones al brazo robot hasta que se desactive dicha línea. B. Cámara del Sistema de Visión La cámara utilizada para obtener las imágenes de la zona de recogida es una Labtec WEBCAM (ver Fig. 3) [16]. Esta cámara incorpora un sensor CMOS con una resolución de 352x288 píxeles, enfoque manual, frecuencia máxima de adquisición de 30 imágenes por segundo y una conexión estándar USB. La cámara puede ser configurada para generar imágenes en los formatos RGB con 24 bits de profundidad e I420 con 16 bits de profundidad. En ambos casos las resoluciones disponibles son 160x120, 176x144, 320x240, 352x288 y 640x480 (con imagen interpolada). Para facilitar la implementación de algoritmos de procesado de imagen en un programa interpretado como Matlab es conveniente utilizar imágenes con poca resolución para que puedan ejecutarse con una cierta velocidad en un ordenador normal manteniendo una cierta impresión de inmediatez y de funcionamiento en tiempo real. La resolución y formato de imagen por defecto de esta cámara es RGB, 24 bits de profundidad y 352x288 píxeles, representando un compromiso óptimo entre rapidez de procesado e información aportada por la imagen. C. Sistema de Iluminación La célula de automatización incorpora un sistema de iluminación propio para observar experimentalmente la influencia de la iluminación en el funcionamiento de los algoritmos de control implementados. El sistema de iluminación incorpora dos tubos fluorescentes de 36W y un difusor. La figura 4 muestra la distribución de los niveles de iluminación existentes en la zona de recogida en el caso de utilizar únicamente iluminación artificial evitando la influencia de la luz del sol. Alternativamente, la figura 5 muestra el efecto de la radiación solar indirecta en la distribución de los niveles de intensidad de iluminación existentes en la zona de recogida. Se observa mayor homogeneidad y menor gradiente en el caso de utilizar el sistema de iluminación de la célula de automatización y, por TABLA II INSTRUCCIONES DEL BRAZO ROBOT CS-113 comando ASCII definición Z Indica la posición de referencia (HOME) Mx 1,x 2, x 3,x 4,x 5,x 6 sign(x i ): sentido de rotación (motor i) abs(x i ) : número de pasos a girar (motor i) Hm Memoriza la posición relativa actual de cada motor: 1 m 100 Pm,x 1,x 2, x 3, x 4,x 5,x 6 Memoriza una posición relativa con los pasos de cada motor: 1 m 100 Gm Ordena alcanzar una determinada posición memorizada: 1 m 100 N Ordena ir a la posición HOME (ZERO) C Cierra la pinza hasta su límite máximo O Abre la pinza hasta su límite máximo Sv Determina la velocidad de los motores: 1 v 100 Dt Detiene el movimiento durante un tiempo determinado: 1 t 9 segundos Lv Activa la comprobación de los límites de los motores: v = {0,1} tanto, será mucho más sencillo que los algoritmos de procesado de imagen puedan aplicarse de forma óptima con dichas condiciones de iluminación. En todo caso se considera importante poder experimentar la influencia de la iluminación en el funcionamiento general del sistema. D. Objetos Codificados en Colores Los dos objetos utilizados son un cubo de goma-espuma de 55mm de lado, 25g de peso y color azul claro y un recipiente de plástico de 165x100x75mm y color azul oscuro (Fig. 6). Ambos objetos se encuentran codificados en colores para facilitar su detección mediante un sistema de visión artificial y se dispone también de los mismos objetos en colores adicionales como el rojo y el verde para permitir futuras evoluciones del caso práctico propuesto. El recipiente de almacenamiento se encuentra dentro del radio de acción del brazo robot aunque situado fuera del campo de visión de la cámara cenital. El recipiente de almacenamiento se encuentra sujeto firmemente a la célula de automatización para que su posición relativa no varíe. E. Acceso a la Imagen de la Cámara El acceso a la imagen de la cámara por parte del programa Matlab puede realizarse de dos formas diferentes: mediante una toolbox de Matlab o mediante una función gratuita llamada vcapg2. Fig. 3. Cámara Labtec WEBCAM.

70 64 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar y (mm) x (mm) Fig. 4. Distribución de la intensidad de iluminación (lux) utilizando el sistema de iluminación artificial de la célula de automatización. y (mm) x (mm) Fig. 5. Distribución de la intensidad de iluminación (lux) utilizando iluminación natural. 1) Mediante la toolbox de Image Acquisition El programa MatLab dispone de una librería de funciones o toolbox de Image Acquisition que aporta funciones para acceder y controlar de forma sencilla la mayoría de tarjetas de adquisición de imágenes o Frame Grabbers y casi todas las cámaras que puedan conectarse mediante los buses USB o FireWire. El único problema de ésta toolbox es que es opcional y tiene un coste suplementario, pudiéndose dar el caso de que un centro docente que disponga de Matlab en sus laboratorios informáticos no disponga de dicha toolbox. Principalmente, la toolbox Image Acquisition está diseñada para grabar una secuencia de imágenes para su análisis posterior y ofrece dos modos de trabajo: volcado de imágenes a disco (logging to disk) o volcado de imágenes a memoria (logging to memory). Además, en el caso de utilizar un Frame Grabber externo permite definir diversos tipos de disparadores o triggers para sincronizar la adquisición de imágenes con la aparición de un evento determinado. El modo de volcado de imágenes en memoria dispone de una función de visualización previa o preview de la imagen de la cámara en una ventana especial adicional y de una función complementaria que permite obtener una instantánea de la imagen que se esté visualizando en ese momento (sin haber iniciado técnicamente la adquisición de imágenes). Estas funciones permiten el acceso visual a la zona de trabajo en cualquier momento. La figura 7 muestra un código base ilustrativo del uso de las citadas funciones. En primer lugar se debe crear un objeto de vídeo para el adaptador utilizado; la palabra clave winvideo permite el acceso a cualquier cámara USB conectada a un ordenador con sistema operativo Windows, el número de dispositivo permite indicar el número de la cámara a la que se quiere acceder y finalmente el formato debe coincidir con algún formato soportado por la cámara, en este caso RGB con una profundidad de color de 24 bits y una resolución de 320x240 píxeles. 2) Mediante la función gratuita: vcapg2 En el caso de no disponer de la toolbox especializada se puede optar por utilizar una función compilada en forma de librería dinámica denominada vcapg2 [17] que se encuentra disponible de forma gratuita [18]. Esta función realiza una doble tarea. Cuando se ejecuta por primera vez establece un enlace de vídeo entre el sistema operativo y cualquier cámara USB conectada al ordenador, para ello crea una nueva ventana adicional en la que se visualiza la imagen capturada por la cámara. Cuando se vuelve a ejecutar retorna directamente la imagen que se esté visualizando en ese momento. La figura 8 muestra un código base ilustrativo del uso de la función. % creación del objeto de vídeo de entrada % videoinput(adaptador,dispositivo,formato); objeto = videoinput( winvideo,1, RGB24_320x240 ); % activar preview (crea una ventana auxiliar) preview(objeto); % inicio del bucle while condicion % obtener imagen en forma de matriz con 3 capas imagen = getsnapshot(objeto); % código para procesar la imagen y controlar el robot % end % eliminar el objeto de vídeo al finalizar delete(objeto); Fig. 7. Código ejemplo de acceso a la imagen de la cámara mediante las funciones de la toolbox de Matlab. % creación del objeto de vídeo de entrada y del preview vcapg2; % inicio del bucle while condicion % obtener imagen, % el formato es el que la cámara tenga por defecto % Labtec: RGB, 8 bits por capa, 352x288 píxeles imagen = vgapg2; % código para procesar la imagen y controlar el robot % end % eliminar el objeto de vídeo al finalizar clear vcapg2; Fig. 6. Cubo de goma (izquierda) y recipiente (derecha). Fig. 8. Código ejemplo de acceso a la imagen de la cámara mediante la función vcapg2.

71 PALLEJÀ et al.: DESARROLLO DE UN CASO PRÁCTICO DE APRENDIZAJE COMBINANDO VISIÓN F. Control del Brazo Robot La comunicación con el brazo robot requiere el envío de caracteres ASCII al puerto paralelo, cosa que el entorno Matlab no permite de forma directa. La única alternativa que permite establecer dicha comunicación es el acceso directo a los registros de bajo nivel que definen cada uno de los pines del puerto paralelo del ordenador con el objetivo de simular su funcionamiento. El resultado de esta aproximación se encuentra en el desarrollo específico de una función denominada brazo_robot que permite establecer la comunicación entre Matlab y el primer puerto paralelo del ordenador (o lpt1). El brazo robot mantiene activo el pin BUSY del puerto paralelo como retorno para indicar que todavía no ha terminado de realizar completamente el movimiento ordenado. La función brazo_robot supervisa el estado de este pin y no retorna el control a Matlab hasta que el brazo robot no indica la realización completa del último movimiento ordenado. La función brazo_robot se ofrece de forma gratuita [19] y se creó a partir de la función ejemplo DIOPRINT. Su único inconveniente es que requiere la toolbox de Data Acquisition de Matlab ya que las funciones que permiten el acceso a los registros de bajo nivel se encuentran en dicha librería. La figura 9 muestra un código base ilustrativo del uso de esta función y del control del brazo robot mediante instrucciones ASCII. G. Método Ejemplo de Resolución En este apartado se describe un método ejemplo que permite cumplir con los objetivos planteados en el caso práctico de aprendizaje propuesto en este trabajo. La figura 10 muestra una imagen obtenida con la cámara cenital que abarca un área ligeramente superior al rectángulo negro que delimitada la zona de recogida. En la imagen se observa el pequeño objeto de color azul claro que se debe recoger y la pinza del brazo robot en posición abierta que incorpora dos pequeños triángulos rojos en los extremos para facilitar su detección visual. 3 % girar el motor 1 10 pasos en sentido de rotación positivo % girar el motor 3 50 pasos en sentido de rotación negativo % no mover ningún otro motor brazo_robot( M10,0,-50,0,0,0 ); % cierre de la pinza (recoger el objeto) brazo_robot( C ); % ir a la posición de referencia 1, luego a la 2 y luego a la brazo_robot( G1 ); brazo_robot( G2 ); brazo_robot( G3 ); % apertura de la pinza (soltar el objeto) brazo_robot( C ); % enviar el brazo robot en la posición inicial brazo_robot( N ); Aplicando técnicas de segmentación [20] a las diversas capas de color es posible detectar cada uno de estos elementos que aparecen en la imagen. La figura 11 muestra los niveles RGB de los píxeles que pertenecen al cubo azul y la figura 12 los píxeles que pertenecen a las marcas rojas de la pinza. A partir de esta información se pueden establecer los límites de segmentación para localizar directamente el área del pequeño objeto y de la punta de las pinzas en la figura 10. La Tabla III muestra estos límites y el resultado de la segmentación realizada. Fig. 10. Imagen de la zona de recogida obtenida con la cámara cenital. nivel Fig. 11. Niveles de intensidad RGB de una parte de píxeles pertenecientes al cubo azul. nivel Fig. 12. Niveles de intensidad RGB de una parte de píxeles pertenecientes a las marcas rojas de la pinza. TABLA III SEGMENTACIÓN POR NIVELES DE COLOR contorno cubo pinza G < pixel pixel R < 0.6 & G > 0.6 & B > 0.6 R G B R G B R > 0.8 & G < 0.6 & B < 0.6 Fig. 9. Código ejemplo de control del brazo robot mediante instrucciones ASCII.

72 66 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Una vez obtenidas las imágenes segmentadas se puede optar por eliminar el ruido (píxeles aislados) de la segmentación. A continuación se localiza el centro (o centroid) del cubo y el centro de las pinzas (Fig. 13) mediante la realización de la media geométrica de la posición de los píxeles que forman cada objeto. Una vez establecido el centro del cubo y el centro de las pinzas, tan sólo resta mover el brazo robot lentamente para minimizar la distancia entre ambos centros. Cuando esta distancia alcanza un valor inferior a un determinado umbral se puede proceder a cerrar la pinza para atrapar el objeto. El diagrama de la figura 15 muestra una propuesta de algoritmo capaz de guiar el brazo robot hasta recoger el cubo. El algoritmo utiliza como parámetros la altura del cubo, ac, que se supone conocida y la altura relativa de la pinza, ap, sobre la superficie de recogida. El algoritmo utiliza una realimentación visual para ordenar pequeños desplazamientos del brazo robot que permitan reducir la distancia entre ambos objetos hasta que la pinza del brazo robot sea capaz de recoger el pequeño objeto. Fig. 13. Centro de las pinzas (marca amarilla) y centro del cubo (marca roja). inicio im = obtenerimagen() imp = segmentarpinza(im) imc = segmentarcubo(im) no d ok = falso ac = 5.5 cm imp = limpiar(imp) imc = limpiar(imc) ap = alturapinza(imp) ap < ac y ok = falso si El parámetro de la altura relativa de la pinza, ap, puede estimarse a partir de la distancia, d, que separa los dos extremos de la pinza (ver Fig. 13). La figura 15 muestra la curva de calibración que relaciona ambos parámetros, que puede expresarse mediante la ecuación cuadrática (1): 2 ap = d d (1) Una vez que el pequeño objeto azul ha sido recogido por la pinza, el brazo robot puede ser dirigido a una serie de posiciones intermedias que le permitan depositar con suavidad al pequeño objeto en el recipiente de almacenaje preseleccionado. Esta parte del control del brazo robot es la que más se parece a la utilización industrial de brazos robots que está muy centrada en la repetición precisa de una secuencia de posiciones y acciones prefijadas. Las posiciones intermedias normalmente se definen previamente y se almacenan en la memoria interna del brazo robot. Por ejemplo, la instrucción H1 hace que el sistema de control del brazo robot memorice la posición absoluta actual del brazo robot como posición 1. Posición a la que se puede enviar en cualquier momento al brazo robot mediante la instrucción G1 (ver Tabla II y Fig. 9). En el caso práctico propuesto el objetivo es dejar el pequeño objeto recogido con la pinza en un recipiente de almacenamiento en forma de caja (con paredes laterales). Para evitar cualquier roce o colisión durante el transporte es necesario definir varias posiciones intermedias a las que dirigir el brazo robot. De esta forma, una vez la pinza se ha cerrado sobre el objeto se propone la definición de un mínimo de tres posiciones intermedias secuenciales: Posición 1: se encuentra definida sobre el área de recogida y a unos centímetros de altura. El objetivo de esta posición es que la pinza y el objeto se eleven verticalmente para evitar el roce del objeto con la superficie del área de recogida. Posición 2: se encuentra definida dos centímetros por encima del recipiente de almacenamiento. El objetivo de esta posición es poder situar el pequeño objeto sobre el recipiente evitando chocar con sus paredes durante la trayectoria de transporte. Posición 3: se corresponde con la Posición 2 pero con una altura menor sobre el recipiente de almacenaje. El objetivo de esta posición es que el pequeño objeto se deposite con suavidad en su destino definitivo. si cp = centro(imp) cc = centro(imc) cp cc no subir pinza medidas ajuste 250 si ok = cierto ap ac/2 no mover pinza altura (mm) cerrar pinza bajar pinza 50 final Fig. 15. Diagrama de flujo de un algoritmo que permite localizar y recoger el cubo distancia (pixels) Fig. 14. Relación entre la altura relativa de la pinza y su anchura en la imagen: puntos de medida y ajuste cuadrático.

73 PALLEJÀ et al.: DESARROLLO DE UN CASO PRÁCTICO DE APRENDIZAJE COMBINANDO VISIÓN Una vez se ha depositado el pequeño objeto sobre el área de almacenaje es necesario que el robot ejecute la secuencia de posiciones de forma inversa para evitar que la pinza colisione con las paredes del recipiente de almacenaje. IV. RESULTADOS Las figuras 16 a 19 muestran diversas imágenes obtenidas durante el proceso de resolución del caso práctico propuesto que también se encuentra disponible en la plataforma YouTube en forma de vídeo [21]. Uno de los puntos problemáticos de esta propuesta es que sólo se ha podido utilizar una célula de automatización por lo que el proceso de prueba y error necesario para resolver el caso práctico ha originado frecuentemente colas de espera (Fig. 16). Probablemente el interés suscitado en los estudiantes y la voluntad de aprender de los errores de los demás es lo que ha hecho más llevadero todo este proceso. La figura 17 muestra una imagen obtenida durante el proceso iterativo de detección y guiado del brazo robot hasta la recogida del objeto situado de forma aleatoria en el área de recogida. Esta parte inicial es la que presenta más dificultad al requerir la aplicación de técnicas de visión artificial. La figura 18 muestra el brazo robot en la posición de referencia 1 y finalmente la figura 19 muestra el brazo robot en la posición de referencia 3, justo antes de abrir la pinza para depositar el pequeño objeto en el recipiente de almacenamiento. A. Valoración del Profesorado La valoración de la experiencia por parte del profesorado es totalmente positiva. Se ha observado una mejora significativa en los resultados docentes y en la motivación de los estudiantes. Uno de los aspectos más valorados es que cada estudiante se las ingenió para diferenciarse del resto mediante la implementación de lazos de realimentación visual basados en alternativas de resolución diferentes. De todos los estudiantes implicados en la experiencia tan sólo uno no pudo ser capaz de resolver el caso práctico en el tiempo propuesto y el motivo fue la dificultad inherente a su propuesta de lazo de realimentación. B. Valoración de los Estudiantes Un total de 10 estudiantes participaron en esta experiencia educativa y su valoración de la experiencia ha sido también totalmente positiva. Los tiempos muertos y colas ocasionadas por disponer únicamente de una célula de experimentación no han sido un factor considerado relevante o importante, por el contrario se ha valorado mucho más la motivación que genera la posibilidad de aplicar experimentalmente muchos de los conocimientos adquiridos en diversas asignaturas de la titulación para conseguir resolver el caso práctico propuesto. V. CONCLUSIONES En este trabajo se presenta un caso práctico de aprendizaje desarrollado en la Universidad de Lleida, España. El objetivo del caso práctico es que el estudiante sea capaz de desarrollar una aplicación que permita que un brazo robot recoja un pequeño objeto situado de forma aleatoria en una zona delimitada para depositarlo posteriormente con suavidad en una zona de almacenaje. El Fig. 16. Cola de espera durante la realización de los últimos ajustes del programa de control de la célula de automatización. Fig. 17. Imagen del proceso de recogida del pequeño objeto. Fig. 18. Imagen del brazo robot en la posición de referencia 1. Fig, 19. Imagen del brazo robot en la posición de referencia 3. desarrollo del caso práctico ha permitido aumentar la motivación y el interés de los estudiantes en resolver exitosamente el problema propuesto mediante la combinación de conocimientos de visión artificial y de control de un brazo robot educacional lo que ha permitido alcanzar plenamente los objetivos docentes planteados. REFERENCIAS [1] A. Emin and G. Erdemir, Development of a web-based control and robotic applications laboratory for control engineering education, Information Technology and Control, vol. 40, no.4, pp , [2] G. Xabiel, D. Melendi, S. Cabrero, R. Blanco, R. García and A. Rionda, Tres Técnicas de Prácticas Competitivas Basadas en el Paradigma Project-Oriented Learning para las Ingenierías TIC, IEEE-RITA, vol. 7, no. 2, pp , [3] E. Hyun, H. Yoon and S. Son, Relationships between user experiences and children's perceptions of the education robot, Human-Robot Interaction (HRI), th ACM/IEEE International Conference on, pp , 2-5 March [4] M. Braae, A robot arm for a first course in control engineering, Education, IEEE Transactions on, vol. 39, no. 1, pp , [5] W.I. Clement and K.A. Knowles, An instructional robotics and machine vision laboratory, Education, IEEE Transactions on, vol. 37, no. 1, pp , [6] M. Qassem, I. Abuhadrous and H. Elaydi, Modeling and Simulation of 5 DOF educational robot arm, Advanced Computer Control

74 68 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar (ICACC), nd International Conference on, vol. 5, pp , March [7] R. Inigo and J. Morton, Simulation of the dynamics of an industrial robot, Education, IEEE Transactions on, vol. 34, pp , [8] R. White, R. Read, M. Koch, and R. Schilling, A graphics simulator for a robotic arm, Education, IEEE Transactions on, vol. 32, no. 4, pp , [9] J. Bento, W. Rochadel and R. Marcelino, Utilização de NTIC s Aplicadas a Dispositivos Móveis, IEEE-RITA, vol. 7, no. 3, pp , [10] M. Teixidó, D. Font, T. Pallejà, M. Tresanchez, J. Palacín, Ejemplo de caso practico de aprendizaje combinando vision artificial y un brazo robot, Seminario Anual de Automatica, Electronica Industrial e Instrumentacion, pp , Julio [11] Web del fabricante Mathworks, accedida el 24 de septiembre de [12] L. Soares, V. Alcalde, An Educational Robotic Workstation based on the Rhino XR4 robot, Frontiers in Education Conference, 36th Annual, pp. 7-12, Oct [13] Web del brazo robot CS-113, accedida el 24 de septiembre de [14] J. Marthinus, TCP/IP facilitated flexible robotics controller, Thesis MScEng, University of Stellenbosch, [15] J. Nicoud, Peripheral interface standards for microprocessors, Proceedings of the IEEE, vol. 64, no. 6, pp , [16] Web del fabricante Labtec, accedida el 24 de septiembre de [17] K. Kobayashi,"MATLAB Utilization Book", Shuwa System Co, Ltd., [18] Web de descarga de vcapg2.dll, accedida el 24 de septiembre de [19] Web de descarga de brazo_robot.m, accedida el 24 de septiembre de [20] L. Lijie and F. Guoliang, Combined key-frame extraction and objectbased video segmentation, Circuits and Systems for Video Technology, IEEE Transactions on, vol. 15, no. 7, pp , [21] Web del vídeo Controling an educational robot using a vision loop. accedida el 24 de septiembre de Tomàs Pallejà Cabré, es Doctor (2011) e Ingeniero Informático (2006) por la Universidad de Lleida (UdL). Actualmente es investigador en el Grupo de Investigación en Robótica de la UdL y sus áreas de interés incluyen agricultura de precisión, robótica móvil y nuevos desarrollos en la interacción persona ordenador. Mercè Teixidó Cairol, es Ingeniera Informática (2008) por la Universidad de Lleida (UdL). Actualmente es investigadora en formación en el Grupo de Investigación en Robótica de la UdL y sus áreas de interés incluyen interacción persona ordenador, procesado de imagen y el desarrollo de nuevas aplicaciones robóticas. Davinia Font Calafell, es Ingeniera Industrial (2010) por la Universidad Politécnica de Cataluña. Actualmente es investigadora en formación en el Grupo de Investigación en Robótica de la UdL y sus áreas de interés incluyen el desarrollo de nuevas aplicaciones robóticas y la agricultura de precisión. Marcel Tresanchez Ribes, es Doctor (2011) e Ingeniero Informático (2006) por la Universidad de Lleida (UdL). Actualmente es investigador en el Grupo de Investigación en Robótica de la UdL y sus áreas de interés incluyen optimización del diseño de robots móviles, agricultura de precisión y el desarrollo de nuevas aplicaciones robóticas. Jordi Palacín Roca, es Doctor (2005) e Ingeniero Electrónico (1997) por la Universidad de Barcelona. Actualmente es investigador y director del Grupo de Investigación en Robótica de la Universidad de Lleida y sus áreas de interés incluyen el desarrollo de modelos compactos térmicos, fusión de datos y el desarrollo de nuevas aplicaciones de procesado de señal en robótica.

75 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Plataforma para Test y Medida Basada en PC Iñigo J. Oleagordia Aguirre, Mariano Barrón Ruiz, José I. San Martín Díaz Title A Platform for both PC based Test and Measurement. Abstract The platform contains: a generator of functions, a multichannel oscilloscope and a spectrum analyser. A preparatory virtual laboratory is available to the students in addition to the traditional one so that they are encouraged not just to follow the theory but to try some practical exercises. In this way practical sessions in laboratories developed during the academic year can be supplemented by electronic instrumentation. Besides this the student can carry out, both for on-site and blended activities, a wide range of practices about tests and measurements in electronic circuits. The three virtual instruments have been developed and set up in a LabVIEW environment. This way the students just need a PC, a data catching card and a protoboard so that electronic circuits can be subjected to tests and measurements. Index Terms Electronic instrumentation, LabVIEW, virtual instrumentation M I. INTRODUCIÓN IENTRAS que la instrumentación tradicional de test y medida ha sido adecuada para aplicaciones especializadas, los sistemas basados en un PC constituyen una nueva clase de equipos de test y medida conocida como instrumentación virtual (VI) que permite optimizar las arquitecturas generales de hardware a través del software. La demanda de una rápida evolución y aumento de la flexibilidad de los sistemas electrónicos ha llevado a incrementar el contenido de software en los mismos. En medida y automatización, la tendencia dominante de los últimos veinte años ha evolucionado hacia los instrumentos de test y medida que definen su funcionalidad a través del software. La VI, emergida hacia 1980, ha estado al frente de esta tendencia. Hoy en día, la mayoría de los sistemas de pruebas modernosincluyen un PC. Éste se ha convertido no sólo en parte del sistema de test y medida, sino además en una plataforma de integración esencial, es decir en el centro del sistema de pruebas. Los procesadores a velocidades de GHz, buses de alta velocidad, software ampliamente disponible, operatividad en crecimiento constante y precios bajos, hacen Iñigo J. Oleagordia Aguirre es profesor del Dpto. de Tecnología Electrónica, Universidad del País Vasco/ Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU), Bilbao (España). Telef , Fax: ; ehu.es. Mariano Barrón Ruiz es profesor del Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU), Eibar (España). Telef , Fax: ; ehu.es. José I. San Martín Diaz es profesor del Dpto. de Electricidad, Universidad del País Vasco (UPV/EHU), Eibar (España). Telef , Fax: ; ehu.es del PC una plataforma de prueba muy competitiva. La VI ha adoptado al PC y sus tecnologías para proporcionar avances muy significativos en los sistemas de test y medida. En un sistema de instrumentación virtual, al actualizar el PC, el sistema de prueba en su totalidad se beneficia de la rapidez del procesador, memoria y periféricos. En cuanto a la VI se define como un sistema definido por programación, en donde el software, en función de las necesidades del usuario, caracteriza la funcionalidad de un hardware de medida genérico. Un instrumento virtual comparte muchos de los bloques funcionales de un instrumento tradicional, pero difiere principalmente en la posibilidad del usuario de configurar la funcionalidad del instrumento a través del software. En donde el instrumento tradicional tiene un firmware embebido definido por el fabricante, el instrumento virtual tiene un software abierto definido por el usuario. De este modo, el instrumento virtual puede ser reconfigurado para diferentes tareas o completamente redefinido cuando las necesidades de la aplicación cambian. El concepto de VI implica la adquisición de señales, el procesado, análisis, almacenamiento, distribución y representación de los datos e información relacionados con la medición de una o varias señales, el interfaz usuariomáquina, monitorización del proceso, la comunicación con otros equipos, etc. Las ventajas de los instrumentos virtuales son: Aumenta la flexibilidad a través de la reconfiguración software. Aumenta la vida del sistema ya que se adapta a las necesidades futuras. Menor tamaño del sistema al crear múltiples funcionalidades software para el mismo hardware de medida. En este caso una tarjeta de adquisición de datos (DAQ). Menor coste del sistema, ya que el hardware se puede reutilizar. Posibilidad de cumplir los requerimientos de sistemas que no pueden ser cubiertos por instrumentos tradicionales a un coste razonable. Aplicaciones distribuidas mediante la conectividad de los instrumentos con el fin de compartir tareas local o remotamente. II. ASPECTOS DOCENTES En este contexto, como ejemplo de aplicación de un laboratorio virtual local, se ha diseñado, desarrollado e implementado la plataforma compuesta por: un generador de funciones, un osciloscopio y un analizador de espectros para realizar operaciones de test y medida en circuitos electrónicos. El alumnado puede comprobar la funcionalidad de la instrumentación virtual, con diversos módulos

76 70 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar hardware. La instrumentación virtual se ha desarrollado mediante el software LabVIEW Se ha pretendido que la aplicación sea un ejemplo ilustrativo de la concepción de un entorno formativo basado en las técnicas actuales, tanto de los sistemas de adquisición de datos, como en el uso de herramientas orientadas a la programación gráfica. En este entorno educativo, una forma interesante de utilizar la instrumentación virtual es integrarla con la instrumentación tradicional. Esta estrategia formativa se ha llevado a la práctica mediante un plan docente basado en el desarrollo de una serie de prácticas de laboratorio no presenciales y semipresenciales con el objetivo de introducir y profundizar en el manejo del instrumental electrónico básico. Esta alternativa permite aumentar el número de horas de trabajo práctico fuera del entorno del laboratorio. Así se consiguen varios objetivos específicos como son: Optimizar el empleo de la instrumentación tradicional. Proporcionar al alumnado la fundamentación teórica y práctica del software y hardware que conforman la instrumentación virtual básica de test y medida. Disminución del uso inadecuado del equipamiento. Mediante la asimilación previa de la práctica a realizar evitar que los estudiantes acudan al laboratorio sin haber hecho un análisis anterior de las tareas a efectuar. Plasmar un análisis diferencial de la operatividad de la generación, adquisición, representación y procesado de señales con instrumentación virtual frente a la instrumentación tradicional. A modo de ejemplo, en la Fig. 1 se muestra el diagrama en bloques correspondiente a la realización de diferentes prácticas con el módulo hardware de filtros activos. Como puede comprobarse, el alumno dispone en el PC de la plataforma formada por el generador de funciones, osciloscopio multicanal y analizador de espectros. Con esta instrumentación virtual y la correspondiente DAQ, el alumno realiza diversas pruebas de test y medida aplicables a las distintas configuraciones y topologías de filtros activos. Como complemento a la formación integral del alumnado en el campo de la ingeniería electrónica, se pretende con el material generado: Impulsar la motivación enfocada hacia la formación de un criterio de ingeniería teórico-práctico en el campo de la instrumentación, que permita disminuir la brecha existente entre el entorno académico e industrial. El empleo de herramientas y entornos informáticos actuales. Familiarizarse con el desarrollo de software para el diseño, e implementación de instrumentación virtual en el entorno LabVIEW. Instruir al alumnado con metodologías activas de trabajo en equipo, por ejemplo Aprendizaje Cooperativo Basado en Proyectos [1]. En el ejercicio de su actividad profesional, como paso previo a la construcción de un prototipo, primero se desarrolla un modelo al cual se somete a diferentes pruebas para comprobar sus especificaciones de diseño. III. DESARROLLO DE LA PLATAFORMA DE TEST Y MEDIDA Como se ha mencionado, la operatividad de la plataforma se basa en la ejecución en paralelo de los tres instrumentos virtuales correspondientes al generador de funciones, osciloscopio y analizador de espectros, que junto a la DAQ permiten realizar pruebas de test y medida a diversos circuitos. A. Generador de Funciones Pueden aplicarse diversas metodologías en la generación por software de una señal analógica. La temporización puede implementarse mediante software o hardware. En este caso la señal digital clock, interno o externo determina el parámetro Update Rate empleado en la generación de la señal. La generación mediante temporización hardware presenta las siguientes ventajas: El periodo de muestreo Ts=1/(Update Rate), es determinista y está únicamente limitado por las características de la DAQ empleada. Se puede emplear trigger en la generación. La temporización hardware puede ser con buffer o sin él [2]. En la generación mediante buffer, las muestras se envían desde el buffer del PC a la memoria FIFO de la DAQ antes de pasar al convertidor digital analógico (DAC), una muestra cada vez, para su generación analógica. El envío de las muestras se efectúa mediante interrupciones o acceso directo a memoria (DMA). La generación mediante buffer permite una transferencia de muestras mucho más rápida ya que éstas son enviadas en bloques en lugar de una por una. Así mismo la generación con buffer puede ser finita o continua. En este trabajo se ha empleado la generación continua mediante buffer con DMA y clock interno. La frecuencia, fa, de la señal analógica generada [3] está determinada por las expresiones (1) y (2): En la Fig. 2 se muestra la gráfica y parametrización de una señal senoidal generada de 250Hz. El parámetro Update Rate máximo de la DAQ empleada USB 6211 es de 250 ks/ fa = (Nº de ciclos)*(update Rate)/(Nº pts. del Buffer) (1) Ts=1/Update Rate; Ta=N*Ts; fa=1/ta=update Rate/N (2) Tamaño del Buffer=100pts. Nº de ciclos en el buffer= 1 Update Rate=25 KHz Frecuencia=250 Hz Fig. 1. Diagrama descriptivo de la operatividad de la plataforma de test y medida. Fig. 2. Señal senoidal generada

77 OLEAGORDIA, BARRÓN Y SAN MARTÍN: PLATAFORMA PARA TEST Y MEDIDA BASADA EN PC 71 En la Fig. 3 se muestra el código del generador empleado para un canal de salida analógico. Mediante la función Basic Function Generator.vi se crea una señal (senoidal, cuadrada, triangular, diente de sierra) cuyas muestras son escritas en el buffer de forma continua mediante la función DAQmx Write. A través de la función DAQmx Create Virtual Channel se establece el canal analógico de salida así como el valor máximo y mínimo de la señal generada. La operatividad de la función DAQmx Timing determina el valor del parámetro Update Rate introducido desde el panel frontal mediante el controlador etiquetado como F. de Muestreo del reloj junto con las opciones Sample Clock y Continuous Samples para una generación continua. En el bucle While se ha colocado una estructura Case que en la primera iteración, mediante la función First Call? activa DAQmx Start Task comenzando la generación continua. Para desarrollar el panel frontal se ha tomado como referencia el generador de funciones PROTEK Sweep Function Generator 9205 disponible en el laboratorio. Como la DAQ empleada USB 6211 dispone de dos salidas analógicas, para aprovechar al máximo sus prestaciones, se han implementado dos generadores independientes. El código desarrollado se basa en el de la Fig.3 ampliado a dos canales analógicos [4], [5]. En ambos generadores se puede seleccionar independientemente y de forma continua, sin necesidad de parar el instrumento virtual, el tipo de señal de salida, frecuencia y amplitud. En la Fig. 4 se muestra el panel frontal donde además de los controles de selección se representan gráficamente las dos señales generadas. Aunque no dispone de toda la funcionalidad de su homólogo, desde el punto de vista operativo se han implementado las funciones más básicas e interesantes. La frecuencia máxima de trabajo es de 2.5 KHz, limitada por la DAQ empleada. Si se eligiese una frecuencia superior a 2.5 KHz, el propio generador la ajustaría a la máxima. No obstante, en el panel frontal se mantienen los botones correspondientes por si se emplease otra DAQ de prestaciones superiores. En este caso, debido a la estructura modular del software, la modificación sería mínima. B. Osciloscopio La metodología empleada para implementar el osciloscopio es similar a la del generador. Se utiliza adquisición continua con buffer circular. Fig. 3. Generación continua de una señal analógica En este caso, en lugar de configurar la tarea como salida analógica mediante la función DAQmx Write se emplea la función DAQmx Read. En la Fig. 5 se muestra el diagrama de bloques. Otra diferencia es que de forma concurrente a la adquisición continua, mediante la técnica streaming to disk, las muestras se almacenan en un fichero [2]. En el laboratorio se emplean diversos modelos de osciloscopios, en este contexto, desde la perspectiva didáctica, se ha optado por implementar uno genérico limitado a las funciones básicas. En la Fig. 6 se muestra el panel frontal. En la pantalla gráfica se puede representar las señales de entrada de hasta 8 canales. La selección se realiza mediante la activación de los correspondientes actuadores/indicadores leds. En el panel frontal, el ajuste de las señales seleccionadas es posible realizarlo mediante los mandos asociados a cada uno de ellos (voltios/división y ms/división). También existe la posibilidad de realizar las operaciones matemáticas básicas (suma, resta, multiplicación, división) con dos canales a la vez y de invertir la visualización de dichas señales. En la Fig.6 se puede apreciar la adquisición de tres señales por tres canales diferentes (canal 0: senoidal; canal 1y 3: cuadrada). Una vez finalizada la adquisición, existe la posibilidad de almacenar las señales deseadas (ya sean las todos los canales o de alguno en concreto), modificando ligeramente la programación de la Fig. 5, para poder analizarlas o recuperarlas posteriormente. La frecuencia máxima de trabajo de la tarjeta empleada USB 6211 es de 250 KHz por canal, lo cual implica que en caso de emplear los 8 canales sería de KHz/canal. En este caso, por el teorema del muestreo, el ancho de banda de cada canal sería de KHz. teóricos. Para desarrollar el código se ha tomado como base el de la Fig.5 complementado con otros diez subprogramas (subvis). Por ejemplo, el que al arrancar el VI pregunte al usuario si desea una nueva adquisición o por el contrario visualice y procese las señales correspondientes a una adquisición anterior. C. Analizador de Espectros El analizador de espectros permite representar y analizar una señal en el dominio de la frecuencia [6]. De forma similar al osciloscopio, al activar este instrumento virtual aparece un cuadro de diálogo en el cual se pregunta al usuario si desea efectuar el análisis de señales adquiridas anteriormente o de una nueva adquisición, Fig. 7. En el caso de elegir NUEVA ADQUISICIÓN, ésta es continua con buffer. En la Fig. 10 se muestra el panel frontal el cual dispone de tres secciones. En la primera se parametriza la adquisición definiendo el número de muestras por canal, la frecuencia de muestreo y la ventana. En las otras dos secciones se representan en el dominio del tiempo y de la frecuencia las señales de entrada y salida de los circuitos sometidos a test y medida. Se han dispuesto dos canales (8 y 9) de la tarjeta de adquisición asociados a las señales de entrada, y ocho canales (0 7) para adquirir diferentes señales del circuito bajo prueba. De forma similar al desarrollo de los demás VIs se ha seguido una metodología modular top-down. En la Fig. 8 se muestra el código del subvi FFT.vi que calcula y representa gráficamente la FFT de una señal.

78 72 VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar Fig. 4. Generación de dos señales analógicas. Fig. 5. Adquisición continua con buffer y almacenamiento mediante la técnica disk streaming Fig. 6. Interfaz gráfica de usuario (panel frontal) del instrumento virtual osciloscopio

79 OLEAGORDIA, BARRÓN Y SAN MARTÍN: PLATAFORMA PARA TEST Y MEDIDA BASADA EN PC 73 G ( s ) V i ( s ) V o ( s ) 1 RC ( 3 AV RCS AV )S RC 2 2 S R 2 A V 1 (3) R 1 Fig. 7. Cuadro de diálogo Fig. 8. SubVI para el cálculo de la FFT de una señal Particularizando esta ecuación a las especificaciones de diseño del apartado anterior, frecuencia central 250 Hz y ancho de banda 100 HC, se obtiene: C= 0.1 µf, R=6.34 KΩ, para la resistencia de 2R se toma el valor normalizado de 12.7 KΩ. R1 = R2 = 4.7 KΩ. En la Fig.11 se muestra la respuesta en frecuencia obtenida con el programa Filter Pro (Texas Instruments). Empleando los entornos de diseño referidos se obtendrían gráficas similares. Fig. 9. Esquema de un filtro paso de banda de segundo orden 3BIV MÓDULOS HARDWARE Con la finalidad de incrementar la operatividad de la plataforma de test y medida se han implementado cuatro módulos hardware. Están formados por las cuatro topologías de filtros activos, paso bajo, paso alto, paso banda y rechazo de banda con células de Sallen Key y filtros de Rauch (Multi Feed-Back). Para el diseño de los filtros se han empleado diversos entornos y programas como: Multisim, Matlab ambos con licencia y Scilab y Filter Pro de libre distribución. En la Fig. 9 se muestra el esquema de uno de los filtros del módulo filtros paso de banda. A modo de ejemplo en la Fig. 10 la señal de entrada corresponde a una señal cuadrada de 6 Vpp de amplitud y 250 Hz obtenida con el generador virtual de la Fig.4 y adquirida por el canal 9 de la DAQ. La señal de salida corresponde a la de un filtro activo de paso banda de 2º orden de Butterworth implementado con una célula de Sallen Key. La frecuencia central del filtro es 250 Hz y el ancho de banda 100 Hz. Las gráficas de las señales evidencian la operatividad del filtro y la concordancia entre el dominio del tiempo y la frecuencia. El referido filtro pasa banda corresponde a uno de 2º orden de Butterworth implementado con una célula de Sallen Key cuya función de transferencia es:. Fig. 11. Respuesta. en frecuencia del filtro paso de banda de segundo orden Fig. 12. Representación temporal de la señal filtrada Fig.10. Interfaz gráfica de usuario (panel frontal) del instrumento virtual analizador de espectros

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