Construcción de Objetos de Aprendizaje de Pruebas Unitarias de la Ingeniería de Software a través de una Metodología Ligera

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1 Construcción de Objetos de Aprendizaje de Pruebas Unitarias de la Ingeniería de Software a través de una Metodología Ligera María de los Ángeles Navarro Guerrero 1 Alma Rosa García Gaona 1 Francisco Álvarez Rodríguez 2 1 Universidad Veracruzana (UV), Av. Xalapa esq. Av. Camacho s/n Col Obrero Campesina. CP , Xalapa, Ver. México. Teléfono: 01(228) , 2 Universidad Autónoma de Aguascalientes, Avenida Universidad 940, Colonia Ciudad Universitaria, Aguascalientes, Aguascalientes, México, Tel: +52(449) Abstract La Ingeniería de software es una disciplina que se ha inmiscuido en todos los ámbitos, el educativo no ha quedado exento. La producción de software educativo ha aumentado día a día, sin embargo no todos cubren las necesidades pedagógicas del proceso enseñanzaaprendizaje. Una tecnología que se ha visto muy recurrida, es la que corresponde a la elaboración de Objetos de Aprendizaje (OA s), para los cuales se han utilizado distintas metodologías de desarrollo; en este artículo se hablará sobre una de ellas, la cual se utilizó para la elaboración de OA s de la materia de Ingeniería de Software de la Universidad Veracruzana (UV), mismos que incluyen dentro de su contenido el tema de pruebas unitarias. Para la creación de estos OA s se utilizó la metodología ligera de la Universidad Autónoma de Aguascalientes (UAA)[1], a la cual se le anexaron dos fases más para llevar a cabo la aplicación de la misma. Palabras claves: Metodología ágil, objeto de aprendizaje, diseño instruccional, ingeniería de software, pruebas de unidad. 1. Introducción Actualmente la industria de desarrollo de software en México ha crecido y evolucionado, sin embargo todavía falta mucho camino por andar para alcanzar a tener una industria de software competitiva a nivel internacional. Por lo cual, es necesario crear profesionales bien capacitados para que puedan desarrollar productos de software de calidad, capaces de competir en el mercado mundial. Hablar de capacitación hoy en día, es considerar la evolución que ha sufrido la forma de enseñanza; las distancias geográficas se han acortado debido a la globalización, misma que permite tener una comunicación con diferentes personas alrededor del mundo casi en tiempo real. Esta ventaja ha propiciado la idea de crear cursos vía Web, permitiendo al alumno estudiar, desde cursos simples hasta complejos posgrados, sin necesidad de asistir físicamente al lugar dónde se creó dicho curso. Hoy en día, dos conceptos importantes en el ámbito de la enseñanza en línea lo son: e-learning y b- learning, ambos relacionados con la enseñanzaaprendizaje a distancia, sin embargo, en el primero, el papel del profesor es el de un tutor en línea muy similar a un profesor convencional, solo que en e- learning todas las acciones (resolución de dudas, corrección de ejercicios, propuestas de trabajos) que realiza el docente las lleva a cabo a través de Internet (mensajería instantánea, correo electrónico o videoconferencia)[2]. En B-learning (término inglés que traducido al español significa Formación Combinada" o "Enseñanza Mixta ), el profesor también toma el rol tradicional, sin embargo se apoya de material didáctico que le proporcionan la informática e Internet para ejercer su labor, orientándola hacia dos esquemas: como tutor en línea (tutorías a distancia) y como educador tradicional (cursos presenciales). Lo recomendable es utilizar esta modalidad, para evitar la deserción, pero esta decisión la toman las propias instituciones, ya que van a depender del modelo educativo y recursos con los que cuenten [2].

2 Para cualquiera de las modalidades citadas, es de vital importancia tener material didáctico adecuado que pueda apoyar al alumno a aprender. Para elaborar estos recursos didácticos deben considerarse tanto factores pedagógicos, como aspectos de ingeniería de software para obtener un producto de software educativo de calidad que pueda cumplir con el objetivo de enseñar a los alumnos, cualquier tema. Una tecnología que es fundamental para lograr este cometido es la Ingeniería de Software, a través de ella los futuros profesionistas de las áreas de tecnologías de información pueden adquirir los conocimientos necesarios para desarrollar productos de software de calidad. La Ingeniería de Software como tema de estudio, es un área del conocimiento que al igual que otras requiere del apoyo de la misma para su enseñanza, ya sea presencial, mixta o a distancia, es por esto que se ha planeado enseñar un tema específico de la materia de Ingeniería de Software a través de objetos de aprendizaje (OA s), utilizando una metodología de desarrollo ágil para su elaboración. El diseño y construcción de los OA s no es una tarea sencilla, pues se ha llegado a confundir el hecho de que cualquier material digitalizado es un objeto de aprendizaje, sin embargo, éste debe cumplir con ciertos requisitos esenciales para considerarse como tal, como: reusabilidad, capacidad genérica, adaptabilidad y escalabilidad; además debe incluir también los siguientes elementos: objetivos pedagógicos, contenidos, actividades de aprendizaje y evaluación, todos integrados como una unidad [1]. Este artículo se ha dividido en varias secciones que abordan el estado del arte de los distintos temas relacionados con el desarrollo de objetos de aprendizaje a través de la Ingeniería de software, tal es el caso del Diseño Instruccional[3] que en conjunto con la metodología ágil desarrollada por la Universidad Autónoma de Aguascalientes[1], concluyen con el desarrollo de la propuesta de la elaboración de OAs para el curso de IS. El objetivo que se persigue, es comprobar que los estudiantes de la Licenciatura en Informática de la Universidad Veracruzana (UV), obtienen un mejor desempeño académico en el tema pruebas de unidad después de haber utilizado los OA s creados con la metodología de la UAA, respecto a los que estudian el tema de manera tradicional. 2. Antecedentes. El Diseño instruccional es un proceso sistemático y reflexivo que plantea los principios de enseñanzaaprendizaje a través de materiales instruccionales, recursos (objetos) informativos y de evaluación[2]. Es una herramienta pedagógica que conduce a los estudiantes a desarrollar nuevo conocimiento basándose en uno previo, se basa en procesos que están regulados por cada intención, necesidades y/o expectativas individuales. Los resultados obtenidos se identifican en nuevos esquemas mentales y por eso adquiere sentido para el que aprende, porque se basa en problemas que se han derivado de una situación del mundo real con toda su incertidumbre y complejidad. El diseño instruccional, es un elemento indispensable en la elaboración de los OA s, el enlace entre el aprendizaje y el metadato deben ser considerados durante el proceso de diseño intruccional. El modelo instruccional que se ha decidido aplicar en esta investigación es el PRADDIE [3], éste es una variación de ADDIE. PRADDIE consta de seis etapas: pre-análisis, análisis, diseño, desarrollo, realización, y evaluación, tal como se muestra en la figura 1. realización Evaluación Desarrollo Pre-análisis Diseño Análisis Figura 1. Modelo de Diseño Instruccional PRADDIE Una de las etapas relevantes de este modelo es el pre-análisis, debido a que se necesita tomar en cuenta el conocimiento previo o condición pre-existente para lograr establecer un marco general para la aplicación específica del diseño instruccional[3], por esta razón es que se decidió utilizar PRADDIE, porque en la mayoría de los cursos se debe establecer el conocimiento previo del alumno y si cuenta con las bases teóricas necesarias para lograr desarrollar las competencias que ameriten los temas subsecuentes. Uno de los principales desafíos en la educación apoyada con tecnología, se ha centrado en la estandarización y reutilización de contenidos. En este sentido surge la idea de organizar dichos contenidos para la enseñanza en Objetos de Aprendizaje (OA s). La definición de un OA ha ido cambiando con el paso del tiempo, anteriormente se consideraba un OA a cualquier material digitalizado, pero poco a poco a medida que las metodologías se han ido refinando surge la necesidad de precisar el concepto y depurarlo hasta estandarizarlo. Este esfuerzo ha permitido que los proveedores de diferentes tecnologías de e-learning, vean en la estandarización la posibilidad de reutilizar contenidos para dar soporte a cursos sobre sus plataformas.[4 ]

3 Para alcanzar la estandarización de los OA s ha sido necesario estructurarlos de tal forma que tengan una identificación única y homogénea, que pueda se reconocida por cualquier plataforma de aprendizaje, el metadato es el que contiene la información necesaria para este propósito. Dentro de los estándares actuales mas utilizados para la elaboración de metadatos se encuentran el Learning Object Metadat (LOM) creado por el comité de estándares de Tecnologías de Aprendizaje (LTSC) del Institute of Electrical and Electronics Engineer (IEEE), el DCIM Dublín Core Metadata Initiative, el SCORM Sharable Courseware Object Referent Model, y el IMS Information Management [1]. Para elaborar el metadato de los OA s que se va a utilizar para esta investigación se va a utilizar el modelo de SCORM[5], para asegurar la interoperabilidad, reusabilidad y gestión de los mismos. Como ya se comentó, un OA debe tener por lo menos las siguientes características: interactividad, accesibilidad, durabilidad y autocontención conceptual para lograrlo, es conveniente utilizar una metodología de desarrollo de software adecuada para este fin. El proceso de desarrollo de software que se basa en el control de procesos a través de una rigurosa definición de roles, actividades y artefactos, incluyendo modelado y documentación detallada, ha sido el que más se ha utilizado, sin embargo, este esquema "tradicional, ha demostrado ser efectivo y necesario en proyectos de gran tamaño conforme al tiempo y los recursos, donde por lo general se exige un alto grado de protocolo en el proceso. Sin embargo, se ha comenzado a analizar que para muchos de los proyectos actuales donde el entorno del sistema evoluciona tan rápidamente, este enfoque no resulta ser el más adecuado, en este tipo de proyectos una de las principales exigencias es reducir de forma drástica los tiempos de desarrollo sin demeritar la calidad del producto [6]. Como posible respuesta para llenar ese vacío metodológico, hacen su aparición las metodologías ágiles. Por estar especialmente orientadas para proyectos pequeños, las metodologías ágiles constituyen una solución a la medida para ese entorno, aportando una elevada simplificación, que a pesar de ello no renuncia a las prácticas esenciales para asegurar la calidad del producto [6]. Las metodologías ágiles se han convertido en tema reciente y muy discutido en el área de la ingeniería de software, que están acaparando gran interés. Sus principales características se pueden observar en la tabla 1. Tabla 1. Diferencias entre metodologías ágiles y no ágiles[6] Metodologías Ágiles Metodologías Tradicionales Basadas en heurísticas Basadas en normas provenientes de prácticas de producción de código provenientes de estándares seguidos por el entorno de El cliente es parte del equipo de desarrollo Preparada para cambios durante el proyecto Grupos pequeños (<10 integrantes) y trabajando en el mismo sitio Impuestas internamente (por el equipo) Menos énfasis en la arquitectura del software No existe contrato tradicional o es bastante flexible Pocos artefactos Pocos roles Proceso menos controlado, con pocos principios desarrollo El cliente interactúa con el equipo de desarrollo mediante reuniones Cierta resistencia a los cambios Grupos grandes y posiblemente distribuidos Impuestas externamente La arquitectura del software es esencial y se expresa mediante modelos Existe un contrato prefijado Más artefactos Más roles Proceso mucho más controlado, con numerosas políticas/normas Actualmente existen 4 conferencias internacionales de alto nivel y específicas sobre el tema 1, además ya es un área con representatividad en prestigiosas revistas internacionales 2. El debate abierto que se está viviendo en la comunidad de la ingeniería del software es fuerte e intenso, por un lado se encuentran los partidarios de las metodologías tradicionales (metodologías pesadas) y por el otro, aquellos que apoyan las ideas emanadas del "Manifiesto Ágil" 3. La curiosidad que siente la mayor parte de ingenieros de software, profesores, e incluso alumnos, sobre las metodologías ágiles hace prever una fuerte proyección industrial. Las metodologías ágiles se han ajustado a un amplio rango de proyectos industriales de desarrollo de software; sobre todo a aquellos donde los equipos de desarrollo son pequeños, con plazos reducidos, requisitos volátiles o basados en nuevas tecnologías. En una metodología ágil, la gente es el elemento 1 XP Agile Universe: Conference on extreme Programming and Agile Processes in Software Engineering: Agile Development Conference (EEUU): Agile Development Conference (Australia): 2 Level extreme Universal Thread Magazine, Net Magazine, Pc Magazine entre otras. 3

4 principal para lograr el éxito de un proyecto, la documentación no debe ser extensa, sino por el contrario, se debe centrar en lo fundamental del proyecto. Con base en las características de las metodologías ágiles registradas en la Tabla 1 que se mostraron en la página anterior, se ha decidido que este tipo de metodologías es la más adecuada para llevar a cabo el desarrollo de los OA s, debido a que éstos se centran en las personas y no en los procesos. 3. Desarrollo de la propuesta. Antes de comenzar a hablar de la metodología para elaborar OA s que se creó en la Universidad Autónoma de Aguascalientes (UAA)[2], es conveniente recordar que la idea fundamental de elaborar los OA s sobre pruebas unitarias es que, los estudiantes de la Licenciatura en Informática de la UV, los utilicen y mejoren su desempeño académico respecto a aquellos alumnos que reciben la enseñanza de dicho tema de manera tradicional. Hasta este momento se ha mencionado que el tema que se va a desarrollar a través del OA, es el de Pruebas de Unidad, sin embargo se hizo un análisis con base en el contenido de éste y, se tomó la decisión que es necesario contar con una base teórica general acerca del tema de pruebas. Por lo anterior, se desarrolla otro OA que contiene esta parte. En la Figura 2, se puede visualizar cómo se organizan los temas por cada uno de los OA, así como las competencias que deben desarrollar los estudiantes al utilizarlos y la secuencia que deben seguir. Figura 2. Secuencia de los temas principales de pruebas, incluyendo las competencias correspondientes. Aunado a lo anterior, se ha planeado aplicar un examen diagnóstico antes de utilizar cualquiera de los OAs, el resultado que se obtenga de este instrumento de evaluación será de gran utilidad para compararlo con el que arroje el examen post-utilización de los OAs y medir así el desempeño académico de los estudiantes, tanto de los que usen los OAs como los que aprendan de manera tradicional y también, la funcionalidad de los OAs. 3.1 Metodología Aplicada. La metodología para elaborar objetos de la UAA originalmente consta de cinco fases, mismas que se pueden asociar fácilmente con las del proceso de desarrollo de software, sin embargo se aumentaron otras 2 fases, una al inicio y la otra al final de la misma, tal como se muestra en la figura 2. Figura 3. Esquema de la Metodología para la elaboración del los OA s sobre Pruebas de Software Las fases son las siguientes: 0. Examen Diagnóstico. Antes de aplicar el examen, se determina el tema que se va a incluir en el contenido del OA a través de Redes Semánticas Naturales y de Encuestas de Actitud, posteriormente se diseña el examen diagnóstico que se le aplicará al alumno para determinar el nivel de conocimiento que tiene antes de utilizar el OA. I. Análisis y Recolección, en ésta etapa se determina la granularidad del OA. Aquí se hizo la recopilación de todo el material didáctico que se iba a utilizar para el contenido del objeto y debido a los diferentes estilos de aprendizaje con los que cuentan los alumnos, se decidió utilizar el video como uno de los medios que se incluyen en el contenido del OA. II. Diseño. En ésta se lleva a cabo el diseño de la estructura del OA, cubriendo las características esenciales de un OA (contenido, objetivos, actividades, evaluación y el metadato). A continuación se presenta la plantilla del OA y una primera versión de su apariencia.

5 Figura 3. Plantilla propuesta para los OA s de la UV III. Desarrollo. Uso de alguna herramienta Web para realizar el armado, empaquetado e integrar el OA a un repositorio (Se utilizó RELOAD Editor [7]). IV. Evaluación. Se evaluará el OA como un todo tomando en cuenta tanto criterios pedagógicos como tecnológicos. V. Implementación. Aquí el OA se integra a un Sistema de Gestión de Aprendizaje para su evaluación como un todo [1]. VI. Evaluación comparativa. En esta fase se aplica un examen post-utilización del OA y los resultados que se obtienen se comparan con los que arrojó el examen diagnóstico, para establecer un indicador que sirva como parámetro para realizar un análisis sobre la funcionalidad pedagógica del OA. Al aplicar esta metodología, se pretende elaborar OA s que garanticen un proceso de enseñanzaaprendizaje eficaz, de tal forma que los alumnos que los utilicen, puedan aprender mejor el tema de pruebas de unidad respecto a los que no los utilizaron, al mismo tiempo se puede mostrar a los alumnos, cómo aplicar la ingeniería de software para desarrollar un producto que les pueda apoyar en su proceso de aprendizaje dentro de la misma asignatura. 3.2 Resultados parciales. La experiencia adquirida como docente de la Universidad Veracruzana a lo largo de 4 años impartiendo materias relacionadas con la Ingeniería de Software, ha impulsado la inquietud de llevar a cabo este proyecto, ésta surgió al observar el desempeño académico y la apatía que muchos de los alumnos demuestran en relación a esta materia. Se mencionó anteriormente que se aplicaron algunos instrumentos psicosociales-pedagógicos, tales como: redes semánticas naturales (RSN) y encuestas de actitud para determinar el tema sobre el cual se trabajaría inicialmente, en este caso resultó ser sobre pruebas de unidad, tema de gran relevancia dentro de la Ingeniería de Software, debido a que garantiza un alto nivel de calidad en el desarrollo de Software[8]. Posteriormente se identificaron las competencias educativas [9][10][11] que se pretende que el alumno alcance en su proceso de aprendizaje, este punto es vital al seguir el modelo de diseño instruccional PRADIEE, mismo que se ha seleccionado como la guía que dé orientación pedagógica a los OA s que se van a producir. Cabe señalar que antes de iniciar con el tema de Pruebas Unitarias es conveniente proporcionar al alumno las bases teóricas de Pruebas de Software, por lo cual, en el contenido de uno de los OA s, se incluye una Introducción a las Pruebas de Software [8] y en el otro OA se trata específicamente sobre Pruebas Unitarias [8]. En la parte de contenido de los OAs se ha incluido un video, a través de éste medio se explican ambos temas, Introducción a las pruebas y el de Pruebas Unitarias. Para el video se elaboraron guiones para que la persona experta en el tema que va a intervenir en el video, tenga una guía para la grabación del mismo. Cabe señalar que se proponen plantillas para estandarizar la forma de acomodar el contenido de los OAs que se elaboren y se enfatizan las competencias que se pretende que alcancen los alumnos. Una vez identificado el contenido, las actividades de aprendizaje, evaluaciones y las partes principales del metadato, se cierra la etapa de diseño del OA y se obtiene la primera versión del OA tal como se puede observar en la figura 4. Figura 4. Primera versión del OA La siguiente Fase es la de Desarrollo, aquí se realizan varias actividades: Armar, Empaquetar e Integrar el OA en un repositorio. Para la última Fase, la de Implementación, ha sido necesario preparar una especie de escenario con dos grupos de alumnos, uno denominado Experimental y el otro de Control, ellos son los evaluadores principales de los OAs que se han elaborado con la metodología ya mencionada, desde el aspecto didáctico, un grupo no utilizará los OA s y el otro sí,

6 4. Conclusiones. Es muy interesante observar cómo ha ido evolucionando el diseño de OAs, lo importante de esta evolución es que su funcionalidad aumenta debido a que se ha cuidado más la manera de elaborarlos, utilizando estándares para que puedan ser reutilizados y accedidos con más facilidad. Las Competencias educativas junto con el diseño instruccional, también forman una parte medular en el desarrollo de OAs, éstas son las cuestiones pedagógicas que, en un inicio, generalmente no se observaban en la mayoría de los objetos[9][10]. Por otra parte, en lo que a la Ingeniería de Software se refiere, es importante conocer distintas metodologías de desarrollo de software, con la finalidad de sugerir o elegir la que mejor se adapte al problema que se pretenda resolver Las metodologías para el desarrollo de OAs y las de la Ingeniería de Software, aunque aparentemente son diferentes, tienen mucho en común, la metodología de desarrollo para elaborar OAs tiene una fuerte correspondencia con las metodologías ágiles de desarrollo de software, incluso con las tradicionales. Emplear OAs en el proceso de enseñanza - aprendizaje es muy recomendable para motivar a los alumnos a aprender y desarrollar las competencias correspondientes. Hasta este momento, este proyecto de investigación se encuentra en la fase del diseño de los objetos, falta culminar ésta para pasar a la de desarrollo e implementación y, poder así, aplicar los objetos a los estudiantes de Ingeniería de Software de la carrera de Informática de la UV y obtener las conclusiones correspondientes. Al mismo tiempo se están.diseñando los instrumentos de pre y post evaluación. 5. Referencias [1] Osorio, B. (2006) Un caso de estudio: Metodología para la elaboración de Objetos de Aprendizaje. Universidad Autónoma de Aguascalientes, Centro de Ciencias Básicas, Departamento de Sistemas de Información. Aguascalientes, Ags. [2] Bartolomé, A. (2004). Blended Learning. Conceptos Básicos, Revista Píxel-Bit. Número 23. Barcelona, España [3] Cookson,P. (2003). Elementos de Diseño Instruccional para el Aprendizaje Significativo en la Educación a Eistancia, Un taller organizado a la IV Reunión Nacional de Educación Superior, Abierta y a Distancia 30 de abril 2 de mayo del 2003, a la Universidad de Sonora,Hermosillo, México [4] Galeana, L. (2003). Objetos de Aprendizaje. Ponencia presentada por una colaboradora de CEUPROMED, Universidad de Colima. [5] Advanced Distributed Learning (ADL),(2006) Sharable Content Object Reference Model (SCORM) 2004 Resumen. Alexandria, USA. [6] Canós, J. H. (2003) Métodologías Ágiles en el Desarrollo de Software. DSIC -Universidad Politécnica de Valencia, Valencia, España. [7] JISC. (2004) RELOAD Reusable elearning Object Authoring & Delivery, RELOAD Editor Introductory Manual. The Joint Information Services Committee. UK. [8] Fernández, P. J.M. Qué significa probar?, capítulo 1 (2006), Manuscrito no publicado, Universidad Veracruzana, Xalapa, Veracruz. México. [9] Álvarez, Fco. (2006). Modelo de Integración de Competencias en Objetos de Aprendizaje. Ponencia presentada en l congreso de Metodología, México, D.F. [10] Ruiz, R. (2006). Modelo de integración de competencias en objetos de aprendizaje. Tecnologías y Educación a Distancia. Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación en Computación, México, D.F. [11] Zatarin, R. (2006). Cursos electrónicos basados en competencias. Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación en Computación, México, D.F.

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