Índice PRÓLOGO INTEGRATION OF A PHYSICS ENGINE INTO AN ADVENTURE GAME PLATFORM TEACHING TOOLS FOR SOIL MECHANICS DEVELOPING PLES ON IGOOGLE

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2 Actas Workshop Guimarães 2011 Índice PRÓLOGO INTEGRATION OF A PHYSICS ENGINE INTO AN ADVENTURE GAME PLATFORM ÁNGEL SERRANO, EUGENIO J. MARCHIORI, ÁNGEL DEL BLANCO, IVÁN MARTÍNEZ-ORTIZ, BALTASAR FERNÁNDEZ-MANJÓN...5 TEACHING TOOLS FOR SOIL MECHANICS JOSÉ C. MARQUES...11 DEVELOPING PLES ON IGOOGLE JUAN GONZÁLEZ-TATO; MARTÍN LLAMAS-NISTAL; MANUEL CAEIRO-RODRÍGUEZ AND JAVIER ÁLVAREZ-OSUNA...14 OBJETOS DE APRENDIZAGEM MULTIMODAL: NA BUSCA DA UBIQUIDADE NÚBIA DOS S. R. SANTANA DOS SANTOS, JOSÉ VALDENI DE LIMA, LEANDRO KRUG WIVES AND JOSÉ PALAZZO MOREIRA DE OLIVEIRA...20 ESTUDIO DEL ESTADO ACTUAL Y USO DE OER EN INSTITUCIONES DE EDUCACIÓN SUPERIOR ESPAÑOLAS OSCAR M. BONASTRE, EDMUNDO TOVAR, NELSON PIEDRA, JORGE LÓPEZ, JANETH CHICAIZA...26 ATENDIENDO LA DIVERSIDAD EN CONTEXTOS VIRTUALES DE APRENDIZAJE SILVIA BALDIRIS, RAMÓN FABREGAT, LAURA MANCERA, CECILIA ÁVILA, JORGE BACCA, JORGE HERNÁNDEZ, JORGE COUCHET Y JUAN CARLOS GUEVARA...32 REMOTE EXPERIMENTATION IN THE ELECTRONIC ENGINEERING FIELD: MOHAMED TAWFIK, GRADUATE STUDENT MEMBER, IEEE, ELIO SANCRISTOBAL, MEMBER, IEEE, SERGIO MARTÍN, MEMBER, IEEE, ROSARIO GIL, MEMBER IEEE, PABLO LOSADA, ALBERTO PESQUERA, ANTONIO ROBLES-GÓMEZ, MEMBER, IEEE, AGUSTÍN C. CAMINERO, MEMBER, IEEE, SALVADOR ROS, SENIOR MEMBER, IEEE, RAFAEL PASTOR, MEMBER, IEEE, ROBERTO HERNANDEZ, SENIOR MEMBER, IEEE, GABRIEL DÍAZ, SENIOR MEMBER, IEEE, JUAN PEIRE, SENIOR MEMBER, IEEE, MANUEL CASTRO, FELLOW, IEEE...39 CURSOS DE ADAPTACIÓN AL GRADO EN LAS INGENIERÍAS TÉCNICAS DE LA UNIVERSIDAD DE OVIEDO X. G. PAÑEDA, SENIOR MEMBER, IEEE, D. MELENDI, MEMBER, IEEE, R. GARCIA, F. SUAREZ, R. BLANCO, A. RIONDA, S. CABRERO...48 MUNDOS VIRTUALES: UNA INFRAESTRUCTURA GLOBAL PARA FACILITAR LAS INTERACCIONES SOCIALES MULTILINGÜES Y EL APRENDIZAJE DE IDIOMAS SAMUEL CRUZ-LARA...55

3 Actas Workshop Guimarães 2011 D URANTE el 28 de Septiembre se ha celebrado el taller o workshop New Trends in Engineering Education (Nuevas Tendencias en el campo de la Enseñanza en Ingeniería) en Guimaraes, dentro del marco del congreso ICECE2011 (VII International Conference on Engineering and Computer Education). Ha sido organizado gracias al apoyo recibido a través de la acción complementaria TIN E/TSI del Ministerio de Ciencia e Innovación de España, y con el impulso y colaboración de los Capítulos Portugués y Español de la Sociedad de Educación del IEEE (IEEE-ES). Este taller nos ha permitido a un grupo importante de investigadores, fundamentalmente portugueses y españoles, compartir nuestras experiencias y líneas de investigación para poder abordar proyectos de investigación y actividades de cooperación en el campo de Engineering Education o Enseñanza en la Ingeniería. La colaboración entre investigadores portugueses y españoles, encauzada a través de los Capítulos Español y Portugués del IEEE-ES en este campo, viene ya dando sus frutos en los últimos años. En todo momento se ha contado con el apoyo y patrocinio del Ministerio de Ciencia e Innovación de España a través de distintas ayudas, que han sido coordinadas mediante la red CESEI (Capítulo Español e la Sociedad de Educación del IEEEE) (http://webs.uvigo.es/cesei). Así la serie de libros TICAI que recoge la selección de los mejores artículos de los congresos celebrados en el año sobre la temática de Enseñanza en la Ingeniería desde el año 2006, y que pueden encontrarse en htpp://webs.uvigo.es/cesei/ticai. También la revista IEEE-RITA (Revista Iberoamericana de Tecnologías del Aprendizaje, del IEEE), revista electrónica que se puede consultar en y que desde el año 2006 sirve de vehículo de transmisión y difusión de los últimos avances en la comunidad Iberoamericana en español y portugués de nuestro campo de trabajo: enseñanza/aprendizaje en Ingeniería. Así pues, este taller ha reunido a investigadores portugueses, españoles, colombianos, brasileños y mejicanos, para poder poner en común y dar a conocer mejor sus respectivos trabajos y así poder afianzar las iniciativas actuales, como TICAI e IEEE-RITA a la par que poder asumir nuevos retos y objetivos de cooperación. Los trabajos presentados incluyen aspectos ya publicados en otros foros, y también ideas de nuevos proyectos, por lo que además de los resúmenes presentados en esta actas nos gustaría agradecer también las presentaciones realizadas por los profesores Pedro Pimenta, da Universidade do Minho, João Paiva, da U. Coimbra, Eduardo Cardoso, da U. Católica, José Figueiredo, do Instituto Superior Técnico, José Couto Marques da U. Porto e Bertil Marques, do ISEP. Martín Llamas Nistal Inmaculada Plaza García Carlos Vaz de Carvalho

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5 Actas Workshop Guimarães Integration of a Physics Engine into an Adventure Game Platform Ángel Serrano, Eugenio J. Marchiori, Ángel del Blanco, Iván Martínez-Ortiz, Baltasar Fernández-Manjón Title Integration of a physics engine into an adventure game platform. Abstract This paper presents the challenges and possibilities that arise from the integration of a 2D physics engine into an adventure game platform (i.e. engine and editor). This integration allows the use of a complex physics model within a narrative environment, thus increasing expressiveness and educational potential (through re-usability and increased challenge). In this work eadventure is used as the adventure game platform and Box2D is used as the physics engine. While adventure games have been successfully applied in educational contexts from language learning to medicine, including a physics engine broadens the number of subjects that can be covered, thus increasing the scope and potential of the resulting games. This paper shows how such integration was implemented, and shows several mini-games that use the physics engine to provide visualization of physical experiments and attempt to increase player engagement. The mini-game approach allows for the easy integration of these new physics-based interactive scenarios within an adventure game narrative, where each mini-game can represent a puzzle or challenge to be solved. Index Terms Computer aided instruction, Computer simulation, Physics education, Visualization T I. INTRODUCTION HE use of educational video games is growing ever more popular in the past few years. Recent studies show that games can increase student engagement during instruction [1], [2], academic achievements [3], [4] and some skills, knowledge and attitudes [5-7]. Other studies show that investment in this area is increasing [8], which shows growing interest not only in research but by private companies as well. Simulation is one of the most powerful tools for learning in computer-based environments. Simulations can be used to visualize processes, to provide context and to allow users to experience events as many times as they want in controlled environments where meaningful feedback is provided. Simulation and game-based simulations have been used in successful learning experiences in fields from medicine [9] to Á. Serrano, E. J. Marchiori, Á. Del Blanco, I. Martínez-Ortiz & B. Fernández-Manjón are with the School of Computer Science, Complutense University at Madrid, Madrid, Spain (corresponding author DOI (Digital Object Identifier) Pending business [10]. Simulations often prove an alternative to other approaches were cost is a concern, or where ethical limits on the repetition of experiments for educational purposes apply [11]. Simulations can be more effective when integrated in broader environments that provide a richer educational context (e.g. intelligent tutoring systems). We consider that the combination of simulations and games is very promising because it allows the extension of the game metaphor to create better educational games (or game-like simulations) by including accurate physics models and, at the same time, keeping the main game advantages (e.g. engagement, feedback). In the physics field, in particular in Newtonian mechanics, authors like Forbus [12] have pointed out that it is easier to learn physics through visual experiments than mathematical formulas. To simulate visual experiments, there are different approaches, from using 2D or 3D physics engines that allow the integration of physical environment simulations to programming the simulations from scratch using different tools (e.g. Adobe Flash, Microsoft Excel, etc.) or programming languages (e.g. Java). Unlike using non-specific tools where the mathematical model has to be implemented, physics engines simplify the development because they already include a mathematical model of the physical aspects (e.g. force, movement) that is applied in a virtual environment, having similar effects as those experienced in the real world. Moreover, using physics engines increases code maintainability and allows for the validity of the model to be independently assessed. Some authors have explored the use of a physic engine in learning processes [13], with some positive results. Examples of visual experiments can be found in the web (usually created using Adobe Flash), showing physical simulations of different kinds. But most of them are only intended to show the simulation process, with limited or no user interaction and with very limited feedback. Applications with user interaction and complex physics models are available in many popular games, where the physical simulation is used to provide engagement to players (e.g. Angry Birds, a game downloaded over 400 million times 1 ). 1

6 6 Actas Workshop Guimarães 2011 We propose the use of the physic engine as part of the gameplay, built within the newest eadventure platform [14]. eadventure is an educational game platform, allowing for both the creation and deployment of games. eadventure games are traditionally of the 2D point-and-click genre, where the player follows a story (i.e. adventure games). The new approach we propose is to extend the previous game metaphor introducing new physics simulations and visualizations as mini-games, integrated with the story, which the player has to go through to advance in the story. The mini-games will represent puzzles or challenges that the player must solve to move forward in the story. The integration of these physics mini-games is done both in the engine (where the physics engine is used for visualization and interaction with the simulation) and in the editor, where mini-games can be defined and included in complex narrative environments. Moreover, the physics engine can be used in other parts of the platform, to complement the representation of environments by increasing the number of interactive elements that the player can, for instance, knock over. This paper is structured as follows: First, we address the technological problems derived from the integration of a physics engine with a game engine. Second, we introduce how physics simulation can be configured through the game editor. Then, we present examples of mini-games based on physics, and finally provide some final remarks and future work. II. TECHNICAL APPROACH In our approach we propose the integration of an existing physics engine into a pre-existing educational game platform. The eadventure 2.0 educational game platform is used [15], which traditionally allows for the creation of educational adventure point-and-click games. The game engine in the eadventure platform (i.e. the eadventure engine) uses a model that must be adapted for the use of physics simulations, as required by the physics engine. There are several popular 2D open code physics engines available that can be integrated into existing systems, such as Box2D 2, Chipmunk 3 or Fraser 4. A common characteristic of all these engines is that they use entities called bodies as minimal simulation units. Using bodies all the objects and parameters required to represent, initialize and perform the physic simulation (Fig. 1) are defined. Typically, this information includes: Collision domain, defined from polygon shapes (usually rectangles and circles), which also establishes the shape of the object (used during collision detection) Coefficient of restitution, a value representing the ratio of speeds after and before an impact with another object (used to allow for bouncing) Coefficient of friction, a value representing the ration of the force of friction and the force pulling two objects together (used when there is contact between two objects) Mass of the body, which can be proportional to the area of the collision domain or can be established for the different elements in a simulation The position of the body in the world, defined by the x and y coordinate of the body center The rotation of the body about the horizontal x-axis line Moreover, there are two main body types: statics bodies (i.e. walls, obstacles and other elements that don t change their position and rotation during the simulation, but can collide with other bodies), and dynamics bodies (e.g. moving bodies that can be affected by forces and impulses, changing their rotation and position during simulation, and that can collide with other statics or dynamics bodies). Given that Box2D is release under the LGPL license, is used in many games and simulations, and has a Java and GWT (Google Web Toolkit) implementation, we consider it the most appropriate for the multi-platform goals of the eadventure 2.0 platform [15]. Box2D is also the same physics engine used in the successful and multi-platform Angry Birds games, which shows its potential for real-world use scenarios. However, the approach can be easily modified to apply any other 2D physics engine. In the eadventure game engine, the minimal unit is the GameObject. A GameObject is the basic element in the 2D game environment, which can be as complex as the whole game scene (everything the player can see) to a single element that appears in a game scene. It has a graphical representation (an image, a shape or a text), position (x and y coordinates), rotation, scale, width and height, and other additional parameters. Besides, additional customized values can be assigned to GameObjects. Some of these data will be used to build the required physical bodies for the simulation. Fig. 1. Graphical representation for bodies in most physics engines. The main data is position and rotation, and whether the body is static or dynamic.

7 Actas Workshop Guimarães The physics simulation process requires the eadventure GameObjects to be converted into Box2D bodies, and in each game cycle (i.e. the lapse of time between model changes) the physics simulation must be updated. In eadventure, the game logic is represented through effects. For example, when a game event occurs (e.g. a mouse interaction, a timed event), an effect can be triggered (e.g. show a text, change a variable s value). In our approach with Box2D, we used an effect to launch and update the simulation (Fig. 2). This way the impact of the inclusion of the physics engine is limited to one element in the engine (i.e. the PhysicsEffect), simplifying maintenance and the replacement of the engine for another one. In the data of the effect, we add all the GameObjects that will take part in the physic simulation, with some additional data that might not be possible to extrapolate, such as mass, coefficient of restitution, coefficient of friction or whether the body is static or dynamic. The other parameters required by the body (collision domain, position and rotation) are created from the GameObject data. When the PhysicsEffect is launched, GameObjects are translated into physic bodies. Then, the simulation is started. To keep track of the simulation, all the GameObjects are linked to their physical body through a variable. When the effect updates, the simulation takes a step and then updates the GameObject position and rotation from the physical body linked to it. The physical simulation will be updated 15 times per second, as is the main loop of the eadventure game. The phyics engine has different mechanisms (e.g. continuos collision detection) to make sure that collisions and other events take place as expected. Moreover, animations can be improved by the use of an interpolation factor that, together with the speed of the different elements in the scene, can be used to recreate intermediate frames and improve the smoothness of the animation. To address this complexity issue in the physic game authoring we implement two different approaches: a) a simplified approach, where only a few parameters of a pre-set mini-games can be edited; and b) a more advanced and complete approach, where the entire physics scene and all its elements can be precisely defined. As the approaches affect the amount of information available, this has a direct relationship with the difficulty of the game development. In most scenarios, the game authoring approach using the simplified approach should be adequate for teachers, including enough configurable options to cover most problem types. In the simplified approach, a prebuilt mini-game is offered. In the next section, we present three examples of three prebuilt mini-games. For each of these mini-games, a limited number of parameters can be edited (e.g. the scene background, units of measure, the unknown parameter) (Fig. 3). Moreover, these games can be integrated in the main story in different ways, depending on how the outcome of the game is used. The teacher can set the limit rounds the mini-game can be played and the following scene in the game if the minigame was completed successfully or not. Moreover, effects can be associated to these scene changes, which can be used, for instance, to increment the global score of the player in the game. In the advanced approach, an entire physic scene can be created from scratch. The advanced editor, also used in the authoring of other games parts, allows for the addition of new elements to the scene. III. PHYSIC GAME AUTHORING The introduction of a physic engine greatly extends the representational power and interactions that are possible in the games, but this flexibility also increases the game authoring complexity. Fig. 2. eadventure game engine elements relation with the Box2D engine. The eadventure effect creates a body for each GameObject and updates the Box2D physical model. Changes in the body, performed by the world update, are reflected back in the GameObject. Fig. 3. Simplified approach for one of the mini-games presented in section IV. Several parameters can be edited for this mini-game, like the background or the parameter the student must fill.

8 8 Actas Workshop Guimarães 2011 Each element in the scene can be assigned physical attributes (e.g. mass, friction, etc.), as mentioned in the previous section. This complex editor provides great flexibility to the authors, but is only useful and intended for advanced users that have an adequate background and knowledge about the physical modeling and game authoring in eadventure. For most cases, in this advanced edition, it would be necessary to add additional eadventure elements (e.g. GUI interactions, conditions, operations and effects) to create full functional games. IV. MINI-GAMES As in other approaches, the basic use for a physic simulation is the visualization of processes that can be too abstract or too complex to be understood just with the mathematical expression. This visualization can be achieved with simpler non-interactive media such as a video, or a pre-programmed animation, as it does not require changes to the model in any way. Giving the student the ability to modify one or more of the variables that affect the simulation can improve this visualization making it interactive. To achieve this, a physics model is required, as the simulation will vary depending on the value the student gives to those variables. For example, the student can be allowed to directly manipulate the length of the string in a pendulum and see how the period changes (Fig. 4). This limited intervention in the simulation cannot be considered a full mini-game as the interaction is not related with a game goal. However, this simple interactive visualization has enough educational value to be considered useful in some cases (e.g. when the teacher wants to explain the physic law just before to introduce a mini-game that uses this concept). Another way to complement the visualization is to use it to prove or disprove the accomplishment of a goal. For instance, the previous example can be improved by making it a goal that the pendulum achieves a pre-set period by changing the length of the string. This simple change takes advantage of the simulation to show how the change affects the period, and to allow the player to test preconceived theories and concepts about how this works. We present three more examples where the player needs to apply physics formulas and mathematics to calculate the expected results. A. Dunking the Bullet The challenge in Dunking the bullet is to get the bullet fired by a canyon into a floating basket on the water. The game is based on trajectories theory, particularly range of projectile theory. Result of the game is dependent on four parameters: the canyon height from the sea (h), the horizontal distance between the canyon platform and the basket (x), the angle between the canyon and the horizon (β) and the initial velocity for the bullet when the canyon fires it (v i ) (Fig. 5). In order to achieve this mini-game s goal the player will need to correctly apply equations of motion. Fig. 4. Visualization of the period of oscillation of a pendulum. The length of the pendulum can be changed to see the simulation of the difference. Fig. 5. In this phase of Dunking the bullet, the unknown parameter that needs to be provided by the student is the initial velocity for the bullet. The other three parameters have random values. The game is based on phases. When a phase starts, one parameter is unknown, and the other three are given random values. With these values, the player must calculate the unknown parameter and enters it into a textbox in the game. When a value is provided, the game starts the physical simulation, and if the calculations were right, the bullet enters in the basket, and the student has successfully solved the challenge. If the value is not correct, the student will be able to see the effects and have an opportunity to reassess her preconceptions about the underlying model. To force the student to really think about it and do the actual operations involving the equations (and thus, learning the physic laws) and not only to try different random values until he finds out the right one, there s only one chance in every phase. When a phase ends, a new phase with random values for the parameters begins, or the mini-game ends. B. Stop that Box! The challenge in Stop that box! is to stop a sliding box in a given area of an inclined platform. The game is based on force

9 Actas Workshop Guimarães and friction theories, and can be solved by the application of the equations of uniformly accelerated linear motion and other physical concepts. Again, result of the game is dependent on four parameters, the box mass (m), the box coefficient of friction (μ), the distance from the goal area to the box (x), the initial velocity for the box (v i ) and the angle formed by the platform with the horizontal (β) (Fig. 6). In this mini-game the concept of game phases also applies, meaning that even if the player is given multiple attempts the value will need to be recalculated for each one to prevent the student from doing random attempts. In a typical game phase, the player would be given the values for some variables (m, x, and β, in the example) and would be asked to provide a value for the missing one (μ, in the example). If the player provides a value that is too small, the box will slide through the target area, while a value too big and the box will stop too soon. The player will actually see the consequence of this, thanks to the simulation. This same minigame can be easily adapted and used to explain the friction concept because if there is no friction (that is reflected in μ=0) even if the initial velocity is 0 the block will move (the block can only stay in one place due to friction). C. Balance the Units The goal of this game is balancing a scale. To solve it the student should apply the knowledge about unit conversion (Fig. 7). At the beginning of the phase, a weight with a random value and a random unit appears on the left side of the scale. Over the right side, it appears some others weights with different values and units. The purpose of the game is to choose the right weights from the right side to equal the weight in the left side. To do that, the player drags the chosen weights into the selected area. When the player thinks he has the right weights selected and clicks GO!, the physic simulation starts and the left weight and the selected weights falls over the balance. Fig. 6. In this phase of Stop that box! the unknown parameter is the coefficient of friction. The player must provide a value that forces the box to stop sliding at the goal area. Fig. 7. In the Balance the units game, the player has to apply his knowledge in unit conversion to balance a scale. If the scale stays in equilibrium for three seconds, the phase is correctly completed and the player has successfully solved the challenge. V. FINISHING REMARKS In this paper we describe our ongoing work on the combination and integration of a physics engine to extend the possibilities of the adventure games created with eadventure. In this approach, we are only taking advantage of some of the features provided by the Box2D 2D physics engine to increment the range of mini-games that can be included into eadventure games. The game examples presented are based on actual physics exercises for students between 14 and 16 years old. These examples and other potential physics games attempt to exploit both the beneficial effects of visualization and dynamic simulation in physic education with the engagement provided by the game environments. Physics engines in general and Box2D in particular have many other features that can be exploited from an educational point of view (e.g. restitution or complex physical structures, like pulleys and other mechanical constructions). All this elements can be used to target other subjects in typical physics education using the games (or at least the game-like strategies) to promote the acquisition of the require concept or the practice of a skill (e.g. learning the formula, calculation of results). Thus the engine can be used to reinforce concepts as the examples presented can be developed using them. A simplified edition, through the use of the described minigames, provides support of the physics engine targeted at nonexpert users. The full range of functions in the engine, however, is available for programmers and experts users to further increase the games that can possible be created using the eadventure game platform. Future work includes the creation of more of these potential mini-games, as well as the use of physics to increase the interactivity of environments in adventure games (e.g. make

10 10 Actas Workshop Guimarães 2011 things fall, or the player slightly affect the environment, increasing its visual appeal). Moreover, the evaluation of physics mini-games with real students is important to establish the validity of the model and to find new mini-games that might reinforce other concepts. ACKNOWLEDGMENT The Ministry of Education (grant TIN C02-02) and the Ministry of Industry (grants TSI , TSI ) have partially supported this work, as well as the Complutense University of Madrid and the Regional Government of Madrid (research group GR35/10-A and project e-madrid S2009/TIC-1650), and the PROACTIVE EU project ( LLP-ES-KA3-KA3MP) and the GALA EU Network of Excellence in serious games (FP7-ICT ). REFERENCES [1] L. A. Annetta, J. Minogue, S. Y. Holmes, and M.-T. Cheng, Investigating the impact of video games on high school students engagement and learning about genetics, Computers & Education, vol. 53, no. 1, pp , Aug [2] R. Garris, R. Ahlers, and J. E. Driskell, Games, Motivation and Learning: A Research and Practice Model, Simulation & Gaming, vol. 33, no. 4, pp , [3] Richard Blunt, Does Game-Based Learning Work? Results from Three Recent Studies, Training, [Online]. Available: dies.pdf. [Accessed: 27-Oct-2011]. [4] P. Felicia, Digital games in schools: A handbook for teachers, in European Schoolnet, [5] M. Pivec and P. Pivec, Games in Schools, Learning, [Online]. Available: [Accessed: 27-Oct-2011]. [6] L. P. Rieber, Seriously considering play: Designing Interactive Learning Environments based on the Blending of Microworlds, Simulations and Games, Educational Technology Research and Development, vol. 44, no. 2, pp , [7] A. McFarlane, A. Sparrowhawk, and Y. Heald, Report on the educational use of games, in TEEM: Teachers Evaluating Educational Multimedia, [8] S. Wexler, K. Corti, A. Derryberry, C. Quinn, and A. V. Barneveld, The elearning Guild : Immersive Learning Simulations 2008 : Research Library, [Online]. Available: [Accessed: 30-Oct-2011]. [9] S. B. Issenberg, W. C. McGaghie, E. R. Petrusa, D. L. Gordon, and R. J. Scalese, Features and uses of highfidelity medical simulations that lead to effective learning: a BEME systematic review, Medical Teacher, vol. 27, no. 1, pp , [10] A. J. Faria, The Changing Nature of Business Simulation/ Gaming Research: A Brief History, Simulation & Gaming, vol. 32, no. 1, pp , Mar [11] P. Moreno-Ger, J. Torrente, J. Bustamante, C. Fernández- Galaz, B. Fernández-Manjón, and M. D. Comas-Rengifo, Application of a low-cost web-based simulation to improve students practical skills in medical education, International Journal of Medical Informatics, vol. 79, no. 6, pp , Jun [12] K. D. Forbus, Using Qualitative Physics to Create Articulate Educational Software, IEEE Expert Intelligent Systems And Their Applications, vol. 12, no. 3, pp , [13] C. B. Price, The usability of a commercial game physics engine to develop physics educational materials: An investigation, Simulation & Gaming, vol. 39, no. 3, pp , Jul [14] J. Torrente, Á. Del Blanco, E. J. Marchiori, P. Moreno-Ger, and B. Fernández-Manjón, <e-adventure>: Introducing Educational Games in the Learning Process, in IEEE Education Engineering (EDUCON) 2010 Conference, 2010, pp [15] E. J. Marchiori, Á. Serrano, J. Torrente, I. Martínez-Ortiz, and B. Fernández-Manjón, Extensible multi-platform educational game framework, in Proceedings of The 10th International Conference on Web-based Learning (ICWL 2011), 2011.

11 Actas Workshop Guimarães Teaching Tools for Soil Mechanics José C. Marques Title Teaching tools for Soil Mechanics. Abstract Soil Mechanics is a fundamental discipline in the academic education of every Civil Engineer. As in many other instances the combination of theory with visualization and experimentation is instrumental in helping students grasp essential concepts and achieve deeper learning. The paper presents several didactic experimental devices and describes their manifold use as Soil Mechanics teaching tools. Index Terms Didactic experiments, numerical modelling, soil mechanics, teaching tools. A I. INTRODUCTION T Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) the two-semester Soil Mechanics course is taught in the 4th of the 5-year Integrated Master in Civil Engineering. In the first three years the study plan offers two semesters of Mechanics, of Strength of Materials, of Structural Analysis and of Hydraulics, in addition to Calculus (1, 2 and 3), Algebra, Statistics, Computing, Numerical Analysis, Physics and a few other courses (totalling 30 modules) [1]. Soil Mechanics 1 introduces the fundamental concepts, principles and theories that explain the mechanical and hydraulic behaviour of soil masses, whereas Soil Mechanic 2 is more oriented towards practical applications, such as the analysis of retaining walls, the stability of slopes and the design of shallow and deep foundations. It is in Soil Mechanics 1 that students are first confronted with the multiphase material concept: soil as solid particles, water and air. The interaction of the solid and liquid phases raises a number of fine points when dealing with granular soils and even more so in the case of clayey soils, with specific phenomena like excess pore pressure generation and consolidation. Groundwater flow is often a troublesome topic for students, who although well trained in dealing with solid and structural mechanics concepts, feel much less at ease with notions like those of pressure head or head loss and are generally unable to make good use of the experience with this matter already gained in the 3rd year Hydraulics course. About 5 to 10% of the 5th and final year students choose Geotechnical Engineering as their specialization profile, from J. C. Marques is with the Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, University of Porto, Porto, , Portugal (phone: ; fax: ; DOI (Digital Object Identifier) Pendiente a list that also includes Building Construction, Structures, Hydraulics, Materials and Construction Processes, Planning and Transport Infrastructures. Their 1st semester covers in depth important geotechnical areas, namely foundations, earth retaining structures, embankment works, underground works, constitutive modelling and numerical methods in geotechnics. The final semester is entirely devoted to writing the Master thesis. The evolution of the study plan to the integrated master format, with the introduction of the thesis, occurred in 2007, as a result of the implementation of the Bologna model at FEUP. This has created excellent conditions for the development of top quality work by highly motivated and mature students, eager to apply their creative energy to six months of thesis preparation. It has been precisely in this context that were planned, conceived, designed, developed, tested and validated a number of extremely useful teaching tools that are meant to serve a dual purpose: on the one hand they may be used for demonstration and visualization of Soil Mechanics phenomena for 4th year students; on the other hand they provide experimental data that 5th year Geotechnics students can compare with the results of computational modelling by finite elements. A description of these teaching tools is given in the following sections. II. GROUNDWATER FLOW An equipment has been designed and built for demonstration, visualization and small scale study of groundwater flow phenomena [2]. This has involved a comprehensive search of commercially available didactic equipment of this type, which enabled the identification of the most relevant features and the definition of the main components: one acrylic tank 2000 mm long, 585 mm high and 200 mm wide; the support structure; and the hydraulic closed circuit with a submersible pump(fig.1). The fully transparent tank walls offer excellent visibility. The support structure, besides securely holding the tank with up to 300 kg of soil and water inside, also lodges the two 100 litre sump tanks and several other items of the hydraulic circuit; its six wheels provide mobility inside the lab. The flow lines are visualized by colour dye injection. The 48 pressure taps on the back wall allow for the measurement of the pressure head in piezometer tubes. An IP camera enables video and audio communication with the lecture theatre.

12 12 Actas Workshop Guimarães Fig. 1. The groundwater flow apparatus. A' A E The equipment has been completed within a tight budget and the final cost was around 20% of that of commercial solutions. The equipment has been applied to the study of groundwater flow in earth dams [3]. Typical cross sections of earth dams were reproduced in small scale, including seepage control elements like toe drains, drainage blankets (Fig.2), chimney drains and a central core with reduced permeability. The experimental results obtained with the small scale models were systematically compared with those provided by finite element numerical simulations. Good agreement has been achieved as documented in Fig. 3 for the shape and location of the free surface where the classic graphical method of Casagrande was also used. This equipment has an immense didactic potential, enticing newcomers to the world of groundwater flow by granting a visual approach of the phenomena and quantities involved and thereby helping to get the theoretical concepts firmly rooted. Watching flow lines develop, measuring pressure heads in the piezometers, sensing the production of head loss as water percolates through the tiny voids between soil particles, these are all powerful aids to bridge the gap between the underlying real physics and their more abstract mathematical counterparts, the differential equations that govern the flow of water through a particulate medium. h º C C' Fig. 3. Small scale model of earth dam with toe drain. Comparison of the free surface obtained experimantally (top), numerically (middle) and graphically (bottom). III. RETAINING WALLS A number of portable didactic setups for supporting Soil mechanics classes have been developed [4], covering items like the effective stress principle, liquefaction of sand, stability of slope deposits, lateral soil pressure on a gravity retaining wall and the failure mechanism of shallow foundations. These two last experiments are described in this section and the following. The soil pressure acting on a retaining wall has two limit values: a minimum when the wall moves sufficiently away from the retained soil and a maximum when the wall is forced to move into the backfill soil. These two extreme and opposite situations correspond to the so called active and passive limit states, respectively. A portable setup has been designed in which the soil is materialized by wooden sticks of circular cross section and the retaining wall is a vertical wooden plate articulated at the base (Fig. 4). Fig. 2. Two flow lines in a small scale model of an earth dam with drainage blanket. Fig. 4. Portable setup for visualization of limit states in retained soil simulated by wooden sticks.

13 Actas Workshop Guimarães The active and passive limit states are easily achieved by rotating the wooden plate away from or into the retained material (Fig. 5) and it is possible to reproduce reasonably well the corresponding soil wedges with a finite element numerical model. IV. SHALLOW FOUNDATION A shallow foundation fails when the bearing capacity of the soil is reached due to the progressive increase of the applied vertical load. The corresponding failure mechanism is shown in Fig. 6 [5]: the triangular zone I is punched down by the footing, causing zone II to move sideways and to push zone III upwards. The box with wooden sticks is used once again and the result is documented in Fig. 7 where the white lines highlight the shape of the sliding surfaces of the failure mechanism. Fig. 6. Reproduction of the failure mechanism of a shallow foundation. V. CONCLUSION Many phenomena within the realm of Soil Mechanics possess a very rich and significant visual component which is often insufficiently explored in the teaching of those subjects. The use of didactic tools like the ones described herein contributes to facilitate the aprehension of abstract concepts by providing visual cues that shed light on the underlying physics, while making the teaching experience more dynamic and attractive, for both teachers and students. Fig. 5. Active limit state (left) and passive limit state. Fig. 6. Theoretical failure mechanism of a shallow foundation. REFERENCES [1] GLA=MIEC [2] C. R. Ferreira, Development of Laboratory Equipment for Small Scale Study of Seepage Problems, M.Sc. thesis (in Portuguese), Dept. Civil Eng., FEUP, Porto, Portugal, [3] M. S. P. Unas, Experimental and Numerical Study of Seepage Problems in Small Scale Models, M.Sc. thesis (in Portuguese), Dept. Civil Eng., FEUP, Porto, Portugal, [4] R. Gonçalves, Development of Didactic Setups for Teaching Soil Mechanics, M.Sc. thesis (in Portuguese), Dept. Civil Eng., FEUP, Porto, Portugal, [5] R. F. Craig, Craig's Soil Mechanics, 7th edition; Spon Press, London, UK, 2004.

14 14 Actas Workshop Guimarães 2011 Developing PLEs on igoogle González-Tato, Juan; Llamas-Nistal, Martín; Caeiro-Rodríguez, Manuel & Álvarez-Osuna, Javier. Title Developing PLEs on igoogle. Abstract There are many social networks that allow users to customize her/his personal homepage with web applications. There is a kind of web application called OpenSocial gadget that can be used in any OpenSocial container. There are commercial web pages that support this gadgets: igoogle, hi5, Mixi, etc. Gadgets offer many possibilities for users: access, video and sound players, search information, etc. The current document presents our work developing a learning gadget centered in learning activities called Edu-GAL. This OpenSocial gadget manages information related to the user allocated in an activity web service. igoogle allows users to add any OpenSocial gadget or feed to her/his personal homepage. From this fact, our proposal is based on the composition of a kind of PLE fully configured by the user in her/his personal igoogle homepage using Edu-GAL to help her/him through her/his learning experience. Index Terms OpenSocial, PLE, gadget, igoogle, learning activities I I. INTRODUCTION N a PLE (Personal Learning Environment) learners control their own learning. This environment should be very simple and easy to manage; users should have no prior knowledge to use it. This environment should provide tools necessary to allow learner to set their own learning goals, manage their learning and communicate with other learners. Web 2.0 offers a great framework for PLEs. There are many useful tools available such as Internet searchers, blogs, wikis, services, etc. For example, one learner can search information through Internet using a few keywords in an Internet search page and then bookmark some of the results to have her/his personal learning repository. As published in [1] learners can use web tools to knowledge digging, coding and shifting, using them like a non-centralized PLE. One of the inconvenient of PLEs is that learners can get hazy because of her/his personal nescience, needing some kind of guiding. For this problem we propose a kind of PLE based in igoogle. We developed an Opensocial [2] compliant gadget that works in any OpenSocial container like igoogle [3]. Our proposal is a quasi-centralized system using our gadget Edu-GAL (Educational - Gadget Activity List) on igoogle to achieve a non-pure PLE. It's quasi-centralized system because, unlike using web tools as PLE, our proposal presents a centralized environment over igoogle, but all the information is scattered across Internet. Edu-GAL will display a list of activities that must be done by the user. Edu-GAL supports different types of activities depending on its nature and user can complete them helping her/himself with other gadgets or Internet resources. The activities presented in our gadget may content basic information to acquire enough knowledge to complete activities, but users can use the literature they wish. There are no limitations in which gadgets can a user add to her/his personal igoogle page. So, in this kind PLE Edu-GAL is used with other gadgets on igoogle. The current document presents the following sections: State of Art, presents the context in which this work is developed. OpenSocial Gadgets, small presentation that briefly describes the capabilities of OpenSocial gadgets. Edu-GAL, in this section we present our gadget and its features. Implementation, current state of the prototype. Future Works, explanation of our action plan for the future. Conclusions, the final section presents the conclusions of this document. II. STATE OF ART OpenSocial is a set of common APIs (Application Programming Interface) for web-based social networks. The OpenSocial Foundation is a non-profit corporation that sustains the development of this API and also specifies the OpenSocial gadget common structure. This specification is on version 2.0 but the container that works with the latest version uses 0.9. An OpenSocial container is a web page that implements the OpenSocial API and host OpenSocial gadgets. There are plenty OpenSocial containers [4] such as MySpace, igoogle, hi5, Mixi, etc. There is also an open source OpenSocial container called Shiding [5] It isn t a new concept using gadget for educational purposes. In documents [6] and [7] authors present their proposals, taking advantage of the container s ability to import data from various sources on the same platform. Specifically, the document [7] shows a performance of a gadget to let users easily access to web services contained in an educational science portal. The ROLE (Responsive Open Learning Environments) project [8] is working with OpenSocial to provide PLEs. They

15 Actas Workshop Guimarães are working on creating learning environments for informal and lifelong learning. They also have made a proposal to the OpenSocial specification to support their Space concept [9], and next version of the specification (2.1) is planned to concentrate on this support. With the ROLE Space concept users of an OpenSocial container may be allowed to create their own learning environments inside the platform. Learners can attach goals, resources (documents, links, etc.), gadgets and people to a Space and theycan share their Spaces with other people. There is a container implemented by ROLE where the concept of Spaces is developed [10]. In the present state of the art Edu-GAL can accommodate both in the current OpenSocial containers and in the specification 2.1 of OpenSocial as a guide for a learning process. III. OPENSOCIAL GADGETS OpenSocial gadgets are web-based applications based on HTML, CSS and JavaScript. These web applications work on any OpenSocial container without modification. A gadget is defined by a XML file that is processed by the gadget container to embed it into standalone web pages, as web applications or coexisting with other gadgets. OpenSocial provides a JavaScript specification that must be implemented by the containers to support the use of different features. This API offers useful functionalities to gadgets. Some of these functionalities are: Allow gadgets to avoid X-domain request [11] using a proxy. Store information in the container related to the user or her/his friends. Use the OAuth protocol [12] when gadgets communicate with web services making signed request. Control window resize. Serialize objects to string format using JSON [17] syntax and deserialize JSON strings to objects. Easy way to make a gadget with tabs. Gadget definition allows developers to assign different presentations for different contexts. The available contexts (called views) depend on the container implementation. The common contexts are: a) Home view: in this view different gadgets coexist in the same layout, so gadgets must share the space available in the web page. This view is suitable of making a PLE using gadgets and feeds from various resources. b) Canvas view: is used to display only one gadget at the same time. In this view the selected gadget has all the space available to display information. c) Profile view: in this view only one gadget is displayed but the space available is less than in canvas view. This view is commonly used to display inside a user profile where there is more information than only a gadget. igoogle supports only the home and the canvas view. In both cases there is a Google Talk application on the left and an Internet search option on the top. Google Talk application can be used to communicate learners. The OpenSocial JavaScript API implementation available in igoogle is a limited one of the version 0.9 of OpenSocial specification. The most important difference for our project is that the pub/sub system that allows inter-gadget communication is disabled due to security issues [13]. Furthermore, in the notification A fall sweep from The Official Google Blog [14], Google informs that will remove igoogle social features on the 15 of January of 2012 and that igoogle and the non-social features will stay as they are. The basic features will still working, so Edu-GAL will not be greatly affected by this fact. During the research phase the research team found asynchronous ways to intercommunicate gadgets. For example, one of the possible solutions was to communicate gadgets publishing information inside cookies, so subscriber gadgets must periodically poll the cookie to see new messages. Due to the nature of this communication the learning experience was impaired, so this kind communication was discarded. We selected igoogle to make our tests because users only need a Google Account to get access to the igoogle service. igoogle is easy to manage and it is possible to add a gadget from any web with the Add to Google button. Moreover, user can talk with her/his contacts using Google Talk. IV. EDU-GAL Edu-GAL is developed according to the OpenSocial specification and can be used in any OpenSocial container. We selected igoogle because of its implication with OpenSocial and because it s only necessary a Google account to get access to igoogle. Many web pages have an implementation of the OpenSocial specification: Myspace, Orkut, Mixi, hi5, etc. For this reason Edu-GAL may be used in many platforms. A. Objetives The main goal of this project is to create a kind of PLE based on igoogle using a gadget to show a list of learning activities and allowing users to complete them using the same gadget. Edu-GAL is a gadget centered in learning activities and is designed to be used both in canvas and in home view. It must be connected to a web service offering activities. The activity list belong the user, so Edu-GAL has the ability to identify her/him. The user is identified by her/his user id provided by igoogle. This id is sent in every communication with the activity web service in a signed message. The web service must check the signature of every message to verify user and igoogle identity. Edu-GAL has many features. User can select from Edu- GAL to display a list of available courses from the web service. After examining the information displayed user can select to enroll one or more courses. After choosing the courses Edu-GAL displays the list of all the activities available in the browser panel. Users can view

16 16 Actas Workshop Guimarães 2011 Fig. 1. Edu-GAL layout in home view after loading the igoogle page. and inspect the activities and all information related to them and try to complete them. To complete activities user can utilize other gadgets chosen by her/himself in home view or use some of the available add-ons in the canvas view. One of our initial goals was to communicate gadgets in home view to automatically show contextualized information when user interacts with Edu-GAL. Due to current status of OpenSocial implementation in igoogle we discarded intergadget communication for home view. In canvas view there are no other gadgets shown at the same time, for this reason we designed a set of configurable add-ons to be displayed inside de gadget when it s displayed on this view. These add-ons search information in different web services and display the results to help users to have information from different sources. All information displayed may be accessed inside Edu-GAL without redirecting users to other web pages. Edu-GAL may play videos and clip sounds and display different type of documents using HTML5 or different tools like an embed player. Activities can have resources related to them and these resources may have important information to help users to learn and achieve the activity goal. B. Activities Activities are the cornerstone of Edu-GAL. Every step in user s learning is guided for one or more activities. Every activity has a title, a goal and a description. The title is the name of the activity and the goal and the description are used Fig. 2. Activity information example. The selected activity is called What s Edu-GAL, is a reading activity which is available. Edu-GAL also displays information about the goal and the description of the activity. to indicate the user which knowledge must acquire and how it will be evaluated. Not all activities must be available at the beginning of a course; there may be key activities that after their completion unlock others. There are different types of states supported by Edu-GAL and the activity web service must decide when an activity changes from one state to another. The states for the activities are as follows: a) Available: user can get full access to an available activity and has the possibility of trying it. b) Unavailable: when an activity is unavailable none of its resources can be displayed and user cannot try to complete the activity. Edu-GAL can display the title, goal and description but the content of these fields depend on the activity web service. So these fields can be empty or specify which other activities must be completed before the unavailable activity change its state. c) Completed: an activity is completed when the user successfully completed it. User can have full access except s/he cannot try the activity again. d) Suspended: an activity is in suspended state when the user attempts the activities but leaves it suspended. User can interact with these activities the same way as available ones. This state can be used to highlight user s failed attempt to complete the activity.

17 Actas Workshop Guimarães Edu-GAL supports three types of activities depending on the process to complete them. Types are as follows: a) Reading: this kind of activity is used when the only purpose of the activity is to review some documents or to achieve some knowledge that need not be evaluated. In these kind of activities is the user who decides when s/he has achieved the activity goal. The description can specify which resources are important or what has to be emphasized. The user, as always, can use other gadgets to improve her/his knowledge on the subject or find different explanations that are helpful to understand the data presented in the resources. b) Task: to complete these types of activities the user must answer a questionnaire on Edu-GAL. Resources may content information to answer the questions and other gadgets can be used to help user when trying the task. This kind of activity may have a questionnaire with several questions. All questions supported by Edu-GAL are based in IMS QTI [15] simple, text-based and graphical interactions. When user thinks that has knowledge necessary to achieve the goal of the activity s/he can try to complete the task. After answering all the questions Edu-GAL takes up the answers and send those to the activity web service, where responses should be checked. The activity web service has the duty of deciding whether a task is considered completed or failed, in which case the activity status should change to suspended or completed (depending on the service philosophy). c) Work: in a work activity the user must create a file in response to the activity. The activity must specify what kind of file user must create and s/he can choose which software wants to use. The selected application is independent of Edu-GAL. In this case Edu-GAL only sends the file to the activity web service. After completing one activity the activity web service notifies Edu-GAL the new state of the activity and which activities are unlocked, if any. C. Resources All activities may contain resources. Edu-GAL resources may be realized as documents that content important information related to the activity. This information may be only a basic support to understand what concepts user must learn by her/his own or the essential literature to complete the activity. Resources can be displayed on any view, but sometimes, due to the length of these it is advisable to use the canvas view. There are different types of resources supported by Edu-GAL: a) Short Text: a short text document is a resource that only contains a small amount of text. Due to its length this resource can be displayed without problems in the home view. b) Text: this resource is composed by an image and a text. The image is shown as a little illustration related to the text. The text may have any extension. Since this resource is mostly composed of text user can use either home view as canvas view. c) Image: the resource is composed of a single image. The image is displayed inside Edu-GAL but if it s too big the image is adjusted to the width. In this case a big image Fig. 3. Task activity example. This example shows a task activity based in the IMS QTI order interaction. To complete this activity user must sort the boxes by a drag & drop method. can be difficult to inspect in home view. Regardless of the view used Edu-GAL provides a zoom feature to augment areas of the image. d) Image Set: this resource is composed of a collection of images. Initially, Edu-GAL shows a preview of all of them and when the user selects one of the previews this is extended. As in the previous resource, is more comfortable to used canvas view for big images. There is also available the zoom feature for this kind of resources. e) Video: using HTML5 Edu-GAL can play a video. The activity web service must specify the video URL (Uniform Resource Locator). Videos are comfortable to play both in home and canvas view. f) Sound: like videos, Edu-GAL use HTML5 to play sounds specifying the audio URL. Sound clips are comfortable to play both in home and canvas view. g) URL: when the activity web service attaches a generic URL pointing to a web page, Edu-GAL can embed the page inside it or open a new window to display the content. This is the only resource that acts displaying the information outside the gadget. h) Embed: this resource is used for embed code [16]. Many Internet resources like video players, sound players and document viewers allow user to copy-paste a HTML code that can be inserted in any web page to show the same resource from the original page. Edu-GAL inserts this code inside it to display the resource for the user. i) Document: a document resource is composed of a combination of the above resources in any order or quantity. These resources are really complex. When user

18 18 Actas Workshop Guimarães 2011 is opening these kinds of resources is better to do it in canvas view. D. Configurable add-ons The canvas view is useful for displaying large resource and questionnaires. This view has the disadvantage of only supports one gadget at the same time. When a user is working with Edu-GAL in canvas view s/he can use some add-ons created to supply the lack of other gadgets. This add-ons show contextualized information related to the activity keywords when the user selects one activity or another. User can select which add-ons want to display inside the gadget at any time, just changing the user preferences of Edu-GAL. These add-ons search contextualized information in different web services related to the current activity. Add-ons show a summary of the result of each web service. Usually, the add-on will display ten results and user can select to display them inside the add-on. Due to space limitations this is not true for the Google News and the Wikipedia add-ons. In these cases the add-on redirected users away from their igoogle homepages where they can comfortably check the contents of the web pages. V. IMPLEMENTATION Edu-GAL is still in development and some of the features listed above are not implemented yet. The current prototype doesn t display the list of available courses and doesn t allow user to enroll any course. Graphical interactions and work activities are not supported yet. The rest of features are working in the current prototype. As said before, Edu-GAL is designed to communicate with a web service that offers activities. It is not our purpose to link our gadget to a single web service, for this reason we defined a communication layer API and how the flow of communication must be proceed. There is a list of JavaScript functions that must be implemented and linked in the gadget definition to communicate Edu-GAL with the web service. At the ending of each function code an Edu-GAL function must be called, sending the information formatted according to Edu-GAL Fig. 4. SlideShare add-on detail. Shows information related to the Spanish keyword educación (education) stored in Slideshare.net [22]. classes. The definition of the Edu-GAL classes, the communication layer API and the interaction flow are still drafts. For the first tests we created a dedicated web service working with JSON that delivers static content. In later versions Edu-GAL was linked with a POEML [18] web service working in SOAP [19]. In both cases Edu-GAL was able to extract and show all information available at the courses. The prototype is able to display all resources and the current supported tasks. Add-ons search information in some web services: Youtube [20], Google News [21], Slideshare [22], Wikipedia [23] and SoundCloud [24]. VI. FUTURE WORKS Our current work is centered in finishing Edu-GAL features: a) display the list of available courses, b) allow user to enroll them, c) implement graphical interactions and d) work activities support. After finishing Edu-GAL our purpose is to develop a set of gadget to complement Edu-GAL supporting different roles: author and teacher assistant. Edu-GAAT (Education Gadget Activity Authoring Tool) will be an activity authoring gadget to create activities and store them in a server using an existing web service. The author activities may test the activity keywords to verify the accuracy of the add-ons searched information. In addition, the author may get an idea of how learners will see the resources. This gadget brings the opportunity to create, edit or delete activities from a personal igoogle homepage. Edu-GAM (Educational Gadget Activity Monitor) will be our third gadget, oriented to teacher assistants and allows them to track learners progress. With this gadget monitoring can be also done from an igoogle homepage. This gadget also offers the possibility of evaluating some activities that do not have an automatic correction, such as some text-based interactions or the interpretation of some kind of files (drawings, diagrams, etc.). VII. CONCLUSIONS OpenSocial provides a great framework to develop webbased applications and use them in several platforms at the same time. This reduces the work of developers and allows user to decide in which platform includes the gadget. These OpenSocial containers may be a good scenario for the learning process. They are highly configurable and easy to manage. Edu-GAL with others gadgets can be used for knowledge acquisition and evaluation. Edu-GAL users control their own learning. They decide which gadgets want to use and how to distribute them, and in canvas view they can use the add-ons to help them in the learning process. They

19 Actas Workshop Guimarães a) decide when they are going to check the resources or complete reading activities, b) can choose gagdets themselves to help them answering task activities, c) decide which application want to use to complete work activities and d) may talk to each other, even to their teachers using Google Talk. With this proposal several existing gadgets can be reused to help learners. Unlike LMS, the information the learner needs does not have to be prepared in advance. Besides, learner has updated information because gadgets directly access other web services and don t work with static pre-made documents. Fig. 5. Edu-GAL being accessed from a smartphone. igoogle can be accessed from any web browser, it also has a mobile version. For this reason, Edu-GAL can be displayed on TVs with Internet browsers, computers, laptops, tablet computers or smartphones. ACKNOWLEDGMENT We thank to Consellería de Economía e Industría for the partial support for this project subvention PI2E: Páxina Inicial I-Google de E-learning (10SEC002E). REFERENCES [1] Hongyu Zhao; Liyou Yang; Yongqiang Wang;, "The personal learning environment (PLE) based on web2.0," Web Society (SWS), 2010 IEEE 2nd Symposium on, vol., no., pp.22-25, Aug doi: /SWS [2] OpenSocial. [3] igoogle. [4] OpenSocial, List of OpenSocial Containers. s [5] Shiding. [6] Casquero, O.; Portillo, J.; Ovelar, R.; Romo, J.; and Manuel Benito. "igoogle and gadgets as a platform for integrating institutional and external services". In Proceedings of the First International Workshop on Mashup Personal Learning Environments (MUPPLE08), Maastricht, September [7] Wenjun Wu; Papka, M.E.; Stevens, R.;, "Toward an OpenSocial Life Science Gateway," Grid Computing Environments Workshop, GCE '08, vol., no., pp.1-6, Nov doi: /GCE [8] ROLE Project. [9] E. Bogdanov, Ch. Salzmann and D. Gillet, "Contextual Spaces with Functional Skins as OpenSocial Extension," ACHI2011. [10] [11] Rubin, A.D.; Geer, D.E., Jr.;, "A survey of Web security," Computer, vol.31, no.9, pp.34-41, Sep 1998 doi: / [12] OAuth Community Site. [13] (English Version) [14] The Official Google Blog. A fall sweep [15] IMS QTI. [16] [17] IETF. RFC 4627 The application/json Media Type for JavaScript Object Notation (JSON). [18] Perez, R., Caeiro, M., Anido, L. E., Llamas, M. (2010). Execution Model and Authoring Middleware Enabling Dynamic Adaptation in Educational Scenarios Scripted with PoEML. J. UCS 16(19): [19] W3C. SOAP Messaging Framework. part1/ [20] Youtube. [21] Google News. [22] Slideshare. [23] Wikipedia. [24] SoundCloud. [25] Ge Qian; "The Web as PLE: Perspective from educational technology and Internet psychology," Education Technology and Computer (ICETC), nd International Conference on, vol.1, no., pp.v V1-266, June doi: /ICETC

20 20 Actas Workshop Guimarães 2011 Objetos de Aprendizagem Multimodal: na Busca da Ubiquidade Núbia dos S. R. Santana dos Santos, José Valdeni De Lima, Leandro Krug Wives and José Palazzo Moreira de Oliveira Title Multimodal Learning Objects: In Search of Ubiquity. Abstract The educational content development requires resources that allow interactivity and mobility, using different technologies. Given the limitations of each technology, this paper presents a proposal that aims the integration of mobile device, printed media e 2D code for promote the interactivity. In addition, some content has developed, following the proposal, demonstrating how such content available in Learning Management System (LMS) can be interactive. Index Terms u-learning, m-learning, printed media, learning objects O I. INTRODUCÃO desenvolvimento de conteúdos educacionais deve considerar os diferentes meios de acesso ao conteúdo, isto é, o aluno pode utilizar a mídia digital ou impressa e /ou necessitar de um acesso ubíquo ao conteúdo, independente da modalidade de ensino, ou seja, à distância (EaD) ou presencial. Em relação a EaD a mídia impressa é a mais utilizada. Dados de [1] mostram que a mídia mais utilizada para cursos a distância ainda é o material impresso. A mídia impressa possui a vantagem da mobilidade. Segundo [2] o material didático impresso oferece independência, pois os alunos não precisam de suporte, equipamento, nem assistência para utilizar. Pode ser lido em qualquer lugar e acessado a qualquer momento, permitindo ao aluno mais flexibilidade de acesso ao conteúdo didático. Em [3] são apresentadas características do papel, tais como a possibilidade de folhear sem perder a visualização física do documento como um todo, ler de forma flexível, de inserir N.S.R.S. Santos, Programa de Pós-Graduação em Informática na Educação -PPGIE, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre- Brasil, e- mail: nti.uff.br. J. V. Lima, Programa de Pós-Graduação em Informática na Educação - PGIE, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre- Brasil, e- mail: L. K. Wives, Programa de Pós-Graduação em Computação PPGC, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre Brasil, J.P.M. Oliveira, Programa de Pós-Graduação em Computação PPGC, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre Brasil, anotações durante a leitura e de dobrar a folha para marcar trechos do texto. Entretanto, a mídia impressa, por ser um meio físico e estático, apresenta limitações de interatividade [4] tais como o manuseio de sons, voz, animações, filmes, navegação e outras interações mais dinâmicas e multimídia. O mesmo autor [4] também aponta que o uso do computador apresenta problemas como falta de hábito de leitura na tela, problema de acesso ao material, necessidade de ambiente adequado, mas possibilita interações dinâmicas importantes com os OAs focos de estudo deste trabalho. As análises realizadas sobre limitações encontradas em ambas mídias impressa e digital quando da materialização dos OAs, assim como a constatação de que muitas das vantagens e desvantagens de uma mídia poder serem supridas pela outra, em especial relativas aos aspectos de interatividade e ubiqüidade, foi proposta a integração destas mídias através do uso de códigos 2D (seção 2) e dispositivos com acesso à Web. O material educacional utilizado neste artigo são Objetos de Aprendizagem (OAs), os quais podem ser definidos como qualquer entidade, digital ou não digital, que possa ser utilizada, reutilizada ou referenciada durante o aprendizado suportado por tecnologias [5]. O artigo está estruturado da seguinte forma: a seção 2 apresenta a proposta de integração das mídias impressa e digital, a seção 3 apresenta alguns resultados parciais com OAs e a seção 4 apresenta as considerações finais. II. INTEGRAÇÃO DE MÍDIA IMPRESSA, CÓDIGOS 2D E DISPOSITIVOS MÓVEIS Diante das limitações de interatividade apresentadas na mídia impressa foram analisadas algumas possibilidades de integração de recursos. Algumas tecnologias apropriadas para reconhecer o papel como um dispositivo de entrada foram apresentadas por [6]: Etiquetas eletrônicas passivas (e.g., etiquetas RFID Radio Frequency IDentification e IR Infra- Red); Etiquetas eletrônicas ativas (e.g., motes); Etiquetas visuais (inclui 2D, glyphs, QR Codes); Análise de conteúdo baseada no processamento de imagens (e.g., OCR Optical Character Recognition)

21 Actas Workshop Guimarães A proposta deste trabalho visa otimizar o conteúdo educacional impresso no ensino a distância de forma a proporcionar mais condições de interatividade, servindo de complemento para a aprendizagem ubíqua, uma vez que o papel e os dispositivos móveis possuem como características em comum a mobilidade. Na mídia impressa, [4] aponta algumas limitações, mas o autor também destaca a importância desse tipo de mídia uma vez que é muito utilizada pela população e será por muito tempo um recurso utilizado no ensino a distância. De acordo com os dados de [1], em relação ao uso do material impresso na EaD, 87,3% das instituições o utilizam, seguido pelo e- learning (71,5%) e pelo vídeo (51,7%) (Figura 1). Fig. 1. Mídias utilizadas na EaD - Dados do [1] Até mesmo as instituições que possuem grande número de alunos em pólos educacionais utilizam com grande frequência a mídia impressa. Ela é usada por 91% das instituições que possuem pólos e por 82% das que têm unidade única. Nesse contexto o uso de recursos como os códigos 2D são aliados para a integração de tecnologias como forma de facilitar o processo de integração de tecnologias, o que favorece a Aprendizagem Ubíqua. Alguns exemplos práticos de tecnologias de códigos 2D são DataMatrix (Figura2) e QR 1 Code (Figura 3). De acordo com [7], o DataMatrix possui grande capacidade de dados. Fig. 2. Exemplo de DataMatrix 1 QR Code is registered trademark of DENSO WAVE INCORPORATED. Fig. 3. Exemplo de QR Code A proposta é usar a mídia impressa integrada à tecnologia QR Code como um meio alternativo para fornecer a aprendizagem móvel e como um mecanismo de integração com outros dispositivos de entrada para promover a interatividade (Figura 4) em conteúdos educacionais como os OAs. A proposta inclui o uso de QR Code devido à velocidade de processamento e capacidade de dados. Quando acessados por dispositivos móveis, códigos 2D como QR Code, permitem realizar ações como ler um texto, acessar um site,acessar um texto eletrônico (recurso web, informação) e a comunicação (mensagem SMS, chamada telefônica), tornando o acesso à informação mais eficiente. Códigos como os QR Code permitem a convergência de mídias de informação, pois conectam documentos estáticos à Internet. Nesse caso, destaca-se a possibilidade de criar links para componentes de um conteúdo educacional, como um vídeo, animação, áudio, pesquisa na Web sobre um conteúdo específico, etc. Dentre as características da tecnologia móvel abordadas por [8] pode-se destacar: Mobilidade - Usuários podem utilizar artefatos tecnológicos em movimento; Ubiquidade - A tecnologia não é apenas portátil e móvel, mas também uma parte integrante de seu ambiente; Multimodalidade - Tecnologia de interação do usuário pode ter lugar e muitos modos, dando ao usuário a liberdade para interagir com a tecnologia da maneira que é conveniente; Interatividade - O usuário e o sistema podem interagir com o outro e esta interação não é apenas controlada pelo usuário, isto é, também pode ser iniciada pela tecnologia. Usando a tecnologia QR Code na mídia impressa, todas as características presentes no material, como o texto, imagens, áudio, vídeo, etc, podem ser acessados de forma integrada e / ou individualmente, integrando recursos através de um dispositivo móvel. Com o uso de códigos 2D, os conteúdos disponibilizados através de mídia impressa podem ser mais interativos. Os componentes de um OA podem ser armazenados em um Ambiente Virtual, por exemplo, o Moodle permitindo o registro das ações do usuário no Sistema. O Moodle (Modular Object Oriented Developmental Learning Environment) é um Sistema Open Source de Gerenciamento de Cursos, um AVA utilizado como plataforma oficial para desenvolvimento

22 22 Actas Workshop Guimarães 2011 Pode-se verificar se o OA acessado pela mídia impressa (com o QR Code) e dispositivo móvel oferece a mesma interatividade que o OA acessado no computador e Web. Fig. 4. Acesso a componentes de OA (ou OA completo) em um Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA) através de mídia impressa, código 2D e dispositivo móvel de cursos on-line e/ou como plataforma para comunicação e troca de material entre professores e alunos no ensino presencial [9]. Ao registrar todas as ações de acesso ao OA, pode-se utilizar tal histórico para fornecer feedback personalizado ao aluno. Assim, com o QR Code o aluno acessa diretamente o recurso e o Moodle registra o acesso no histórico. Com isso, o professor pode elaborar um feedback de acordo com o histórico do aluno no Moodle. Assim, pode-se verificar os tipos de interatividade registrados em cada histórico. Quanto à interatividade, [10] apresentam cinco tipos de interação multimodal no ambiente educacional, também vistos em [11]: Dialogar O aluno recebe questões e respostas e/ou feedback de suas ações. Exemplo: obter ajuda de um agente na tela, clicar em um hiperlink para informações extras, etc. Controlar - O aluno determina o ritmo e/ou a ordem da apresentação. Exemplo: uso de controles como pausa/ avançar/retornar, etc. Manipular - O aluno estabelece parâmetros para uma simulação, define o foco e aproximação (zoom) ou move objetos no cenário. Exemplo: Definir parâmetros em um jogo de simulação e executar a simulação para ver o que acontece. Pesquisar - O aluno encontra novo material colocando uma pergunta, recebendo opções e selecionando as alternativas desejadas. Exemplo: Buscar informações em uma pesquisa na Internet. Navegar - O aluno move-se por diferentes áreas do conteúdo selecionando diversas fontes de informação disponíveis. Exemplo: Clicar em um menu para mover de uma página da Internet para outra. III. ANÁLISE DE OBJETOS DE APRENDIZAGEM Para analisar o uso de QR Code na mídia impressa e as possibilidades de interatividade foram desenvolvidos dois Objetos de Aprendizagem. O primeiro deles foi o OA "Grandezas" (Figura 5), da área de matemática, mais especificamente sobre o conteúdo de Grandezas Proporcionais e foi desenvolvido para ser utilizado no ensino à distância, bem como em sala de aula. Baseado no OA Gangorra Interativa [12] o OA Grandezas foi desenvolvido usando o Flash e ActionScript. Como descrito em [12], a gangorra é um simulação interativa como a gangorra usada por crianças em parques de diversões, e o objetivo é que os pesos de cada lado da gangorra sejam equilibrados. O OA "Grandezas foi dividido em cenas, conforme modelo proposto por [13]. A primeira cena apresenta os conceitos e desafios referentes ao conteúdo e acesso aos vídeos e exercícios na Web complementares ao conteúdo. Na segunda cena é possível resolver problemas (simulação), envolvendo noções de grandezas em até 4 níveis de dificuldade. Em relação a identificação da funcionalidade do código, os QR Code permitem acessar vários recursos e por isso faz-se necessário distinguir os diferentes QR Code disponíveis na Interface, de acordo com sua funcionalidade. Para isso, foram elaborados ícones e inseridos no QR Code de acordo com a funcionalidade. A Figura 5 apresenta exemplos de QR Code com ícones, os quais indicam a funcionalidade do código. Em relação a um feedback de uma atividade, por exemplo, o QR Code permite o feedback através de mensagem de texto e de áudio. Então, o aluno pode optar pelo tipo de feedback, uma vez que os ícones indicam a diferença entre eles. Vale ressaltar que para visualizar o feedback no formato texto não é necessário acessar a Internet, pois a informação textual já está inserida no QR Code. Para visualizar o feedback em formato texto basta direcionar a câmera do dispositivo (com leitor de QR Code ativo) para o QR Code. Um conteúdo educacional deve ser multimodal no sentido de oferecer diferentes maneiras de ser acessado em um ambiente de aprendizagem. Segundo [10] ambientes de aprendizagem multimodais são definidos como ambientes que usam dois modos diferentes de representar o conteúdo: verbal e não verbal. Outro OA desenvolvido foi o 'Prevenção na Web' ( Figura 6), composto de pequenos componentes digitais. O OA também segue o modelo proposto por [13], possuindo duas cenas (tópicos) onde cada uma delas possui vários cenários (páginas). Os cenários, por sua vez, possuem vários elementos (componentes). O OA foi desenvolvido em HTML5, armazenado no Moodle, composto de diferentes recursos multimídia (vídeo, animação, áudio) e parte textual utilizando arquivos em Javascript.

23 Actas Workshop Guimarães Fig. 5. OA Grandezas Fig. 6. OA Prevenção na Web O OA Prevenção na Web possui recursos que identificam a localização do usuário ao acessar o OA e segue os princípios da Aprendizagem Multimídia [14]: Princípio da Multimídia aprende-se melhor a partir de palavras e imagens do que apenas palavras. Vale ressaltar que as imagens devem ser coerentes com o contexto. Principio da Proximidade Espacial aprende-se melhor quando as palavras e as imagens correspondentes estão próximas, e não em locais (página, tela) diferentes. Para [15] quando as pessoas precisam integrar informação verbal e pictórica (e.g., gráfico e explicação na tela de como ler o gráfico) - pode ocorrer uma sobrecarga na memória de trabalho e o processo de aprendizagem ser perturbado. A forma de solucionar este problema é integrar elementos de informação referentes a um e a outro e que não podem ser entendidos separadamente. O material deve possuir textos e imagens de modo integrado, isto é, textos posicionados próximo às imagens a que se referem. Dessa forma, os recursos cognitivos são poupados na tarefa de reunir todas as informações. Portanto, se uma página possui texto e uma imagem correspondente, deve-se evitar que a imagem fique em outra página. Princípio da Contiguidade Temporal aprende-se melhor quando as palavras e imagens correspondentes são apresentados simultaneamente em vez de sucessivamente. Princípio da Coerência aprende-se mais profundamente a partir de uma mensagem multimídia, quando um material não relacionado (não relevante) é excluído. Princípio da Sinalização aprende-se melhor a partir de uma mensagem multimídia, quando o texto é sinalizado ao invés de não sinalizado. Como exemplo de sinalização pode-se citar negrito, sublinhado, cores, etc. Princípio da Modalidade aprende-se melhor a partir de animação com narração do que animação com texto escrito na tela. Quando a animação é executada com o texto, o aluno tem que prestar atenção na animação e ler o texto ao mesmo tempo, o que pode causar a sobrecarga. Princípio da Redundância aprende-se mais profundamente a partir de gráficos e narração do que a partir de gráficos, narração e o texto impresso. Princípio da Personalização aprende-se melhor a partir de apresentações multimídia quando as palavras estão em estilo coloquial, em vez de estilo formal. Personalização envolve usar as palavras convertendo-as de estilo formal ao estilo de conversação. Sobre as vantagens de uso dos códigos 2D [16] assinala que, além de proporcionar uma aprendizagem mais significativa, a integração de tecnologias móveis e livros impressos, auxiliados por códigos de barras 2D, tem o potencial de reduzir o sobrecarga cognitiva. O OA 'Prevenção na Web' possui algumas atividades (exercícios) envolvendo o conteúdo abordado pelo OA. O Código QR pode direcionar para uma questão específica no Moodle, assim como direcionar para um questionário específico (Figura 7). Ambos OAs foram materializados em mídia impressa com Código QR. Durante a utilização do OA por uma turma de graduação foi possível analisar os tipos de interatividade encontrados no OA armazenado no Moodle:

24 24 Actas Workshop Guimarães 2011 sobre o conteúdo do OA na Web. Ao utilizar o OA Prevenção em uma turma de graduação, sobre os links disponíveis no OA Prevenção na Web um aluno relata: "... os links são ótimas recomendações de sites." Buscar. O OA permite navegar entre diferentes recursos disponíveis no AVA. Dessa forma, o aluno pode explorar o OA, navegando entre cenas e cenários, assim como no AVA, isto é, utilizar as ferramentas do AVA (e.g. Moodle). Além disso, pode obter informações complementares em outros lugares na Web, através de links existentes nos OAs. Fig. 7. Exercícios do OA Prevenção na Web Dialogar - Através dos links disponíveis no conteúdo, o aluno pode obter feedback textual e registro das informações, além de dicas e informações extras sobre o conteúdo. Um exemplo: na página 4 do OA 'Prevenção na Web' os alunos podem ter acesso (via QR Code quando o material é impresso) aos fóruns do Moodle referente ao assunto apresentado na página. Além disso, através do QR Code no papel os exercícios podem ser acessados e ao realizar os exercícios o aluno pode obter um feedback na forma de texto, áudio, ou compartilhar dúvidas nos fóruns de discussão, usar o bate-papo para conversar com colegas e professores, etc. Controle. O material tem links de navegação que permitem alternar entre os diferentes contextos do OA (navegação entre tópicos e páginas), controle de animações, áudio e vídeo (avançar, retroceder, pausar, etc.). Manipular. O OA Grandezas permite movimentar objetos (pesos) para verificar se a opção de resposta escolhida foi a correta. Para resolver o problema, o aluno pode escolher o QR Code (quando se utiliza material impresso) que representa a resposta escolhida como correta e, assim, movimentar os objetos do OA e verificar o resultado. Assim, o aluno pode analisar, fazer anotações em papel e em seguida, verificar a resposta realizando a simulação do OA, etc. No OA Prevenção é possível manipular animações. Pesquisar. Nos OAs o aluno pode procurar informações na Internet, bem como responder os questionários. Cada pergunta tem um código 2D permitindo o acesso direto à questão correspondente. O material tem links para sites educacionais e pode ser utilizados para fontes de pesquisa diversas, como youtube, repositórios de OA, etc. O OA permite a pesquisa de outros exercícios e informações extras O aluno pode utilizar a mídia impressa para acessar o OA Completo ou componentes de um OA, ou seja, se o aluno quiser assistir a um vídeo, complementar ao conteúdo do material impresso, basta utilizar o QR Code existente no papel e acessar apenas o vídeo através do dispositivo móvel. A estrutura do OA na mídia impressa é a mesma da Web, isto é, se na web a página 5 do tópico 1 possui um vídeo, a página 5 do tópico1 impresso possui o link para acessar o mesmo vídeo. Vale ressaltar que o armazenamento de OAs no AVA favorece a interatividade (Figura 8) devido às ferramentas disponíveis no ambiente. Cada característica do OA é representada por QR Code e quando o dispositivo decodifica o código o recurso é visualizado/executado. Quando um mesmo componente de OA (e.g., vídeo) é acessado por plataformas diferentes (Figura 9), deve-se identificar a origem do acesso, isto é, verificar se o usuário está acessando o conteúdo através de um computador, diretamente de um dispositivo móvel ou através da mídia impressa (com código 2D) via dispositivo móvel. Para identificar a plataforma de acesso pretende-se desenvolver uma aplicação que verifica as características da plataforma de acesso usando User Agent. Usando o User Agent pode-se verificar se a solicitação é de um computador ou de um dispositivo móvel e a partir disso adaptar o conteúdo. Fig. 8. Tipos de interação em OA seguindo a proposta e armazenados no AVA

25 Actas Workshop Guimarães Fig. 9. Acesso ao conteúdo (OA) armazenado no AVA IV. CONSIDERAÇÕES FINAIS O artigo apresentou exemplos de interatividade com OAs materializados em mídia impressa e em mídia digital ou em ambas as mídias de forma integrada. Os OAs podem ser acessados por dispositivos móveis, mídia impressa com QR Code e computadores. O primeiro exemplo baseia-se em um OA "Grandezas", semelhante a um jogo que tem como objetivo levar o aluno a refletir sobre o problema de Grandezas de forma lúdica. O outro OA está relacionado ao conteúdo sobre riscos e métodos de prevenção na Web e apresenta uma variedade de possibilidades de interação utilizando o ambiente Moodle. Com isso, pretendeu-se buscar melhorias para o desenvolvimento de conteúdos para OAs que possam ser utilizados tanto em ambientes de EaD como presencial. As vantagens em utilizar esta tecnologia, que integra mídia impressa com web móvel, permite o acesso ubíquo aos OAs independente da qualidade do sinal para o acesso a web. Também, sincronizar o monitoramento do acesso ao material tão logo se consiga ter acesso à web. Em síntese o aluno tem a opção de usar os OAs facilitando a Aprendizagem ubíqua. Os OAs por meio de um dispositivo com acesso a Internet (telefone celular, smartphone, desktop, notebook) ou através da mídia impressa com o conteúdo organizado (com QR Code. Além disso, deve-se verificar a necessidade de adequação dos conteúdos dos OAs em função da mídia que os mesmos serão materializados, neste trabalho papel e Web, além do dispositivo utilizado para acessar o OA (lápis, caneta, smartphone, celular, notebook, etc.). Devido às limitações dos meios de comunicação impressos, o modelo propõe o uso de código 2D como um meio de acesso a conteúdos multimídia e a utilização de teorias educacionais como os princípios da Aprendizagem Multimídia. Assim, o conteúdo disponível no OA e disponibilizado através do AVA pode ser acessado através da informação existente (links) no código 2D. Desta forma, o estudo foi extremamente relevante não apenas por analisar os tipos de interatividade possíveis entre alunos e OAs materializáveis em papel e Web, mas, também, permitir a definição preliminar de um sistema de sincronização de monitoramento do uso dos OAs em papel e Web. Se um mesmo OA pode ser acessado por computador na Web (desktop, notebook), pela mídia impressa (com QR Code) e/ou por dispositivos móveis (celular, smartphones), na ausência de um desses meios o aluno poderá dar continuidade aos estudos (mesmo OA) usando os outros meios alternativos. Além disso, um conteúdo elaborado seguindo a proposta tende a facilitar a elaboração de material para o ensino a distância, inclusive colaborando para a atualização de conteúdos mesmo usando a mídia impressa, ou seja, o link para o conteúdo é o mesmo, mas a informação pode ser atualizada, evitando custos adicionais com impressão, por exemplo. Finalmente, o presente estudo colabora para ampliar as possibilidades de complementar o ensino aumentando a ubiquidade (nada é mais ubíquo do que o papel na nossa sociedade), o tempo de disponibilidade dos OAs e a Aprendizagem Multimídia. REFERÊNCIAS [1] CENSO Ead.br. Censo ead.br / organização Associação Brasileira de Educação a Distância. São Paulo: Pearson Education do Brasil [2] C. Jacó, O uso do Material Didático Impresso em EaD, Aguarras, 2008 Disponível em: Acesso em: 30 Mar [3] A.Sellen, R.Harper, The Myth of the Paperless Office. Cambridge, MA: MIT Press [4] A. Belisário, O material didático na educação a distancia e a constituição de propostas interativas, In: M. Silva (org), Educação Online, São Paulo:Loyola, 2006.p [5] IEEE, L.T.S.C., IEEE Standard for learning object medadata, Disponível em:< Acesso em: 28 Set [6] S. Klemmer, J. Graham, G. Wolff, J. Landay, Books with Voices: Paper Transcripts as a Tangible Interface to Oral Histories, CHI 2003: NEW HORIZONS, Ft. Lauderdale, Florida, USA, p [7] T. Falas, H. Kashani, Two-Dimensional Bar-code Decoding with Camera- Equipped Mobile Phones. Proceedings of the Fifth Annual IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops PerComW'07. White Plains, NY [8] E. Patokorpi, F.Tétard, F. Qiao, N.Sjövall, Learning objects to support constructivist learning, p.p In: Harman, K & Koohang, A. (Eds), Learning objects: applications, implications & future directions, Santa Rosa, Califórnia: Informing Science Press [9] Moodle, Open-source community-based tools for learning, Disponível em: Acesso em: 10 Nov [10] R. Moreno, R. Mayer, Interactive Multimodal Learning Environments, Special Issue on Interactive Learning Environments: Contemporary Issues and Trends, Educ Psychol Rev 19: [11] L. Tarouco, P. Santos, B. Avila, A. Grando, C. Abreu, Multimídia Interativa: Princípios e Ferramentas, Renote-Novas Tecnologias na Educação, V. 7 Nº 1, Julho. [12] B. Melo, F. Vasconcelos, M, Pequeno, J.Filho, V. Silva, Objeto de Aprendizagem Gangorra Interativa na Compreensão Conceitual de Grandezas. WIE Workshop sobre Informática na Escola, Belém- PA [13] N. Santos, R. Cordeiro, C. Rapkiewicz, L. Wives, Uma Proposta de Modelo para Objetos de Aprendizagem, WIE Workshop sobre Informática na Escola, Belém do Pará [14] R. Mayer, Multimedia Learning. Cambridge: Cambridge University Press. 2 ed [15] A. Filatro, Design instrucional na prática, São Paulo: Pearson Education do Brasil [16] S. Özdemir, Supporting printed books with multimedia: A new way to use mobile technology for learning, British Journal of Educational Technology, Vol. 41 No 6,

26 26 Actas Workshop Guimarães 2011 Estudio del Estado Actual y Uso de OER en Instituciones de Educación Superior Españolas Oscar M Bonastre, Edmundo Tovar, Nelson Piedra, Jorge López, Janeth Chicaiza Title Study of state of the art and use of OER at Higher Education Centres in Spain. Resumen Con la entrada del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), numerosas instituciones universitarias han realizado acciones dirigidas al personal docente para motivarles a introducir nuevas metodologías docentes que incentiven la participación activa de los estudiantes en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Además, se ha aprovechado para fomentar el uso de las nuevas tecnologías y cómo estas aportan un valor estratégico fundamental para mejorar el uso de los recursos educativos con libre acceso. En este artículo, se realiza un estudio general de los Objetos Educativos Reutilizables (OER) y se presenta un instrumento de evaluación con el que pretende conocer cómo los OER han impactado o están impactando en centros universitarios españoles. C Index Terms Objetos Educativos Reutilizables I. INTRODUCCIÓN ON la entrada del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), se ha comprobado cómo se han producido cambios de enfoque formativo en los centros universitarios. Además, las universidades han aprovechado para promover el concepto de que la formación no es algo puntual que se da en una etapa de la vida, sino que se produce un proceso de continua formación en las personas. Así, los recursos educativos han evolucionado orientando su desarrollo mediante el uso de las TIC. Numerosas metodologías educativas han apostado por los Objetos Educativos Reutilizables - OER) utilizando novedosas tecnologías orientadas a la Web que promueven su libre uso 1, redistribución y remezcla [1]. Así, los OER ofrecen un valor estratégico importante en el proceso de enseñanza-aprendizaje y consecuentemente han permitido a las universidades mejorar las necesidades de la sociedad del conocimiento, sin olvidar la importancia de la formación en competencias que se requiere entre los distintos niveles de los sistemas de formación. Oscar M Bonastre, Universidad Miguel Hernández, España; ( Edmundo Tovar, Universidad Politécnica de Madrid, España ( Nelson Piedra, Jorge López, Janneth Chicaiza, Universidad Técnica Particular de Loja, Ecuador ( {nopiedra, jalopez, 1 Otra característica importante es ofrecer un acceso abierto a OER (en inglés, Open Educational Resources). En este artículo, se estudian los resultados de éxito obtenidos en universidades británicas con reconocido prestigio internacional en formación de excelencia mediante el uso de OER [2]. Además, se expone un instrumento de evaluación del impacto de los OER en centros de educación superior españoles. Para lograr un mayor alcance, se propone llevar a cabo el estudio desde el Comité de Recursos Educativos Reutilizables del Capítulo Español de la Sociedad IEEE de la Educación. De un modo especial, el artículo defiende la importancia del diseño, uso y remezcla de OER con libre acceso y, concretamente, las ventajas del reconocido repositorio de OER promovido por OpenCourseWare Consortium (OCWC). El artículo continúa de la siguiente manera. La sección II introduce conceptos fundamentales sobre OER. La sección III expone cómo se ha realizado el estudio de casos de éxito en universidades británicas referentes en el uso de OER. La sección IV introduce el instrumento de evaluación adaptado al marco educativo de las universidades españolas y los objetivos principales y secundarios que se pretenden obtener. La sección V concluye el artículo exponiendo las conclusiones. II. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE OER Una de las aproximaciones a la introducción de objetos de aprendizaje puede ser el paradigma informático del modelo de programación orientada a objetos que se inició en los años 60. La orientación a objetos supone la creación de componentes (llamadas objetos ) que pueden ser reutilizados en diferentes contextos varias veces. Estas entidades digitales suelen ser relativamente pequeñas y, adicionalmente, pueden ser distribuidas y accesibles por un número grande de otros diseñadores. Con posterioridad, el comité internacional Learning Technology Standards Committee 2 (LTSC) eligió el término Learning Objects (en castellano, Objetos de Aprendizaje) para definir cualquier entidad que puede ser utilizada, reutilizada o referenciada en el contexto del aprendizaje soportado por nuevas tecnologías. Es bien conocido que ejemplos de aprendizaje soportado por nuevas tecnologías son aquellos sistemas de entrenamiento basado en ordenador o sistemas de aprendizaje basados en tecnologías orientadas a la Web. Así, una definición sencilla y aceptable de OER es cualquier recurso digital (véase Fig.1) que puede ser reutilizado en diferentes contextos educativos. Tal como se ha indicado en la introducción, otra característica deseable es su libre uso y redistribución a través de repositorios OER. 2

27 Actas Workshop Guimarães considerar generalistas para evaluar el uso de OER. Fig. 1. Ejemplos de OER III. ESTUDIO DE CASOS EN UNIVERSIDADES EXTRANJERAS Para justificar y concretar los objetivos del estudio presentado en este trabajo, se tomaron referencias de éxito de uso de OER en universidades extranjeras con modelos educativos de reconocido prestigio internacional. Concretamente, se seleccionó un estudio recientemente realizado por la universidad de Oxford [2] entre un conjunto de universidades británicas que utilizaron OER durante el periodo de noviembre de 2010 a junio de El objetivo de este novedoso estudio fue investigar el uso de OER por parte de profesores y alumnos y analizar su impacto en la comunidad educativa. Concretamente, los objetivos del estudio fueron ofrecer respuestas a las siguientes cuestiones: Qué beneficios pueden ofrecer los OER a los educadores y estudiantes que participan en el EEES de universidades del Reino Unido? y Cuáles son los factores pedagógicos, de actitud, logísticos y estratégicos que se obtienen con uso práctico de OER? por el contrario, cuáles son los impedimentos? A lo largo del estudio, se analizaron diferentes ítems estratégicos de los OER representados en la figura 2. A nivel metodológico, el estudio utilizó un enfoque principalmente cualitativo y los datos fueron recogidos a través de entrevistas, grupos focales, encuestas en línea y talleres, con profesores y expertos en el uso de OER. A nivel cuantitativo, los datos se obtuvieron a través de más de 100 búsquedas de OER por Internet llevadas a cabo durante los talleres impartidos, y de un estudio preliminar de la experiencia de los participantes de las nuevas tecnologías en general y los aspectos de su práctica en relación con la reutilización y el intercambio de recursos, en particular. En este punto, es importante matizar que el estudio se realizó sin tener en cuenta el perfil académico de los estudiantes ni de los profesores. Consecuentemente, los ítems estudiados se pueden Fig. 2. Ítems estratégicos de OER [2] Entre las conclusiones obtenidas, cabe destacar que el estudio permitió: Comprobar que el uso de OER es un medio para mejorar la práctica de conocimientos y no, necesariamente, como una manera de desarrollar un curso más rápidamente, Brindar oportunidades para que los estudiantes puedan compartir, discutir y criticar los OER que han descubierto por ellos mismos y Aportar una justificación adecuada de la incorporación de OER provenientes de otras instituciones. A nivel de impedimentos, el estudio reflejó que los usuarios que participaron en el estudio no conocían o no potenciaban el uso de licencias (por ejemplo, Creative Commons 3 ) para proteger y distribuir material de libre uso. Esto implicó un uso menor de OER producidos por estos mismos usuarios. IV. INSTRUMENTO DE EVALUACIÓN PARA UNIVERSIDADES ESPAÑOLAS En la sección anterior, se ha presentado un estudio de referencia con resultados de éxito en el uso de OER. En esta sección, se describe la motivación y objetivos, principales y secundarios, que ha llevado a plantear el estudio propuesto en este trabajo. En primer lugar, la motivación para realizar este estudio pasa por aprovechar el liderazgo que los autores mantienen en el comité 4 de recursos educativos promovido por la sociedad de la educación de la sección española de IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). En segundo lugar, según la información introducida en el punto anterior, se puede decir que se conoce el estado de los OER en España pero de manera informal pues no se dispone de un instrumento objetivo de evaluación. Consecuentemente, tal como se trata de transmitir en la figura 3, se asume que el uso de OER en las universidades españolas es mucho mayor del que realmente se conoce

28 28 Actas Workshop Guimarães 2011 Fig. 3. Visibilidad de OER Esta situación, también conocida como efecto iceberg, implica que numerosos usuarios (profesores y alumnos) desconocen otros centros donde se están utilizando OER. Lo mismo ocurre con repositorios donde poder descargar, reutilizar o incluso acceder para realizar uso de OER. Una vez introducidos los factores de motivación, a continuación, se introduce un instrumento de evaluación para conocer el impacto de OER según el efecto descrito anteriormente como iceberg. Para ello, se seleccionaron aquellos ítems de [2] apropiados para encuestar a los profesores (Anexo I) y estudiantes (Anexo II) y de ese modo justificar los objetivos descritos a continuación. El primer objetivo del estudio es ayudar a conocer el uso de OER en universidades españolas; concretamente, en aquellas que ofrecen estudios de ingeniería. El segundo objetivo es la promoción del uso y desarrollo de recursos educativos en abierto para favorecer contenidos educacionales que puedan ser adaptados a las necesidades de académicos y estudiantes de programas de estudio de ingenierías impartidos en España. A nivel de repositorios, este trabajo ha decidido impulsar el uso de OER compatibles con OpenCourseWare Consorium 5 para favorecer su reutilización y redistribución. El tercer objetivo, y uno de los más importantes para el comité de recursos educativos, es promover la recomendación en el uso de tecnologías, estándares y criterios que garanticen la calidad de OER. Una vez reunidos los resultados del estudio, se pretende seguir la misma clasificación del uso de OER descrita en [2] y que se representa en la figura 4 con los siguientes ítems: Independiente Estratégico Apropiado Reconocido Fig. 4. Distribución de OER Independiente: Este cuadrante incluye OER que se descubren de forma independiente por los profesores y los estudiantes en el curso de sus actividades docentes y de aprendizaje. Los estudiantes pueden encontrar estos recursos en lugares recomendados por otros usuarios o pueden ubicarlos ahí como resultado del uso de un motor de búsqueda, como Google. Hay muchas posibilidades de encontrar OER en ese cuadrante; sin embargo, estos OER no suelen quedar registrados en la materia. Estratégico: OER que son muy útiles en el apoyo a la enseñanza de los conceptos clave. Es probable que estos OER hayan sido contextualizados por el profesor para integrarlos pedagógicamente en la estructura del curso. Un ejemplo podría incluir una animación de alta calidad que un profesor ha proporcionado un enlace y pidió a los estudiantes que lo utilizaran como parte de una actividad específica en el aprendizaje del curso. Apropiado: OER que están siendo reutilizados en una manera similar a aquellos que pedagógicamente se situaron en el cuadrante estratégico, pero que han sido copiados y almacenados en una plataforma institucional, en lugar de enlaces. También existe la posibilidad de que hayan sido reutilizados para satisfacer las necesidades exactas de un curso. En este cuadrante, el licenciamiento abierto es un factor importante. Reconocido: Son los OER ideales, es decir, aquellos situados en la punta del iceberg de la reutilización (ver figura 3). Es fundamental que estén debidamente licenciados, ya que estará estrechamente relacionada con la reputación de la institución que los ha creado. 5

29 Actas Workshop Guimarães V. CONCLUSIONES En este artículo, se han mostrado evidencias del interés y preocupación por conocer el estado actual de los OER en centros de educación superior ubicados en España; concretamente, en aquellas universidades que imparten programas de estudio de ingeniería. Por ello, este trabajo deja constancia de la importancia del uso y desarrollo de recursos educativos en abierto a través de repositorios (concretamente OpenCourseWare Consortium) para que los OER de calidad puedan ser reutilizados, redistribuidos, revisados y recombinados. Las conclusiones preliminares que se han obtenido son las siguientes: (i) se ha logrado configurar un instrumento de evaluación que permitirá validar objetivamente el estado y uso de los OER en ingeniería y (ii) se ha logrado reunir una muestra significativa de profesores, miembros IEEE de la sociedad de la educación, para participar activamente en el proceso de evaluación propuesto en el Anexo I. Como resultado inmediato, estos han confirmado su colaboración para distribuir el Anexo II entre sus estudiantes. El reto será tratar adecuadamente los resultados para elaborar un mapa OER en base a la distribución de la figura 4. Para ello, ya se ha comenzado a distribuir estos anexos y se prevé procesar las respuestas antes de finalizar el segundo cuatrimestre del curso académico 2011/2012. AGRADECIMIENTOS Los autores quieren agradecer la atención prestada por el equipo de la Universidad de Oxford [2] para reunir la información y concretar los objetivos del estudio propuesto en este trabajo. Este trabajo ha sido financiado por la red emadrid a través del proyecto S2009/TIC REFERENCIAS [1] Atkins, D. E., Brown, J. S., & Hammond, A. L. (2007). A Review of the Open Educational Resources (OER) Movement: Achievements, Challenges, and new Opportunities. Menlo Park, CA: The William and Flora Hewlett Foundation. On line available at [2] OER impact study: Research report, University of Oxford, July 2011, on line available at dy%3a+research+report.b7c_wjjkws.ips Oscar M Bonastre es Ingeniero en Informática por la Universidad de Alicante y Doctor en Telecomunicación por la Universidad Politécnica de Valencia. Es miembro del comité de recursos educativos de la sociedad de la educación de IEEE Sección España y miembro del grupo GICAC de la UPM. Edmundo Tovar es Ingeniero y Doctor en Informática, ambos por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM). Actualmente es coordinador del comité de recursos educativos de la sociedad de la educación de IEEE Sección España y líder del grupo GICAC de la UPM. Nelson Piedra es Ingeniero en Informática por la Universidad Técnica Particular de Loja (Ecuador) y Doctorando en Informática por la UPM. Es miembro del grupo GICAC de la UPM. Jorge López es Ingeniero en Informática por la Universidad Técnica Particular de Loja (Ecuador) y Doctorando en Informática por la UPM. Es miembro del grupo GICAC de la UPM. Janneth Chicaiza es Ingeniero en Informática por la Universidad Técnica Particular de Loja (Ecuador) y Doctorando en Informática por la UPM. Es miembro del grupo GICAC de la UPM.

30 30 Actas Workshop Guimarães 2011 ANEXO I Estudio del impacto del uso y desarrollo de Objetos Educativos Reutilizables (OER) Nombre y Apellidos: de contacto: Universidad: Área de Conocimiento: 1. Conoces lo que son los Objetos Educativos Reutilizables (OER)? Sí No 2. Has trabajado alguna vez con OER de libre acceso? Sí No Si afirmativo, Responde si has realizado las siguientes tareas con OER. Puedes marcar varias opciones Usado Reutilizado Creado Qué cantidad de material OER has usado y/o reutilizado en tu material docente? Usado 50% o superior 20% - 50% 5% - 20% Inferior a 5% Reutilizado 50% o superior 20% - 50% 5% - 20% Inferior a 5% Conoces las licencias Creative Commons (CC)? Sí, y las he usado Sí, pero no las he usado No, no las conozco Qué tipo de material OER has creado / utilizado / reutilizado? Puedes marcar varias opciones Imágenes Videos Actividades/Ejercicios Audio Preguntas de Exámenes Diapositivas (por ejemplo, Powerpoint) Otros (indicar): Qué factores consideras necesarios para reutilizar OER? Ninguno, puedo reutilizarlos sin aplicar cambios Ninguno, únicamente realizo acceso para tomar ideas Aplicar cambios para adaptarlos al contexto de trabajo de mis estudiantes Otros (indicar): Qué medios usas para acceder a OER? Puedes marcar varias opciones Conversaciones informales con otros profesores Reuniones en conferencias relacionadas con la temática docente Búsquedas a través de Internet Búsquedas en repositorios OER de instituciones de prestigio Otros (indicar): Con qué frecuencia compartes los OER que has creado? Frecuentemente Ocasionalmente Nunca

31 Actas Workshop Guimarães ANEXO II Estudio del impacto del uso y desarrollo de Objetos Educativos Reutilizables (OER) Nombre y Apellidos: de contacto: Universidad: Titulación que estás estudiando: 1. Conoces lo que son los Objetos Educativos Reutilizables (OER)? Sí No 2. Has trabajado alguna vez con OER de libre acceso? Sí No Si afirmativo, Responde si has realizado las siguientes tareas con OER. Puedes marcar varias opciones Usado Reutilizado Creado Qué cantidad de material OER has usado y/o reutilizado en tu material docente? Usado 50% o superior 20% - 50% 5% - 20% Inferior a 5% Reutilizado 50% o superior 20% - 50% 5% - 20% Inferior a 5% Conoces las licencias Creative Commons (CC)? Sí, y las he usado Sí, pero no las he usado No, no las conozco Qué tipo de material OER has creado / utilizado / reutilizado? Puedes marcar varias opciones Imágenes Videos Actividades/Ejercicios Audio Preguntas de Exámenes Diapositivas (por ejemplo, Powerpoint) Otros (indicar): Qué factores consideras necesarios para reutilizar OER? Ninguno, puedo reutilizarlos sin aplicar cambios Ninguno, únicamente realizo acceso para tomar ideas Aplicar cambios para adaptarlos al contexto de trabajo de la materia que estudio Otros (indicar): Qué medios usas para acceder a OER? Puedes marcar varias opciones Conversaciones informales con otros estudiantes que estudian la misma materia Búsquedas a través de Internet Búsquedas en repositorios OER de instituciones de prestigio Otros (indicar): Con qué frecuencia compartes los OER que has creado? Frecuentemente Ocasionalmente Nunca

32 32 Actas Workshop Guimarães 2011 Atendiendo la Diversidad en Contextos Virtuales de Aprendizaje Silvia Baldiris, Ramón Fabregat, Laura Mancera, Cecilia Ávila, Jorge Bacca, Jorge Hernández, Jorge Couchet y Juan Carlos Guevara Title Attending diversity in Virtual Learning Contexts Abstract This paper describe the efforts of BCDS Research Group for attending diversity in the educational context. Paper introduces different results achieve for the group in two projects, Accessibility and Adaptation for ALL in Higher Education and the European Project ALTER-NATIVA: Referentes curriculares con incorporación tecnológica para facultades de educación en las áreas de lenguaje, matemáticas y ciencias, para atender poblaciones en contextos de diversidad. Main results of the projects are detailed and also some topics of interest for future research are introduced. E Index Terms diversity, user modeling, adaptive systems. I. INTRODUCCION N los últimos años, el grupo de investigación BCDS de la Universitat de Girona ha enfocado sus esfuerzos en el planteamiento y desarrollo de soluciones informáticas que faciliten los procesos de aprendizaje de poblaciones en contextos de diversidad. Estos esfuerzos se encuentran alineados con el llamado de las políticas mundiales, regionales y locales hacia el logro de una educación que de respuestas satisfactorias a demandas sociales inaplazables como son: que más alumnos estudien, que lo hagan durante más tiempo, con una oferta de calidad reconocida, equitativa e inclusiva en la que participen la gran mayoría de las instituciones y sectores de la sociedad [1] En particular, se han desarrollado, y están en proceso, una serie de proyectos de investigación y desarrollo que buscan facilitar la entrega de procesos de formación personalizados a las necesidades de los dos actores más importantes del sistema educativo como son los docentes y los estudiantes. El grupo BCDS ha participado en dos de estos proyectos: 1) el proyecto español Accessibility and Adaptation for ALL in Higher Education y 2) el proyecto europeo ALTER- NATIVA: Referentes curriculares con incorporación tecnológica para facultades de educación en las áreas de lenguaje, matemáticas y ciencias, para atender poblaciones en contextos de diversidad. Ambos proyectos se orientan a la generación de escenarios de aprendizaje adaptativos y accesibles considerando como entrada principal la definición de un modelo de usuario que representa la información que el sistema infiere y mantiene de los usuarios. tiene como principal objetivo analizar la posibilidad de desarrollar un marco genérico, basado en estándares y modelado de usuario, de soporte TIC al desarrollo de los servicios requeridos para atender las demandas de accesibilidad y adaptación requeridas en una universidad para todas y todos que aborde la atención a la diversidad de necesidades del individuo, incluyendo los condicionamientos asociados a las personas mayores y a la llamada discapacidad en el marco de una educación permanente. ALTER-NATIVA por su parte tiene como objetivo formular referentes curriculares, consensuados entre la comunidad académica, para la formación de profesores de lenguaje, ciencias y matemáticas, abordando especialmente procesos requeridos para un desarrollo didáctico diferenciado en contextos de diversidad y apoyados en el uso de tecnologías de la información y la comunicación (TIC) como elemento clave en el proceso formativo. Cada uno de los proyectos atiende poblaciones bien diferenciadas y, como se detallará más adelante, son proyectos complementarios que desde su visión particular hacen aportes para lograr un sistema educativo más inclusivo y competitivo. A. Descripción II. PROYECTO El proyecto plantea un conjunto de objetivos científicos interrelacionados con las áreas de estándares y metadatos, modelado de usuario, diseño para todos, psicopedagogía, accesibilidad de interfaces de usuario, productos de apoyo y ayudas técnicas, aprendizaje automático, sistemas multi-agente y computación ubícua con el propósito de analizar la posibilidad de desarrollar un marco genérico para la atención de las poblaciones de una Universidad accessible. En particular, en el desarrollo del proyecto el grupo BCDS se trazó los siguientes objetivos: 1. Enriquecer el modelado del proceso de enseñanza/aprendizaje (Modelado de las competencias, modelado de la evaluación, modelado de los objetos de aprendizaje, modelados de las estrategias de aprendizaje, etc.), entendiéndolo como punto de partida para la entrega de cualquier propuesta de formación

33 Actas Workshop Guimarães personalizada en el contexto de los ambientes virtuales de aprendizaje. 2. Generar lineamientos para soportar el proceso de modelado del usuario: a) diferenciando la utilidad de las técnicas existentes, como por ejemplo las de aprendizaje automático, b) partiendo de la experiencia de modelado obtenida para cada una de las dimensiones de usuario analizadas hasta el momento entre las que se incluyen las preferencias de acceso. 3. Generar lineamientos para soportar el proceso de adaptación en ambientes virtuales de aprendizaje soportado en el modelado dinámico del usuario. 4. Generar un framework basado en web services y estándares para soportar los procesos de adaptación basadas en el contexto de interacción del usuario, que integre preferencias y necesidades de acceso (ISO PNP), dispositivo de acceso incluidas tecnologías asistivas (CC/PP) y recursos digitales caracterizados (por ejemplo con ISO DRD). B. Avances Logrados en Los avances logrados en el proyecto han permitido una mejor comprensión de los procesos de modelado del usuario así como de los mecanismos de provisión de procesos adaptativos en ambientes virtuales de aprendizaje. Se ha logrado profundizar en el uso de estándares para la representación de los modelos de usuario y diferentes componentes del proceso de aprendizaje como la evaluación o las competencias. La profundización en el uso de los estándares ha estado acompañada de implementaciones concretas que apoyan computacionalmente el uso de este tipo de representaciones. Se han desarrollado diferentes frameworks para la atención de poblaciones en contextos diversos y con características diversas. Los frameworks se diferencian por las poblaciones que direccionan y por los mecanismos identificados para la atención de estas poblaciones. Fig. 1. Framework de adaptación de competencias y estilo de aprendizaje TABLA I VARIABLES DE USUARIO ASOCIADAS AL TDAH Variables Valor Descripción Mecanismo de captura Manejo de la conducta (M.C) Rendimiento Cognitivo (R.C) Flexibilidad mental Memoria de trabajo verbal Aprendizaje verbal Atención sostenida Capacidad para reconocer de Emociones (R.E.E) Capacidad para regular emociones (R.E) Positivo Negativo Very Low Low Medium High Very High Emociones positivas o neutral Emociones negativas Positivo Negativo Para caracterizar y cuantificar comportamiento s relevantes al TDAH Para extraer información acerca del rendimiento cognitivo en áreas cognitivas en las cuales ellos tienen deficiencias. Para detectar la capacidad del usuario para reconocer emociones. Para saber si un estudiante es capaz de controlar sus emociones. Versión corta de la escala autoaplicada del TDAH para adultos ASRS v1.1 Test neurosicológicos: Sustained Attention Task Concept Shifting Test inglés Rey s Auditory Verbal Learning Test Ejercicio en el que el usuario debe hacer clic en la cara con la expresión facial que le es preguntada. Sistema de reconocimiento automático de emociones que capta las diferentes expresiones faciales del usuario. Algunos resultados relevantes del proyecto son: 1) Un framework de adaptación para apoyar el desarrollo y la evaluación de competencias considerando el estilo de aprendizaje del alumno [2]. El framework incluye la especificación de un proceso de modelado del usuario basado en competencias y en el estilo de aprendizaje del usuario así como la definición de procesos de generación semi-automatica de caminos de aprendizaje adaptativos para facilitar al docente el proceso de diseño de estos caminos. Ha sido probado con profesores de diferentes facultades de la Universitat de Girona. 2) La definición de un proceso de modelado del usuario para apoyar el diagnostico de personas con Déficit de atención e Hiperactividad (TDAH) [3]. Con respecto al tema de manejo de estándares, en particular para la representación de modelos de usuario y metadatos de recursos de aprendizaje es importante resaltar dos implementaciones desarrolladas como son PnP Manager y el DrD Editor [4]. 3) PnP Manager que es una herramienta de autor y un servicio web de Personal Needs and Preferences Statements. 4) DrD-LOM Editor es una extensión del Fedora Commons que permite al usuario editar metadatos

34 34 Actas Workshop Guimarães 2011 LOM y DrD que pueden ser asociados a recursos de aprendizaje. Estas dos implementaciones nos brindan la base de implementación del estándar ISO [5]. A. Descripción III. PROYECTO ALTER-NATIVA Este proyecto [6] está siendo llevada a caso en el marco del Programa Europeo ALFA [7] a través del cual se concretan parte de las acciones de cooperación de la Unión Europea para América Latina. En este proyecto participan 3 universidades europeas, 8 latinoamericanas y 4 entidades cooperantes. Las universidades europeas son la Universitat de Girona y la UNEd en España así como la Universidade Nova de Lisboa en Portugal. Las universidades latinoamericanas son: la Universidad Distrital Francisco José de Caldas (Colombia), la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Perú), la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (Chile), la Universidad Nacional de San Juan (Argentina), la Universidad de las Regiones Autónomas de la Costa Caribe (Nicaragua), la Universidad Pedagógica Nacional (México), la Universidad Mayor de San Andrés (Bolivia) y la Universidad Centroamericana José Simeón Cañas (El Salvador). La figura 4 muestra la distribución geográfica del consorcio. B. La Acción de ALTER-NATIVA ALTER-NATIVA organiza la acción a desarrollar en 8 paquetes de trabajo que dan cuenta de los resultados esperados del proyecto. Estos paquetes se describen en la Tabla II. Figure 2. Vista PnP Manager C. Equipos de trabajo encargados de la acción Ha sido una exigencia del proyecto ALTER-NATIVA la consolidación de equipos de trabajo (o comunidades de práctica) que a través del consenso logren articular los conocimientos, las experiencias y las creencias de los miembros orientándolos hacia el logro de objetivos conjuntos planteados en el proyecto. Estos equipos de trabajo desarrollan coordinadamente las acciones necesarias para el logro de los resultados propuestos. Las dos comunidades de práctica más importantes son: la de Las áreas de ALTER-NATIVA (matemáticas, lenguaje y ciencias) y la de Desarrollo de software adaptativo y de soporte a la Red ALTER-NATIVA. Figura 4. Consorcio ALTER-NATIVA Figura 3. DrD-LOM

35 Actas Workshop Guimarães TABLA II PAQUETES DE TRABAJO ALTER-NATIVA PAQUETES DE TRABAJO PT1. Gestión del proyecto Responsable de la adecuada gestión administrativa y técnica del proyecto. PT 2 Red Internacional de Instituciones ALTER- NATIVA PT 3. Referentes curriculares PT 4.Infraestructura tecnológica PT 5 Guías de integración en TIC PT 6 Escenarios de validación de referentes PT 7 Diseño y Creación de un Repositorio de Objetos de Aprendizaje PT 8 Difusión y sostenibilidad Este grupo de actividades se caracteriza por ser acciones de carácter interinstitucional orientadas a la creación de vínculos académicos tipo RED en espacios institucionales formales e informales, entre miembros de instituciones de educación superior y las entidades cooperantes vinculadas a la educación de poblaciones en contextos de diversidad. Se constituye en una unidad articuladora de recursos, tareas y ejecutores, orientados a obtener un documento de referentes curriculares y uso de TIC para la formación de profesores para una educación en y para la diversidad, en las áreas de lenguaje, matemáticas y ciencias, para las facultades de educación de las universidades participantes. Agrupa las actividades requeridas para definir una infraestructura tecnológica que garantice la comunicación estable y continuada entre los diferentes actores vinculados a la red y soporte los procesos claves del proyecto tales como el desarrollo de proyectos conjuntos, la incorporación de TIC en las prácticas docentes, el intercambio de objetos de aprendizaje digitales, la entrega de procesos de formación adaptados a las características de usuario para apoyo a la diversidad, entre otros. Agrupa las acciones que desarrollan las guías en forma de objetos de aprendizaje accesibles sobre integración de las TIC en la formación para la diversidad y la definición del kit básico de tecnologías de apoyo imprescindibles. Agrupa las acciones que definen los escenarios de validación de los referentes curriculares, de la infraestructura tecnológica de soporte a procesos de formación adaptativos, de los objetos de aprendizaje y el repositorio accesible, que sitúan en esos escenarios los diferentes momentos de realización didáctica del profesor: preparación, realización y reflexión de la práctica didáctica. Agrupa acciones de diseño e implementación de un repositorio de objetos de aprendizaje accesible, que además de brindar funcionalidades para la organización estructural de los recursos de aprendizaje, facilite la labor de etiquetado de una manera sencilla, accesible y ajustada a estándares internacionales. Este conjunto de actividades se caracteriza por ser acciones que posibilitan aumentar el conocimiento del público sobre ALTER- NATIVA y sus conclusiones en un ámbito de alcance global, a un costo mínimo, utilizando los contactos de los participantes, las actividades de difusión enfocadas a destinatarios selectos y haciendo uso de las redes sociales más difundidas. La comunidad de práctica de Las áreas de ALTER- NATIVA está conformada a su vez por tres comunidades más (CALE, CAM y CAC), que agrupan profesionales en las áreas de lenguaje, matemáticas y ciencias respectivamente. Estas comunidades son las encargadas de la creación de los referentes curriculares para cada una de las áreas. La comunidad de práctica de Desarrollo de software adaptativo y de soporte a la Red ALTER-NATIVA es la encargada de desarrollar todos los aplicaciones software comprometidos en el proyecto. Esta comunidad está formada por un conjunto de profesionales expertos en el desarrollo de software adaptativo y en el manejo de estándares internacionales para garantizar la accesibilidad web. En las siguientes secciones se describirán los principales avances logrados en esta comunidad. IV. ATENDIENDO LA DIVERSIDAD A TRAVÉS DE LAS TICS A. Contexto General La comunidad de práctica de Desarrollo de software adaptativo y de soporte a la Red ALTER-NATIVA es la encargada del desarrollo de una infraestructura tecnológica que garantice: la comunicación estable y continuada entre los diferentes actores vinculados a la red y al proyecto, y brinde un espacio con soporte tecnológico para el desarrollo de proyectos conjuntos, para la incorporación de TIC en las prácticas docentes, el intercambio de objetos de aprendizaje digitales, etc. El desarrollo de esta infraestructura tecnológica tiene diferentes actividades asociadas entre las cuales se pueden mencionar: 1) La creación de la Web del proyecto Alternativa como mecanismo integrado de los desarrollos planteados y como medio de divulgación de los resultados del proyecto. 2) El desarrollo de la infraestructura tecnológica basada en tecnologías web 2.0 para la red ALTER- NATIVA denominada Colabora, que incluyen todos los desarrollos necesarios para dar soporte al funcionamiento de la RED. 3) Y la generación de los componentes tecnológicos necesarios para soportar un proceso de e-learning considerando mecanismos adaptativos. Cada una de estas actividades tienen productos específicos de los cuales presentaremos a continuación algunas notas de avance. La página web del proyecto se concibe como un espacio de diseminación de las actividades del proyecto en la cual los partners, coordinadores de paquetes y demás personas interesadas podrán difundir los resultados de las acciones particulares que sean publicables. Colabora ha sido concebido en el documento de diseño del proyecto como un componente basado en tecnologías Web 2.0 desarrollo para dar soporte al funcionamiento de la RED ALTER-NATIVA.

36 36 Actas Workshop Guimarães 2011 El desarrollo del sistema Colabora se dividió en dos fases: (I) Análisis, capacitación y diseño, y (II) Desarrollo y evolución. En la primera fase se analizaron los requerimientos iniciales de colaboración y las tecnologías web 2.0 capaces de soportar esos requerimientos, se procedió a seleccionar las tecnologías apropiadas, se capacitó en las mismas y se realizó un diseño del sistema empleando dichas tecnologías. En la segunda fase se comenzó el desarrollo propiamente dicho y la evolución del sistema a través del trabajo en conjunto con los usuarios finales. La fase (I) ya está completada. La fase (II) actualmente está en progreso, desarrollándose y completándose los módulos básicos que componen al sistema Colabora: Conecta, Adapta, Personas, Actividades y Acciones. La figura 5 muestra la página de acceso a Colabora. Los componentes adaptativos para apoyar procesos de e- learning en contextos de diversidad parten de un diseño centrado en el usuario, en este caso las comunidades de las áreas ALTER-NATIVA, y recogen los principales elementos de la teoría de los sistemas hipermedia adaptativos para lograr un proceso de aprendizaje personalizado que sea pedagógica y didácticamente adecuado. Juntamente con las áreas se ha llegado a diferentes acuerdos conceptuales que han permitido avanzar en la tarea. Algunos de estos acuerdos son las diversidades a considerar en el contexto del proyecto que obedecen a las más frecuentes en América Latina, los diferentes tipos de herramientas necesarias y prioritarias para ofrecer un proceso de diseño de escenarios didácticos adecuado a las características del docente, y el rol de la inteligencia en el proyecto. Se han identificado las siguientes diversidades que definen también las poblaciones de impacto del proyecto: Poblaciones Indígenas Poblaciones con limitación visual Poblaciones con limitación auditiva Poblaciones en condición de vulnerabilidad El sujeto en particular de validación en estas poblaciones son estudiantes a profesor vinculados a procesos de formación formal en las facultades de educación de las entidades socias. Para apoyar la acción de este sujeto se ha planteado el desarrollo de diferentes tipos de componentes software: 1) Componentes desarrollados como Plugins de herramientas de autor existentes, en particular Atutor y TinyMCE, los cuales buscan mejorar el ambiente del profesor cuando crea objetos de aprendizaje. 2) Componentes de Modelado de usuario y del contexto del usuario que permiten representar y mantener los modelos consensuados definidos en el proyecto. 3) Componentes de Inteligencia que modelan el conocimiento necesario para apoyar procesos de adaptación y recomendación en la infraestructura ALTER-NATIVA. 4) Desarrollo de Objetos de Aprendizaje 5) Componentes de Integración B. Avances en Componentes El propósito de esta sección es dar cuenta de algunos avances significativos hasta el momento en el desarrollo de los componentes software del proyecto ALTERNATIVA. Alter-edit es una extensión de la herramienta de autoría TinyMCE y se concibe como un entorno de edición integrado en la plataforma de e-learning ATutor que permite a los profesores que forman profesores y a los profesores que se forman para profesor crear contenido web accesible para personas con limitación visual conforme con los lineamientos de accesibilidad WCAG 2.0 (Web content Accessibility Guidelines 2.0) (ver figura6). Alter-Edit cuenta con un módulo para definir alternativas al contenido como imágenes, videos o audio, y también con un componente para especificar el idioma de algunas secciones del texto que se está editando. Multilingual-Tiny (figura 7) se constituye como una extensión de la herramienta de autoría TinyMCE, integrada en la plataforma de e-learning ATutor. Permite que profesores que forman profesores y profesores que se forman para profesor puedan crear contenido web para la enseñanza del español como segunda lengua en población indígena. Figure 5. Acceso a Colabora Figura 6. Alter-edit

37 Actas Workshop Guimarães Figure 8. MiAgendaMix Figura 7. Multilingual-Tiny Multilingual-Tiny cuenta con un componente que permite la consulta de diccionarios en lenguas indígenas, con un componente para la creación de textos basado en siluetas textuales sobre diversos tipos de texto y con un componente para la recuperación de recursos desde el repositorio de objetos virtuales de aprendizaje del proyecto Alter-Nativa. La figura 6 muestra una vista de Alter-edit. MiAgendaMix es un sistema para la gestión de la agenda en entornos de aprendizaje móvil adaptativo considerando el contexto. Está dirigido a estudiantes que desean establecer cuándo y dónde realizar sus actividades de aprendizaje e incluirlos junto a su agenda de rutinas diarias. MiAgendaMix organiza esta agenda a partir de los eventos definidos por el usuario en su calendario móvil, asociando un lugar y una actividad de aprendizaje. Además, el estudiante entrega una serie de metadatos (por ejemplo, nivel de accesibilidad arquitectónica del lugar) que son utilizados por el Sistema de Gestión del contexto para mantener identificado la situación actual del contexto del estudiante. La situación contextual está conformada por el estado de los lugares, el estado de las actividades de aprendizaje y el estado de la agenda. El sistema considera este contexto para visualizar los lugares, usando técnicas de Realidad aumentada basada en localización, y hacer Recomendaciones de actividades de aprendizaje que el estudiante puede aceptar e incluir en su agenda. La figura 8 muestra varias pantalla de MiAgendaMix. V. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS El grupo BCDS de la Universitat de Girona alineado con los llamados internacionales para el logro de una educación más inclusiva ha desarrollado esfuerzos que buscan ofrecer soluciones tecnológicas que direccionen la diversidad en el sistema educativo. El presente documento muestra algunos de los avances en este sentido, a través de la descripción de algunos detalles de ejecución de los proyectos y ALTER-NATIVA. Actualmente el grupo BCDS esta llevando a cabo algunas iniciativas cuyo propósito es el uso de tecnologías emergentes como la realidad aumentada para la construcción de objetos de aprendizaje complejos. Su interés se centra en el desarrollo de mecanismos adaptativos basados en procesos de modelado de usuario para apoyar la entrega de información aumentada ajustada a las características de cada usuario. Actualmente se realizan esfuerzos importantes para la validación con grupos de poblaciones objetivo cada una de las soluciones propuestas. AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido parcialmente finanaciado por los proyectos ALTER-NATIVA (DCI-ALA / / 10 / / / ALFA III (2010) 88) y (TIN C04-02/TSI). REFERENCIAS [1] UNESCO - United Nations Educational, Scientific, and Cultural Organization Web site: [2] S. Baldiris, S. Graf, and R. Fabregat, Dynamic User Modeling and Adaptation based on Learning Styles for Supporting Semi-Automatic Generation of IMS Learning Design, in The 11th IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies, [3] L. Mancera, S. Baldiris and R. Fabregat, Soporte a usuarios con deficit de atención e hiperactividad (TDHA) para la generación de adaptaciones en plataformas de E-learning, in 11th IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies [4] S. Baldiris, C. Avila, P. Rivera, J. Guevara and R. Fabregat, Web editing module for tagging metadata of the fedora commons learning object repository under DRD and LOM standards in 2011 Frontiers in Education Conference [5] ISO technology Individualized adaptability and accessibility in e- learning, education and training -- Part 1: "Access for all" framework ISO/IEC [6] ALTERNATIVA. Referentes curriculares con incorporación tecnológica para facultades de educación en las áreas de lenguaje, matemáticas y ciencias, para atender poblaciones en contextos de diversidad. DCI ALA/ /10/21526/ /ALFA III (2010) 88. [7] ALFA. ALFA III Programme. European Comision. Disponible en [http://ec.europa.eu/europeaid/where/latin-america/regionalcooperation/alfa/index_en.htm]

38 38 Actas Workshop Guimarães 2011 Silvia Baldiris. Comunicacions i Sistemes Distribuits (BCDS). Institut d informática i aplicacions. Universitat de Girona. Ramon Fabregat. Comunicacions i Sistemes Distribuits (BCDS).Institut d informática i aplicacions. Universitat de Girona. Laura Mancera. Comunicacions i Sistemes Distribuits (BCDS). Institut d informática i aplicacions. Universitat de Girona. Cecilia Ávila. Grupo de Investigación METIS. Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas. Jorge Bacca. Grupo de Investigación METIS. Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas. Jorge Hernández. Comunicacions i Sistemes Distribuits (BCDS). Institut d informática i aplicacions. Universitat de Girona. Jorge Couchet. ADENU. UNED. Juan Carlos Guevara. Grupo de Investigación METIS. Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas.

39 Actas Workshop Guimarães Remote Experimentation in the Electronic Engineering Field: Mohamed Tawfik, Graduate Student Member, IEEE, Elio Sancristobal, Member, IEEE, Sergio Martín, Member, IEEE, Rosario Gil, Member IEEE, Pablo Losada, Alberto Pesquera, Antonio Robles-Gómez, Member, IEEE, Agustín C. Caminero, Member, IEEE, Salvador Ros, Senior Member, IEEE, Rafael Pastor, Member, IEEE, Roberto Hernandez, Senior Member, IEEE, Gabriel Díaz, Senior Member, IEEE, Juan Peire, Senior Member, IEEE, Manuel Castro, Fellow, IEEE Title Remote Experimentation in the Electronic Engineering Field: Abstract Practical sessions form an intrinsic part in engineering curricula. Recently, with the explosion of E-Learning technologies, remote laboratories have been adopted at many universities in order to optimize equipment utilization and eliminate time and location constraints. In addition, many values have been added to remote laboratories by integrating them with an educational framework to extend their features and to provide more services such as: assessment, administration, security, friendly user interface, as well as synchronous and asynchronous communication tools. Virtual Instrument Systems in Reality (VISIR) is a state-of-art remote laboratory that allows wiring and measurement electric and electronic circuits on a breadboard by means of a relay switching matrix that handles instruments and components terminal connections with regard to the on-line received commands from the user. The user interface assembles the real workbench by means of simulation; the control is simply carried out by a PC-mouse which increases student engagement. Even though, the student is working on real equipment. Moreover, VISIR comes with a seamless framework that provides administration, profiles, scheduling, and other services, which facilitate its deployment in education. This paper reports on the VISIR deployment in the electronic engineering field at Spanish University for Distance Education (UNED) addressing the benefits, the drawbacks and the students perceptions. Index Terms E-Learning, engineering education, remote laboratories, VISIR. T I. INTRODUCTION HE emergence of internet and computer technologies has introduced new features to the distance education and M. Tawfik, E. Sancristobal, S. Martin, R. Gil, P. Losada, G. Diaz, J. Peire, M. Castro are with the Electrical and Computer Engineering Department (DIEEC), Spanish University for Distance Education, Madrid, Spain; mtawfik, elio, smartin, rgil, plosada, jpeire, and ieec.uned.es.). A. Pesquera is with INNOVA ( A. Robles- Gómez, A. C. Caminero, S. Ros, R. Pastor, and R. Hernandez are with the Control and Communication Systems Department, Spanish University for Distance Education, Madrid, Spain; arobles, accaminero, sros, rpastor, and scc.uned.es.). transformed it to an interactive education known as E- Learning which allows permanent and ubiquitous communication between teachers, students and learning materials. Recently, with the progress of E-Learning, new solutions have been developed which are able to eradicate the necessity of the traditional classrooms. Moreover, they are getting more acceptances owing to the facilities they provide. Among those solutions, we can address the virtual and Remote Laboratories. Virtual Instrument Systems in Reality (VISIR) [1] is a remote laboratory for designing, wiring and measurement of electronic circuits. The project was launched by the end of 2006 by the Signal Processing Department ASB at Blekinge Institute of technology (BTH) in Sweden together with National Instruments in USA (as a supplier of instruments) and Axiom EduTECH in Sweden (as a supplier of education, technical software, and engineering services for noise and vibration analysis). The project was financially supported by BTH and the Swedish Governmental Agency for Innovation Systems (VINNOVA). An identical simulation of the real equipment and instruments appears on the student PC-screen that makes him familiar with the real instrument models and types. The student starts to adjust the instruments and wires his circuit with his PC-mouse. Then, VISIR converts the student s design to a real wired circuit and sends to him, on his PCscreen, the measurement results. Thus, VISIR creates a real electronic lab environment to the student which can be accessed at any time and from anywhere as long as the student have a PC connected to internet. So far, six universities have already implemented VISIR after Blekinge Institute of Technology (BTH) [2]; Carinthia University of Applied Sciences and FH Campus Wien University of Applied Sciences, both in Austria, Polytechnic Institute of Porto (ISEP) in Portugal, University of Deusto and Spanish University for Distance Education (UNED), both in Spain, Indian Institute of Technology Madras (IIT-M) in India. Whereas, the following Universities have shown their interest in participating in this project but they have not implemented it yet; University of Genoa in Italy, Princess Sumaya University for Technology in Jordan, Gunadarma University in Indonesia, Institute for the Development of New Technologies

40 40 Actas Workshop Guimarães 2011 (NINOVA) in Portugal, College of the North Atlantica in Qatar, and others. This paper provides an overview on the VISIR project pointing out the system functionality and its implementation in the electronic engineering practices of the electric and computer engineering department at Spanish University for Distance Education (UNED). The rest of the paper is divided into six main sections. Section II addresses the related work. Section III gives a brief overview on the system description and operation cycle. Section IV describes the tools provided by VISIR for its implementation in education. Section V provides a case study example. Section VI discusses the VISIR deployment and experiences at UNED. Finally, a conclusion and the future works are stated in section VII. II. RELATED WORKS For electric and electronic circuits experiments the main obstacle was in wiring and designing these circuits remotely without real and physical interaction. The following projects have managed to tackle this issue: 1) NetLab [1]: it is a remote collaborative laboratory that allows electric and electronic circuit s wiring and measurement. The instrumentation platform is based on General Purpose Interface Bus (GPIB-IEEE-488.2). In addition, a 16x16 programmable relay switching matrix from Agilent (www.agilent.com) to switch the connection between the components and the instruments. Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench (LabVIEW) is the software used for instrumentation control and the communication is based on Virtual Instrumentation Software Architecture (VISA) standard. The software application is written in JAVA and requires the installation of Java Runtime Environment (JRE) on the user-pc. A Web- Cam is included, which has its own web server and it is fully controllable by the user. A chat window is provided within the software application; it displays the names of all logged-on users, including administrators. A booking system is also provided within the software application. The available components are: resistors, capacitors, inductors, transformers, and programmable variable resistors. Other components can be easily added or removed. 2) NI ELVIS II [3]: it is a versatile design and prototyping educational integrated platform released by National Instruments (www.ni.com/). It is suited for remote control and integrated with 12 of the most commonly used laboratory instruments (oscilloscope, DMM, function generator, power supply, dynamic signal analyzer, a bode analyzer, 2- and 3- wire current voltage analyzer, arbitrary waveform generator, digital reader/writer, and impedance analyze). It has a variety of experiment plug-in boards and kits from National Instruments and from other third-party companies, for teaching concepts in control, telecommunication, fiber optics, embedded design, bioinstrumentation, digital electronics, and Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs). NI ELVIS II supports unlimited number of applications for multiple disciplines by means of the plug-in boards. LabVIEW is the software for the instrumentation control and thus, remote control is allowed. Mounting circuits on the plug-in boards of NI ELVIS II must be done by hands. In [4], a relay switching matrix has been developed for NI ELVIS (the older version) to allow instruments to measure voltage or currents at different nodes of the circuit remotely. NetLab, however, is limited to a maximum of 16 two leads components and it does not allow a flexible wiring and measurement on a breadboard. Likewise, NI ELVIS II is a static system that does not provide the flexibility of wiring circuits on a breadboard, nor switching between components remotely. The unique feature of VISIR is the flexibility provided by allowing wiring and measurement on a breadboard and by supporting a wide range of electronic circuit components. In the next sections, the system description and operation cycle of VISIR are defined. III. SYSTEM DESCRIPTION AND OPERATION CYCLE The common traditional instruments in an undergraduate engineering laboratory for electric and electronic circuits are: a power supply, a function generator, a digital multi-meter (DMM), a breadboard and an oscilloscope. In VISIR, The lab workbench instruments are replaced with PXI (PCI extensions for Instrumentation) equipment platform suited for remote control as shown in Fig. 1. In addition, a relay switching matrix is connected to the PXI equipment platform. The matrix connects the terminals of the digital PXI instrument cards together with the components installed in it to the required nodes in order to build a circuit. It acts as a wiring-robot which receives the commands sent to it through the USB port and interprets them to a physical wiring as shown in Fig. 2. VISIR is an open source project [5], which offers a software distribution released under a GNU GPL license. Thus, BTH has assigned a web page for its software development and installation [6] to allow other universities and organizations to study its source and co-operate in its development. All the Fig. 1. A PXI platform substituting the traditional instruments in an undergraduate engineering laboratory for electric and electronic circuits.

41 Actas Workshop Guimarães protocol transmits all the instruments adjustment and configuration and the circuit design through an XML-based message. Fig. 2. The role of relay switching matrix in wiring an electronic circuit on a breadboard. software packets and codes are available to be downloaded from this web page. In addition, the installation manual VISIR Installation and Start-UP Guide [7] has been released and distributed within the VISIR Special Interest Group (SIG VISIR) mailing list [8]. Next, the software operation cycle is going to be discussed defining the role of each component according to the whole operation process starting from the client login until receiving the results back on the client screen [9]. A. User Interface It is the webpage of VISIR through which user can access to the experiment client, it is written in PHP against MySQL and hosted in the webserver (Apache) assigned for VISIR. It acts as a Learning Management System (LMS) in which the lab contents are arranged and through which they are accessed. Thus, it provides smart tools to ease the VISIR integration in the learning process, which is going to be discussed in the next section. B. Experiment Client It is a package integrated in the VISIR webpage and created by Adobe Flash. It represents the entire laboratory workbench (with all its instruments, components and breadboard simulated) through an HTML page as an embedded object. Client chooses the instrument module with which he is familiar regardless to its model or manufacturer and starts to design his circuit. When the client gets his circuit ready and clicks on the perform experiment button, the client PC (experiment client) starts to call the measurement server (see the next subsection) through experiment protocol. The experiment protocol is an XML based protocol, which use either XML Socket API or HTTP (the actual configuration) over TCP/IP to transport the requested data to the measurement server. The experiment C. Measurement Server It is a software program written for Microsoft Windows in C++ using Microsoft Visual C++. It receives the measurement requests from the experiment client on the TCP port 2324, each request is sent in a separate TCP session, thus, connect and disconnect are required for every request made to the server. The requests/responses should not exceed 64 KB in size. The role of the measurement server can be illustrated in the following points: --Authentication: at each request, it verifies that the client is a valid user by validating the client cookie generated by the web server against the database (this module is not available in the current version). --Validation: it acts as a virtual instructor; it compares the received circuit data with the max lists before sending it to be executed on the real instruments, to avoid any damage to instruments. The max lists are created by the administrator (or teacher) to define the permitted values of the circuit components and instruments. This lets him to be the only responsible for any damage. --Time-sharing: it can handle requests from 16 simultaneous clients with less than a second (1/16 second is the maximum time for each request) by queuing all simultaneous requests and perform them sequentially with regard to priority, reservation, etc. --Control: after validating and queuing all the requests, it starts to handle them either directly using GPIB module or sending them sequentially over TCP/IP to the equipment server (see the next section). In the second case the measurement server acts as a gateway and could serve more than one equipment server. D. Equipment Server It is a stand-alone equipment controller that handles low level instrument interfaces and hosts all the instrument hardware together with the relay switching matrix. It is divided into three parts, the PXI platform, the relay switching matrix and the PC that handles the communication among them with server software installed in it. The server software is written in LabVIEW and all the instrument drivers installed in the LabVIEW are IVI (Interchangeable Virtual Instruments) compliant. IVI describes the base class capabilities and class extension capabilities of the lab hardware and enable interchangeability between different platforms (PXI, GPIB, LAN extensions for Instrumentation (LXI), etc.) and different instruments manufacturer types (National Instruments, Agilent, Tektronix, etc.) The equipment server receives a validated sequential experiment protocol requests from the measurement server in separate TCP sessions over TCP/IP through the TCP port 5001 and executes it through the connected instruments. Since it communicates with the measurement server by TCP/IP, it could be run on a separate machine. The results

42 42 Actas Workshop Guimarães 2011 return back to the client screen with the same sequence. The whole operation cycle can be summarized as shown in Fig. 3. IV. IMPLEMENTATION IN EDUCATION As mentioned earlier, the well-structured user interface of VISIR provides smart tools to ease its integration and direct deployment in the learning process and the academic courses. It acts as a LMS to organize lab contents and to provide additional learning resources such as videos, documents, and others. The user interface provides the following user accounts. A. Administrator Account It is the account of the lab organizer and distributer. VISIR can have one or more administrator account. The administrator account has the following privileges: 1) Design the lab web pages contents through the WIKI markup syntax. 2) Upload files, videos, manuals, etc. this can be done by uploading them to the webserver (apache) and link them to the PHP code of the Page. 3) Create, update and delete courses indicating the start and the end date of the course, the maximum users and seats. 4) Assign teacher and instructor accounts for each course. 5) Modify or remove any user account. 6) In any course, administrator account can switch to B. Teacher account teacher view and consequently, could have on that course all the teacher privileges which are going to be discussed afterwards. The teacher account is created by the administrator and linked to a certain course and it has the following privileges within that course: 1) Add and remove experiments. This is done by choosing the allowed components to appear to the student in each experiment. 2) Add, remove and modify student accounts. 3) Make teacher scheduled reservation: Teacher reserves a number of seats within an interval of time so that he/she could put his/her students in groups and assign an instructor to each group. These seats are seen to the student with the teacher s name. Accordingly, the student chooses his group and reserves his seat. 4) Teacher can switch to student view to make sure of the contents seen by student. C. Student/Instructor account It is created by the teacher and linked to a certain course. It is only permitted to access experiments that are created by the teacher within that course. The student likewise can make a scheduled reservation separately or reserve a seat belonged to a scheduled reservation of a teacher. Fig. 3. The overall software operation cycle of VISIR.

43 Actas Workshop Guimarães D. Guest Account It is a public limited trial account created by the administrator and doesn t require registration. It could be accessed by anybody to try a certain available experiments prepared by the teacher assigned to that account. V. CASE STUDY As mentioned previously, the student designs his circuit through a flash simulated lab workbench in which all the instruments, components, wires and breadboard are simulated. The student controls the entire workbench by the PC-Mouse to build his circuit. Afterwards, when he presses on the perform experiment button the circuit is sent to the real equipment with the same sequence explained in the previous section. And the results return back to be seen on the virtual instruments by the student PC-Screen. For instance, Fig. 4 shows a half wave rectifier circuit with R-C load and the corresponding connection on the virtual breadboard and the reading of the virtual oscilloscope [10]. VI. During the last academic years, the students of the subject Electronic Circuits and components, a first year subject of the Technical Industrial Engineering career, now in extinction, used VISIR installed at University of Deusto. This was possible thanks to an agreement between both universities. The objective was to evaluate the capacity of VISIR for providing online remote labs to the students. About 40 students have been using VISIR of Duesto during 2 entire days each year without any kind of problems. Moreover, VISIR was capable of realizing complex circuits within the practices of the subject such as: Half-wave Rectifier with and without filter. Regulator with zener diode. Inverter and non-inverter operational amplifier. Operational amplifier as a driver. Common emitter BJT. Common collector BJT. The results were very satisfactory. The students could realize their practical tasks without any time delay problems (at real-time). They could repeat their experiments varying the values, all the time they needed during the 2 days. Many of them revealed that they would like to use this system for other subjects. The average results of a Google survey that was carried out among the students of that subject that had used it is seen in Table I. we deduced that they enjoyed the experience and it produced a higher motivation of learning among the students. Therefore, the Electrical and Computer Engineering Department at UNED decided to install its own VISIR for our own electronic practices. The department installed VISIR in December of The equipment is now fully functional and the described labs are now scheduled as a mandatory prelaboratory work for students of the new subject, Foundations on Electronic Engineering, of the third academic course of the new Electronic Engineering Grade of bologna. They will use VISIR to take a first approach to the instrument and the typical ways of work in a real Electronics laboratory. Afterwards they will repeat the same practices in the real laboratory at the department. Hopefully, this procedure will allow the students to gain more efficient experimentation skills during their first electronics practices. On the other hand, the department is working on the expansion of VISIR deployment on the practices of engineering grades subjects to include more number of student and more complex circuits [11]. TABLE I UNITS FOR MAGNETIC PROPERTIES Fig. 4. Wiring a half-wave rectifier circuit using VISIR. Questions VISIR was useful for studying and preparing the subject? Results out of It helped me to understand the subject contents? 3.92 It is useful for trying more circuits without any fear 4.78 of errors? It is always available? 4.78 It improved my real practical skills? 4.64 It ensured my practical understanding after the 4.28 traditional lab sessions? It satisfied my perceptions about this kind of labs? 4.42 It must be used in other subjects? 4.64 I recommend it to other students? 4.78

44 44 Actas Workshop Guimarães 2011 VII. CONCLUSION AND FUTURE WORKS VISIR allowed student from several universities to develop their lab knowledge by using it individually or combining it with real labs. UNED, University of Deusto and Polytechnic Institute of Porto (ISEP) have shown significant results of deploying VISIR on the electronic practices [11]-[13]. VISIR software is an open source to catalyze other institutions and researchers to study it and work on it development. Thus, further efforts are being made out and in progress by the universities within the VISIR communities. Among these efforts we can address: Grid Laboratory: Mounting electronic circuits and components on the relay switching matrix is limited owing to the limited number of nodes and component boards. However the project founders proposed an excellent solution. It aims to connect all VISIR systems installed at all the universities and institutions within the community to create a grid laboratory shared and accessed by all the participants as shown in Fig. 5. This would allow to make the most of VISIR and to expand its application range. Every university could install certain circuits and utilize other type of circuits installed at other university and vice versa [1]. Integration with ilab: The ilab Shared Architecture (ISA) developed by the Massachusetts Institute of Technology (MIT) allows access to various online laboratories at distinct institutions through a single web interface that handles all the common services provided by online laboratories (authentication, scheduling, security, etc.). The architecture is based on using web services to communicate with nonhomogenous lab systems. The System Engineering Department at Carinthia University of Applied Science together with BTH are working on the integration VISIR into ISA framework to provide users form ilabs Community the possibility of deploying and using VISIR in their ISA framework and to take the advantages of the services provided by ISA. Also, this integration will allow sharing of VISIR with a high load capacity in an efficient way [14], [15]. Integration with LMS: The Electrical and computer engineering department at UNED is researching into the integration of the services provided by the VISIR interface with those provided by LMS. By this way, users could access to VISIR through the LMS with a single sign-on and every account type in the LMS (teacher, student, administrator, etc.) would have the same privileges of its equivalent account type in VISIR interface. This would allow the utilization of the provided LMS services besides the lab work to create a rich integrated online educational platform, Fig. 6. The objective is to integrate it in its own LMS based on DotLRN (ALF) [16], [17]. VISIR-LXI: University of Deusto is developing a new LXIbased VISIR system, Fig.7, in which all the instruments are replaced with IVI drivers instruments (instead of NI) and LXI complaint. The connection between the server and the instruments is through a standard Ethernet connection, and IP addresses are used to identify each instrument. The Proprietary relay switching matrix of VISIR is replaced with a commercial one consisting of two dual 4X16 matrixes 34932A. The aim is to reduce the cost of the PXI instruments and the proprietary relay switching matrix and increase the system flexibility. Fig. 5. VISIR grid laboratory. Fig. 6. Combining common services provided by VISIR and LMS.

45 Actas Workshop Guimarães Fig. 7. LXI-based VISIR. Moreover, this architecture will permit the system integration into WebLab-Deusto architecture, which would make it easily integrated to an LMS [18], [19]. ACKNOWLEDGMENT Authors would like to acknowledge the support of the following projects: s-labs (TIN C03-01), SOLITE (CYTED-508AC0341), e-madrid (S2009/TIC-1650), RIPLECS ( LLP ES-ERASMUS-ESMO), and PAC ( LLP BG-ERASMUS-ECUE). As well, Authors would like to acknowledge the support of the VISIR Community. REFERENCES [1] I. Gustavsson, et al., "On Objectives of Instructional Laboratories, Individual Assessment, and Use of Collaborative Remote Laboratories," Learning Technologies, IEEE Transactions on, vol.2, no.4, pp , Oct.-Dec [2] M. 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García-Zubía, Design and Implementation Issues in a Contemporary Remote Laboratory Architecture, Remote Engineering & Virtual Instrumentation (REV), Brasov, pp , June-2 July Mohamed Tawfik (M 09) received the B.Sc. degree in Electrical Engineering from Ain Shams University, Cairo, Egypt, and the M.Sc. degree in Electrical Engineering from Spanish University for Distance Education (UNED), Madrid, Spain, in 2008 and 2011 respectively. Actually, he is a PhD student in the Electrical and Computer Engineering Department (DIEEC) at UNED. His research interest is implementing and integrating remote laboratories in interoperable architectures. He is an IEEE member since 2009 and actually, he is the secretary and the treasurer of the IEEE student branch at UNED. Elio Sancristobal has a PhD degree from the Electrical and Computer Engineering Department at Spanish University for Distance Education (UNED), in Also, he has a B.Sc. degree in Computer Science from Salamanca Pontifical University (UPS), Madrid, in He has worked for the University Distance Education Institute (IUED) at UNED also he has been working for the Computer Science Service Centre of UNED. Actually, he is an assistant professor in the Electrical and Computer Engineering department at UNED. Sergio Martin is an assistant professor and researcher in the Electrical and Computer Engineering Department at UNED (Spanish University for Distance Education) since He has a PhD in Computer Engineering. He has participated since 2002 in national and international research projects. He is a member of the IEEE computer and education societies. He is also a board member of the IEEE Technology Management Council of Spain and the Spanish Chapter of the IEEE Education Society, which has been awarded the 2011 Best Large Chapter Award of the IEEE Region 8.

46 46 Actas Workshop Guimarães 2011 Rosario Gil has a PhD in Industrial Engineering from Spanish University for Distance Education (UNED) and a Master and Bachelor in Telecommunication Engineering from The Alcalá de Henares University (Madrid). She got a grant in the Electrical and Com-puter Engineering Department of UNED in 2005 and since December 2010 she is an assistant professor. Her research interest is the integration of different biometric techniques in educational environment by providing them with security and access control. Pablo Losada Telecommunications Engineer from the Telecommunications Engineering School of the Madrid Polytechnic University (UPM). Has received the 1998 UNED's Social Council for the Best Didactic Materials in Experimental Sciences. He is expert in Multimedia Applications Design, Systems of Database Management, Communications, Networks and Services. He worked for UNED Computer Service Centre and currently works as technical specialist inside the UNED Electrical and Computer Engineering Department laboratory as Webmaster, among other responsibilities. Collaborates in many multimedia projects for distance learning and he has participated as instructor, in the design, development, contents and material management for several training courses about multimedia technologies to the UNED teachers. He is coauthor in several publications in the areas of multimedia and web applications design. Alberto Pesquera Alberto Pesquera Martín is a Computer Science Engineer by Spanish University for Distance Education (UNED). He was a collaborator member of Telematic Laboratory of UNED (Telelab) in systems of Computer Supported Cooperative Work (CSCW). Nowdays is working for Innovation and Technological Development Centre of UNED (CiNDETEC). He is an expert in Learning Management Systems (LMS) and Web development applications. Currently, he is collaborating in a research project of Open services integration for distributed, reusable and secure remote and virtual laboratories (s-labs).. Antonio Robles-Gómez received his M.Sc. degree in Computer Science in 2004 and his Ph.D. in Computer Science in 2008, both from the University of Castilla-La Mancha, Albacete, Spain. He is an Assistant Professor at the Control and Communication Systems Department at the Spanish University for Distance Education, UNED. He teaches graduate and postgraduate courses related to the network interconnection and security domains. His research interests include quality of service support in distributed systems and development of infrastructures for e- learning. He has co-authored more than 25 publications in international journals and conferences on these topics. He is a member of IEEE. Agustín C. Caminero received his M.Sc. degree in Computer Science in 2004 and his Ph.D. in Computer Science in 2009, both from the University of Castilla-La Mancha, Albacete, Spain. He was then a post-doctoral fellow at Complutense University, Madrid, Spain. He is an Assistant Professor at the Control and Communication Systems Department at the Spanish University for Distance Education, UNED. His interests include quality of service support in parallel distributed computing systems and development of infrastructures for e-learning. He has co-authored more than 20 publications in international journals and conferences on these topics. He is a member of IEEE. Salvador Ros received his M.Sc. degree in Physics, specialized in Control and Automatic Systems, in 1991 at Complutense University, Madrid, Spain. He is an Associate Professor at the Control and Communication Systems Department at the Spanish University for Distance Education, UNED. For five years until 2009), he was an Educational Technologies Manager at UNED, and managed the Virtual Campus and Multimedia Production at UNED. He has also been a Technological Projects Evaluator for the Scientific Investigation, Development and Technological Innovation, Spanish National Program. He is currently a Vice Dean of Technologies at the School of Computer Science at UNED. He is a senior member of IEEE. Rafael Pastor received his M.Sc. degree in Physics in 1994 at Complutense University, Madrid, Spain. He also received his Ph.D in 2006 at Spanish University for Distance Education, UNED, Madrid, Spain. He is an Associate Professor at the Control and Communication Systems Department at UNED. From 1994 to 2009, he worked at the UNED Computer Sciences Faculty, and as Innovation Manager of the Innovation and Development Centre of UNED. Since then he has been a General Manager, adding innovative services in the learning model of UNED. He is a member of the IEEE, Spanish Education Society, and.lrn Board Consortium. Roberto Hernandez received his M.Sc. degree in Physics, specialized in Electronics, in 1989 at Complutense University, Madrid, Spain. He also received his Ph.D. in Sciences in 1994 at Spanish University for Distance Education, UNED, Madrid, Spain. He is currently an Associate Professor at the Control and Communication Systems Department at UNED. He is also the Dean of the School of Computer Science at UNED. His research interests include quality of service support in distributed systems and development of infrastructures for e-learning. He has co-authored more than 60 publications in international journals and conferences on these topics. He is a senior member of IEEE. Gabriel Diaz has a PhD in Physics. He is a professor in the Electrical and Computer Engineering Department (DIEEC) of the Spanish University for Distance Education (UNED). His research interests include the different approaches for getting the best of ICT technologies applied to different kinds of security and electronics learning for Higher Education at universities and also security measurement and metrics, security for Process Control Systems. He is a Senior Member of the IEEE and vice-chair of Spanish Chapter of the IEEE Education Society. He has been awarded the 2007 Chapter Achievement Award and the 2011 Best Large Chapter Award of the IEEE Region 8. Juan Peire Prof. Peire received the M.Sc. degree from Polytechnic University of Madrid in Industrial Engineering in 1976, and the Ph.D. from the same institution. Peire is M.Sc. in Law in 1997 from the Complutense University of Madrid. He works as researcher, coordinator and director of different projects at national and international levels. He was working at the DLR in Cologne, in Oviedo University, in Cantabria University, in the International Computer Science Institute at UC Berkeley and currently he is now with the UNED as Professor of Electronics Technology. Peire published different technical, research and teaching books and articles for journals and conferences. He has also directed radio, TV and

47 Actas Workshop Guimarães multimedia programs. He was Associated Editor of the Industrial Electronics of the IEEE. He was once Member of the Technological Committee of the Industrial Electronics Society. Peire was chairman of several IEEE International Congresses. He is Senior Member of IEEE. Peire has leaded about 11 R&D European Research projects mostly in ICT applied to education. Head Research in more than twenty international projects. Author of ten books, one of them published in the United States. Peire is author of more than 100 international and 50 national publications. Manuel Castro (M 87 SM 94 F 08) received the Industrial Engineering degree and the Ph.D. degree in Engineering from the ETSII/Madrid Polytechnic University, Spain. He has received the Extraordinary Doctoral Award in the UPM and the Viesgo 1988 Award to the Doctoral Thesis improving the Scientific Research about the Industrial Process Electricity Application, as well as the 1997 and 1999 years UNED's Social Council Award for the Best Didactic Materials in Experimental Sciences and the 2001 Award for the Innovative Excellence in Teaching, Learning & Technology from the Center for the Advancement of Teaching and Learning. He works as researcher, coordinator and director in different projects, ranging from systems applications of simulation techniques, solar system and advanced microprocessor system simulation to telematics and distance learning applications and systems, as well as computer-aided electrical engineering (CAEE), acting now as and senior tech-nical director. He is now with the UNED (Spanish University for Distance Education) as Professor of Electronics Technology inside the Electrical and Computer Engineering Department. He was previously UNED's New Technologies Vice-Rector, UNED s Information Services Center Director, Research and Doctorate Vice-director, Academic Affairs Vice-director of the Engineering School at UNED as well as Director of the Department. He worked during 5 years in Digital Equipment Corporation as senior system engineer. He publishes different technical, research and teaching books and articles for journals and conferences as well as multimedia materials and radio and TV programs. He belongs to the organizing committee of IEEE EDUCON, IEEE FIE (International and Europe Chair, ), ISES, TAEE and SAAEI conferences as well as program and planning committees member and reviewer and chairman of several ones. He is co-chair of the conference EDUCON 2010, TAEE 2010 and ICECE Is co-chair of the conference FIE 2014 (Frontiers in Education Conference) to be organized in Madrid, Spain, by the IEEE and the ASEE. He is co-editor of IEEE-RITA and of the Electronic Journal of Spanish Chapter of the IEEE Education Society. He is Fellow member of IEEE (for contributions to distance learning in electrical and computer engineering education) and member of the Administration Committee (AdCOM) ( ) of the IEEE Education Society and Vice-President ( ) of the IEEE Education Society; Founder and Past-Chairman ( ) of the Spanish Chapter of the IEEE Education Society, and Chair of the IEEE Spain Section ( ). He has been awarded with the IEEE EDUCON 2011 Meritorious Service Award (jointly with Edmundo Tovar), of the EDUCON 2011 conference; 2010 Distinguished Member Award of the IEEE Education Society; 2009 Edwin C. Jones, Jr. Meritorious Service Award of the IEEE Education Society; with the 2006 Distinguished Chapter Leadership Award and for the collective work inside the Spanish Chapter of the IEEE Education Society with the 2011 Best Chapter Award (by the IEEE Region 8) and with the 2007 Chapter Achievement Award (by the IEEE Education Society). He is Vice-President of the Board of the Spanish International Solar Energy Society (ISES).).

48 48 Actas Workshop Guimarães 2011 Cursos de Adaptación al Grado en las Ingenierías Técnicas de la Universidad de Oviedo X. G. Pañeda, SeniorMember, IEEE, D. Melendi, Member, IEEE, R. Garcia, F. Suarez, R. Blanco, A. Rionda, S. Cabrero Abstract La llegada del EEES ha definido en España unos estudios estructurados en grados de cuatro años y másters de entre uno y dos. Esta definición hace que las antiguas diplomaturas e ingenierías técnicas queden por debajo del umbral de los nuevos grados, lo que ha llevado a las universidades a implementar cursos de adaptación que permitan a titulados medios convertirse en graduados. En este artículo se presenta la experiencia llevada a cabo en la Universidad de Oviedo en el curso de adaptación al grado de Ingeniería en Informática en Tecnologías de la Información, tomando como referencia varias de las asignaturas del curso. IndexTerms Cursos de adaptación, grado, ingenierías técnicas, semi-presencial L I. INTRODUCCIÓN A reforma de los títulos universitarios a partir de la definición del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES) y el Real Decreto 1393/2007, del 29 de octubre [1], que establece la ordenación de las enseñanzas universitarias oficiales de acuerdo con las líneas generales emanadas del EEES, ha estructurado en España unos estudios superiores en grados (4 años) y másters (entre 1 y 2). Esta situación hace que los titulados que en su momento hubieran conseguido un diploma universitario de grado medio (3 años) queden por debajo del umbral de dedicación definido para los nuevos títulos. Para permitir la adaptación de estos titulados a la nueva realidad, las universidades han creado cursos de adaptación al grado que permiten a los poseedores de titulaciones medias conseguir diplomas acordes con la nueva regulación. En este contexto la Universidad de Oviedo ha creado diversos programas de adaptación con una estructura semipresencial compatible con la actividad laboral de los estudiantes, en su mayoría profesionales. Los programas combinan clases magistrales, conferencias y prácticas las tardes de los viernes y las mañanas de los sábados, con actividades a través del Campus Virtual de la Universidad de Oviedo buscando un equilibrio entre el trabajo personal y el tutorizado. Este artículo presenta varias experiencias de organización docente en el campo de los cursos de adaptación de las ingenierías de la Universidad de Oviedo llevadas a cabo los cursos y En él se describen las materias impartidas, la organización detallada de alguna de las mismas y los resultados académicos obtenidos. El resto del artículo se organiza de la siguiente forma. En la sección II se define la estructura de los planes de adaptación en la Universidad de Oviedo. La sección III comenta la organización docente de los mismos. La sección IV habla de los criterios y métodos de evaluación. En las secciones V, VI y VII se presentan 3 casos de asignaturas definidas para los planes de estudio de los cursos de adaptación de Ingeniería en Informática. La sección VIII recoge las conclusiones del artículo. II. ESTRUCTURA DE LOS PLANES DE ADAPTACIÓN Las materias de los cursos de adaptación al grado se han definido analizando las competencias que han de cubrir los estudiantes de los nuevos grados comparados con los estudios de las ingenierías técnicas equivalentes que se realizaban en la Universidad de Oviedo. Puesto que la adaptación debe de realizarse teniendo en cuenta los expedientes de cada uno de los alumnos, éstos serán analizados por una comisión para determinar si deben realizar todas las asignaturas propuestas, pueden tener alguna convalidadao tienen que cursar otras adicionales. Por ejemplo, diferentes asignaturas pueden ser convalidadas en función de las optativas o de libre elección realizadas en la ingeniería técnica. En la tabla se presentan las asignaturas del curso de adaptación al grado en Ingeniería Informática en Tecnologías de la Información para los Ingenieros Técnicos Informáticos de Sistemas. Todos los autores son profesores del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo {xabiel, melendi, garciaroberto, fjsuarez, rblanco, Abel.rionda,

49 Actas Workshop Guimarães TABLA I CURSO DE ADAPTACIÓN AL GRADO EN INGENIERÍA INFORMÁTICA EN TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN PARA LOS INGENIEROS TÉCNICOS INFORMÁTICOS DE SISTEMAS Asignatura Comunicación Persona-Máquina 6 Empresa 6 Gestión de Tecnologías de la Información 6 Infraestructura Informática 6 Ingeniería de Redes 6 Ingeniería de Servicios 6 Inteligencia de Negocio 6 Programación Concurrente y Paralela 6 Proyectos 6 Seguridad 6 Sistemas de Información 6 Sistemas Inteligentes 6 Tecnologías Web 6 Créditos Además de las asignaturas, los alumnos deben realizar un trabajo fin de grado de 12 créditos ECTS. El proyecto fin de carrera no es en ningún caso convalidable, teniendo que realizarse sin excepción. III. ORGANIZACIÓN DOCENTE Los cursos de adaptación se han organizado en dos bloques de asignaturas con una duración lectiva de 3 meses (descontando periodos vacacionales). Las clases presenciales se han dispuesto los viernes entre las 16:30 y las 20:30 y los sábados entre las 9:30 y las 13:30 buscando facilitar la asistencia de los alumnos con actividad laboral. Además, con objeto de aumentar los plazos la realización de trabajos y los periodos de estudio, las asignaturas de cada bloque se intercalan en el tiempo de forma que la docencia presencial de todas ellas se interrumpe durante dos semanas a lo largo de las mismas. Cadasesión, tanto de prácticas como de teoría de cada una de las asignaturas,es de 2 horas. Las actividades no presenciales se realizan a través del Campus Virtual de la Universidad de Oviedo, donde el tipo, la duración y los plazos son determinados por cada profesor. IV. EVALUACIÓN Según la normativa establecida por la Universidad de Oviedo la evaluación de las materias debe de realizarse a través de actividades presenciales o no presenciales. El método de evaluación queda a elección del equipo docente, siempre y cuando el valor de las actividades no presenciales este limitado a un 40% de la nota final. V. CASO DE ESTUDIO: GESTIÓN DE TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN La asignatura Gestión de Tecnologías de la Información versa sobre los aspectos esenciales relativos a la gestión de servicios proporcionados por las empresas en el ámbito de las TIC (servicios de TI) y las buenas prácticas en su gestión. Las competencias del plan de estudios que se tocan en la asignatura son las son las siguientes: Capacidad para comprender el entorno de una organización y sus necesidades en el ámbito de las tecnologías de la información y las comunicaciones. Capacidad para emplear metodologías centradas en el usuario y la organización para el desarrollo, evaluación y gestión de aplicaciones y sistemas basados en tecnologías de la información que aseguren la accesibilidad, ergonomía y usabilidad de los sistemas. A partir de dichas competencias se han definido los siguientes resultados de aprendizaje: Conocer las metodologías y guías de buenas prácticas utilizadas para la gestión de tecnologías de la información. Gestionar el diseño de servicios TI y sus niveles de capacidad y continuidad. Gestionar la transición de servicios TI, su configuración y despliegue. Evaluar la cartera de servicios TI y su impacto en la estrategia empresarial. Gestionar la operación de servicios TI con sus incidencias, problemas y eventos. Gestionar el proceso de mejora continua de los servicios TI. La estructuración del trabajo del alumno en la asignatura se ha determinado como se muestra en la figura 1. Fig. 1 Actividades de la asignatura A. Teoría El curso se ha organizado en 6 lecciones de teoría: Introducción a la gestión de las tecnologías de la información. Centrada en la definición de la gestión de tecnologías de la información, el ciclo de Deming y la introducción a los sistemas de buenas prácticas y certificaciones como ITIL [2] e ISO [3]. Estrategia de servicio. Esta lección se centró en analizar los elementos y actividades a desarrollar desde el punto de vista estratégico un servicio TI. Se analizaron los procesos ITIL V3 de Gestión de la Cartera de Servicios, Gestión de la Demanda y Gestión Financiera. Diseño del servicio. Esta lección se centró en estudio de los procesos de ITIL V3 asociados al diseño del servicio. De este modo, se revisaron todos los procesos de esta fase del ciclo de vida de un

50 50 Actas Workshop Guimarães 2011 servicio, así como otros conceptos como los acuerdos a nivel de servicio (SLA) o las diferentes opciones a la hora de proveer un servicio. Transición del servicio.la transición del servicio se centró en el análisis de los procesos ITIL V3 de Gestión de la Configuración, Gestión del Cambio y la Gestión de versiones y despliegues. Operación del servicio. Esta lección se enfoca a los procesos de gestión se esta fase del ciclo de vida de un servicio en ITIL V3 y en la unidad funcional Centro de Servicio al Usuario. Proceso de mejora continua. Esta lección se centró en los procesos de análisis y evaluación que permiten la mejora continua de los servicios y los propios procesos de gestión. Las 6 lecciones se han desarrollado mediante lecciones magistrales en 4 horas presenciales divididas en dos sesiones de dos horas.en ellas se han utilizado presentaciones multimedia que se han puesto a disposición de los alumnos a través del Campus Virtual de la Universidad de Oviedo. En la figura 2 se presenta un ejemplo de dicho material. B. Práctica Las sesiones de prácticas se centraron en el estudio de dos herramientas de gestión de servicios de TI basados en ITIL, además de otras dos para el inventario de activos (OCS Inventory) y la monitorización de equipos (Nagwin). Las herramientas de gestión TI se seleccionaron con el objetivo de utilizar una de software libre y otra comercial. Dentro de las herramientas de libre distribución se utilizó OTRS [4] y dentro de las comerciales Proactiva.net [5] cuya empresa desarrolladora es patrocinadora el máster de Ingeniería en Informática de la Universidad de Oviedo. Las prácticas se desarrollaron en las siguientes sesiones: Herramientas de soporte a la gestión de servicios. Herramientas de gestión del inventario. Herramientas de monitorización de equipos. Herramientas con gestión de procesos ITIL (II). Software comercial. Herramientas con gestión de procesos ITIL (I). Software libre. Fig. 2 Material de apoyo de las lecciones magistrales C. Otras actividades presenciales La asignatura contó con dos conferencias que presentaron dos casos de estudio netamente diferentes. Uno por parte de la empresa TIC Espiral S.L., que comentó su experiencia durante el proceso de implantación y obtención de la certificación ISO para algunos de sus servicios. El otro caso de estudio por parte de la empresa Corporación Alimentaria Peña Santa, una empresa del sector lácteo en este caso, cuyo departamento de TI provee servicios internos a sus 60 centros de producción. Las conferencias en ambos casos fueron de unos 40 minutos de duración abriendo un periodo de debate de aproximadamente 15 minutos. En la última de las sesiones presenciales los alumnos presentaron sus trabajos tanto prácticos como teóricos. Estos, que habían sido divididos en grupos de 3 o 4, dispusieron de 5 minutos para contar diferentes partes del trabajo realizado. Al terminar la presentación los profesores y los miembros de los otros grupos procedieron con la realización de preguntas. D. Actividades en el campus virtual Los alumnos han tenido que realizar dos tipos de tareas diferentes en el Campus Virtual de la Universidad de Oviedo. Por un lado ha estado la participación en los foros de la asignatura. Todas las semanas los profesores han propuesto un tema de debate relacionado con los contenidos de la asignatura en el que los alumnos han tenido que dar su opinión. Estos temas de debate se han centrado en los juegos propuestos por Paul Wilkinson y JanSchilt en sus libros ABC of ICT [6]. El segundo tipo de actividad han sido los cuestionarios de autoevaluación. Se han proporcionado 2 cuestionarios a los alumnos con preguntas procedentes de los exámenes de certificación ITIL V3. Fundamentals obtenidas a partir de los exámenes de ejemplo que proporcionan las entidades certificadoras y del libro [7]. E. Trabajos en grupo El trabajo teórico-práctico se realiza en grupo (3 o 4 estudiantes) sobre un caso de uso de buenas prácticas ITIL en un contexto empresarial. Los alumnos utilizan un repositorio de documentos en Google Docs donde tendrán a su disposición la documentación de base de la práctica y los documentos que deberán ir rellenando a lo largo de la misma (actas, presentación y memoria). En el trabajo se deben desarrollar algunos procesos de gestión correspondientes a un servicio de TI provisto por una empresa TI a otras empresas o por un departamento de TI a otros departamentos de la misma empresa. También se deberá implementar alguna parte de los procesos haciendo uso de las herramientas analizadas en las sesiones de prácticas. En la parte teórica del trabajo se debe de incluir al menos: Una descripción general de la empresa proveedora y el servicio ofertado. Los SLAs/OLAs/UCs considerados. Los recursos humanos y de TI disponibes para la provisión del servicio. Los roles ITIL considerados en cada proceso. Los flujogramas correspondientes a los procesos.

51 Actas Workshop Guimarães Las matrices RACI (Roles vs Actividades) correspondientes a los procesos. En la parte práctica del trabajo se deben implementar los procesos considerados, incluyendo ejemplos de todo aquello que permitan las herramientas analizadas en prácticas (Servicio, SLAs/OLAs/UCs, Activos hardware y software, Usuarios, Técnicos, Roles, Comités de cambios (CAB), Prioridades, Incidencias, problemas y cambios, etc.). F. Evaluación Para la evaluación de la asignatura se adoptaron los siguientes criterios: Realización de actividades individuales planteadas en el Campus Virtual (2 puntos): - Cuestionarios de autoevaluación - Participación en foros de debate - Informes de prácticas Realización de un trabajo en grupo (3-4 alumnos) durante el desarrollo de la asignatura y defensa oral del mismo en clase ante todos los alumnos (6 puntos). Realización de un prueba presencial final de conocimientos con una selección de las cuestiones de autoevaluación (2 puntos). Para aprobar la asignatura deben superarse satisfactoriamente las tres partes, siendo entonces la calificación final del alumno la suma de sus calificaciones parciales. Para superar el trabajo en grupo es imprescindible acudir a la última sesión presencial programada, ya que en ella tiene lugar la defensa oral de los trabajos en grupo. VI. CASO DE ESTUDIO: INGENIERÍA DE SERVICIOS La asignatura de Ingeniería de Servicios forma parte del itinerario específico para la obtención del grado en Ingeniería Informática en Tecnologías de la Información, enmarcada dentro del módulo Sistemas y Servicios y la materia Redes y Servicios con otras asignaturas como Redes de Computadores, Sistemas Distribuidos, Ingeniería de Redes y Servicios Multimedia Interactivos. De entre las competencias del plan de estudios, la asignatura pretende cubrir la capacidad de concebir sistemas, aplicaciones y servicios basados en tecnologías de red, incluyendo Internet, web, comercio electrónico, multimedia, servicios interactivos y computación móvil. De acuerdo con esto, los resultados de aprendizaje que deberían obtener los alumnos tras su paso por la asignatura son los siguientes: Comprensión de los principios generales de los servicios de Internet orientados a usuario, sus protocolos, formatos de datos y configuración. Comprensión del funcionamiento, la arquitectura, los protocolos y formatos de los servicios de correo electrónico, servicios web, servicios de nombrado, acceso remoto, transferencia de ficheros, y sistemas interactivos y de comunicación bidireccional síncrona. Seleccionar la arquitectura de servicio más adecuada a las necesidades de una organización. Diseñar servicios básicos y orientados a usuario. Para conseguir estos resultados de aprendizaje y, dado el tiempo disponible, la asignatura se estructuró en 7 sesiones presenciales teóricas de 2 horas cada una, combinadas con trabajos no presenciales de tipo individual a través del Campus Virtual de la Universidad de Oviedo. A. Teoría Las sesiones de teoría programadas son las siguientes: Introducción. Se hace un breve repaso del modelo de protocolos TCP/IP incidiendo sobre generalidades de los niveles de transporte y aplicación. De igual modo, se hace un recorrido de alto nivel por distintos protocolos de nivel de aplicación, para pasar a plantear los modelos de servicio cliente/servidor y peer-to-peer. Servicios web. Tras hacer un recorrido por aspectos generales, se procede con la presentación de los distintos elementos que componen la arquitectura de uno de estos servicios como pueden ser los proxies o los túneles. Se completa este tema con un repaso de los fundamentos del protocolo HTTP así como de las mejoras que se incorporaron en la versión 1.1 de este protocolo. Correo electrónico. Tal y como sucedía con el tema anterior, tras una introducción se procede con una descripción de los elementos principales de uno de estos servicios: los mensajes de correo y su formato, los agentes de transferencia de mensajes o MTAs, los agentes de usuario o MUAs y los agentes de acceso al correo o MRAs. En este contexto, se describe el estándar MIME y los mecanismos de conversión de formato que contempla. El tema finaliza con un repaso de los principales formatos de buzón y los protocolos SMTP, POP3 e IMAP. Servicios de audio y vídeo en Internet. Tras un breve recorrido por aspectos generales relacionados con estos servicios, se describe el funcionamiento de los principales tipos (bajo demanda, en directo, etc.). A continuación, se trabaja sobre la arquitectura de servicio, con un repaso del funcionamiento de clientes, servidores, sistemas de producción y elementos intermedios. El tema continúa con una visión general de los protocolos RTSP y SDP, para finalizar con una descripción de los formatos de contenidos multimedia y arquitecturas avanzadas. Servicios interactivos. Como en los temas anteriores, se comienza con una introducción que sigue con una descripción del trabajo desarrollado por el IETF en cuanto a la estandarización de modelos de referencia para información de presencia y mensajería. Se comenta la evolución que tuvo este

52 52 Actas Workshop Guimarães 2011 B. Práctica trabajo en cuanto al desarrollo de los estándares de los grupos de trabajo IMPP, SIMPLE y XMPP [8] para proceder con la descripción de sus trabajos, incluyendo un repaso de los protocolos SIP y XMPP. El tema concluye con una introducción a los servicios de VoIP. Servicios de nombrado. Tras la habitual presentación, se hace un repaso de la evolución que han sufrido los sistemas de nombrado hasta el momento actual. Tras este repaso, se hace un recorrido detallado por los elementos clave de estos servicios: clientes/resolvedores, servidores y zonas de autoridad. Se continúa por otros aspectos clave como pueden ser los tipos de resolución, cacheado, formato de tipos de registro, registros para la configuración de un servicio de correo electrónico o reparto de carga basado en DNS. El tema finaliza con un recorrido por el protocolo, describiendo el formato de sus mensajes. Otros servicios. Este tema contiene una descripción de alto nivel de 4 servicios clave, como son los servicios de terminal remota (TELNET) y transferencia de archivos (FTP/TFTP) por un lado, y los servicios de autoconfiguración (RARP/BOOTP/DHCP) y traslación de direcciones por otro (NAT/PAT). La asignatura no contemplaba actividades prácticas de tipo presencial, siendo estas actividades desarrolladas por los alumnos en su domicilio. Las actividades prácticas estaban enfocadas al despliegue y configuración de tres servicios: web, audio/vídeo streaming y telefonía IP. Para ello, se planteaban guiones de prácticas cada semana con ejercicios que los alumnos debían realizar sobre una máquina virtual. En concreto, las actividades no presenciales encomendadas a los alumnos son las que siguen: Preparación del entorno de trabajo, mediante la instalación de un servidor Ubuntu Linux sobre un entorno de virtualización Virtual Box. Instalación y configuración básica de un servidor web Apache: depuración mediante telnet, logs y políticas de log, sitios y directorios, ficheros.htaccess. Configuración avanzada de un servidor web Apache: trabajo con servidores virtuales y activación y configuración de HTTPS. Codificación de vídeo mediante ffmpeg e instalación y configuración de un servidor de a/v streaming Darwin. Instalación y configuración básica de una centralita de telefonía IP Asterisk. Configuración avanzada de una centralita de telefonía IP Asterisk: trabajo con extensiones y el dialplan. Este proceso de desarrollo práctico cumple con las recetas clásicas del aprendizaje constructivista [9]: busca involucrar a los alumnos para, permite que los estudiantes se propongan metas con una puerta abierta a la realización de ampliaciones de diverso índole, enfrenta al estudiante a situaciones reales y le plantea retos, finalmente, a través del Campus Virtual se crea un clima cooperativo, colaborativo y conversacional. C. Actividades en el Campus Virtual Además de los trabajos prácticos, como actividad no presencial se han diseñado cuestionarios de opción múltiple para cada una de las sesiones recorriendo todos los conceptos tratados en las clases teóricas y en la documentación adicional que se proporciona. Para la resolución de estos cuestionarios los estudiantes disponen de dos intentos. En esta ocasión, esta actividad no es evaluable y se ha enfocado para permitir una mejor preparación del examen final de teoría. D. Evaluación Para la evaluación del aprendizaje de los estudiantes se han tenido en cuenta solamente dos criterios: Examen final: 5 puntos Prácticas individuales: 5 puntos El examen final era una prueba presencial en la que se realizaba un cuestionario de 20 preguntas de test. Por otro lado, de cara a la evaluación de las prácticas, los alumnos debían entregar una copia del disco duro de su sistema virtualizado en formato DVD, acompañado de una memoria. La memoria tiene como finalidad la de facilitar el proceso de revisión por parte de los profesores, así como permitir a los alumnos exponer todo el trabajo adicional que han realizado (posibles ampliaciones, configuraciones más avanzadas, etc.) VII. CASO DE ESTUDIO: INGENIERÍA DE REDES La asignatura Ingeniería de Redes forma parte del itinerario específico para la obtención del grado en Ingeniería Informática en Tecnologías de la Informaciónque tiene como objetivo que el alumno sea capaz de diseñar infraestructuras de red corporativas. En el plan de estudios del grado de Ingeniería Informática en Tecnologías de la Información, se encuentra enmarcada dentro del módulo Sistemas y Servicios y la materia Redes y Servicios con otras asignaturas como Redes de Computadores, Sistemas Distribuidos, Ingeniería de Servicios y Servicios Multimedia Interactivos, lo que indica claramente el objeto y la orientación de esta asignatura. De acuerdo con esto, las competencias que deben adquirir los estudiantes que cursan la asignatura son las siguientes: Capacidad para concebir y desarrollar sistemas o arquitecturas informáticas integrando hardware, software y redes. Conocimiento de las materias básicas y tecnologías, que capaciten para el aprendizaje y desarrollo de nuevos métodos y tecnologías.

53 Actas Workshop Guimarães Capacidad para saber comunicar y transmitir los conocimientos, habilidades y destrezas de la profesión de Ingeniero Técnico en Informática. Capacidad para seleccionar, diseñar, desplegar, integrar y gestionar redes e infraestructuras de comunicaciones en una organización A partir de dichas competencias se han definido los siguientes resultados de aprendizaje: Seleccionar la arquitectura de red más adecuada a las necesidades de una organización y las tecnologías para su interconexión a Internet. Integrar diferentes tipos de redes y estructurar su interconexión. Diseñar redes corporativas teniendo en cuenta cuestiones económicas, de seguridad y calidad de servicio. Gestionar infraestructuras de redes corporativas. Diferenciar los servicios y los protocolos que permiten configurar y gestionar redes corporativas. Para conseguir estos resultados de aprendizaje y, dado el tiempo disponible, la asignatura se estructuró en 7 sesiones presenciales de 2 horas cada una, combinadas con trabajos no presenciales tanto individuales como en grupo a través del Campus Virtual de la Universidad de Oviedo. La parte presencial está formada por cuatro sesiones teóricas, dos sesiones prácticas y una parte final de presentación oral de trabajos en grupo realizados por los estudiantes. A. Teoría Las sesiones de teoría programadas son las siguientes: Redes de área local y arquitectura de la red Internet. Se hace una breve introducción a las redes de computadores y a la arquitectura de protocolos para centrarse en las redes de área local, especialmente en el funcionamiento de Ethernet, dispositivos de interconexión y redes VLAN. En la segunda parte de la sesión se describirá la arquitectura de la red Internet y el funcionamiento de los protocolos involucrados en la comunicación. Gestión de redes corporativas. Después de una rápida introducción a la gestión de red, justificando su necesidad en una organización y objetivos, se describe un sistema de gestión de red, las áreas funcionales en la gestión de red para, finalmente, abordar la gestión de red de Internet [10]. Redes inalámbricas. Esta sesión está dedicada a las tecnologías de red inalámbricas. Se describen el funcionamiento, protocolos, tecnologías y arquitecturas de red de los estándares IEEE (WiFi), IEEE (WiMAX) y las redes móviles ad-hoc (MANET) [11, 12]. Redes de cable. La sesión se centra en las tecnologías de red híbridas de fibra y coaxial (HFC) y las redes de fibra óptica (FTTx). Se estudian las arquitecturas de red, los protocolos de transmisión de B. Práctica datos en redes de cable y sus evoluciones (DOCSIS 1.0 a DOCSIS 3.0). Finalmente, se indica la adecuación de estas redes a los servicios de red más significativos [12, 13]. La primera sesión de prácticas se dedica a la configuración y gestión de equipos de red. Después de las dos primeras sesiones teóricas, los estudiantes están en disposición de configurar los equipos que componen una red corporativa, incluyendo el direccionamiento adecuado de los equipos, configuración de redes VLAN y manejo de herramientas de gestión de red. En la segunda sesión de prácticas se utiliza el entorno de simulación de redes OPNET Modeler. Además de conocer las posibilidades que ofrece esta herramienta de modelado de redes, los estudiantes serán capaces de diseñar y planificar redes de computadores corporativas considerando diferentes tecnologías de red y protocolos, ejecutando distintas aplicaciones y configurando perfiles de usuarios característicos de la red a estudiar. C. Otras actividades presenciales En la última de las sesiones presenciales los alumnos realizan una presentación oral de sus trabajos de grupo. Estos trabajos se realizan por grupos de 3 ó 4 alumnos que disponen de un tiempo de 20 minutos para comentar las características más representativas del trabajo realizado. Al terminar la presentación los profesores y, opcionalmente, los miembros de otros grupos proceden con la realización de preguntas. D. Actividades en el Campus Virtual Los alumnos tienen que realizar varias tareas diferentes en el Campus Virtual de la Universidad de Oviedo. Por un lado deben resolver los ejercicios que se proponen relacionadas con los contenidos tratados en la sesión correspondiente. Por otro lado, se diseñan unos cuestionarios de opción múltiple para cada una de las sesiones recorriendo todos los conceptos tratados en las clases teóricas y en la documentación que se proporciona. Para la resolución de estos cuestionarios los estudiantes solamente disponen de una opción, por lo que es importante que revisen los conceptos cuidadosamente antes de dar por definitiva la respuesta a una cuestión. Finalmente, los trabajos de grupo han de ser entregados a través del Campus Virtual para su evaluación tanto por los profesores de la asignatura como para su coevaluación por otros dos grupos. Los resultados de la coevaluación también se suben a través del Campus Virtual para completar la calificación final. E. Evaluación Para la evaluación del aprendizaje de los estudiantes se han tenido en cuenta los siguientes criterios de evaluación: Asistencia (>80% sesiones): 1 punto. Trabajo de grupo: 3 puntos. Presentación oral trabajo de grupo: 0.5 puntos. Coevaluación de trabajos de grupo:0.5 puntos.

54 54 Actas Workshop Guimarães 2011 Actividades del Campus Virtual: 1 punto. Examen final: 4 puntos. Para superar el trabajo en grupo será imprescindible acudir a la última sesión presencial programada, ya que en ella tendrá lugar la defensa oral de los trabajos en grupo. De esta forma, se asegura que todas las actividades realizadas por el alumno han sido consideradas, fomentando con ello su participación activa tanto en las sesiones presenciales como en las actividades no presenciales y de coevaluación. Además, se debe aprobar el examen final y las actividades individuales y en grupo para superar la asignatura, siendo entonces la calificación final del alumno la suma ponderada de sus calificaciones parciales. VIII. CONCLUSIONES Los cursos de adaptación de la Universidad de Oviedo han gozado los primeros dos años de existencia de una importante aceptación por los estudiantes que han valorado positivamente los horarios y la orientación práctica de los mismos. La experiencia desde el punto de vista del profesorado parece haber sido muy positiva, y se ha configurado como importante primer paso en el proceso de adaptación a nuevos métodos docentes impulsados por Bolonia, donde la presencialidad será mucho menor y la cantidad de actividades prácticas muy abundante. En el lado negativo, el cambio a un sistema menos presencial resulta difícil tanto para alumnos, como para docentes. Ambos están acostumbrados a tener más contacto y los alumnos pueden encontrarse abrumados por la gran cantidad de trabajo independiente que se les requiere; ya que es superior al que estaban habituados en sus estudios de ingeniería técnica. REFERENCIAS [1] Ministerio de Educación y Ciencia. REAL DECRETO 1393/2007. Boletín Oficial del Estado, BOE 260, 30 de octubre de 2007 [2] Jan van Bon. Fundametos De La Gestión De Servicios De TI Basada En ITIL V3 (ITSM Library) [3] Luis Morán Abad. ISO/IEC Guía completa de aplicación para la gestión de los servicios de tecnologías de la información.2010 [4] OTRS. [5] Proactivanet. [6] Paul Wilkinson, Jan Schilt. ABC of ICT - An Introduction to the Attitude, Behavior and Culture of ICT. Van Haren Publishing [7] Christopher Scordo, ITIL V3 Exam Prep. Questions, Answers & Explanations. SSI Logic [8] M. Hofmann y L.R. Beaumont. Content Networking, Architecture, Protocols and Practice. Morgan Kaufmann Publishers [9] J.Seitzinger, Be Constructive: Blogs, Podcasts, and Wikis as Construc:vist Learning Tools. Learning Solutions. The elearning Guild [10] Essential SNMP. Douglas Mauro and Kevin Schmidt. O'Reilly Media, Inc [11] Data-Over-Cable Service Interface Specification, Radio Frequency Interface Specification. Cable Television Laboratories, Inc, 2003 [12] Tecnologías de banda ancha y convergencia de redes. M. Alvarez- Campana y otros. Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, 2009 [13] Wireless Networks. The definitive guide. O'Reilly Media, 2002 Xabiel G. Pañeda es Doctor e Ingeniero en Informática y Profesor Titular de Universidad del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Es miembro de diferentes organizaciones, plataformas y comités de investigación como el SYMM (Synchronized Multimedia) del W3C. Especialista en servicios de audio/vídeo para Internet. David Melendi Palacio es Doctor e Ingeniero en Informática y Profesor Titular de Universidad del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Es miembro de diferentes organizaciones, plataformas y comités de investigación como el SYMM (Synchronized Multimedia) del W3C. Especialista en servicios de audio/vídeo para Internet. Roberto García Fernández es Doctor e Ingeniero de Telecomunicación y Profesor Titular de Universidad del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Es especialista en redes de cable e integración servicios de audio/vídeo sobre las mismas. Francisco Suárez es Doctor e IngenieroIndustrial y Profesor Titular de Universidad del Área de Arquitectura y Tecnología de Computadores del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Es especialista en arquitecturas de altas prestaciones y sistemas multimedia. Raquel Blanco Aguirre es Doctora e Ingeniera en Informática y Profesora Titular de Universidad Interina del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Es especialista en ingeniería del software. Abel Riondaes Ingeniero en Informática por la Universidad de Oviedo donde ejerce como profesor asociado. En el año 2010 Abel creo su propia empresa dedicada a los sistemas móviles, la cual dirige en la actualidad. Sergio Cabrero Barros es Ingeniero de Telecomunicación y Profesor Ayudante del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo, Es especialista en servicios de audio/vídeo sobre redes móviles ad.hoc.

55 Actas Workshop Guimarães Mundos Virtuales: Una Infraestructura Global para Facilitar las Interacciones Sociales Multilingües y el Aprendizaje de Idiomas Samuel Cruz-Lara Title Mundos virtuales: Una infraestructura global para facilitar las interacciones sociales multilingües y el aprendizaje de idiomas. Resumen Los mundos virtuales ofrecen nuevas formas de comunicación, de reunión y de socialización entre las personas. Hoy en día los mundos virtuales permiten rebasar los límites de la comunicación multilingüe. Poder contar con un apoyo innovador en el ámbito del multilingüismo se ha convertido en una verdadera necesidad, especialmente en el marco de la Unión Europea. Index Terms Mundos virtuales, Multilingüismo, Aprendizaje de idiomas, Interacciones sociales. L I. INTRODUCCIÓN OS mundos virtuales ofrecen nuevas formas de comunicación, de reunión y de socialización entre las personas. Hoy en día los mundos virtuales permiten rebasar los límites de la comunicación multilingüe. Poder contar con un apoyo innovador en el ámbito del multilingüismo se ha convertido en una verdadera necesidad, especialmente en el marco de la Unión Europea. Por otro lado, para facilitar la interoperabilidad entre mundos virtuales, entre aplicaciones, entre corpus, etc. es obvio que la estandarización es igualmente indispensable. La interoperabilidad es el objetivo principal de MLIF [1, 2] ( Multi Lingual Information Framework ) [ISO FDIS 24616], y de forma general el objetivo del proyecto europeo ITEA2 METAVERSE1 (07016) [3]. En este artículo presentamos los objetivos y los resultados obtenidos en este proyecto, así como nuestras actividades dentro del comité TC34 / SC4 de la ISO "Gestión de recursos lingüísticos" [4]. También presentaremos, rápidamente, los proyectos ALLEGRO (INTERREG) [5, 6] y EMO-SPEECH (EUROSTAR) [7]. Haremos hincapié especialmente en las interacciones sociales multilingües y en el aprendizaje de idiomas. S. Cruz-Lara es miembro permanente del LORIA (UMR7503) CNRS-INRIA- Universidad de Lorena. Campus Scientifique, Bâtiment B. C.P. F-54506, Vandoeuvre-lès-Nancy, Cedex. Francia. (teléfono: ; fax: ; A. Definición. II. MUNDOS VIRTUALES Comenzaremos con una definición del concepto mundo virtual (fuente: Wikipedia [8]): Un mundo virtual es un tipo de comunidad virtual en línea que simula un mundo o entorno artificial inspirado o no en la realidad, en el cual los usuarios pueden interactuar entre sí a través de personajes o avatares, y usar objetos o bienes virtuales. Para ser un mundo virtual, se requiere un mundo en línea persistente, activo y disponible 24 horas al día y todos los días. Los mundos virtuales son hechos para que los usuarios vivan e interactúen, generalmente en tiempo real. Los personajes, o avatares, son representados por gráficos en 2D, 2,5D o 3D según el mundo virtual. Aparecieron mundos virtuales con fines profesionales de aprendizaje (simuladores de vuelo), de enseñanza (MMOLE) o en el entorno medical, pero en la actualidad está siendo llevado por las empresas de ocio electrónico, que ven en esta tecnología una nueva era para videojuegos. Aunque no son limitados en videojuegos, muchos de estos mundos virtuales son conocidos como videojuegos masivos en línea o MMO (Massively multiplayer online games). B. El Proyecto ITEA2 METAVERSE1 (07016) El objetivo del proyecto ITEA2 METAVERSE1 (07016) fue especificar un marco global estandarizado que permitiera la interoperabilidad, por un lado, entre diferentes mundos virtuales (por ejemplo, World of Warcraft [9], Second Life [10], OpenSim [11], Solipsis [12], ) y por otro lado, entre esos mismos mundos virtuales y el mundo real (por ejemplo, interoperabilidad a través de sensores de movimiento o de temperatura, de cámaras de video, de dispositivos de geo localización, ). Al mismo tiempo se trataba de incluir aspectos relativos a la e-inclusion, es decir, permitir el acceso a las plataformas basadas en mundos virtuales a la mayor cantidad posible de personas. Obviamente, los aspectos lingüísticos asociados a la e-inclusion debían ser tomados en cuenta. Cabe subrayar que dichos aspectos lingüísticos son absolutamente esenciales en el marco de la Unión Europea.

56 56 Actas Workshop Guimarães 2011 Puesto que se trataba de especificar un marco global estandarizado, una propuesta específicamente relacionada con los mundos virtuales fue hecha al comité internacional MPEG 1 de l ISO 2 / IEC 3 : MPEG-V Media Context and Control (ISO/IEC FDIS 23005) [13]. III. REPRESENTACIÓN Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN TEXTUAL MULTILINGÜE EN METAVERSE1 Desde hace ya varios años, hemos estado trabajando en la especificación de una norma internacional con el subcomité TC37 / SC4 de l ISO Gestión de recursos lingüísticos : MLIF Multi Lingual Information Framework [ISO FDIS 24616]. El objetivo de MLIF es el de especificar una plataforma estandarizada para la representación, la gestión y la manipulación de información textual multilingüe [1, 2]. En el marco del proyecto METAVERSE1, MLIF fue utilizado de manera importante: se trató de asociar la representación, la gestión y la manipulación de información textual multilingüe con diversos mundos virtuales, en particular, con Second Life [10], OpenSim [11] y Solipsis [12]. En al ámbito lingüístico de METAVERSE1 desarrollamos diversas herramientas que trabajan con información textual [14, 15]: Un chat lingüístico (figura 1) en el que se incluye 4 : la posibilidad, si el usuario así lo solicita, de realizar un análisis sintáctico-semántico, que permite distinguir las diferentes categorías gramaticales (i.e., verbos, sustantivos, adverbios, adjetivos, ). La posibilidad, si el usuario así lo solicita mediante un clic en una palabra específica, de obtener la traducción, las definiciones y la lista de sinónimos que corresponden a esa palabra. Toda la información así obtenida puede ser conservada y consultada ulteriormente. Una alfombra mágica (figura 2) [16]. El escenario es el siguiente: el usuario, representado por un avatar, se sube a una alfombra mágica la cual es dirigida por medio de frases en lenguaje natural. Por ejemplo: el usuario escribe en el chat llévame a la catedral. La frase en cuestión es analizada y una serie de desplazamientos es generada. El resultado, obviamente, es llevar al avatar al lugar que se ha indicado. El camino que se debe correr es calculado mediante un algoritmo desarrollado por la universidad de Utrech, Países Bajos [17]. Figura 2. La alfombra mágica. Detección de emociones (figura 3). El escenario es el siguiente: el usuario, representado por un avatar, escribe en el chat una frase. Dicha frase es analizada y el resultado es la deducción de una emoción de base : alegría, tristeza, miedo, sorpresa, cólera, disgusto y neutral. Una vez que se detectó una emoción, el rostro del avatar refleja dicha emoción. Esta herramienta fue diseñada e implementada en colaboración con las sociedades Artefacto 5 y Orange Labs 6. Figura 3. La detección de emociones. Figura 1. El chat lingüístico. 1 MPEG. Motion Pictures Experts Group. 2 ISO. International Organization for Standards. 3 IEC. 4 Ambas posibilidades están relacionadas con el aprendizaje de lenguas extranjeras. Cabe aclarar, que estas herramientas fueron adaptadas a diversos idiomas. En METAVERSE1 se utilizaron, de manera no forzosamente idéntica, el francés, el castellano y el inglés. También es importante señalar que MLIF (figura 4) fue utilizado de manera importante para representar las 5 Artefacto. 6 Orange Labs.

57 Actas Workshop Guimarães informaciones textuales multilingües. La figura 5 muestra la arquitectura general del chat lingüístico. Se han usado tres colores para representar diversos tipos de elementos: anaranjado: elementos pertenecientes a un mundo virtual específico. azul: los servicios web que desarrollamos en el marco del proyecto METAVERSE1. verde: servicios web, corpus y almacenamiento de datos externos. 2. El administrador de mensajes envía una solicitud (protocolo http) al servicio web analizador gramatical para que el mensaje sea analizado. Una vez que el análisis ha sido efectuado, el resultado (en formato MLIF) es enviado al administrador de mensajes. Finalmente, el mensaje es mostrado en la interfaz de usuario. 3. El analizador gramatical envía una solicitud (protocolo http) al servicio web externo Corpus Gramatical, para recuperar el tipo de cada palabra del mensaje (i.e., verbo, adverbio, sustantivo, ). 4. Cuando el administrador de mensajes recibe la estructura MLIF en la que se ha representado el tipo de cada palabra del mensaje, esta es transformada en un formato en el cual cada tipo de palabra corresponde al color escogido por el usuario. Así mismo, se añade a cada palabra un enlace de tipo <a href= > con el objetivo de permitir al usuario de hacer un clic para recuperar las traducciones, las definiciones, la lista de sinónimos, 5. El usuario hace un clic en una palabra específica del mensaje mostrado en el chat. 6. Se abre, fuera o dentro del mundo virtual según los deseos del usuario y las posibilidades del mundo virtual en cuestión, una interfaz web que muestra las traducciones, las definiciones, la lista de sinónimos, Figura 4. Ejemplo de documento MLIF. 7. Mostrar la página web implica llamar a varios servicios web externos como WordNet 7 [18] o Google Translate Recuperación, à partir de WordNet, de las listas de definiciones y de sinónimos. 9. Recuperación, à partir de Google Translate, de la lista de traducciones. 10. Toda la información recuperada es formateada en MLIF y almacenada en una base de datos. Esta base de datos puede ser interrogada ulteriormente por el usuario si es necesario. Figura 5. La arquitectura general del chat lingüístico. Las etapas indicadas en esta figura son las siguientes: 1. El usuario escribe un mensaje en el chat. Este mensaje es transmitido al administrador de mensajes antes de ser mostrado en la interfaz de usuario. El administrador de mensajes pertenece a la aplicación que permite conectarse a un mundo virtual. Esta aplicación está constituida principalmente por la interfaz de usuario. IV. EL ESCENARIO ACADEMIA DEL LENGUAJE EN METAVERSE1 Con el objetivo de explotar las herramientas descritas en la sección precedente, realizamos un escenario llamado Academia del Lenguaje, en el cual describimos el uso de un mundo virtual para el aprendizaje de idiomas [14]. 7 WordNet. 8 Google Translate.

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