MANUAL DE DISEÑO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LABORATORIOS VIRTUALES 1 Barrientos, Herminia 2 Bracho, Damelys 3 Delgado, Dubraska H. 4 Gavidia, Víctor M. 1-2-3-4Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda. Complejo Académico El Sabino, Punto Fijo, Estado Falcón, Venezuela. Teléfono: 1 (0416) 3612044, 2 (0412) 0862879, 3 (0416) 0862879, 4 (0426) 8699207 1 hermib2006@gmail.com, 2 melys_2@hotmail.com, 3 dubraskadelgado@hotmail.com, 4vicmangav25@hotmail.com Resumen: En la presente investigación, se desarrolló un Manual de Diseño para la Implementación de Laboratorios Virtuales, con el objetivo de establecer los lineamientos básicos para el diseño y programación de prácticas de ingeniería, describiendo los procedimientos necesarios para implementar de forma gráfica empleando el lenguaje Borland Delphi 7, dirigido a docentes y alumnos de la Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda UNEFM y en general a cualquier persona interesada en su desarrollo. Se empleó una metodología estructurada en seis fases: la primera comprendió la revisión documental enfocada a metodologías de desarrollo de manuales, la segunda se observó diversas instalaciones de laboratorio y la secuencia de las prácticas a fin de identificar las características operativas comunes; en la tercera se seleccionó las aplicaciones para la implementación funcional de las instalaciones; en la cuarta se definió la estructura del manual estableciendo su diseño y presentación, así como la organización del contenido en cinco unidades temáticas que incluye desde el ambiente de desarrollo hasta el diseño e implementación de instrumentos de medición. En la quinta se desarrolló la codificación de procedimientos, para posteriormente analizarlos y documentar el contenido de manera coherente indicando la secuencia de acciones a seguir y realizando el análisis de situaciones específicas para permitir al lector elaborar sus propias estrategias de solución. Finalmente, en la sexta fase se realizó la revisión y ajuste de la información contenida en el manual. En la UNEFM son notables los esfuerzos en incorporar el desarrollo de laboratorios virtuales para complementar el proceso educativo tanto presencial como a distancia, este manual representa la base para facilitar la implementación y análisis de situaciones, sin pretender otorgar una forma rígida de solución sino más bien representar el contenido con la flexibilidad de adaptarlo a las necesidades particulares de cada instalación de laboratorio. Palabras Claves: Laboratorios virtuales, Enseñanza Virtual, Instrumentos de Medición, Borland Delphi 7.
Introducción Ninguna sociedad moderna puede avanzar significativamente sin un sistema educativo, poseedor de gran calidad y capaz de innovar continuamente. Las instituciones de Educación Superior poseen dentro de sus instalaciones además de aulas, diversos talleres y laboratorios que preparan a los estudiantes, no sólo en el aprendizaje de conocimientos teóricos, sino experimentales, que favorecen su perfil profesional. El empleo de herramientas virtuales en el ámbito educativo según expone Rodriguez, M. (2006) además de promover un aprendizaje significativo, activo y flexible que facilita el desarrollo de habilidades y actitudes en los aprendices, posibilitan la simulación de fenómenos, sobre los cuales el estudiante puede trabajar sin ningún riesgo, observar los elementos significativos de una actividad o proceso. Partiendo de esta idea la Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda (UNEFM), promueve el desarrollo de laboratorios virtuales, cuyo objetivo es simular o modelar prácticas de laboratorio asociadas a la hidráulica y otras áreas de la ingeniería, para insertarlo bajo la modalidad B-Learning dentro de sus procesos educativos, los cuales, en ningún caso pretenden sustituir la actividad presencial, sino mas bien complementarla. El propósito de esta investigación es el desarrollo de un Manual de Diseño para la Implementación de Laboratorios Virtuales, que concentre en un solo material los conocimientos a nivel de programación que oriente a los docentes o desarrolladores acerca de los aspectos a considerar en el componente informático para la codificación de prácticas virtuales. Objetivos Objetivo General Desarrollar un manual de diseño para la implementación de Laboratorios Virtuales. Objetivos Específicos - Identificar las características operativas de las instalaciones de laboratorio con que cuenta la Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda del Complejo Académico El Sabino. - Determinar los requerimientos de información técnicos y procedimentales del manual. - Determinar la viabilidad económica, técnica y operativa para el desarrollo del manual de diseño para la implementación de laboratorios virtuales.
- Documentar el manual de diseño para la implementación de Laboratorios Virtuales. Fundamentación Según Musso y Gonzalez (s.f.), en la ingeniería, la enseñanza en el laboratorio resulta indispensable, pues constituye el espacio de aprendizaje donde el estudiante integra adecuadamente sus conocimientos previos, además de desarrollar y adquirir destrezas prácticas en la manipulación de equipos e instrumentos, aprendiendo a pensar resolviendo problemas reales. La educación superior venezolana se encuentra enfrentando retos que le exigen buscar nuevas alternativas educativas, a fin de extender su área de acción y la UNEFM no escapa de esta realidad. En el año 2008 para solventar el problema generado debido al aumento progresivo de la matrícula en los programas académicos de ingeniería, específicamente en las asignaturas que requieren de laboratorio; se inicia el proyecto Enseñanza Virtual de la Hidráulica con la finalidad de implementar un conjunto de prácticas de laboratorio virtual, el cual para su desarrollo combina varios componentes: pedagógico, diseño gráfico, diseño informático y modelaje matemático, es decir, un trabajo multidisciplinario que requiere por parte del especialista o docente, además de dominio acerca de la práctica a modelar, conocimientos en un lenguaje de programación. Para lograr los objetivos en el proyecto se contempló una inducción inicial, donde los especialistas comenzaban a familiarizarse con el entorno de desarrollo siguiendo las indicaciones, sin embargo, al emprender su propia practica, surgieron dudas que el material facilitado no aclaraba de manera detallada, ya que no abarcaba todos los elementos que se deben considerar, generando ansiedad y una inversión de tiempo sustancial en la búsqueda de información que completara los vacíos procedimentales en el componente informático. Precisamente esta situación, impulsó a los autores a desarrollar un manual ajustado a las necesidades particulares del grupo de trabajo, para orientar a los especialistas en la fase más compleja del proceso como lo es, la implementación de la funcionalidad de las instalaciones de laboratorio virtual, que representa el mayor reto, pues el desarrollador conoce a profundidad la práctica pero tiene poco o nulo conocimiento en programación. Orientación Metodológica
El Tipo de Investigación se considera documental y el diseño de la misma, descriptiva no experimental, las técnicas de recolección utilizadas son la revisión bibliográfica y la observación participante, en cuanto a los instrumentos empleados están libreta de notas y el computador personal. Para llevar a cabo esta investigación se realizaron una serie de actividades estructuradas en las siguientes etapas: Fase I: Investigación Preliminar que comprendió la revisión documental enfocada a metodologías de desarrollo de manuales, la Fase II: Identificación de los requerimientos de Información orientada a la determinación de las característica operativas comunes a varias instalaciones de laboratorio, en la Fase III: Análisis de las necesidades de información se definieron las aplicaciones a utilizar en la implementación funcional de las instalaciones, para luego en la Fase IV: Definición de la Estructura del Manual, organizar el contenido para agruparlo en cinco unidades temáticas, en la Fase V: Desarrollo de Procedimientos y Documentación del Manual se codificaron los procedimientos y documentaron las secuencias de acciones a seguir que permitieran implementar la operatividad funcional de las instalaciones de laboratorio y finalmente en la Fase VI: Revisión y Ajustes de la Información, se realizó la verificación del contenido documentado, comprobando si los mismos logran los resultados esperados. Aportes La investigación aportará beneficios no solo a los docentes que emprenden el reto de desarrollar entornos virtuales de aprendizaje, reduciendo el tiempo de investigación al presentar de forma ordenada y sencilla las acciones para implementar la operatividad funcional de la instalación de laboratorio, sino también a la institución, proporcionando la posibilidad de mantenerse a la vanguardia sin detrimento del presupuesto, incrementando la productividad y por ende también a los alumnos. Resultados
Un documento impreso y/o en formato digital, dirigido a profesionales de diferentes áreas de la ingeniería para quienes la programación es territorio no explorado, que recopila el conocimiento a nivel de programación de los procedimientos necesarios para implementar de forma gráfica, la operatividad funcional de las instalaciones de laboratorio virtual empleando el lenguaje de programación Borland Delphi, en correspondencia con las acciones básicas realizadas en cualquier instalación de laboratorio real. Para facilitar la compresión, se consideran aspectos tales como la configuración del entorno integrado de desarrollo, creación de proyectos, la descripción de los elementos básicos de desarrollo, luego de lo cual, se muestra sistemáticamente cómo construir una instalación de laboratorio mediante la creación de vistas principales y secundarias, la incorporación de datos y elementos multimedia que estimulen los sentidos y complementen la sensación de realidad, la incorporación de herramientas de navegación y finalmente la creación de instrumentos de medición, mostrando la interdependencia que se da entre los diferentes elementos de la instalación. El producto está documentado de forma tal, que emplea un lenguaje sencillo y explícito, donde no se intenta proponer una solución rígida, sino más bien presentar el contenido con la flexibilidad de poder adaptarlo a las necesidades particulares de cada instalación de laboratorio. Conclusiones y Recomendaciones
Se pretende que el material esté a disposición de las instituciones educativas venezolanas, como herramienta de apoyo que minimice el tiempo de codificación del componente informático en el desarrollo de las prácticas de laboratorio virtual permitiéndole al desarrollador centrar su atención en el modelaje matemático de la simulación. Se recomienda que la difusión del contenido del manual, esté acompañado de las imágenes digitalizadas empleadas en el documento, para que desarrollador aprenda haciendo siguiendo los pasos especificados en el proceso de codificación de la operatividad funcional de la instalación de laboratorio. Así mismo, se pretende registrar las opiniones y aportaciones de los miembros participantes del proyecto Enseñanza virtual de la Hidráulica en la UNEFM, para contribuir a mejorar el manual, con lo cual se puede ampliar el alcance del manual propuesto, incorporando la codificación de nuevos instrumentos de medición, manipulación de datos y configuración de las condiciones de operación inicial de las instalaciones de laboratorio.
Referencias Arias, F. (2006). El proyecto de Investigación Introducción a la metodología científica. Caracas Venezuela, Editorial Episteme. Gobierno del Estado de Veracruz (1999) "Metodología para la Elaboración de Manuales Administrativos." Pág. 63. Hidalgo, E. (2010) UNEFM ofrecerá enseñanza virtual de la Hidráulica.[Consultado: septiembre, 2010] From: http://blogosfera.universia.edu.ve/unefm/6999/unefm-ofreceraensenanza-virtual-de-la-hidraulica Kendall, K. and J. Kendall (1997). Análisis y Diseño de Sistemas. México, PRENTICE HALL HISPANOAMERICANA, S.A. León, A. and M. Gómez (2010) "Una Solución para la Enseñanza de los Procesos de la Hidráulica Mediante una Herramienta Virtual.", Págs 10. Musso, G. and J. González "Importancia de las prácticas de laboratorio en el mundo abstracto del electromagnetismo." Págs 7. Rodríguez, M. (2009) Importancia de las TIC s en la Educación. [Consultado: Julio, 2010] From: http://ticsenlaeducacion-yaneth.blogspot.com. Senn, J. A. (1992). Análisis y Diseño de Sistemas de Información, McGraw Hill.