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Laboratorios virtuales vs. Laboratorios reales, caso de estudio: Materia Redes Eléctricas, Facultad de Ingeniería Industrial, Universidad de Guayaquil. Rodolfo A. PARRA Facultad de Ingeniería Industrial, Universidad de Guayaquil Guayaquil, Ecuador rodolfo.parral@ug.edu.ec Dennis H. ZAMBRANO Facultad de Ingeniería Industrial, Universidad de Guayaquil Guayaquil, Ecuador dennis.zambranos@ug.edu.ec Eleanor A. VARELA Facultad de Matemáticas y Físicas, Universidad de Guayaquil Guayaquil, Ecuador eleanor.varelat@ug.edu.ec Ingrid A. GARCIA Facultad de Ingeniería Industrial, Universidad de Guayaquil Guayaquil, Código-Postal 090304, Ecuador ingrid.garciat@ug.edu.ec RESUMEN La pedagogía que se desarrolla en las Universidades de Países en desarrollo es mayoritariamente teórica, en el caso de disciplinas técnicas y científicas se requiere la realización de experimentos con prototipos reales para consolidar los conceptos teóricos adquiridos. Por esta causa la pedagogía, el conocimiento, y el aprendizaje se ven influenciados en gran medida por este nuevo paradigma tecnológico, con el uso de simuladores que han hecho el entorno de aprendizaje amigable para los estudiantes, y permite mejorar la comunicación síncrona y asíncrona entre el docente y tutorados, obteniendo resultados inmediatos de los diferentes escenarios propuestos en clases, como talleres prácticos y trabajos colaborativos. Este artículo muestra algunas de las opciones en simuladores disponibles más utilizadas para la materia redes eléctricas y su contrapartida con prácticas en proyectos a partir de elementos reales; la intención es que estas prácticas puedan irse extendiendo a otras áreas del conocimiento. Esta razón hace que se vuelva pertinente analizar el potencial pedagógico de estos entornos, y compararlos con los entornos de prototipos reales para validar las posibilidades pedagógicas que presentan los laboratorios virtuales dentro del ámbito de la enseñanza de la ingeniería. Palabras Claves: Laboratorios, Simuladores, Computarizados, Enseñanza, Redes, Teoría. 1. INTRODUCCIÓN La realización de prácticas en laboratorios virtuales es importante debido a que este sistema de enseñanza no necesita una infraestructura, como aulas sino más bien se traslada el entorno de enseñanza a espacios virtuales, con la ventaja de mayor flexibilidad en el horario, y promueve el autoaprendizaje. Debido a la gran cantidad de información con que contamos en la red, el alumno requiere por parte del tutor, un seguimiento y una planificación de los aprendizajes lo cual debe contribuir a que el alumno incremente de forma progresiva el conocimiento. Sin embargo hay ciertas áreas que si bien se consigue mejoras con la ayuda de estos simuladores o también llamados laboratorios virtuales, su aplicación es insuficiente ante la necesidad de “identificar” el proceso de aprendizaje, en este aspecto los simuladores virtuales son un punto de partida para las nuevas tecnologías basadas en Internet, la virtualización y la mejora tecnológica en servidores, los mismos que pueden reemplazar la carencia de laboratorios bien equipados. [1] Objetivos Objetivo general Evaluar el desempeño de los alumnos en los laboratorios virtuales comparándolos con los laboratorios reales en prácticas de ejercicios de redes eléctricas. Objetivos específicos • Establecer las ventajas y desventajas en el uso del laboratorio. 436 Memorias de la Décima Sexta Conferencia Iberoamericana en Sistemas, Cibernética e Informática (CISCI 2017) mailto:dennis.zambranos@ug.edu.ec • Establecer el objetivo, componentes y herramientas utilizadas en el ejercicio de la clase técnica. • Comparar el desempeño en los estudiantes al utilizar el laboratorio virtual y el laboratorio real. Alcance y Limitaciones Como limitante en el presente artículo, la evaluación del laboratorio virtual tiene la limitante de utilizar un software específico en el uso de las prácticas y la limitante de no evaluar el conocimiento de ese utilitario por parte de los estudiantes. Se utiliza el simulador Multisim 14.0 en la asignatura de Redes eléctricas en tercer semestre de Carrera Teleinformática en Facultad de Ingeniería Industrial de Universidad de Guayaquil 2. LABORATORIOS REALES Los laboratorios reales, han sido durante mucho tiempo el único espacio asignado para la réplica de experimentos, con el uso de las TIC’s en la metodología de enseñanza se ha cambiado este concepto y se lo ha direccionado hacia el uso de software y clases virtuales con el consiguiente desarrollo de los laboratorios virtuales. Previo a la comparación entre los dos tipos de laboratorios, es necesario establecer las ventajas y desventajas en el uso de los laboratorios virtuales en contraste con los laboratorios reales. En el presente estudio los laboratorios reales, se refieren a aquellos que cuentan con la infraestructura necesaria en donde se realizan las practicas, por este motivo necesitan la presencia del tutor o docente y la asistencia de los alumnos. A continuación se indican las ventajas en el uso de laboratorios reales • La toma de decisión con respecto a la realización de un experimento. • Alta comunicación con el guía o tutor. • Se puede observar los resultados “en vivo”. • Trasmite experiencia del tutor. Las desventajas en el uso de laboratorios reales son: • Recursos de equipos y personal limitados • Coincidir en horarios de docentes y estudiantes • Cupos de alumnos limitados. • La respuesta del experimento hacia el alumno es más bien lenta. • Se debe proveer de partes y piezas para el experimento. [2] 3. LABORATORIOS VIRTUALES. El rápido crecimiento en el desarrollo de software para simulación y el uso más extendido de tecnología a ser empleadas en las aulas virtuales incrementan la flexibilidad en el uso de las ventajas de un laboratorio virtual, siendo las ventajas las siguientes: • Ilimitado grupo de alumnos que realizan las prácticas. • Flexibilidad en el horario para prácticas virtuales. • Permite simular diferentes condiciones y problemas dentro de las prácticas. • No se limita por una localización o cercanía del alumno. • Se obtienen resultados gráficos y numéricos. • Reduce los accidentes y daños por no seguir el protocolo. • Reduce el costo de mantenimiento e inventario de equipo • Es posible realizar el experimento muchas veces. [3] A pesar de las muchas ventajas enumeradas, también es posible encontrar desventajas en el uso de laboratorios virtuales: • Se debe actualizar el software • Pago de licencias. • Estructura de simulación predeterminada • Conocer el uso del simulador, saberlo aplicar. • No se experimenta errores físicos en el uso de instrumentos y elementos. • No introduce la experiencia del docente. [4] 4. METODOLOGIA Y ENSAYO Se toma como muestra de estudio para contrastar el uso de los laboratorios, dos grupos de 20 estudiantes cada uno, de la materia Redes eléctricas en la carrera de Ingeniería en Teleinformática en la Facultad de Ingeniería Industrial de la Universidad de Guayaquil, los mismos que realizarán el mismo ensayo en ambos laboratorios, para en lo posterior comparar los resultados. Entre las premisas iniciales, se considera que cada alumno dispondrá de un equipo y toda la infraestructura disponible para su práctica, tanto para el laboratorio real como para el virtual. En ambos casos se dispondrá de tiempo suficiente para la culminación de las labores dentro del laboratorio por parte del alumno. En los dos casos los alumnos fueron preparados con conocimientos teóricos acerca de las tareas que van a reforzar en el laboratorio. Tomaremos como ejemplo una de las prácticas realizadas: Objetivo de Práctica. Entender elmétodo de divisor de voltaje y divisor de corriente Divisor de voltaje Divisor de corriente Componentes. Los dispositivos que integran el circuito son: Fuente de Voltaje 9 VDC Resistencias de 1.5 KΩ Resistencias de 2.2 KΩ Resistencias de 3.3 KΩ Interruptor simple. Los logros en el aprendizaje que se van a evaluar en los dos laboratorios son: 437 Memorias de la Décima Sexta Conferencia Iberoamericana en Sistemas, Cibernética e Informática (CISCI 2017) • Identificar los componentes del circuito. • Realizar los cálculos previos a la lectura de datos. • Realizar las mediciones. • Evaluar y emitir los resultados. Se realiza la práctica cubriendo las siguientes actividades tanto en el ensayo virtual como en el real: Se eligen dispositivos y componentes Se estructura los componentes del circuito Se realizan las conexiones Se aplican los instrumentos de medición Se evalúan y registran los resultados. Para evidenciar los logros del aprendizaje se utiliza la escala de Likert con la siguiente métrica. [5] Totalmente de acuerdo (cumple totalmente) Parcialmente de acuerdo (cumple) Ni de acuerdo ni en desacuerdo (deficiente cumplimiento) Parcialmente en desacuerdo (insuficiente cumplimiento) Totalmente en desacuerdo (no cumple) Se realizan las prácticas y los resultados que se obtiene en los dos grupos con respecto a la facilidad que tuvieron para Identificar los componentes del circuito, tanto en el laboratorio real como en el virtual son los siguientes: Figura 1.: Identificar elementos en las prácticas. Se observa una superioridad en el laboratorio virtual, en la identificación de los elementos que integran el circuito, esto es atribuido al conocimiento de la simbología de los componentes y el uso del software, en la parte real 18 estudiantes de 40 tuvieron cierta dificultad en la identificación de los componentes ya que no habían tenido contacto físico con componentes reales previamente. Figura 2: Facilidad de cálculos previos a la lectura de datos. Con esta consulta se buscó medir el desempeño de los alumnos al realizar los cálculos correspondientes a la realización de la práctica, en el cuadro se aprecia que los resultados son muy próximos, ya que el proceso de cálculo es consecuencia de los aprendizajes teóricos según las clases recibidas, y la influencia del tipo de laboratorio que se usa disminuye en relación a la pregunta anterior, lo cual queda evidenciado en los resultados obtenidos. Figura 3: Mediciones eléctricas realizadas En cuanto al proceso de realizar las mediciones para comprobar que los resultados obtenidos en los cálculos previos estén reflejados en el circuito se observó una clara tendencia superior en los entornos virtuales lo que resulta del hecho que los estudiantes tienen temor a dañar los componentes y los equipos de medición en el mundo real, mientras que en los procesos virtuales no hay ese temor y en caso de falla pueden repetir las prácticas y mediciones. En el caso Virtual el modelo de simulación ayuda mucho al aprendizaje del estudiante, por la flexibilidad y rápidez con que 438 Memorias de la Décima Sexta Conferencia Iberoamericana en Sistemas, Cibernética e Informática (CISCI 2017) se realizan las conexiones o el uso del instrumento de medida virtual. Siendo necesario interpretar los resultados, estos pueden ser valores numéricos de las variables de ensayo o variables respuesta o gráficos. Figura 4: Evaluar Resultados Tanto en el desarrollo virtual como en el real es necesario emitir informes de resultados obtenidos y evaluar su grado de comprensión para que los conocimientos teóricos que respalden la práctica del laboratorio sean evidenciados. La correcta interpretación de los resultados engloba el conocimiento adquirido en la teoría, y el resultado demuestra que con la práctica real se pudo evaluar y emitir resultados de manera más fácil que en el virtual debido a que al ver en el mundo real que su teoría ha sido satisfactoria les da más seguridad del conocimiento adquirido. 5. DEFINICIONES Laboratorio Virtual.- Aproxima los ensayos o prácticas de un laboratorio real por medio del uso de paquetes de software. Laboratorio Real: Es aquél que emplea dispositivos e instrumentos físicos para la realización de experimentos y ensayos. Multisim. Programa para realizar simulación en redes. 6. CONCLUSIONES 1.- Es recomendable utilizar los laboratorios de manera complementaria, para evitar la pérdida de información al limitar la comunicación entre el docente y el alumno en los laboratorios virtuales, y completar la experiencia con elementos del mundo real donde se verán inmersos una vez que lleguen al mercado laboral; de igual modo la compra de los componentes de la práctica por parte de los alumnos para las practicas reales, en ocasiones la hace menos atractiva. 2.- El conocimiento del simulador ayuda en mucho a un mejor desempeño por parte del alumno, depende del sistema informático y de la actualización de los paquetes virtuales para obtener mayor flexibilidad en el diseño del ejercicio o practica virtual ya que en el mercado existen varias opciones desde las gratis como LiveWire a las de pago como Multisim. 3.- El desempeño se mejora al repetir los ensayos en el laboratorio virtual, sin embargo la flexibilidad y la toma de decisiones junto al impacto del resultado del ensayo es la fortaleza del laboratorio real. 7. REFERENCIAS [1] Medina, A. P., et al. "Los laboratorios virtuales y laboratorios remotos en la enseñanza de la ingeniería." Revista internacional de educación en Ingeniería, Vol 4. (2011). [2] Franky, Germán Amaya. "Laboratorios reales versus laboratorios virtuales, en la enseñanza de la física." El hombre y la Máquina 33 (2009): 82-95. [3] Gordillo, Isidro Calvo, et al. "Laboratorios remotos y virtuales en enseñanzas técnicas y científicas." Ikastorratza, e-Revista de didáctica 3 (2008): 1-21. [4] Nájera, J., and V. Méndez. "Ventajas y desventajas de usar laboratorios virtuales en educación a distancia: la opinión del estudiantado en un proyecto de seis años de duración." Revista Educación 1.1 (2007): 91-108. [5] Dr. Leonardo Yunda Perlaza, Revista VIMEP Universidad nacional abierta y a distancia, “Procesos de Evaluación para los escenarios de práctica (Laboratorios) por estudiantes” (2015). 439 Memorias de la Décima Sexta Conferencia Iberoamericana en Sistemas, Cibernética e Informática (CISCI 2017) CA077BX
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