Num 10

Revista Iberoamericana de

Informática Educativa

IE comunicaciones

Revista Oficial de la Asociación para el Desarrollo de la Informática Educativa

IE Comunicaciones es una publicación periódica editada y distribuida por la Asociación para el Desarrollo de

la Informática Educativa ADIE. No se solidariza, necesariamente, con la opinión expresada por los autores de los artículos. Reservados todos los derechos y prohibida la reproducción total o parcial de textos e imágenes publicadas en la revista sin citar la fuente.

© ADIE (http://www.adie.es) Edita: Asociación para el Desarrollo de la Informática Educativa, ADIE

ISSN: 1699-4574

Número 10, Julio - Diciembre 2009

Sumario

Artículos

3 Una propuesta metodológica para recoger, clasificar y cuantificar las intenciones

educativas de los currículos LOE atendiendo a la dimensión TIC. Resultados para Galicia.

Luis Vilán Crespo, Manuel Pérez Cota

19 Batalla de prácticas, una estrategia para el trabajo de laboratorio que refleja el

mundo real. Xabiel G. Pañeda, David Melendi, Roberto García, Raquel Blanco, Sergio Cabrero

31 La robótica como herramienta para la educación en ciencias e ingeniería. Juan J. González E., Ing.; Jovani A. Jiménez B., PhD.

37 Análisis y monitorización de la interacción en entornos colaborativos mediante

el uso de SNA. Freymam A. Vallejo, César A. Collazos, Natalia Padilla Zea, Jorge Ortiz Romo

Fines • Fomentar la Informática Educativa. • Promover la formación de las personas

en las Nuevas Tecnologías Educativas. • Intercambiar trabajos, ideas y

experiencias. • Evaluar la calidad pedagógica de los

productos existentes

Actividades • Cursos, Seminarios, Mesas Redondas,

Conferencias, Talleres, etc. • Congresos periódicos de carácter

nacional e internacional. • Evaluación y Biblioteca de Software

Educativo. • Base de Datos de investigaciones,

estudios sistemáticos.

Revista

IE comunicaciones Revista Iberoamericana de Informática Educativa

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Universidad Politécnica de Madrid Dpto. De Informática y Automática, Fac. de Ciencias (Universidad Complutense de Madrid)

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IE Comunicaciones Numero 10, Julio - Diciembre 2009, pp 3-18 Revista Iberoamericana de Informática Educativa Artículos

ISSN: 1699-4574 © ADIE, Asociación para el Desarrollo de la Informática Educativa

Una propuesta metodológica para recoger, clasificar y cuantificar las intenciones educativas de los currículos LOE atendiendo a la dimensión TIC. Resultados para

Galicia.


Universidad de Vigo. Departamento de Informática [email protected]; [email protected]

Resumen: Se presenta una metodología que pretende de inferir las “intenciones educativas” de los currículos oficiales, atendiendo a la dimensión Tecnologías de la Información y de la Comunicación. La metodología propuesta consistente en la aplicación del método de análisis de contenidos curriculares (MACC), para deducir las intenciones educativas de los currículos y, una vez recogidas estas intenciones, clasificarlas mediante el método de análisis de contenidos curriculares basado en las 3X de Harel (MACC-3X). Se presentan los resultados de aplicar la metodología en la cuantificación de las intenciones educativas para todas y cada una de las áreas/materias que constituyen los currículos de las etapas educativas de primaria, secundaria obligatoria y bachillerato para la Comunidad Autónoma de Galicia (España). Palabras clave: Tecnologías de la Información y de la Comunicación, educación no universitaria, currículo, clasificación. Abstract: We present a methodology that aims to infer the "educational intentions" of the official curricula, in response to the Information and Communications Technology dimension. The proposed methodology consists in applying the method of analysis of curriculum content (MACC), to infer the intentions of educational curricula, and once out of these intentions, they are classified by the method of analysis based on the curricular content of Harel 3X ( MACC-3X). We present the results of applying the methodology in quantifying the educational intentions for each of the areas / subjects of the educational curricula of primary, secondary compulsory and high school levels for the Autonomous Community of Galicia (Spain). Key words: Information and Communications Technology, non-university education, curricula, classification.

1. Introducción Con el objetivo de inferir las “intenciones educativas” de los currículos oficiales, atendiendo a la dimensión tratamiento de la información y de la comunicación, esto es, deducir lo que se pretende enseñar sobre el fenómeno TIC a través del análisis de los documentos normativos, y una vez obtenidas estas intenciones educativas clasificarlas y cuantificarlas, proponemos la metodología de trabajo que estamos empleando para el análisis y diagnóstico de la informática en el sistema educativo de Galicia.

La metodología propuesta consiste en la aplicación del método de análisis de contenidos curriculares (MACC), para deducir las intenciones educativas de los currículos y, una vez recogidas estas intenciones, las clasificamos mediante el método de análisis de contenidos curriculares basado en las 3X de Harel (MACC-3X). Posteriormente realizamos una cuantificación de las intenciones educativas, atendiendo a los parámetros del modelo MACC-3X, para todas y cada una de las áreas/materias que constituyen los currículos de las etapas educativas estudiadas.

Una propuesta metodológica para recoger, clasificar y cuantificar las intenciones educativas de los currículos LOE atendiendo a la

dimensión TIC. Resultados para Galicia.

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2. Método de Análisis de Contenidos Curriculares (MACC) Las intenciones educativas se definen mediante los objetivos, los contenidos y los criterios de evaluación de los currículos oficiales; es por ello que, analizando estos componentes curriculares podemos inferir las intenciones educativas pretendidas. Para el caso de los contenidos, los clasificamos atendiendo a su tipología curricular (conceptuales, procedimentales y actitudinales) en función del verbo empleado en la definición de dicho contenido. Esta clasificación de los contenidos curriculares nos permite, asimismo, inferir la intención para el tratamiento didáctico de los mismos. Tratamos, por tanto, de conocer “acerca del modo en que los datos están relacionados con su contexto”(Krippendorff 1990:258); esto es, conocer cómo se relaciona la aparición de referencias a las TIC (dato) con el currículo (contexto). La metodología que hemos empleado para el análisis de los contenidos curriculares, que hemos denominado MACC (metodología de análisis de contenidos curriculares), está basada en la metodología de análisis de contenido (Krippendorff 1990) . Esta metodología la hemos encontramos en otros trabajos de análisis de contenidos curriculares, como el trabajo realizado por Viciana Ramírez, donde el autor expone que “con el objetivo de analizar los principales cambios adoptados por esta Reforma Educativa, realizamos ahora un análisis comparativo centrado en el contenido, entre el Decreto 106/1992, […] y el Real Decreto de enseñanzas mínimas de la actual LOE” (Viciana Ramírez et al. 2007:2) y, también, en el estudio de Santibáñez “Formación sobre la integración curricular de las TIC en el profesorado de Educación Secundaria de acuerdo con las recomendaciones de la Comisión Europea” (Santibáñez Velilla 2008). Como expone Viciana Ramirez, se trata de “un método de inducción de categorías temáticas a partir de las referencias explícitas encontradas en los documentos oficiales, analizados pormenorizadamente” (Viciana Ramírez et al. 2007:2). En nuestro caso no vamos a inducir las categorías, ya que vamos a tomar como categorías las correspondientes a la tipología establecida para los

contenidos curriculares: conceptos, procedimientos y actitudes. Siguiendo a Krippendorff que sugiere que “una segunda fuente de ideas son los análisis de contenido publicados que tengan finalidades similares” (Krippendorff 1990:258), hemos tenido en cuenta el análisis de Viciana Ramirez citado anteriormente (Viciana Ramírez et al. 2007). En dicho trabajo y con el mismo propósito de inferir las intenciones educativas de los contenidos curriculares, los autores procedieron “fijando la atención en los verbos utilizados y deduciendo de ellos la intención hacia los contenidos en la formación de los estudiantes” (Viciana Ramírez et al. 2007:3). Para la clasificación de los verbos, implicados en los contenidos curriculares, hemos empleado, también, los trabajos de Viciana Ramirez (Viciana Ramírez et al. 2007) y de Sanz Díez (Sanz Diez 2007) y hemos ampliado dicha clasificación con otros verbos recogidos en nuestro particular análisis de los currículos oficiales (CEOU 2007a, CEOU 2007b, CEOU 2008). Por tratarse de contenidos relacionados con la sociedad del conocimiento, donde los trabajos “comportan manipulación de símbolos y de representaciones de ideas más que la manipulación de objetos” (Ruiz Tarragó 2007:59), queremos resaltar que los contenidos que hemos clasificado como procedimentales no son ajenos a este hecho y requieren un elevado grado de trabajo intelectual. A este respecto, queremos destacar la afirmación de Ruiz Tarragó: “los procesos mentales a los que se refieren los mencionados verbos de acción [redactar, comunicar, presentar, calcular, seleccionar, contrastar, medir, organizar, controlar, diseñar e incluso componer] se sustentan e incluso se potencian mediante las TIC en tanto en cuanto son tecnologías que ayudan a materializar y manipular la información con que el cerebro trabaja” (Ruiz Tarragó 2007:61). Asimismo, constatamos y confirmamos este hecho mediante la observación directa del trabajo y las opiniones recogidas de los docentes en los contactos frecuentes que sucedieron en el desarrollo del trabajo de investigación que actualmente estamos llevando a cabo.


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La clasificación empleada para los verbos es la siguiente: - Verbos que implican actividad cognitiva (conceptos): analizar; clasificar; [comentar]; comparar; comprender; conocer; contrastar; deducir; [descubrir]; describir; diferenciar; [distinguir]; dominar; [entender]; [enumerar]; [explicar]; [generalizar]; identificar; [indicar]; inferir; indagar; integrar; interpretar; investigar; reconocer; [recordar]; reflexionar; relacionar; resolver; [sacar conclusiones]. - Verbos que indican acción (procedimientos): acceder; adjudicar; adquirir; almacenar; aplicar; aprovechar; buscar; capturar; componer; comunicar; [confeccionar]; configurar; [construir]; consultar; [contribuir a mejorar]; crear; descargar; diseñar; [disfrutar]; disponer; editar; elaborar; emplear; esquematizar; [ejecutar]; experimentar; explorar; exponer; expresar; generar; gestionar; grabar; instalar; intercambiar; localizar; manejar; [mejorar]; montar; narrar; [mostrar habilidades]; [observar]; obtener; organizar; participar; planificar; poner; practicar; preparar; presentar; [probar]; procesar; producir; publicar; realizar; [realizar para mejora]; [recoger]; recopilar; [reconstruir]; recuperar; registrar; [representar]; revisar; seleccionar; [simular]; trabajar; transformar; transmitir; tratar; usar; utilizar. - Verbos que indican comportamientos (actitudes): adquirir hábitos; [adoptar hábitos]; adoptar una actitud; adoptar conducta; aplicar conducta; [apreciar]; [conformarse con]; [consolidar], [contribuir a conservar]; cuidar; [darse cuenta de]; [deleitarse]; [disfrutar]; [establecer relaciones]; [estar sensibilizado]; [hábitos para reducir y aliviar]; [inclinarse por]; interesarse por; mostrar interés; mantener actitud; mostrar actitud; [obedecer]; [percatarse de]; [preferir]; [prestar atención a]; [reaccionar a]; respetar; [satisfacer necesidades]; [sentir]; [ser consciente de]; tener actitud; [tolerar]; valorar. Los verbos que figuran entre corchetes, no aparecen en los contenidos recogidos en nuestro particular análisis, se facilitan en el catálogo anterior a efectos de ejemplificación y mejor comprensión de las categorías empleadas para la clasificación. Dichos verbos fueron encontrados y extraídos de los otros trabajos que se tomaron como referencia (Viciana Ramírez et al. 2007, Sanz Diez 2007, Ruiz Tarragó 2007).

Mantener esta clasificación de los tres tipos de contenidos curriculares posibilita integrar los resultados de nuestro análisis en los enfoques y discursos didácticos anteriores (contexto LOGSE) e incluso vigentes en el actual modelo educativo caracterizado por la LOE. Cabe en este sentido mencionar a Area Moreira cuando expone que “un modelo educativo integral en relación a cualificar y alfabetizar en el uso de la nuevas tecnologías requiere el desarrollo de cuatro ámbitos o dimensiones formativas: instrumental, cognitiva, actitudinal y política” (Area Moreira 2002:63). Coincidimos, también, al diferenciar los contenidos actitudinales, con Ruiz Tarragó cuando expone que “ los valores personales son muy importantes en la actividad intelectual que cada individuo lleva a cabo empleando sus conocimientos y sus destrezas cognitivas. Lo que cada persona consigue con el trabajo de su cabeza depende de diversas actitudes subjetivas que guían su comportamiento […] y a su vez el trabajo intelectual sostenido hace que estas actitudes se vayan desarrollando y adquiriendo consistencia a lo largo del tiempo” (Ruiz Tarragó 2007:61). 3. Método de Análisis de Contenidos Curriculares basado en las 3X de Harel (MACC-3X) Con el método que hemos denominado MACC-3X pretendemos establecer una taxonomía para clasificar los contenidos de los currículos oficiales, atendiendo a la dimensión TIC y que nos permita realizar una cuantificación de dichos contenidos curriculares en función de las categorías diseñadas en el modelo. Para establecer las categorías, partimos de las tres destrezas propuestas por Harel: la exploración [eXploration], la expresión [eXpression] y el intercambio [eXchange]; “las 3X, las destrezas de exploración, de expresión y de intercambio como destrezas esenciales para vivir y trabajar en la sociedad del conocimiento” (Idit Harel citada en Ruiz Tarragó 2007:50). Consideramos y situamos estas tres destrezas en el nivel o estadio más avanzado de la alfabetización digital. Tenemos en cuenta la alfabetización tradicional como el dominio de las destrezas o competencias



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fundamentales de lectura, escritura y cálculo, que en el ámbito cultural anglosajón se conocen como las 3R puesto que se corresponden a la capacidad de leer [Reading], de la expresión escrita [wRiting] y la de hacer cálculos aritméticos [aRithmetic]; “la sociedad industrial no puede funcionar si no garantiza que una gran parte de la población las posee y por ello han sido el eje de las políticas educativas y de escolarización de los siglos XIX y XX. Obviamente, continúan y continuarán siendo el objetivo primordial de la educación básica de todos los ciudadanos” (Ruiz Tarragó 2007:50). Incluimos en nuestro modelo un nivel o estadio intermedio, entre las 3R tradicionales y las 3X que propone Harel, que consideramos nivel o estadio básico de alfabetización digital. Este nivel está caracterizado por las destrezas que, en nuestro modelo, denominamos las 3R+: lectura+, escritura+ y cálculo+. Estas destrezas son la adaptación de las tradicionales, lectura, escritura y cálculo, a un entorno tecnológico digital caracterizado por la mediación del computador. Estas destrezas que clasificamos mediante las 3R+ son funcionalmente más cercanas a las 3R ya que no requieren el gran salto evolutivo, de orden intelectual y metodológico superior, que requieren las destrezas incluidas en las 3X. El nivel 3R+ constituye la base de la alfabetización digital y nos van a permitir clasificar en él los contenidos curriculares que todavía no están en el nivel de las 3X. La lectura+ es la lectura empleando los soportes digitales y la interpretación de los nuevos códigos y lenguajes de los sistemas digitales; la escritura+ es, asimismo, la escritura empleando las posibilidades de los sistemas digitales; el cálculo+ es la realización de cálculos empleando el computador. Estas destrezas requieren aprendizajes sobre el elemento tecnológico que actúa como

mediador y potenciador; entendemos que no es lo mismo hacer lectura, escritura o cálculo a mano y en soporte papel que realizar las mismas en un soporte digital empleando como herramienta el computador, y por tanto consideramos pertinente recoger y cuantificar estos aprendizajes. En las 3R+ se tratan actividades lineales y no requieren, para su realización, esfuerzo cognitivo significativamente superior al de las 3R tradicionales. En las 3X se tratan actividades no lineales y requieren mayor grado de interacción entre los elementos que participan, incluso conllevan utilizar instrumentos y/o estrategias metacognitivas. Las destrezas incluidas en 3X requieren y potencian las destrezas 3R+; asimismo, como indica Ruiz Tarragó “el carácter fuertemente personal de las 3X requiere que el alumnado pueda ejercer un cierto protagonismo sobre su aprendizaje” (Ruiz Tarragó 2007:51), de esta manera constituyen las destrezas tecnológicas fundamentales para aprender a aprender y para el aprendizaje permanente, que constituyen principios fundamentales en la actual LOE. En el cuadro siguiente definimos las categorías de contenidos curriculares contenidas en los dos niveles, 3R+ y las 3X, que proponemos en nuestro modelo. Para facilitar la interpretación, incluimos los contenidos curriculares de la competencia “ tratamiento de la información y competencia digital” de los decretos que regulan las enseñanzas obligatorias de la LOE en Galicia (CEOU 2007a, CEOU 2007b) y la “competencia digital” de la directiva europea (Parlamento Europeo y Consejo de la Unión Europea 2006) que consideramos relacionados con cada una de las categorías de contenidos curriculares de nuestro modelo.


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Categoría de contenidos curriculares

Descripción/contenidos/herramientas

R1+ (lectura+) En esta categoría incluimos los contenidos que se relacionan con la lectura en soportes digitales, la comprensión de nuevos códigos y lenguajes y la lectura audiovisual. De la competencia tratamiento de la información y competencia digital de la LOE asociamos los siguientes contenidos:

Acceder a información en distintos soportes; dominar y descodificar los leguajes específicos básicos para representar la información (textual, numérico, icónico, visual, gráfico y sonoro); conocer los diferentes tipos de información, así como los lenguajes y soportes más frecuentes en que ésta suele expresarse; comprender e integrar la información en los esquemas previos de conocimiento.

Herramientas asociadas: Aplicaciones informáticas que permiten decodificar y representar la información de los soportes digitales: texto, hipertexto, multimedia e hipermedia.

R2+ (escritura+)

En esta categoría incluimos los contenidos que se relacionan con la escritura en soportes digitales. De la competencia digital que recoge la directiva europea asociamos los siguientes contenidos:

Conocer sistemas de tratamiento de textos. Herramientas asociadas: Procesadores de texto, correctores, diccionarios digitales, traductores, etc.

R3+ (cálculo+) En esta categoría incluimos los contenidos que se relacionan con la realización de cálculos empleando el computador. De la competencia digital que recoge la directiva europea asociamos los siguientes contenidos:

Conocer hojas de cálculo. Herramientas asociadas: Calculadora digital, hojas de cálculo.

X1 (exploración)

En esta categoría incluimos los contenidos que se relacionan con la “búsqueda y el descubrimiento de información y de ideas, la simulación de situaciones y de sistemas, la manipulación y el contraste de datos y de hechos” (Ruiz Tarragó 2007:50). Se trata de obtener nuevo conocimiento mediante la exploración del entorno tecnológico, a través de la observación directa o mediante el empleo de herramientas tecnológicas. De la competencia tratamiento de la información y competencia digital de la LOE asociamos los siguientes contenidos:

Buscar, obtener y procesar información; utilizar las tecnologías de la información y de la comunicación como elemento para informarse y aprender; buscar, seleccionar, registrar, tratar o analizar los diferentes tipos de información, sus fuentes, sus posibilidades y su localización; utilizar las tecnologías de la información y de la comunicación como instrumento de trabajo intelectual, en modelos de procesos matemáticos, físicos, sociales, económicos o artísticos; procesar y gestionar información abundante y compleja; comprender la naturaleza y modo de operar de los sistemas tecnológicos; comprender el efecto de los cambios producidos por los sistemas tecnológicos en el mundo personal y sociolaboral; manejar estrategias para identificar y resolver los problemas habituales de software y hardware; analizar la información; evaluar y seleccionar nuevas fuentes de información e innovaciones tecnológicas; respetar normas de conducta acordadas



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socialmente para regular el uso de la información y sus fuentes en los distintos soportes.

De la competencia digital que recoge la Directiva Europea asociamos los siguientes contenidos:

Comprender y conocer la naturaleza, la función y las oportunidades de las TSI1 en situaciones cotidianas de la vida privada, social y profesional; comprender las oportunidades y riesgos potenciales que ofrecen Internet y la comunicación por medios electrónicos (correo electrónico o herramientas de red) para la vida profesional, el ocio, la puesta en común de información y las redes de colaboración, el aprendizaje y la investigación; conocer la validez y fiabilidad de la información disponible y los principios legales y éticos por los que debe regirse el uso interactivo de las TSI; buscar, obtener y tratar la información; utilizar de manera crítica y sistemática la información; evaluar la pertinencia de la información; diferenciar y reconocer la información real y virtual; acceder, buscar y utilizar servicios basados en Internet; actitud crítica y reflexiva de la información disponible; uso responsable de los medios interactivos.

Herramientas asociadas: “Herramientas de navegación y de búsqueda en la Red y una extensa gama de aplicaciones de establecimiento de modelos y simulación (ejemplo: en ciencias experimentales y ciencias sociales, la información geográfica y los datos estadísticos, etc)” (Ruiz Tarragó 2007:50).

X2 (expresión) En esta categoría incluimos los contenidos que se relacionan con “la plasmación externa de los conceptos, de las ideas y de las visiones que se tienen de las cosas, es la acción de concreción y exteriorización del trabajo intelectual de la mente de cada persona” (Ruiz Tarragó 2007:50). Se trata de actividades de diseño, arquitectura, construcción de ideas y conceptos (mapas conceptuales, mapas mentales, etc.), tratar y representar datos e información, agrupamientos estructurados (marcadores de enlaces, etiquetado, y similares) y no estructurados (carpetas de ordenador). De la competencia tratamiento de la información y competencia digital de la LOE asociamos los siguientes contenidos:

Registrar la información; organizar, relacionar, analizar, sintetizar, hacer inferencias y deducciones sobre la información; generar información y conocimiento; utilizar las tecnologías de la información y de la comunicación como instrumento de trabajo intelectual; generar producciones responsables y creativas; organizar la información para alcanzar objetivos y fines de aprendizaje, trabajo y ocio.


Conocer aplicaciones informáticas de bases de datos, almacenamiento y gestión de la información; comprender las posibilidades que ofrecen las TSI como herramienta de apoyo a la creatividad y la innovación; utilizar herramientas para producir, presentar y comprender información compleja; utilizar las TSI como apoyo del pensamiento crítico, la creatividad y la innovación.

Herramientas asociadas: “Las TIC ponen a disposición una amplia paleta de instrumentos digitales multimedia para hacer de diseñadores, de arquitectos y de constructores de sus

1 Tecnologías de la sociedad de la información


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propias ideas y concepciones. Estos instrumentos permiten tratar y representar números, textos, gráficos, figuras, símbolos, imágenes, sonidos, secuencias de video y agrupamientos estructurados y no estructurados de todo tipo de datos” (Ruiz Tarragó 2007:50). Herramientas para la construcción de mapas conceptuales y mapas mentales. La gestión y organización de la información mediante carpetas de ordenador, enlaces en favoritos, marcadores sociales, etiquetado de recursos y otras similares.

X3 (intercambio)

En esta categoría incluimos contenidos que se relacionan con la comunicación y la cooperación empleando sistemas digitales; así tomamos la definición de Ruiz Tarragó: “concepto que asimila los de comunicación y de cooperación, consiste en la formulación y la recepción de informaciones y de preguntas, la puesta en común de ideas y la colaboración y el trabajo conjunto con otras personas” (Ruiz Tarragó 2007:50). De la competencia tratamiento de la información y competencia digital que recoge la LOE asociamos los siguientes contenidos:

Comunicar información y conocimiento; utilizar las tecnologías de la información y de la comunicación como elemento para comunicarse; trabajar entornos colaborativos; participar en comunidades de aprendizaje formales e informales.


Interés por participar en comunidades y redes con fines culturales, sociales o profesionales.

Herramientas asociadas: Como indica Ruiz Tarragó “las TIC e Internet son las tecnologías para la comunicación y la cooperación” (Ruiz Tarragó 2007:50). Son numerosas las aplicaciones para la comunicación: e-mail, chat, video, etc. Asimismo también abundan herramientas y servicios para la colaboración: Web 2.0, aplicaciones CSCW (Computer Supported for Cooperative Work) como BSCW (Basic Support for Cooperative Work) y otras plataformas tecnológicas.

Recogemos, a continuación, con la finalidad de ejemplificar el modelo propuesto, algunos contenidos recogidos de los currículos analizados (CEOU 2007a, CEOU 2007b, CEOU 2008) que hemos incluido en las categorías de contenidos curriculares descritas: Algunos contenidos curriculares incluidos en la categoría Lectura+ (R1+) “Comprender el significado de informaciones de textos sencillos [...] en soporte papel y digital”; “utilizar documentos digitales”; “comprender la información en textos de uso cotidiano como [...] o SMS”; “comprender textos orales procedentes de [...] o de Internet”; “Interpretar las ideas contenidas en los textos [...], tanto en formato impreso como multimedia [...]”; ”buscar, localizar y seleccionar información explícita en textos escritos en soportes variados (webs, ...) [...]. Evaluar la capacidad del alumnado para localizar y extraer la información en textos escritos de diversa tipología y formato para

comprender el sentido del texto o hipertexto [...]”; “analizar críticamente los textos e hipertextos [...]”; “leer palabras y enunciados sencillos disponibles en recursos variados (audiovisuales e informáticos, …, juegos de ordenador)”; “utilizar soportes multimedia y diccionarios para adquisición de nuevo léxico, formas y estructuras de la lengua”; “comprender textos propios de la vida cotidiana [...] como mensajes de chat y de correo electrónico [...].”; “comprender textos de ámbito académico (incluidas webs educativas e informaciones de diccionarios, glosarios y enciclopedias en diversos soportes)”; “comprender textos propios de los medios de comunicación audiovisual [...].”; “comprender textos orales grabados o en diferentes soportes multimedia, [...] con imágenes, sonidos y gestos”; “identificar e interpretar palabras y enunciados [...] con ayuda de elementos textuales y no textuales [...]. Se evalúa la capacidad de leer textos, en soporte papel y digital”; “Información general de textos periodísticos, literarios o académicos, en soporte papel y digital,



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[...]”; “leer con autonomía textos [...]. Evaluar la capacidad de buscar y comprender la información general o específica transmitida en textos variados [...] publicados en periódicos y revistas, páginas web, [...]”. Algunos contenidos curriculares incluidos en la categoría Escritura+ (R2+) “Redactar textos diversos [...], en papel o soporte digital, [...]”; “elaborar informes digitales”; “utilizar programas informáticos de procesamiento de textos”; “componer textos de información y de opinión característicos de los medios de comunicación social [...] así como en los SMS”; “Elaborar y reescribir textos escritos de diferentes tipología y formato (impreso y/o multimedia [...]. Se valorará el uso de los medios informáticos para la presentación”; “utilizar juegos visuales e informáticos para la escritura de palabras y enunciados”; “elaborar informes y exposiciones”; “usar TIC para narrar descripciones, ideas y valoraciones relativas a hechos expuestos”; “usar TIC para elaborar textos escritos bien presentados y correctos, aprovechando las posibilidades de los procesadores de textos, correctores ortográficos, etc.”; “realizar exposiciones orales planificadas [...] de trabajos [...], siguiendo un guión previamente elaborado con ayuda de los medios audiovisuales y de las TIC.”; “usar diccionarios y correctores ortográficos de los procesadores de textos”; “utilizar medios audiovisuales y las tecnologías de la información y de la comunicación como apoyo a las presentaciones orales”; “redactar texto breves en diferentes soportes [...]. Redactar [...] correspondencia postal o electrónica y mensajes”; “producir mensajes [...] en papel o en formato digital [...]”; “exposición oral, escrita y en soporte informático del trabajo realizado”; “componer producciones escritas [...]. Verificar la capacidad del alumnado para comunicarse por escrito de forma planificada, bien sobre papel bien en soporte digital”; “realizar exposiciones orales [...] y escritas [...], aplicando procedimientos para la obtención y tratamiento de la información, empleando recursos audiovisuales y de las tecnologías de la información y de la comunicación [...]. Se evaluará la capacidad de planificar y realizar una breve exposición oral o escrita propia del ámbito académico. Se valorará [...] y el uso de recursos para guiar al auditorio y

mantener su atención”; “redactar textos diversos [...]. En soporte papel o soporte digital [...]”. Algunos contenidos curriculares incluidos en la categoría Cálculo+ (R3+) “Utilizar el ordenador como método para el cálculo de sumas y de restas”; “realizar cálculos con números naturales [...] seleccionando el método más conveniente (…, con ordenador).”; “realizar cálculos numéricos sencillos [...], usando diferentes procedimientos (…, calculadora, ordenador, …)”; “utilizar forma de cálculo mental, escrito o con calculadora, [...]”; “utilizar calculadoras gráficas y programas de ordenador para la construcción e interpretación de gráficas”; “resolver problemas [...] en los que se precise el planteamiento y resolución de ecuaciones de primer y segundo grado o de sistemas de ecuaciones lineales con dos incógnitas. [...] mediante el uso adecuado de los recursos tecnológicos (calculadoras científicas y gráficas, hojas de cálculo, programas de cálculo simbólico, etc.)”; “utilizar técnicas estadísticas elementales para asignar probabilidades [...]. Evaluar si es capaz de [...] y determinar la probabilidad de un suceso, utilizando tablas, calculadora o hoja de cálculo”. Algunos contenidos curriculares incluidos en la categoría Exploración (X1) “Reconocer aspectos tecnológicos en el ambiente doméstico, en la escuela y en el entorno”; “utilizar medios informáticos para localizar poblaciones (SIGPAC, Google Earth …)”; “buscar información en fuentes variadas”; “buscar y seleccionar información disponible en Internet”; “investigar la evolución del ordenador”; “reconocer las aplicaciones de las máquinas y su utilidad para facilitar la realización de determinadas actividades humanas”; “- utilizar los medios de comunicación social y las TIC para obtener, interpretar y valorar informaciones y opiniones diferentes”; “Diccionarios visuales, …, webs infantiles y productos multimedia para la búsqueda de información y de conocimiento”; “reflexionar sobre la utilización de diferentes medios (…, Internet, materiales audiovisuales y multimedia, …) como instrumentos de ayuda para el aprendizaje”; “buscar información relativa a aspectos matemáticos variados [...] disponibles en diversas fuentes: …, Internet, [...]”; “utilizar programas informáticos para


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la construcción y exploración de formas y de elementos geométricos”; “conocer [...] juegos y deportes populares, recopilando información [...]. Se busca comprobar que el alumnado recopile y aporte información [...] utilizando las TIC [...]”;“utilizar los medios de comunicación y las tecnologías de la comunicación y de la información para obtener informaciones sobre los fenómenos naturales, en el tratamiento de datos e interpretación gráfica, en la visualización de modelos explicativos, en la búsqueda de relación entre variables y en la comunicación de resultados.”; “buscar, seleccionar y valorar críticamente información de carácter científico disponible a través de las tecnologías de la comunicación y de la información”; utilizar las TIC como fuente de información y de modelos para a composición escrita”; “utilizar bibliotecas virtuales”;“comprender, buscar y seleccionar información, a partir de diferentes fuentes, relevante relacionada con problemas tecnocientíficos que afectan a la ciudadanía, [...]”; “reconocer la repercusión de los avances tecnocientíficos en la sociedad [...]”. Algunos contenidos curriculares incluidos en la categoría Expresión (X2) “Elaborar carpetas digitales”; “Usar adecuadamente las TIC para la creación de producciones plásticas y musicales sencillas. Se evaluará el uso que el alumnado hace de las TIC a la hora de emplear algunas aplicaciones básicas para el tratamiento de la imagen y del sonido para la creación de producciones propias”; “Elaborar mapas sencillos iniciándose en el empleo de recursos informáticos”; “integrar productos multimedia”; “Utilizar recursos informáticos y nuevas tecnologías en el proceso de elaboración de la imagen fotográfica, el diseño gráfico, el dibujo asistido por ordenador y la edición videográfica. Evaluar si el alumno es capaz de utilizar diversidad de herramientas de la cultura actual relacionadas con las tecnologías de la información y de la comunicación para realizar sus propias creaciones”; “Utilizar [...] instrumentos y dispositivos electrónicos para expresar ideas y sentimientos”; “Elaborar un arreglo para una pieza musical [...] en un fichero MIDI, utilizando un secuenciador o un editor de partituras. Evaluar la capacidad del alumnado para utilizar diferentes recursos informáticos [...]”; “organizar la información

obtenida mediante las TIC”; “componer textos propios de los medios de comunicación, especialmente crónicas destinadas a un soporte impreso o digital, audio o video”; “componer en soporte papel o digital, textos propios del ámbito académico, especialmente [...], mapas conceptuales”; “organizar y usar recursos para el aprendizaje como [...] o recursos digitales o informáticos”; “utilizar ayudas tecnológicas para organización de datos, cálculo de parámetros estadísticos y representaciones gráficas”; “usar aplicaciones de diseñó gráfico por ordenador para la realización de bosquejos y esbozos, empleando escalas, cotas y sistemas de representación normalizados”; “diseñar y elaborar presentaciones destinadas a apoyar el discurso verbal en la exposición de ideas y de proyectos. Evaluar la capacidad de estructurar mensajes complejas con la finalidad de exponerlas públicamente, utilizando el ordenador como recurso en las presentaciones. Se valorará la correcta selección e integración de elementos multimedia en consonancia con el contenido del mensaje, así como la corrección técnica del producto final y su valor de discurso verbal”. Algunos contenidos curriculares incluidos en la categoría Intercambio (X3) “Utilizar las TIC como herramienta para comunicar información”; “valorar la lengua extranjera como instrumento para comunicarse por escrito (chat y correo electrónico)”; “utilizar las tecnologías de la información y de la comunicación para transmitir información (webs, programas multimedia, correo electrónico)”; “componer textos propios de la vida cotidiana [...] como mensajes de chat y de correo electrónico [...]”; “Realizar exposiciones y narraciones orales [...] trabajos colaborativos [...] ayudándose de los medios audiovisuales y de las TIC”; “interesarse por la comunicación con hablantes de la lengua extranjera, utilizando soporte papel o medios digitales”; “utilizar medios informáticos: chats, correo electrónico, etc.”; “comunicarse empleando correspondencia postal o utilizando medios informáticos”; “crear espacios de interacción continua entre el alumnado y el profesorado y de cooperación entre iguales, [...]”; “utilizar e interesarse en tecnologías de la comunicación para intercambios orales y escritos”.



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La variable auxiliar “búsqueda de información” (BI) Debido a que se han encontrado numerosas referencias a buscar y seleccionar información sin referencia al tratamiento de dicha información, se ha procedido, en estos casos, además de incluirse, estas referencias, como contenidos de la categoría curricular exploración (X1), se han recogido en la variable auxiliar BI (búsqueda de información). Con esta variable auxiliar BI pretendemos conocer cuánto de X1 hace referencia exclusiva a buscar información, debido a que el parámetro X1 está sobrecargado y las referencias a búsqueda de información de manera exclusiva son frecuentes. 4. Procedimiento Hemos aplicado esta metodología en el análisis de los currículos oficiales de la Comunidad Autónoma de Galicia y para las etapas educativas de primaria, secundaria obligatoria y bachillerato, que constituyen el primer nivel de concreción curricular. Los documento normativos analizados fueron los siguientes: - Decreto 130/2007, del 28 de junio, por el que se establece el currículo de la educación primaria en la Comunidad Autónoma de Galicia (CEOU 2007a). - Decreto 133/2007, de 5 de julio, por el que se regulan las enseñanzas de la educación secundaria obligatoria en la Comunidad Autónoma de Galicia (CEOU 2007b). - Decreto 126/2008, de 19 de junio, por el que se establece la ordenación y el currículo del bachillerato en la Comunidad Autónoma de Galicia (CEOU 2008). Con el objetivo de conocer y cuantificar las intenciones educativas de los currículos en el sistema educativo de Galicia, hemos procedido a realizar las siguientes tareas: ▪ Se han analizado los currículos y se han extraído los componentes curriculares objetivos, contenidos y criterios de evaluación que hacen referencia al fenómeno TIC estudiado. También se han recogido otras referencias encontradas en los currículos que no pertenecen a los elementos de encuadre anteriores, como introducción, contribución del área/materia a la

competencia tratamiento de la información y competencia digital (educación obligatoria) y orientaciones metodológicas (bachillerato). ▪ Se ha realizado un inventario con los componentes curriculares anteriores. Este inventario, que hemos denominado inventario de intenciones educativas del currículo, se ha realizado para cada una de las áreas/materias incluidas en las etapas educativas investigadas. ▪ Se clasificaron los componentes curriculares contenidos del inventario de intenciones educativas, atendiendo a su tipología (conceptos, procedimientos y actitudes) siguiendo el método MACC. ▪ Se han cuantificado los elementos del inventario de intenciones educativas en función del componente curricular de encuadre (objetivos, contenidos y criterios de evaluación) para cada área/materia. ▪ Se clasificaron los componentes curriculares objetivos, contenidos y criterios de evaluación recogidos en el inventario de intenciones educativas atendiendo a las categorías del modelo propuesto MACC-3X; así para el nivel 3R+ tenemos R1+, R2+ ,R3+, y para el nivel 3X tenemos X1, X2, X3. ▪ Se han cuantificado los elementos del inventario atendiendo al nivel y categoría del modelo MACC-3X para cada área/materia de los currículos. 5. Resultados para los currículos de la Comunidad Autónoma de Galicia A modo de ejemplo, se facilita el inventario de intenciones educativas recogido del currículo del área “Conocimiento del medio natural, social y cultural” de educación primaria. Facilitamos, también, los cuadros y gráficos de resultados del inventario de intenciones educativas de las etapas de primaria, secundaria obligatoria y bachillerato. Para la correcta interpretación de los datos obtenidos tras la aplicación de MACC-3X debemos tener en cuenta que cada elemento del inventario puede estar asociado a más una de las categorías del modelo, así por ejemplo, “usar programas informáticos educativos para leer y escribir …” está registrado tanto en R1+ como en R2+; “buscar y organizar información de contenidos histórico disponible en Internet” está registrado en X1 y en X2; y “utilizar


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las TIC para recoger información, comunicar y esquematizar la información” está registrado en X1, X2 y X3. De esta manera, nos encontramos con un efecto multiplicador en las referencias obtenidas de los currículos. Las frecuencias de las intenciones educativas según MACC-3X son superiores a las

frecuencias de las referencias a las TIC en los currículos; esto es, una referencia del currículo puede estar asociada a más de una intención educativa siguiendo el modelo de diseño establecido por MACC-3X.

Ficha del inventario de intenciones educativas del currículo Área 10- Conocimiento del medio natural, social y cultural Objetivos - Identificar, suscitar y resolver interrogantes y problemas relacionados con el entorno usando estrategias de

búsqueda, selección y tratamiento de la información (…), manteniendo una actitud crítica ante las fuentes de información - Utilizar de manera responsable y creativa las TIC y el material relacionado con la experimentación y con el trabajo de campo para aprender a aprender, para obtener información y para compartir conocimientos.

Primer ciclo Conceptos Procedimientos Actitudes Contenido Reconocer Aspectos tecnológicos en el ambiente doméstico, en la escuela y en el entorno. Identificar Usar Cuidar Componentes básicos de un ordenador Criterios de evaluación

Segundo ciclo Conceptos Procedimientos Actitudes Contenido Utilizar Medios informáticos para localizar poblaciones (SIGPAC, Google Earth …)

Utilizar Las TIC como fuente de información Contrastar Obtener,

seleccionar Información

Comunicar Información en diferentes soportes (visuales, auditivos, digitales, escritos...) Elaborar Carpetas en ordenador conteniendo fotos, recortes de periódico, diseños, esquemas,

artículos y textos expositivos Manejar Programas de simulación en el ordenador para modelizar el sistema Sol-Tierra-Luna Analizar, contrastar

Buscar Información disponible en fuentes variadas

Utilizar Documentos digitales y audiovisuales Utilizar Internet para investigar Elaborar Carpetas digitales Valorar Influencia de la tecnología en las condiciones de vida y en el trabajo Utilizar Fuentes variadas de información Reconocer, reflexionar

Riesgos que pueden generar las herramientas de uso cotidiano.

Interés por cuidar

Presentación de trabajos en papel o en soporte digital.

Buscar, comunicar

Información en Internet

Usar Tratamiento de textos Criterios de evaluación

Se valorará si sabe poner ejemplos de la relevancia que tiene para la economía mundial la introducción de las tecnologías para el desarrollo de la sociedad del bienestar.

Tercer ciclo Conceptos Procedimientos Actitudes Contenido

Buscar, recoger Información en páginas web. Buscar,

seleccionar, esquematizar

Mantener actitud crítica

Información disponible en Internet.

Utilizar Las TIC como herramienta para recoger y comunicar información. Identificar Utilizar Fuentes digitales y audiovisuales para informarse



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Utilizar Las TIC como fuente para recoger información, comunicar y esquematizar la información

Buscar, organizar,

Información de contenido histórico disponible en Internet

Elaborar Informes digitales Investigar La evolución del ordenador a lo largo de la historia Reconocer Las aplicaciones de las máquinas y su utilidad para facilitar la realización de

determinadas actividades humanas Valorar Influencia del desarrollo tecnológico en las condiciones de vida y de trabajo Utilizar Recursos proporcionados por las Tecnologías de la Información para comunicar,

elaborar y buscar información y colaborar. Usar Tratamiento de textos Gestionar Ficheros Valorar Necesidad de controlar el tiempo destinado a las tecnologías de la información y de la

comunicación y su poder de adicción. Criterios de evaluación

- Identificar, describir y analizar procesos de cambio y transformaciones en el entorno (…). Capacidad de reflexionar sobre las múltiples relaciones que permiten las TIC. - Obtener información utilizando fuentes (..), digitales (…). - Elaborar un trabajo utilizando soporte papel y digital (…) recogiendo información de diferentes fuentes (…, Internet), (…).

Resultados del análisis de los currículos en el sistema educativo de Galicia Intenciones educativas en el currículo de educación primaria según MACC-3X Área Total 3R+ % 3X % R1+ % R2+ % R3+ % X1 % X2 % X3 % BI % Conocimiento del medio natural, social y cultural

48 6 13 42 88 1 2 5 10 - - 29 60 7 15 6 13 13 45

Lengua gallega y literatura 42 34 81 8 19 20 48 14 33 - - 7 17 1 2 - - 1 14 Lengua castellana y literatura 42 34 81 8 19 20 48 14 33 - - 7 17 1 2 - - 1 14 Lengua extranjera 42 20 48 22 52 12 29 8 19 - - 11 26 4 10 7 17 2 18 Educación artística 18 1 6 17 94 1 6 - - - - 8 44 7 39 2 11 3 38 Matemáticas 16 8 50 8 50 - - - - 8 50 6 38 2 13 - - 2 33 Educación para la ciudadanía y los derechos humanos

5 1 20 4 80 1 20 - - - - 4 80 - - - - - -

Educación física 5 - - 5 100 - - - - - - 5 100 - - - - 5 100


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0

10

20

30

40

50

60

Conocimiento del

medio natural,

social y cultural

Lengua gallega y

literatura

Lengua castellana y

literatura

Lengua extranjera Educación artística Matemáticas Educación para la

ciudadanía y los

derechos humanos

Educación física

Intenciones educativas del currículo de primaria según modelo MACC-3X

X3

X2

X1

R3+

R2+

R1+

Intenciones educativas en el currículo de educación secundaria obligatoria según MACC-3X

Materia Total 3R+ % 3X % R1+ % R2+ % R3+ % X1 % X2 % X3 % BI % Lengua gallega y literatura 80 51 64 29 36 19 24 32 40 - - 20 25 5 6 4 5 8 40 Matemáticas 65 24 37 41 63 - - - - 24 37 25 38 15 23 1 2 5 20 Lengua castellana y literatura 62 40 65 22 35 9 15 31 50 - - 14 23 8 13 - - 5 36 Informática 62 - - 62 100 - - - - - - 27 44 16 26 19 31 - - Lengua extranjera 58 21 36 37 64 8 14 13 22 - - 21 36 2 3 14 24 6 29 Tecnologías 50 1 2 49 98 - - 1 2 - - 32 64 12 24 5 10 - - Segunda lengua extranjera 48 26 54 22 46 13 27 13 27 - - 9 19 2 4 11 23 3 33 Música 20 - - 20 100 - - - - - - 12 60 8 40 - - 3 25 Ciencias sociales, geografía e historia

14 1 7 13 93 - - 1 7 - - 9 64 3 21 1 7 5 56

Ciencias de la naturaleza: Biología y geología

12 2 17 10 83 1 8 1 8 - - 9 75 1 8 - - 6 67

Educación plástica y visual 11 - - 11 100 - - - - - - 5 45 6 55 - - - - Proyecto interdisciplinar 11 6 55 5 45 2 18 3 27 1 9 3 27 1 9 1 9 - - Ciencias de la naturaleza 10 1 10 9 90 1 10 - - - - 7 70 2 20 - - 5 71 Ciencias de la naturaleza: Física y química

9 1 11 8 89 1 11 - - - - 7 78 1 11 - - 4 57

Educación para la ciudadanía 6 - - 6 100 - - - - - - 6 100 - - - - 6 100 Educación física 5 1 20 4 80 - - 1 20 - - 4 80 - - - - 3 75 Taller de iniciativas emprendedoras

5 - - 5 100 - - - - - - 2 40 1 20 2 40 1 50

Cultura clásica 2 1 50 1 50 - - 1 50 - - 1 50 - - - - 1 100 Latín 1 - - 1 100 - - - - - - 1 100 - - - - 1 100 Historia y cultura de las religiones

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -



16

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Intenciones educativas del currículo de ESO según modelo MACC-3X

X3

X2

X1

R3+

R2+

R1+

Intenciones educativas en el currículo de bachillerato según MACC-3X

Materia Total 3R+ % 3X % R1+ % R2+ % R3+ % X1 % X2 % X3 % BI % Cultura audiovisual 16 - - 16 100 - - - - - - 10 63 6 38 - - - - Lengua castellana y literatura I y II 12 6 50 6 50 - - 6 50 - - 6 50 - - - - 5 83 Lengua extranjera I y II 12 5 42 7 58 2 17 3 25 - - 6 50 - - 1 8 2 33 Ciencias para el mundo contemporáneo 11 - - 11 100 - - - - - - 11 100 - - - - 1 9 Ciencias de la tierra y ambientales 9 1 11 8 89 - - 1 11 - - 5 56 2 22 1 11 - - Literatura universal 8 2 25 6 75 - - 2 25 - - 4 50 2 25 - - 3 75 Física 8 - - 8 100 - - - - - - 4 50 2 25 2 25 - - Química 8 - - 8 100 - - - - - - 4 50 2 25 2 25 1 25 Física y química 7 - - 7 100 - - - - - - 4 57 1 14 2 29 - - Economía 7 - - 7 100 - - - - - - 6 86 1 14 - - - - Griego I e II 7 - - 7 100 - - - - - - 3 43 2 29 2 29 1 33 Latín I y II 7 - - 7 100 - - - - - - 3 43 2 29 2 29 1 33 Análisis musical I y II 6 - - 6 100 - - - - - - 6 100 - - - - 3 50 Historia del arte 6 - - 6 100 - - - - - - 4 67 1 17 1 17 3 75 Historia de la música y de la danza 6 - - 6 100 - - - - - - 6 100 - - - - 2 33 Lenguaje y práctica musical 6 - - 6 100 - - - - - - 2 33 4 67 - - - - Educación física 5 - - 5 100 - - - - - - 2 40 2 40 1 20 1 50 Lengua gallega y literatura I y II 5 2 40 3 60 1 20 1 20 - - 3 60 - - - - 2 67 Biología y geología 5 - - 5 100 - - - - - - 4 80 - - 1 20 - - Economía de empresa 5 - - 5 100 - - - - - - 5 100 - - - - 3 60 Historia del mundo contemporáneo 5 2 40 3 60 - - 2 40 - - 3 60 - - - - 1 33 Matemáticas aplicadas a las ciencias sociales I y II 5 2 40 3 60 - - - - 2 40 1 20 2 40 - - - -


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Técnicas de expresión gráfico-plásticas. 4 - - 4 100 - - - - - - 2 50 1 25 1 25 1 50 Tecnología industrial I y II 4 - - 4 100 - - - - - - 2 50 2 50 - - - - Historia de España 3 - - 3 100 - - - - - - 3 100 - - - - 3 100 Dibujo técnico I y II 3 - - 3 100 - - - - - - - - 3 100 - - - - Biología 3 - - 3 100 - - - - - - 3 100 - - - - 2 67 Electrotecnia 3 1 33 2 67 - - - - 1 33 1 33 1 33 - - 1 100 Matemáticas I y II 3 1 33 2 67 - - - - 1 33 1 33 1 33 - - - - Filosofía y ciudadanía 2 - - 2 100 - - - - - - 2 100 - - - - 2 100 Historia de la filosofía 2 - - 2 100 - - - - - - 2 100 - - - - 2 100 Diseño 2 - - 2 100 - - - - - - 1 50 - - 1 50 1 100 Volumen 2 - - 2 100 - - - - - - 1 50 1 50 - - 1 100 Geografía 2 - - 2 100 - - - - - - 2 100 - - - - - - Anatomía aplicada 1 - - 1 100 - - - - - - 1 100 - - - - 1 100 Artes escénicas - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Dibujo artístico I y II - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

0

2

4

6

8

10

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14

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18Intenciones educativas del currículo de bachillerato según modelo MACC-3X

X3

X2

X1

R3+

R2+

R1+



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6. Conclusión Hemos presentado una metodología que permite obtener y clasificar las intenciones educativas de los currículos oficiales. Esta metodología la estamos aplicando para conocer las intenciones educativas que en materia TIC se recogen de los actuales currículos LOE dentro del sistema educativo de Galicia. Dicho estudio se encuadra en la investigación sobre la situación de la Informática desde una perspectiva global y dentro del sistema Referencias

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Batalla de prácticas, una estrategia para el trabajo de laboratorio que refleja el mundo real

Xabiel G. Pañeda, David Melendi, Roberto García, Raquel Blanco, Sergio Cabrero

Departamento de Informática, Universidad de Oviedo

Campus de Viesques, s/n, 33204, Xixón, Asturies, Spain {xabiel, melendi, garciaroberto, rblanco, cabrerosergio}@uniovi.es

Resumen: Uno de los elementos de aprendizaje más importantes en las carreras técnicas es el trabajo de laboratorio. En él, los estudiantes aprenden a desarrollar tareas similares a las que les esperan en el mundo profesional. Estas actividades ayudan a fijar los conocimientos teóricos y conseguir ciertas habilidades transversales muy importantes en el trabajo real. En este artículo se presenta una experiencia para organizar prácticas de laboratorio muy asemejada al entorno profesional competitivo y lleno de riesgos. El objetivo será poner en situación al alumno y añadir al propio desarrollo de la práctica componentes que se encontrarán en su trabajo cotidiano. Adicionalmente, la técnica aplicada tratará de aumentar la motivación y de disminuir la posibilidad de copia de los trabajos desarrollados. Palabras clave: Prácticas de laboratorio, innovación docente, servicios de Internet. Abstract: Laboratory classes are one of the most important learning elements in technical degrees. In these classes, the students learn while carrying out activities similar to those they will encounter in a professional environment. These activities help to strengthen theoretical principles while allowing the students to develop certain skills which will be very useful for their careers. In this paper we present an experience in the organization of laboratory classes very close to real professional environments: full of competitiveness and risks. The goal is to establish an initial point of development for the students and adding further components similar to those they will find in the future. Also, the applied technique tries to increase the motivation of the students and, at the same time, decrease the possibility of cheating. Key words: Laboratory assignments, Internet services.


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1. Introducción Uno de los elementos básicos de aprendizaje en las enseñanzas técnicas es el trabajo de laboratorio, también conocido como prácticas. En ellas el estudiante realiza, en un entorno controlado y con ciertos límites, tareas muy parecidas a las que desarrollará en su actividad profesional futura. Esa similitud, puede conferirle las capacidades de análisis, trabajo en grupo, comunicación oral y escrita, además de fijar sus conocimientos técnicos. Mantener un desarrollo equilibrado y paralelo de conocimientos teóricos y prácticas de laboratorio aumentará las posibilidades del futuro ingeniero de triunfar en su carrera profesional. Este artículo presenta una experiencia desarrollada en asignaturas de las carreras de Ingeniería Técnica en Informática e Ingeniería de Telecomunicación dentro del campo de los servicios de Internet (web, audio/vídeo streaming, DNS, telnet, etc.) En ella, se propone un método para el desarrollo de prácticas que trata de asemejarse lo más posible a un entorno real, buscando la motivación del alumno y tratando de evitar un gran problema dentro de la evaluación de los trabajos prácticos, como es el de la copia. La idea será crear un entorno de trabajo donde los grupos compitan entre sí asemejándose al papel que juegan los desarrolladores de servicios y los cracker que intentan manipular los mismos. Compuesto de varias fases, este método al que denominamos “batalla de prácticas”, estimulará la competencia, la observación, el análisis del entorno y la búsqueda de diseños robustos. El resto del artículo se estructura de la siguiente forma. En la sección II se comentan los trabajos relacionados. La sección III describe el diseño de la batalla de prácticas, definiendo los roles, el planteamiento y el desarrollo temporal. El proceso de evaluación se define en la sección IV. El desarrollo práctico de la propuesta y los resultados obtenidos con la misma se comentan en la sección V. Por último, las conclusiones y los trabajos futuros se describen en las secciones VI y VII.

2. Trabajos Relacionados A pesar de que la clase magistral es el modelo predominante en la enseñanza actual, existen propuestas de otros métodos para desarrollar las clases y evaluar a los estudiantes. Algunos, como pueden ser el aprendizaje activo [Bonwell y Eison 91], las buenas prácticas educativas [Chickering y Gamson 87] o el aprendizaje basado en problemas [Barrows y Tamblyn 80], sugieren que el alumno debe ir más allá del simple espectador. Por ejemplo, mediante la lectura de materiales adicionales, la discusión con los compañeros, la cooperación o la resolución de pequeños proyectos y casos reales. De esta forma, se intenta que los alumnos progresen en su conocimiento sobre la materia, siendo capaces de conquistar los sucesivos niveles de aprendizaje definidos en la taxonomía de Bloom [Bloom et al. 56]. Otras propuestas [Hilborn 94] ahondan en los beneficios del trabajo en equipo en estudiantes de ingeniería, ya que les permite adaptarse al ambiente que encontrarán en sus futuros trabajos. En [Pimmel 03] se va más allá, analizando diversos métodos que los docentes pueden emplear para el seguimiento y evaluación de los alumnos, por ejemplo la co-evaluación o los informes periódicos. El uso de casos reales para motivar a los estudiantes de enseñanzas técnicas es una práctica común. Ya en 1966 Beakley [Beakey y Price 66] proponía la realización de una competición de diseño en el primer año de los estudios de ingeniería. De este modo, los estudiantes adquirían desde el primer momento una perspectiva real sobre su futuro profesional. Más recientemente, han surgido interesantes propuestas sobre organización de cursos y prácticas de laboratorio basadas en proyectos en grupo, aprendizaje autónomo o competición. En la Universidad de Detroit [Paulik y Krishnan 01], se propone a los alumnos de un curso la construcción de coches inteligentes para, posteriormente, ser presentados a una competición real. Por otro lado, el programa EPICS [Coyle et al. 05] propone a equipos multidisciplinares de universitarios realizar proyectos para entidades sin ánimo de lucro. Sus promotores afirman que ha sido valorado por los estudiantes muy positivamente. En el sistema universitario español también existen propuestas interesantes, como la enseñanza de aspectos de robótica móvil [Angulo et


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al. 06] mediante proyectos de distinta duración, integrados en asignaturas y proyectos fin de carrera. En áreas de conocimiento más cercanas a este artículo existen algunas experiencias, especialmente en el ámbito de la seguridad de la información. Cabe destacar el CyberDefense Exercise (CDX) [Schepens y James 03], organizado por academias militares estadounidenses. Los alumnos deben gestionar una red y sus recursos, mientras son sometidos a ataques e imprevistos. La capacidad de mantener los servicios de esa red activos determina el ganador, pero todos los alumnos lo consideran una gran experiencia de aprendizaje. A raíz de este éxito, experiencias similares han sido recreadas también en el entorno universitario [Conklin 07]. La “batalla de prácticas” se apoya en los métodos de aprendizaje expuestos, los principios para el trabajo en grupo y algunas características de la organización de las prácticas relatadas. Se propone una experiencia muy similar a las del mundo profesional y se intenta motivar a los alumnos para que progresen por sí mismos e incentiven su creatividad. Además, se utiliza el espíritu de competición visto en otros trabajos, pero poniendo a varios grupos de alumnos enfrentados en dos bandos con distintas finalidades, lo que consideramos novedoso respecto a trabajos previos y una motivación adicional para los alumnos. 3. Diseño A nivel general puede decirse que la “batalla de prácticas” es una forma de realizar trabajos de laboratorio por grupos en la que estos compiten entre sí. Para llevar este objetivo a cabo se estructurará en diferentes fases de desarrollo y contienda en las que los alumnos prueban unos sistemas contra otros. El proceso de evaluación combinará aspectos relacionados con la calidad técnica, el éxito conseguido en las contiendas y la presentación del trabajo, analizados por el profesor, con una co-evaluación realizada entre los miembros de cada uno de los grupos. Para buscar la motivación del alumno se rodeará toda la actividad de un ambiente muy “peliculero”. En la

figura 1 puede observarse una de las transparencias para la presentación de la actividad en clase.

Figura 1. Presentación a los alumnos de la batalla de prácticas

3.1. Roles El primero de los pasos a la hora de preparar una batalla de prácticas será dividir los alumnos en grupos. El tamaño de los grupos dependerá de la dificultad del trabajo propuesto, si bien, resulta muy común definirlo en torno a cuatro o cinco personas [Hackman y Vidmar 70]. Estos grupos podrán asumir dos tipos de roles a los que hemos denominado buenos (B) o Clint Eastwood y malos (M) o Lee Van Cleef. La razón para utilizar esta nomenclatura es captar en cierta medida el interés del alumno. Tanto si conocen la película “El bueno, el feo y el malo” de la que se han extraído los personajes, como si no, se busca conseguir en ellos una motivación especial. Si fuera necesario podría generarse un ambiente jocoso dejando el personaje del feo para el profesor. 3.2. Planteamiento El planteamiento de la batalla de prácticas resulta bastante sencillo. Por un lado los grupos buenos diseñarán, implementarán y desplegarán un servicio siguiendo unas especificaciones técnicas que definen ligeramente la funcionalidad y una interfaz. Por otro lado, los grupos denominados como malos, crearán un sistema capaz de llevar al caos al servicio desarrollado por los grupos buenos o simplemente hacer que éste produzca resultados no esperados.


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Todos los sistemas de los grupos buenos se probarán contra los de los malos. De esta forma el proceso se asemejará a la realidad, donde un servicio tiene que estar preparado para soportar ataques de diferentes tipos y un atacante diseña un sistema para atacar a servicios desarrollados con características diferentes. 3.3. Objetivos Este método de desarrollo de prácticas pretende alcanzar dos tipos de objetivos. Por un lado los técnicos y por otro el del desarrollo de competencias transversales. Así, los objetivos técnicos persiguen conseguir que los alumnos aprendan las técnicas para desarrollar un sistema teniendo en cuenta aspectos de seguridad y evolución. En cuanto a las competencias o habilidades horizontales, se pretenden desarrollar, en las diferentes fases del proceso, las que siguen:

• Capacidad de aplicar conocimientos en la práctica. Será necesario aplicar a un entorno práctico los conocimientos teóricos estudiados en la asignatura.

• Capacidad para organizar y planificar el tiempo. Los estudiantes deberán organizar su trabajo ya que el sistema solamente establece un conjunto de hitos. La asistencia a las sesiones presenciales es libre. Además los alumnos pueden elegir el horario de las mismas.

• Comunicación oral y escrita. Los alumnos deberán entregar una serie de informes y realizar una presentación al finalizar el trabajo.

• Capacidad de investigación. Puesto que no se les da un diseño del sistema que deben de construir, deberán investigar observando otros disponibles.

• Habilidades para buscar, procesar y analizar información procedente de fuentes diversas. Las fuentes de información de las que se pueden valer para desarrollar el sistema pueden ser muy diversas. Desde otros sistemas similares en funcionamiento, estándares, tutoriales, etc.

• Capacidad para tomar decisiones. A lo largo del desarrollo de la práctica los alumnos deberán tomar muchas y variadas decisiones sobre qué elementos incluir, con qué tecnología desarrollar, cómo evaluar el sistema, etc.

• Capacidad para el trabajo en equipo. Puesto que la práctica se desarrolla en equipo será necesario

trabajar esta competencia. 3.4. Desarrollo Temporal La práctica se desarrollará en varias fases, tal y como se muestra en la figura 2. En la primera, denominada fase de desarrollo ciego, los estudiantes desarrollarán su sistema basándose en una especificación proporcionada por el profesor. La razón para esto, es tener una interfaz común que posibilite que todas las prácticas se prueben contra todas. El nombre de esta fase se debe al hecho de que ninguno de los equipos conoce lo que están haciendo los grupos contrarios, a parte de la interfaz proporcionada por el profesor. Esta situación trata de simular el entorno de competencia del mundo profesional, donde se desconoce qué diseños están utilizando los competidores y mucho menos los posibles boicoteadores. La clave para evitar que los grupos se filtren unos a otros sus diseños es que eso haría que fracasaran en la fase de contienda posterior. Puesto que el éxito será uno de los factores que intervendrán en la nota del trabajo, evitarán compartir información. En esta fase los grupos tendrán que tomar decisiones funcionales (definiendo las capacidades de su sistema), de diseño (diseño arquitectónico y de medidas de seguridad del sistema) y tecnológicas (seleccionando las tecnologías con las que se va a implementar). Al finalizar esta fase los alumnos presentarán una pequeña memoria (2-3 páginas) comentando la solución técnica adoptada. Se trata del primero de los informes periódicos que se utilizarán para el seguimiento, tal y como se sugiere en [Pimmel 03].

Figura 2. Fases de la Batalla de prácticas


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Una vez finalizada la fase de desarrollo ciego se iniciará un proceso de evaluación. Esta fase la denominamos fase de contienda porque los grupos buenos serán atacados por los grupos malos. En este momento los equipos de los malos tendrán que inferir las medidas utilizadas por los buenos mediante técnicas de ingeniería inversa. Por otro lado, los buenos deberán observar la evolución de sus sistemas, intentando averiguar los mecanismos utilizados por los malos para efectuar los ataques. Durante este periodo los grupos buenos se limitarán a monitorizar sus sistemas para aprender de lo ocurrido. Esta información permitirá a los alumnos obtener una visión preliminar sobre los conocimientos adquiridos, lo que se considera una buena práctica en el proceso educativo [Chickering y Gamson 87]. Al finalizar esta fase los alumnos generarán un informe (2-3 páginas) indicando los resultados de la contienda. Con la información recabada en la fase anterior los grupos podrán comenzar el diseño de mejoras. Estas mejoras se realizarán sobre copias diferentes a las que están accesibles al resto de los grupos. De esta forma el proceso de mejora será también parcialmente ciego, ya que se desconoce qué modificaciones están realizando el resto de los grupos. Tras la fase de mejora se producirá la fase de contienda definitiva. En ella se publicarán los nuevos sistemas desarrollados por los grupos buenos para que los malos puedan probar sus propios sistemas. Al igual que en la fase de desarrollo ciego los grupos buenos no podrán hacer mejoras, ya que esto desconcertaría a los equipos malos que podrían encontrarse que una solución que funcionaba ayer hoy ha dejado de ser válida. A pesar de que esta limitación aleja la práctica de un entorno auténticamente real, se impone para evitar el caos que podría generarse al entrar en una dinámica de mejora en caliente. Podría darse el caso de que los grupos estuvieran haciendo cambios mientras son atacados, alcanzando un punto de estrés que va más allá de los objetivos del trabajo, aunque sea muy real. Al terminar la fase se presentará un informe similar al de la contienda anterior indicando las mejoras realizadas y los resultados y conclusiones obtenidos.

La última fase de la batalla de prácticas será la de presentación. En ella los grupos presentarán durante 10 minutos el diseño técnico de la solución adoptada y si lo creen conveniente opciones evaluadas, descartadas y posibles mejoras que no ha sido viable implantar. Al acabar se procederá con un turno de preguntas tanto del profesor como del resto de los alumnos de la asignatura. El objetivo de esta fase será compartir el conocimiento adquirido, posibilitando el ver el porqué de los fallos, elementos no considerados o simplemente otras soluciones totalmente diferentes. Se pretende así que los alumnos sean capaces de juzgar y discutir otras soluciones, el nivel más alto en la taxonomía de Bloom [Bloom et al. 56]. 4. Evaluación El proceso de evaluación consistirá en una composición de valoraciones generadas en cada una de las fases de la “batalla”. De todas ellas, parte serán establecidas por el profesor y parte por los propios alumnos. De esta forma, al terminar la primera fase de contienda se analizarán tanto los resultados como la validez y la justificación de la solución técnica. Es decir, si se ha conseguido o no manipular el servicio en el caso de los Malos, y al revés para los Buenos. Puesto que evaluar solo por este criterio podría ser injusto, ya que una solución buena puede ser vencida por otra mejor/excelente, se valorará tanto la solución técnica, como el análisis desarrollado para llegar a la misma. Además se premiará el esfuerzo realizado. Al finalizar la segunda fase de contienda, se utilizará el mismo criterio, pero en este caso teniendo en cuenta fundamentalmente la capacidad de mejora del equipo. A estas notas establecidas por el profesor se le añadirán otras dos establecidas por un tribunal y por los miembros del equipo evaluado. Un tribunal de tres profesores ajenos a la asignatura califica la presentación final del trabajo y la respuesta a las preguntas posteriores. El objetivo será evaluar cómo los alumnos son capaces de presentar su solución a personas que no han seguido el desarrollo del trabajo. La nota se complementará con un proceso de co-evaluación similar al discutido en [Pimmel 03], ya que se considera un elemento adicional de motivación para los alumnos [Valero-García y Díaz de Cerio 05], que intentarán esforzarse ante sus compañeros. Cada


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alumno dispondrá de 5 puntos a asignar a cada miembro del grupo. Por ejemplo, si el grupo tiene 5 miembros dispondrá de 25 puntos. Dichos puntos podrán ser distribuidos entre los miembros de forma individual con un máximo de 10. De esta forma si dos de los estudiantes tienen dos 10 solo quedarán 5 puntos para repartir entre el resto. Puesto que por lo general los estudiantes se toman muy en serio los criterios de evaluación, la nota final también puede convertirse en un elemento adicional de motivación. Por ello, es muy importante que queden claros desde el principio y que, además, el resultado final refleje el trabajo que han desarrollado en la realización de la práctica. Así, para evaluar la calidad de los trabajos realizados por cada uno de los grupos de trabajo, se propone una rúbrica como la que se indica en la tabla 1. En ella han de constar todos los aspectos relevantes en cada una de las fases de la batalla de prácticas.

Tabla 1. Ficha de Evaluación del Profesorado

Criterio Excelente (3 ptos)

Bien (2 ptos)

Regular (1 pto)

Mal (0 ptos)

Puntuación (0-3 puntos)

A. Solución técnica B. Resultados contienda C. Adecuación tiempos D. Capacidad de mejora E. Presentación pública F. Conclusiones

Total Grupo = 10/3*(0.2*A+0.2*B+0.1*C+0.2*D+0.2*E+0.1*F)

0-10 puntos

Para la realización de la co-evaluación se indicará a los alumnos que rellenen una ficha como la que se muestra en la tabla 2, indicando un límite máximo de puntos por miembro de 10.

Tabla 2. Ficha de co-evaluación

Alumno Puntos

alumno 1 ...

Puntos alumno 5

Media Co-evaluación

Alumno 1 ... ... ...

Alumno 5 ... TOTAL 25 25 25 25

Con esto, la nota final de cada alumno, limitada a 10 puntos, quedará determinada por el trabajo del grupo complementada por la valoración individual de su esfuerzo y dedicación por parte de los compañeros:

Nota final = Total grupo + Co-evaluación-5

5. Desarrollo Práctico La técnica de la batalla de prácticas se ha llevado a cabo durante el curso 2008-2009 en las asignaturas de Redes de Computadores de los estudios de Ingeniería de Telecomunicación y Servicios de Comunicaciones de los de Ingeniería Técnica en Informática (Universidad de Oviedo), cuyas características se muestran en la tabla 3. El programa de estas asignaturas se centra en los protocolos y servicios del nivel de aplicación de la pila TCP/IP. Entre los numerosos existentes se estudia, HTTP y los servicios web, RTSP y los servicios de audio/vídeo streaming, DNS, telnet, e-mail, etc.

Tabla 3. Asignaturas

Asignatura Redes de Computadores Servicios de Comunicaciones Estudios Ing. Telecomunicación Ing. Téc. Informática Curso 4º 3º Créditos 7,5

(4,5Teoría+3Prácticas) 4,25 (3,25Teoría+1Prácticas)

ECTS 6,5 4 Prácticas 2 horas semanales 1,5 horas cada dos semanas Realización del trabajo práctico

Opcional Obligatorio

Tipo Troncal, cuatrimestral Cuatrimestral, obligatoria en la especialidad de Sistemas y optativa en la de Gestión

Nº Alumnos 67 69

5.1. Ejercicio Propuesto Para analizar el funcionamiento de esta estrategia de planteamiento y evaluación de prácticas se ha propuesto a los alumnos de ambas asignaturas un ejercicio a realizar en los cuatro meses de duración de las mismas. El ejercicio consistirá en el desarrollo de un servicio de votación por Internet para los grupos B, y de un sistema de votación automática para los grupos M capaz de manipular los votos del sistema desarrollado por los grupos buenos. El sistema de votación será abierto, es decir, no será necesario introducir usuario y clave, similar al que utilizan los periódicos digitales, y deberá permitir la participación del mayor número de internautas posibles. La idea es que éste no sea algo totalmente restrictivo que únicamente permita, por poner un ejemplo, votar a un usuario por subred. Para


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concretar un poco más cómo debe de ser el sistema se les sugerirá un servicio como referencia. En este caso hemos seleccionado el del periódico digital la Opinión de A Coruña por tener un nivel de complejidad adecuado. En la figura 3 se muestra un ejemplo de votación. Aunque en un entorno completamente real los alumnos del grupo M deberían descubrir por su cuenta las URLs, CGIs y parámetros del sistema de votación, en este caso se proporcionará una interfaz para facilitar el trabajo y conseguir compatibilidad entre las prácticas. Así, será posible probar el funcionamiento de todos los B contra todos los M.

Figura 3. Sistema de votación de la Opinión de A Coruña El código base proporcionado será el siguiente: <html> <head> <title>Sistema de votación</title> </head> <body> <h2>Vote por una de las opciones:</h2> <form name="formulario" method="post" action="xxx"> <input type="radio" name="voto" value="opcion1"/>Opción 1<br/> <input type="radio" name="voto" value="opcion2"/>Opción 2<br/> <input type="radio" name="voto" value="opcion3"/>Opción 3<br/> <input type="radio" name="voto" value="opcion4"/>Opción 4<br/> <input type="reset" name="reset” value=”Limpiar”/> <input type=”submit” name=”enviar” value=”Enviar”/> </form> </body> </html>

5.2. Objetivos Además de los objetivos en el campo de las competencias transversales presentadas en la sección III.C, en este ejercicio se han planteado los siguientes objetivos técnicos:

• Conocer con profundidad el protocolo HTTP (peticiones, cabeceras, etc.)

• Conocer el uso de cookies, sesiones y elementos para la obtención de información sobre el cliente que accede al servicio.

• Analizar los peligros y fraudes a los que están sometidos los servicios de Internet.

• Alcanzar unas nociones básicas en el campo del desarrollo de servicios Web.

• Alcanzar algunas nociones sobre técnicas de monitorización y forenses.

• Entender la necesidad de mantener un equilibrio entre la búsqueda de seguridad (introducción de restricciones a los atacantes) y el éxito del servicio (facilitar el voto a los usuarios legítimos).

5.3. Material Para el desarrollo del trabajo los alumnos pueden utilizar cualquier tipo de tecnología y desplegarla en el servidor(es) que crean conveniente. Adicionalmente, se instalarán 3 equipos para que puedan utilizarlos si lo creen conveniente. De estos tres equipos, el primero será un servidor con sistema operativo Linux, que tendrá disponible un servidor Web Apache (incluido PHP), un sistema de gestión de bases de datos MySQL y JVM. Por otro lado, el segundo será un servidor DHCP, que permitirá asignar direcciones dentro de un rango a equipos de su misma subred. Finalmente, el tercero será un equipo dotado de JVM y configurado para obtener su dirección IP mediante el servidor DHCP. 5.4. Desarrollo de la Práctica 1) Primera sesión En la primera sesión los alumnos todavía no sabían qué papel iban a asumir en la batalla. La idea era jugar un poco al desconcierto. Así que el profesor


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llegó al aula y se sentó, dedicándose a sus cosas sin dar ninguna explicación. Por lo general los alumnos, que están acostumbrados a prácticas de laboratorio guiadas, se dedicaron a navegar por Internet esperando a que el profesor se levantase y diera alguna indicación. Pasado un tiempo, bien porque los alumnos preguntaron o bien porque el profesor creyó que la espera fue suficiente, éste se levantó y preguntó “¿cómo va la práctica?”. Este hecho sorprendió un poco a los alumnos, que en su mayoría respondieron que no sabían por donde empezar. Para asociarlo al mundo profesional real se les indicó que este trabajo era como un proyecto que les pudieran encargar una vez titulados. De este modo una vez recibido el encargo lo primero sería:

1 Analizar si existen sistemas similares en el mercado a lo que se solicita.

2 En caso de existir, cómo funcionan, tecnologías existentes, problemas que tienen, etc.

Para el caso particular de votaciones por Internet la pregunta podría ser “¿Sabéis cómo funciona un sistema de votaciones Web?, pues ese es el primer punto por el que hay que empezar. Buscad periódicos que tengan encuestas y echad un vistazo. Luego podéis seguir buscando a ver si existen explicaciones de cómo funcionan y qué problemas tienen”. La lección a aprender de esta sesión, debería ser que siempre al empezar un proyecto la primera tarea es documentarse. Al finalizar la primera sesión se procede a asignar el rol a cada uno de los grupos a través de un sorteo. 2) Sesiones en la fase de desarrollo ciego Superando el desconcierto inicial, los alumnos comenzaron a analizar servicios Web de diferentes medios de comunicación tratando de seguir las recomendaciones dadas en la primera sesión por el profesor. Una vez dotados de los conocimientos suficientes, los equipos B intentaron reproducir alguno de los servicios que han analizado conservando la interfaz normalizada proporcionada por el profesor. Mientras tanto, los equipos M, se centraron en la recuperación y estudio de los mensajes intercambiados entre clientes y servidores utilizando

diferentes tipos de sniffers. Con la información obtenida fueron creando sus propios programas cliente. En su mayoría el lenguaje utilizando fue Java y el método de comunicación librerías de sockets (que conocen de cursos anteriores) o de gestión de conexiones HTTP (descubiertas durante la búsqueda de información). Fijándose en la información obtenida con los sniffers, generaron peticiones HTTP y procesaron las respuestas. Como método de evaluación y puesto que todavía no podrían probarlos con los servicios de los grupos buenos, algunos decidieron intentar votar con sus programas en servicios comerciales. Los resultados fueron dispares. En algunos casos consiguieron generar votos y en otros no. En todo caso pudieron observar efectos como:

• Que la mayoría de servicios introducen cookies en el cliente para controlar la repetición del voto.

• Que existen sistemas que permiten votar un número limitado de veces desde la misma IP y otros que permiten votar solo una vez.

Al finalizar la fase de desarrollo ciego los diferentes grupos entregaron las memorias donde describían las soluciones adoptadas. Algunos de los diseños por los que optaron los grupos B fueron los siguientes:

• Diseño 1. Cuando el usuario entra en la página del sistema de votación, se genera una cookie que se envía al usuario. En ella se introduce una marca horaria y se codifica combinándola con la dirección IP (MD5). En ese mismo momento se crea una sesión con un conjunto de variables con valores aleatorios. Dichos valores se incluirán en la URL del atributo action del formulario de votación. Cuando el usuario intente realizar la votación se comprobará si los valores de la cookie y los de la URL son los almacenados previamente por el sistema. En caso de coincidir se chequeará si dicha dirección IP ha sido previamente vetada. En caso afirmativo se rechaza el voto y en caso negativo se computa el voto y se marca la dirección como vetada. Este veto se mantendrá durante un tiempo determinado.

• Diseño 2. Cuando un usuario entra en el sistema se busca la dirección IP de la que procede. Si la petición viniera de un proxy se buscaría la


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dirección original. En caso de estar dicha dirección registrada el voto no será tenido en cuenta. El bloqueo de dicha dirección se mantendrá durante un tiempo determinado.

• Diseño 3. Cuando un usuario entra en el sistema por primera vez se genera una cookie con un tiempo de vida determinado, y se obtiene y almacena la dirección IP. Si la cookie ya existía o la dirección IP ya había sido empleada en una votación previa tenida lugar en un cierto periodo de tiempo, el voto es desechado.

• Diseño 4. Cuando un usuario entra en el sistema se obtienen la dirección IP y los valores de ciertas variables de entorno de la máquina cliente, en este caso, número de puerto de conexión y versión del navegador. El sistema almacena estos datos para desechar votos que procedan de un usuario que presente valores ya registrados.

Los grupos M optaron por diseños como:

• Diseño A. El sistema ignora las cookies y enmascara su dirección IP utilizando proxys. Maneja dos listas, una con los proxys que permiten realizar la votación y otra con aquellos que no dan buenos resultados, para evitar su uso posterior. El ataque se automatiza mediante un programa que simula ser un navegador, utilizando para ello el envío de peticiones HTTP.

• Diseño B. El sistema maneja dos tipos de cookies. Las primeras son las de sesión que se recogen a la entrada del sistema y luego se envían al votar. Las segundas son las de veto, que se eliminan una vez se ha votado. Adicionalmente, el sistema enmascara su dirección IP utilizando proxys. Se introducen también cabeceras indicando tipos de navegadores variados y se temporizan las peticiones.

3) Sesiones en la fase de contienda En la fase de contienda la mayoría de los grupos M aplicaron un método de dos etapas. La primera se centraba en realizar peticiones a los servicios B desde navegadores y monitorizar las respuestas mediante analizadores de protocolos. En la segunda, con las conclusiones obtenidas en la etapa anterior, configuraron los parámetros de sus aplicaciones de ataque para intentar votar de forma automática. En algunas ocasiones el resultado del ataque fue positivo

y en otras no, a pesar de que consiguieron averiguar algunas medidas de protección de los servicios B. Por otro lado, algunos grupos M se aprovecharon del hecho de tener acceso al servidor donde estaban localizados los servicios de los grupos B. Así, algunos estudiaron el contenido de los ficheros fuente para ver las medidas de protección que utilizaban los grupos B. Incluso en algunas ocasiones, optaron por escribir directamente en el fichero de datos o en la base de datos en los que se guardaban los votos. Otros M también aprovecharon esta circunstancia para realizar un ataque accediendo a la información de sesión, que estaba almacenada en el directorio por defecto. Además de falsear los resultados de las votaciones, también se llevaron a cabo ataques por denegación de servicio sobre aquellos sistemas que se bloqueaban durante un tiempo para evitar votaciones masivas y fraudulentas en dicho periodo. 4) Sesiones en la fase de mejora En la fase de mejora los grupos B analizaron los resultados de su encuesta y la información almacenada en sus bases de datos. En algunos casos este análisis puso de manifiesto diversos errores en la implantación final de sus sistemas, lo que permitía a los atacantes realizar el sabotaje sin tener que enfrentarse a las medidas de seguridad que se habían diseñado en la fase de desarrollo ciego. Además de solucionar los problemas de implementación observados los grupos B incorporaron una serie de mejoras, entre las que se encuentran las siguientes:

• Mejora 1. El sistema lleva a cabo una comprobación de la dirección IP desde la que se realiza el voto en cada uno de los pasos seguidos desde la entrada del usuario en el sistema hasta la contabilización.

• Mejora 2. El sistema incorpora una protección mediante cookies, impidiendo realizar el voto si son borradas y bloqueando de forma temporal la dirección IP desde la que se lleva a cabo la votación.

• Mejora 3. El sistema implementa el control de acceso a través de sesiones de usuario y genera una clave para garantizar que la votación se


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realiza desde su página principal.

• Mejora 4. El sistema establece un filtro basado en la dirección IP, ignorando los votos que en un cierto periodo de tiempo vayan destinados a la misma opción y estén originados desde una dirección IP con los dos primeros bytes iguales. También implementa un filtro basado en el tiempo de acceso, eliminando votos que se produzcan sobre la misma opción en un intervalo de tiempo muy corto.

• Mejora 5. El sistema incorpora diversas variables de entorno de la máquina del cliente para establecer un filtro basado en el porcentaje de valores similares de estas variables en votaciones hacia una misma opción.

• Mejora 6. El sistema no presenta los votos de forma inmediata, sino que los almacena de forma temporal y no visible durante un periodo de tiempo. De forma periódica, aplica un filtro que detecta patrones en los votos temporales, eliminando los que parecen fraudulentos y pasando los otros al estado definitivo.

• Mejora 7. Cuando se detectan situaciones anómalas, el sistema no informa sobre esta circunstancia, sino que presenta resultados que parecen correctos pero que en realidad no lo son.

Por otro lado, los grupos M han incorporado sus propias mejoras entre las que se encuentran las que siguen:

• Mejora A. El sistema genera peticiones que parecen proceder de un proxy, falseando las direcciones IP originales sobre las que éste informaría. En primer lugar eligiendo una subred y generando direcciones IP consecutivas y posteriormente generando direcciones IP aleatorias dentro de un conjunto de rangos determinado.

• Mejora B. El sistema se comporta como un navegador convencional utilizado por un usuario humano. Se hace una petición inicial, se espera un tiempo de reflexión de un supuesto usuario humano y luego se realiza la votación. Transcurrido un periodo de tiempo determinado se repite el proceso.

• Mejora C. Los sistemas de votación incluyen en sus peticiones HTTP cabeceras que han sido extraídas de peticiones reales, enviando toda la

información que enviaría un navegador convencional.

5) Presentaciones En esta sesión, cada grupo preparó una presentación de entre cinco y diez minutos en la que expuso la solución desarrollada y los resultados obtenidos. Después de cada presentación se abrió un turno de palabra para preguntar o hacer comentarios. Si bien las presentaciones fueron interesantes, fue el debate posterior el que más enriqueció la sesión. Explicaciones de cómo se realizaron los ataques y cómo se encontraron los puntos débiles salieron a la luz. Además, durante esta sesión, gracias al aprendizaje de las técnicas empleadas por otros grupos los alumnos sugirieron mejoras a los diseños desarrollados, tanto propios como de otros grupos, que inicialmente no se habían planteado. Como regla general puede decirse que todos los grupos fueron muy participativos. El ambiente fue distendido excepto en casos puntuales. 6. Conclusiones Una vez finalizada la aplicación de la técnica que aquí presentamos se han obtenido las siguientes conclusiones que, a nuestro juicio, son positivas:

• En la asignatura de Redes de Computadores de la carrera de Ingeniería de Telecomunicación los trabajos prácticos son optativos como hemos indicado anteriormente. Es decir, los alumnos no necesitan realizarlos para aprobar la materia. La aplicación de la técnica de la “batalla de prácticas” ha producido un incremento del número de alumnos que han decidido apuntarse a las mismas, como se muestra en la tabla 4.

• Los alumnos han conseguido unos conocimientos sobre el protocolo HTTP muy superiores a los de años anteriores. Simplemente hablando con ellos del tema se percibe la soltura con la que hablan sobre cuestiones como tipos de petición, cabeceras, proxys, cookies, sesiones, etc.

• Se ha conseguido que los estudiantes hayan trabajado en un entorno real. Un ejemplo de esto puede ser la paradoja de tener que defenderse y a la vez no poder poner muchas restricciones ya que haría que los usuarios reales dejaran de usar el servicio (limitaciones comerciales).


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• Los alumnos han realizado por primera vez en la carrera un trabajo partiendo de cero. Sin explicaciones iniciales ni prototipos a partir de los cuales empezar a trabajar. Aunque esto les produjo una cierta ansiedad inicial, al finalizar la práctica les ha generado la satisfacción de haber conseguido algo por sí mismos. Algunos de ellos comentaron públicamente que “esta ha sido la práctica más interesante que hemos realizado hasta el momento en la carrera”, tal y como ha sucedido en otras iniciativas que acercan proyectos reales a los alumnos [Coyle et al. 05].

• Se han trabajado algunas competencias transversales como la comunicación oral y escrita, el trabajo en grupo, etc. que suponen un elemento clave en el nuevo entorno del EEES.

La aplicación de esta técnica ha generado también algunas críticas y efectos negativos:

• Tanto los alumnos de los grupos buenos como de los grupos malos piensan que su actividad requiere más esfuerzo que la de los grupos contrarios.

• En algunos grupos buenos queda al final del trabajo una cierta sensación de derrota por haber sido su sistema manipulado por los grupos malos. Sin embargo, ha de indicarse que el efecto no es permanente, ya que se atenúa al recibir las notas y observar que son buenas a pesar de esto.

• Se pusieron de relieve algunos puntos problemáticos de la aplicación práctica en asignaturas cuatrimestrales como que la fase de mejora y la segunda fase de contienda son demasiado cortas y no hay prácticamente tiempo para evolucionar los sistemas. Parece claro que en una asignatura anual el desarrollo se realizaría con plazos más adecuados.

En lo que se refiere a datos empíricos, se obtuvieron los resultados que se muestran en las tablas 4 y 5. En dichas tablas se puede apreciar que la técnica de la “batalla de prácticas” no sólo ha estimulado la participación de los alumnos en las prácticas optativas, sino que además, ha conseguido mejorar la nota media de prácticas respecto al curso anterior donde no se empleaba esta técnica. A pesar de estos resultados aparentemente positivos, nuestros análisis

empíricos no han ido mucho más allá puesto que consideramos que en ellos pueden influir múltiples factores no relacionados con la aplicación de la “batalla de prácticas”.

Tabla 4. Resultados obtenidos en Redes de Computadores

Redes de Computadores Curso 2007-2008 2008-2009 Alumnos totales 63 67 Alumnos que hicieron practicas (optativas)

21 37

Alumnos no presentados 4 5 Nota media de prácticas 2,1 (sobre 3) 2,4 (sobre 3)

Tabla 5. Resultados obtenidos en Servicios de

Comunicaciones

Servicios de Comunicaciones Curso 2007-2008 2008-2009 Alumnos 104 69 Alumnos que hicieron practicas (obligatorias)

104 69

Alumnos no presentados 13 14 Nota media de prácticas 2,16 (sobre 3) 2,33 (sobre 3)

7. Trabajos Futuros La aplicación de la “batalla de prácticas” a nuestras asignaturas de servicios de Internet ha sido una experiencia muy interesante. Sin embargo, todavía queda mucho camino por recorrer para conseguir que dicha técnica pueda ser aplicada de forma generalizada. Para ello deberán estudiarse nuevos campos de aplicación y tipos de prácticas que se presten a su utilización. Por ejemplo, algunas áreas objetivo dentro del entorno de aplicaciones web podrían ser el mundo de los blogs (donde los atacantes introducen contenidos publicitarios) o de los servicios B2B. Fuera de este campo podrían desarrollarse servicios para centralitas de voz sobre IP, como Asterix, y sus correspondientes sistemas para conseguir llamadas gratis. También sería interesante evaluar el sistema aplicando una política de código abierto, donde el código de los servicios está a disposición de los atacantes. A priori el único inconveniente del mismo sería que todos los grupos B tienen acceso al código del resto, con lo que sería complicado definir de quién fue la idea original y quién simplemente la ha copiado. Adicionalmente, y con objetivo de trabajar en un entorno internacionalizado, podría ser muy


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interesante realizar la experiencia en grupos de alumnos de diferentes universidades y en inglés. De esta forma se cruzarían formas de pensar y actuar diferentes para generar una atmósfera posiblemente muy productiva e interesante. Por último, indicar que será necesario seguir monitorizando los resultados obtenidos con la aplicación de este método y analizar el grado de perversión que puede aparecer tras su utilización durante varios años. Referencias

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La robótica como herramienta para la educación en ciencias e ingeniería

Juan J. González E., Ing.; Jovani A. Jiménez B., PhD.

Grupo de investigación: Inteligencia Artificial en Educación

Escuela de Ingeniería de Sistemas, Facultad de Minas Universidad Nacional de Colombia

Medellín -Colombia {jjgonzaleze, jajimen1}@unal.edu.co

Resumen: En años recientes la robótica ha tenido aplicaciones en campos tan diversos y críticos como la medicina, la exploración planetaria y submarina, automatización de procesos industriales, seguridad, entretenimiento, entre otros. Uno de los aportes de mayor impacto se ha dado en la educación, donde los robots al integrarse al grupo de estudiantes y tutores, propician el aprendizaje y el fortalecimiento de habilidades cognitivas. En el presente artículo se ilustra algunos de los alcances más representativos en esta materia y se enmarca dentro de ellos el kit educativo TEAC2H-RI (Technology, Engineering And sCience eduCation through Human-Robot Interaction), el cual fue desarrollado por el Grupo de Investigación Inteligencia Artificial en Educación de la Universidad Nacional de Colombia. Este tiene características de modularidad, bajo costo y cooperativismo. Adicionalmente, es abierto a cambios tanto en el software como en el hardware. Palabras clave: Computación y Sociedad, Robótica Educativa, Aprendizaje, Creatividad, Diseño. Abstract: In recent years robotics had been implemented in many diverse and critical fields such as medicine, planetary and underwater explorations, automation of industrial processes, security, and entertainment, among others. One of the contributions of greatest impact is in the education field, where the robots when are integrated to a group of students and tutors facilitate the learning and the strengthening of cognitive skills. In this article is described some of the most important approaches in this topic and among of them is presented the educational kit TEAC2H-RI (Technology, Engineering And sCience eduCation through Human-Robot Interaction), which was developed by the Research Group Artificial Intelligence in Education of the National University of Colombia. The characteristics of this kit are the modularity, low cost and cooperativism. Additionally, it is open not only for software changes but also for hardware changes. Key words: Computers and Society, Educational Robotics, Learning, Creativity, Design.

1. Introducción Los retos a los que actualmente se ve enfrentado el mundo son tan críticos que amenazan la supervivencia del ser humano. Algunos de estos son: calentamiento global, efecto invernadero, epidemias, pandemias, escasez de

recursos naturales, superpoblación, contaminación, desempleo, entre otros. Para poder afrontarlos adecuadamente se requiere que el modelo actual de educación evolucione e incorpore nuevos métodos que fortalezcan ampliamente las habilidades de diseño, investigación, creatividad, trabajo en grupo, entre otras; y

Juan José González España, Ing.; Jovani Alberto Jiménez Builes, PhD.

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adicionalmente facilite el aprendizaje de conceptos teóricos. En los países desarrollados una de las soluciones aportadas se basa en la interacción Humano-Robot [1]. Aunque este método se ha difundido ampliamente en los países desarrollados, en las economías emergentes, que son las más necesitadas de estas soluciones, ha sido más tímido y ha dependido en gran manera de los productos disponibles comercialmente en los países desarrollados. Por ello se requiere de soluciones creadas al interior de estas naciones que se ajusten a su realidad [2]. El resto del artículo se divide así: en la siguiente sección se expone algunos de los principales aportes en robótica educativa. En la sección tres se explica la metodología propuesta. Para finalmente en la sección cuatro presentar las conclusiones y trabajo futuro. 2. Robótica Educativa En el proceso evolutivo de la educación uno de los momentos más importantes se dio en el siglo XIX cuando diferentes acercamientos proponen el cambio del paradigma de educación pasiva que hasta ese entonces regía. En ese modelo hay dos papeles, el pasivo y el activo, que se asignan al estudiante y al profesor, respectivamente. Allí, se toma al conocimiento como un fluido que se transfiere desde su fuente (profesor) hasta su destino (aprendiz) [3]. Años después, en el siglo XX, dos de los principales logros fueron la teoría constructivista del psicólogo suizo Jean Piaget y la pedagogía del construccionismo desarrollada por el matemático sudafricano Seymour Papert. El primero afirma que el conocimiento no se transmite sino que se construye, es decir, se crea activamente en la mente del aprendiz [4]. El construccionismo también afirma lo mismo, pero que además, es necesario para alcanzar esto que el individuo construya algo tangible, un elemento fuera de su mente, que además tenga un significado personal para él [3]. Ésta ultima pedagogía fue en la que se basa muchos de los principales desarrollos en robótica educativa. Algunos de los productos de robótica educativa más relevante son LEGO Minstorms, Fischertechnik, Logo [5], Pioneer, K-Team, IroRobot y Handy Board [6, 7]. El primero es uno de los productos de robótica

educativa más reconocido. Uno de sus productos más interesantes es el Humanoide Rex que tiene sensores de distancia, sonoros y táctiles para el sistema de percepción, servomotores para el movimiento y el bloque central NXT para el control. Adicionalmente, tiene un parlante que le permite hablar. El comportamiento del robot se programa en el Mindstorms NXT software, y mediante un enlace de Bluetooth o vía USB el programa se carga en el bloque NXT [8]. También de gran relevancia son los kits de Fischertechnik, con características técnicas y de flexibilidad superiores a las de LEGO [9], pero con una menor difusión, debido a su alto costo con respecto a los kit LEGO Mindstorms. Son usados para enseñar conceptos básicos de sensórica, sistemas robóticos multi-agente y simulaciones de sistemas industriales a pequeña escala. Uno de sus principales productos es Robo Explorer, que en su sistema de percepción tiene sensores ultrasónicos para la medición de distancia, sensor de color, un sensor infrarrojo de camino, un resistor NTC y una fotorresistencia. Su sistema motriz está a cargo de dos motores y ruedas tipo oruga. También vienen con este kit la interfaz ROBO, y el software de programación ROBOPro [9]. Los otros kits mencionados aunque también son importantes en el ámbito académico, investigativo e industrial tienen una menor difusión y se obvian en este artículo sus detalles. 3. Metodología Propuesta Los kits de robótica educativa exhibidos anteriormente son creados por compañías en países desarrollados con niveles y condiciones de vida diferentes a los de las economías emergentes. Por lo cual su implementación en uno de estos últimos, solo comprendería una transferencia de tecnología que no brinda el mismo éxito si se hiciera una lectura del entorno y se desarrollara un producto acorde a sus necesidades, recursos y características [2]. En el campo técnico, las dos debilidades más comunes de estos kits son el número de piezas definido y las ecuaciones de comportamiento de los sensores que componen el sistema de percepción de


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los robots, las cuales son estáticas e inmodificables por el usuario [10]. Estos dos factores truncan inadecuadamente el conocimiento obtenido y además el fortalecimiento de las habilidades creativas y de diseño, debido a que predisponen la mente del aprendiz a los diseños que debe realizar. El proyecto Robótica Educativa: Maquinas Inteligentes en Educación del grupo de investigación Inteligencia Artificial en Educación de la Universidad Nacional de Colombia, mediante el desarrollo del sistema multi-agente robótico TEAC2H-RI (Technology, Engineering And sCience eduCation through Human-Robot Interaction) abordó las problemáticas arriba mencionadas. Este proyecto se enfoca en su primera fase para la población estudiantil de los grados 10 y 11 de bachillerato de la ciudad de Medellín. Se tomó un rango de edad comprendido entre 14 y 17 años, puesto que es cuando el individuo descubre sus intereses y se crean sus modelos de aprendizaje [10]. Aunque se aclara que la creatividad no se limita a un rango de edades sino que se debe fomentar en toda fase del desarrollo humano [11]. TEAC2H-RI está compuesto de cuatro agentes robóticos; tres hijos y una madre. Es un sistema hibrido ya que tiene características distribuidas y centralizadas. Es distribuido porque los robots hijos, que tienen comportamientos de navegación similares a los de su madre, pueden interactuar entre ellos y desarrollar labores autónomamente. Es centralizado porque el robot madre puede desempeñar la labor de guía del grupo. En la Figura 1 se puede ver dos robots del kit interactuando.

Figura 1. Robots interactuando

Las características del sistema multi-agente tienen como objetivo fortalecer el cooperativismo, al promover que cada integrante del grupo trabaje en función de los otros, pero a su vez que cada grupo actúe en función de los otros grupos. Cinco diferentes sensores componen el sistema de percepción de los agentes robóticos. Sobre estos sensores se puede experimentar y modificar las ecuaciones que los rigen [10]. Los sensores usados pueden ser para evasión de obstáculos o seguidores de línea basados en infrarrojos, de luminosidad basados en fotorresistencias, de contacto basados en switches, sonoros activados por aplausos. El diseño del chasis, el cual puede ser armado o desarmado, es ideal para la experimentación y comprensión de importantes conceptos fisicomatemáticos. Es más robusto que los kits comerciales, ya que su desarrollo está basado en piezas fácil consecución en el mercado nacional, que en caso de perdida o daño se pueden reemplazar a un bajo precio. Otra importante aplicación del kit TEAC2H-RI se encuentra en la enseñanza y validación de algoritmos. En la primera fase de implementación de este proyecto se usará el lenguaje de programación CodeWarrior de la compañía Metrowerks, el cual se encuentra soportado en C. Sin embargo, se está considerando desarrollar un algoritmo de uso más sencillo para el usuario que no requiera conocimiento en C para la interacción con el kit y que además brinde una introducción al mundo de la programación. Cuando se realizan los talleres se entrega un l libro guía de aprendizaje. El libro contiene los temas de física, matemática, electrónica, algoritmos e inteligencia artificial que serán abordados por medio de los robots. Éste es uno de los puntos de mayor cuidado, porque demanda que el desarrollo del material tenga un lenguaje, conceptos y ejemplos adecuados, que capten la atención de los aprendices por el tema. [5]


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4. Resultados Algunos de los temas abordados y los resultados más importantes a resaltar en una primera sesión con un grupo de estudiantes se presentan en la tabla 1. Los

estudiantes atendiendo al tutor en medio de la sesión con los kits se pueden ver en la figura 2. En la figura 3 se presenta uno de ellos en el proceso de ensamble de los robots.

Tabla 1. Resultados del primer grupo en su interacción con el kit

Actividad

Resultado

Se presentan los robots del kit. Los estudiantes se encuentran interesados

por sus características

Robot madre explora su entorno. Los estudiantes hacen algunas preguntas con

respecto al algoritmo y procesamiento de información

Interacción de los estudiantes con el sensor infrarrojo

Los estudiantes comprenden que dependiendo del color del obstáculo este podrá ser detectado o no

Los estudiantes modifican los parámetros del sensor infrarrojo

Los estudiantes comprenden el efecto del cambio de resistencia en un circuito.

Los estudiantes modifican la configuración mecánica del robot

Se comprende y fortalece con el kit conceptos de física como el centro de masa

Los estudiantes arman en grupo el robot madre

Los estudiantes ponen a prueba sus destrezas en la manipulación de herramientas.

Se hace un conversatorio final sobre la experiencia con el kit

Los estudiantes logran asociar algunas características del robot con termino propios de sus áreas de

conocimiento


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Figura 2. Primer de grupo de estudiantes que trabajan con

el kit En una siguiente sesión se presentaron a otro grupo de estudiantes los robots, los resultados fueron muy similares. Uno de los logros implícitos que los jóvenes han conseguido en el momento de armar los robots son aquellos asociados a competencias cívicas, democráticas, artísticas, cooperativas y colaborativas. Estos logros no habían sido programados desde el inicio, sino que se convirtieron en valor agregado. Al finalizar el taller se socializaron los resultados. En esta etapa estuvo presente el profesor de los jóvenes. Durante el taller, el profesor participo como observador.

Figura 3. Miembro del primer grupo en el proceso de

armado del robot. El profesor índico que este tipo de aprendizaje es más desestresante para los estudiantes, dado que la única

asignatura que se sale un poco del contexto de clase magistral es educación física, recreación y deportes. Dijo además que, los estudiantes se mostraron entusiasmados experimentando durante la realización de los talleres. También se mostraron interesados en la manera como se fusionaron diversas asignaturas mediante el proyecto innovador de la construcción de los robots, durante la realización de los talleres. 5. Conclusiones y Trabajo Futuro El costo de producción es de aproximadamente $65US por robot lo cual es relativamente bajo con respecto a las opciones presentes en el mercado. Contrario a lo que se pensó en un inicio, los kits no solo presentan una oportunidad para ser implementados en estudiantes de bachillerato sino también en estudiantes de niveles de pregrado y aun posgrado con el propósito de aumentar su interés por la investigación en robótica. Esto permitiría el fortalecimiento de grupos de investigación en estas temáticas. El uso de robots para educación construidos al interior de Colombia se adaptan mejor a la realidad de la región, que los que son importados de países desarrollados, por consiguiente se hace necesario que la universidad, el sector privado y el gobierno unan esfuerzos para crear nuevas alternativas autóctonas que fortalezcan habilidades creativas, de aprendizaje, diseño y cooperativas, entre los aprendices. La herramienta tecnológica, TEAC2H-RI en este caso, no debe ser vista como la panacea a los problemas de la educación en Colombia, sino que se hace necesario el trabajo conjunto Estado-Colegio-Universidad-Empresa para la evolución adecuada hacia un nuevo modelo educativo, en el cual el docente tendrá un mayor compromiso y esfuerzo, pero a su vez obtendrá mejores resultados en los aprendices. 6. Agradecimientos. El trabajo descrito en este artículo hace parte del proyecto de investigación “Robótica Educativa: Maquinas Inteligentes en Educación” auspiciado por


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la Dirección de Investigación (DIME) de la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. Referencias [1] T. Fong, I. Nourbakhsh, and K. Dautenhahn, A

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IE Comunicaciones Numero 10, Julio-Diciembre 2009, pp 37-43 Revista Iberoamericana de Informática Educativa Artículos


Análisis y monitorización de la interacción en entornos colaborativos mediante el uso de SNA

Freymam A. Vallejo§, César A. Collazos§, Natalia Padilla Zea¥, Jorge Ortiz Romo§

§ Departamento de Sistemas, Universidad del Cauca. Colombia.

Grupo IDIS, FIET, Sector Tulcán. Popayán, Colombia. ¥ Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos, Universidad de Granada. España.

Grupo GEDES. Universidad de Granada. Granada, España. § {fvallejocuero, ccollazo, jorgeortiz}@unicauca.edu.co,

¥ [email protected]

Resumen: El Aprendizaje Colaborativo Asistido por Computador, aunque muy útil, aún enfrenta algunos problemas. Desarrolladores, investigadores y docentes tratan de resolver estos problemas y alcanzar los desafíos que siempre están presentes en el diseño e implementación de entornos CSCL. El Análisis de Redes Sociales brinda herramientas para monitorear y analizar actividades CSCL, permitiendo medir y analizar las dinámicas sociales de interacción entre los actores de la actividad de aprendizaje. Teniendo la información correcta, producto del Análisis de las Interacciones mediante métodos de SNA, podría aumentar las posibilidades de identificar situaciones donde se puedan resolver problemas o mejorar procesos colaborativos, ya sea haciendo uso de la reflexión de los resultados, la reasignación de tareas o presentando sugerencias y recomendaciones a los actores. Teniendo en cuenta lo anterior, proponemos el uso de métodos de SNA para la definición de un conjunto de indicadores que permitan evaluar las interacciones en los ambientes CSCL. Palabras clave: Análisis de Redes Sociales (SNA), Análisis de Interacciones (IA), Aprendizaje Colaborativo Asistido por Computador (CSCL), Mejora de la colaboración. Abstract: Even when Computer Supported Collaborative Learning (CSCL) has proved being very useful, still faces some troubles. Software developers, researchers and professors are trying to solve the issues and reach the inherent challenges to the design and develop of CSCL environments. Social Network Analysis offers tools to monitor and analyze CSCL activities allowing measure and analyze the social interaction dynamics between the actors of the learning activity. Having the right information by using the analysis information obtained with SNA methods could raise the chances to detect wrong situations or improve collaborative processes whether with reflection, reassigning tasks or even presenting suggestions to the actors. Having into account the antecedents presented above, we propose the use of SNA methods to define indicators that allow evaluating the interactions in CSCL environments. Keywords: Social Network Analysis (SNA), Interaction Analysis (IA), Computer Supported Collaborative Learning (CSCL), Enhance of collaboration.

Freymam A. Vallejo, César A. Collazos, Natalia Padilla Zea, Jorge Ortiz Romo

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1. Introducción CSCL puede ser definido como un trabajo en conjunto, basado en la sinergia de los participantes, para alcanzar objetivos comunes de aprendizaje por medio del computador, siendo así un proceso complejo de planificar y ejecutar [Collazos 2003] [Baker et al. 1999]. CSCL involucra en si mismo distintas áreas del conocimiento como la pedagogía, la informática, las comunicaciones, la sociología y la estadística, por mencionar algunas. Por otro lado, surgen nuevas áreas de investigación que convergen entre sí, como es el caso del Análisis de las Redes Sociales (SNA1), y el Análisis de la Interacción (IA2). Cada vez son más las actividades en las que individuos o grupos geográficamente dispersos deben enfrentarse a objetivos comunes [Coronado et al. 2003]. En este ámbito, el análisis y monitorización del proceso de aprendizaje colaborativo toma gran importancia [Dillenbourg et al. 1996] [Collazos et al. 2002], ya que se presenta como un mecanismo para identificar problemas y planear los ajustes necesarios para lograr el éxito de este tipo de actividades. El aprendizaje colaborativo por sí mismo se constituye como un tema bastante complejo de estudio. La complejidad aumenta aún más al adicionar entornos computacionales y ambientes dispersos geográficamente, ya que aspectos como el grado de entendimiento mutuo (grounding) entre los participantes, la colaboración y el aprendizaje en sí mismos o los mecanismos de comunicación, entre otros, aparecen en escena [Baker et al. 1999]. Teniendo en cuenta las necesidades y aspectos mencionados en los párrafos anteriores, IA se constituye en una posible herramienta para afrontar el problema de monitorización y evaluación del proceso llevado a cabo en actividades CSCL en busca del mejoramiento de la colaboración que presentan los actores [Dillenbourg et al. 1996] [Marcos et al. 2006] [Marcos et al. 2008], y de esta forma aportar en un enfoque diferente de evaluación de la colaboración, centrado principalmente en la evaluación del proceso colaborativo y llevado a cabo durante el mismo [Collazos et al. 2002]. Este artículo presenta la propuesta de creación de un modelo basado en la 1 Del inglés Social Network Analysis 2 Del inglés Interaction Analysis

definición de indicadores del proceso de colaboración en entornos CSCL, utilizando métricas de SNA. 2. Hipótesis y propuesta de trabajo Se plantea la hipótesis, que de ser posible recolectar datos y proveer realimentación de las dinámicas internas de interacción de los miembros de un grupo en una actividad CSCL, existiría mayor probabilidad de controlar y mejorar ciertos aspectos del proceso colaborativo. Se propone la utilización de métodos encontrados en la teoría de SNA, la cual combate la complejidad presente en los procesos sociales utilizando una representación en forma de grafo en el cual los actores u objetos son nodos etiquetados con algún texto que los identifique, y las interacciones son relaciones entre los nodos que pueden llevar una dirección desde el origen al destino, etiquetados con un número que representa la intensidad o cantidad en la relación. En la Figura 1 se puede observar una red que está conformada por un total de 7 actores y 8 vínculos con sus respectivas valoraciones.

Figura 1. Ejemplo de una representación de red como grafo

dirigido valorado.

Se considera SNA por su capacidad de estudiar de forma objetiva las complejas dinámicas de interacción presentes en un grupo social empleando teorías matemáticas de grafos y matrices [Hanneman et al. 2005] [Wasserman et al. 1994]; además que brinda información de conteos y medidas un poco más elaboradas, como son las dinámicas de participación e interacción [Martínez et al. 2003], que pueden ser utilizadas en la definición de indicadores de desempeño grupal.


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Para proveer realimentación se emplearían mecanismos de monitorización y presentación de la información obtenida haciendo uso de SNA (lo cual es denominado reflexión [Marcos et al. 2008]). Las dinámicas de interacción hacen referencia al comportamiento de los miembros de un grupo: el intercambio dinámico de roles [Marcos et al. 2006] [Marcos et al. 2008], la formación de subgrupos o grupos autónomos [Hanneman et al. 2005], o incluso, la caracterización de los actores, identificando a los más emisores o receptores de información, los más influenciadores o poderosos o los más predecibles en su conducta. Teniendo en cuenta lo anterior, se plantea la definición de un conjunto de indicadores y sus métricas y la implementación de una herramienta software para el análisis y monitorización de las interacciones de los actores en entornos CSCL basados en la aplicación de métodos formales de SNA. Los principales aportes de esta propuesta son:

• La definición de un conjunto de indicadores basados en la estructura de una actividad de aprendizaje colaborativo, con sus respectivas métricas para analizar y monitorear las dinámicas de interacción en ambientes CSCL, mediante el uso de índices de SNA.

• La creación de un prototipo software que proporcione un mecanismo automático de recomendaciones basado en los resultados del análisis con SNA, pretendiendo de esta forma generar información de fácil interpretación para los actores, buscando mejorar una de las falencias de la mayoría de las herramientas de IA como lo es el bajo valor interpretativo de los datos producidos [Dimitracopoulou et al. 2006].

• Información obtenida mediante SNA que pueda ser usada para la implementación de mecanismos de Awareness3 de auto-regulación o auto-evaluación a nivel de grupo e individual.

3. Justificación La creación de herramientas para el análisis y monitorización de la interacción en entornos CSCL 3 Awareness es definido como el conocimiento creado a través de las interacciones entre un agente y su ambiente [Gutwin et al. 2002].

mediante SNA posibilitaría la integración de esta área de investigación con IA y, de una manera más global, ofrecería beneficios a entornos CSCL en base al uso de la información relevante producida sobre los integrantes de la actividad. Dichos ambientes deberían preocuparse únicamente por proporcionar las entradas al módulo de IA en un formato específico [Marcos et al. 2006]. La información que podría ser útil para el sistema de CSCL se emplearía para ofrecer mecanismos de Awareness en auto-regulación o auto-evaluación a nivel de grupo e individual [Marcos et al. 2006] [Marcos et al. 2008] [Martínez et al. 2003], o en mecanismos de evaluación. Existen actualmente estudios y resultados de investigaciones orientados a definir formatos de datos estándar para las entradas y salidas de módulos de IA e incluso herramientas como SAMSA [Marcos et al. 2006] que calculan algunos métodos de SNA y proporcionan la representación gráfica de la red, pero aún no hay herramientas que hayan asociado los índices obtenidos con SNA a indicadores y métricas para evaluar la colaboración en entornos CSCL. Por otro lado, los sistemas de recomendaciones basados en información de SNA son aún nichos de trabajo poco explorados [Martínez et al. 2003]. Los sistemas de recomendaciones pueden ser usados para intervenir o estimular procesos de actividades de aprendizaje colaborativo, con el objetivo de mejorar al final los resultados de tal actividad [Ogata et al. 2001]. 4. Consideraciones para la definición del conjunto de indicadores Aunque la mayoría de los esfuerzos de evaluación de la colaboración en entornos CSCL se han enfocado principalmente en la medición de la calidad del producto final de la actividad colaborativa [Collazos 2003], se encuentra en la literatura un número importante de indicadores del proceso de colaboración propuestos y sustentados en diversos trabajos de investigación por diferentes autores, por esta razón se propone hacer un estudio bibliográfico con el propósito de clasificar y luego valorar la importancia de los indicadores encontrados. Para seleccionar un conjunto de indicadores que cubran los diferentes aspectos o dimensiones del


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proceso de colaboración, es importante tomar como base modelos dimensionales o de caracterización del proceso de aprendizaje colaborativo que existen en la bibliografía. Al respecto se encuentran muchas propuestas, algunas generales como el modelo de las 3C’s (Comunicación, Cooperación y Coordinación) [Ellis et al. 1991] y otras más especificas en la clasificación como el modelo de las 7 dimensiones mencionado en [Burkhardt et al. 2009]. Con la ayuda de un grupo de expertos en el área de CSCL, se plantearía un ordenamiento de los indicadores más relevantes para ser tenidos en cuenta durante el análisis y monitorización del proceso colaborativo. Finalmente los indicadores mejor valorados se clasificarían utilizando el modelo dimensional escogido, y así obtener un conjunto de indicadores que cubra un amplio rango de aspectos del proceso colaborativo. 4. Aportes de los conceptos y métodos de SNA e IA aplicables a CSCL SNA se define como un conjunto de teorías, modelos y aplicaciones matemáticos basados en el análisis de las relaciones y flujos entre actores tales como personas, grupos, organizaciones u otras entidades procesadoras de información y/o conocimiento [Sánchez et al. 2007]. Sus características básicas son: 1) Los actores y sus acciones son interdependientes y no independientes ni autónomos; 2) Los vínculos o relaciones son canales de flujo o transferencia; 3) Los modelos de redes se centran en cómo un individuo percibe su ambiente con oportunidades y restricciones, las cuales son de máxima importancia para los instructores y los mismos individuos ya que al identificarlas podrán reaccionar positivamente ante ellas [Gretzel 2001]. El enfoque de SNA emplea métodos matemáticos basados en la representación matricial y de grafos de las redes, de tal forma que su interpretación y análisis sea más rápida, precisa y exhaustiva para encontrar patrones de comportamiento o detalles con mayor facilidad. De esta forma, es posible definir una gran cantidad de métricas e indicadores útiles para la extracción de patrones de interacción entre las personas, los cuales para muchos investigadores son

considerados como factores de éxito o fracaso de sociedades y organizaciones [Ogata et al. 2001]. SNA genera información que fácilmente los participantes de procesos de aprendizaje colaborativo no identificarían. Preguntas como ¿Qué tan comprometidos están los estudiantes ante una actividad en línea? ¿Cuáles son los estudiantes más influyentes, los más 'poderosos' o los aislados? ¿Cómo se subdivide la red? ¿Hay presencia de enlaces o estudiantes indispensables que aislarían la red? [Hanneman et al. 2005] [Willging 2008], pueden ser más fácilmente respondidas con la información provista por herramientas de SNA. 5. Construcción de un modulo de IA y uno de recomendaciones para entornos CSCL usando SNA Se propone la construcción de un módulo de SNA constituido por un submódulo de IA y uno de recomendaciones basados en la información provista por un conjunto de indicadores del proceso de colaboración en entornos CSCL, apoyados en métodos formales de SNA. Los módulos propuestos recibirían los datos de entrada en un formato predefinido, siendo ésta la única responsabilidad dejada a los desarrolladores de entornos CSCL que quisieran utilizar el módulo de SNA aquí propuesto; los datos serian mapeados a su respectiva representación mediante grafos y se efectuarían los análisis correspondientes desarrollando los indicadores y métricas programados en el módulo y entregando las salidas en formato XML. Los usuarios directos de la herramienta (estudiantes, docentes u observadores) tendrían acceso a los resultados tanto del módulo de IA como al de recomendaciones. El módulo de IA usando SNA, presentado en la figura 2, procesa y obtiene las medidas definidas en los indicadores y constituye el motor de operaciones o métodos de SNA; este es el componente central del prototipo propuesto ya que implementa los algoritmos fundamentales de SNA; los datos de entrada a las funciones o métodos que proporciona este componente la constituyen los grafos obtenidos de la transformación del archivo de entrada de datos con el formato establecido.


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Las funciones o métodos de SNA entregarían como salida una serie de medidas que serían presentadas de forma cuantitativa basadas en la implementación de conceptos matemáticos que sustentan los métodos. Aunque estos datos podrían ser interpretados directamente por el usuario, para comprender de forma óptima la información que se quiere transmitir con dicho datos es necesario que el usuario tenga ciertas nociones de SNA, es por eso que las salidas de este módulo deben ser dirigidas a un modulo que llamaríamos tablero de reflexión que se encargaría de presentar la información esencial del proceso de aprendizaje en un lenguaje más entendible y acorde a la terminología de la actividad colaborativa, a los participantes promoviendo así la reflexión meta-cognitiva del grupo. El módulo de recomendaciones, presentado en la figura 2, se propone ser construido de manera que permita la definición de reglas por el tutor de la actividad colaborativa, con el propósito de que éstas acciones se ejecuten automáticamente cuando eventos específicos ocurran tal como se propone en [Calvani et al. 2006]. Las reglas y los eventos deberán ser definidos en términos de la información provista por los indicadores y sus métricas asociadas.

Son pocos los trabajos enfocados en ofrecer recomendaciones a los usuarios de los entornos CSCL basados en los resultados de los módulos de IA. La hipótesis detrás de este tipo de trabajos es que brindando mecanismos de auto-reflexión y reflexión de grupo, los miembros del grupo pueden tomar medidas durante el proceso para mejorarlo y al final mejorar los resultados esperados con la actividad colaborativa. Con el módulo de recomendaciones se buscaría entonces ofrecer información de interacción personal y grupal a los actores de la actividad colaborativa con el fin de que estos mejoren algunos aspectos que puedan ser deficientes o que el tutor de la actividad fomente el proceso de comunicación entre los actores o, en general, las dinámicas de interacción. Con la construcción de los módulos software, se pretende aportar al campo de CSCL herramientas que generen información de fácil interpretación para los actores, con el fin de mejorar una de las falencias de la mayoría de las herramientas de IA como lo es el bajo valor interpretativo de los datos producidos [Martínez et al. 2003], y en general, propiciar la mejora de las dinámicas de interacción durante el proceso de la actividad CSCL.

Figura 2. Visión general de los módulos.


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La evaluación del impacto, producto de la utilización del prototipo, se llevaría a cabo aplicándolo en una actividad CSCL previamente diseñada. Se asume que el formato de datos de escritura del archivo de registro de la herramienta de CSCL escogido, se afianzará aún más dentro de la comunidad, con el incremento de servicios o módulos independientes disponibles, que utilicen tal formato. 6. Conclusiones y trabajo futuro En éste artículo se plantea la integración de conceptos de IA con los métodos de SNA en función de analizar, monitorear y finalmente ayudar a fortalecer las dinámicas de interacción presentes en actividades CSCL. El mayor aporte de este proyecto se enfoca en la utilización de los métodos formales de SNA para la definición de indicadores y métricas en la evaluación de la interacción en entornos CSCL. Y queriendo ir un poco más allá, proporcionando un mecanismo automático de recomendaciones basado en los resultados del análisis con SNA. SNA es considerado en el proyecto por su potencial para el análisis de datos sustentado en métodos matemáticos y porque nos permite distinguir más claramente algunas características importantes que normalmente pasarían desapercibidas en los procesos de enseñanza, permitiéndonos responder más fácilmente preguntas como ¿Qué tan comprometidos están los estudiantes ante una actividad en línea? ¿Cuáles son los estudiantes más influyentes, los más 'poderosos' o los aislados? ¿Cómo se subdivide la red? ¿Hay presencia de enlaces o estudiantes indispensables que aislarían la red? Para trabajos futuros se propone la adición incremental de más métodos de SNA e indicadores planteados a partir de estos índices, para ser implementados en el módulo software, y darle mayor capacidad de inferencia en las recomendaciones, producto de las adiciones. Finalmente se sugiere que la información producida por los indicadores definidos, podría ser usada para la implementación de mecanismos de Awareness de auto-regulación o auto-evaluación a nivel de grupo e individual en entornos CSCL.

Para obtener una validación preliminar del impacto de los indicadores se propone el diseño y aplicación de actividades colaborativas utilizando el entorno CSCL escogido integrado con el módulo de SNA, contrastadas con actividades colaborativas llevadas a cabo con los entornos CSCL originales. Agradecimientos Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el proyecto Implementación de un Framework para la evaluación de la Usabilidad de aplicaciones software soportado en la creación de un Colaboratorio de usabilidad, código 111345221103 de Colciencias, por el proyecto CICYT es TIN2008-06596-C02-2 y por el programa FPU del Ministerio de Ciencia e Innovación de España. Referencias

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Num 10

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