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jueves, 24 de febrero de 2011

EDUCACIÓN A DISTANCIA Y PLATAFORMAS EDUCATIVAS
Prof. Mg. Ing. Alfredo G. Rivamar



El término "Educación a Distancia" se refiere a la modalidad de enseñanza en la que los docentes y estudiantes se encuentran separados geográficamente. Esto significa que no existe la regularidad de asistencia a clase. Sin embargo, en la mayoría de los cursos que utilizan esta modalidad se realizan algunas reuniones de "tutoría" en forma presencial.

Podríamos definir entonces a la Educación a Distancia como la modalidad educativa que, mediatizando la relación pedagógica a través de distintos medios y estrategias, permite establecer una particular forma de presencia institucional que ayuda a superar problemas de tiempo y espacio.

Sus características más salientes son:


  • Constituye un proceso sistemático.
  • Está destinada a una población geográficamente dispersa.
  • Se realiza a través de una comunicación mediatiza
  • Existe, en general, distancia temporal entre la producción de la información y su análisis por parte de  los destinatarios.

Sintéticamente, la educación a distancia supone:


  • Que los materiales de enseñanza deben ser preparados de antemano y cuidadosamente por el equipo docente y enviados a los alumnos.
  • Que los alumnos pueden manejar su tiempo y espacio de estudio en forma autorregulad
  • Que se utilizan los medios más diversos (cartas, teléfono, fax y últimamente el uso del e-mail y otros recursos de INTERNET) para favorecer la interacción entre los docentes y los estudiantes.

Los Entornos Virtuales de Enseñanza y Aprendizaje (EVEAS) son espacios en Internet que permiten planificar. Implementar y evaluar el proceso de enseñanza y aprendizaje de acuerdo a las necesidades de los involucrados. Los EVEA (Entornos Virtuales de Enseñanza y Aprendizaje) son la evolución de los Computer Based Training, añadiendo funcionalidades para la gestión y el seguimiento de los alumnos, junto con las herramientas de comunicación, calendarios, exámenes, grupos, chat, foros, etc.

La UNESCO (1998) en su informe mundial sobre la educación define a el EVE-A como: “programa informático interactivo de carácter pedagógico que posee una capacidad de comunicación integrada”.


Los EVE-A son el resultado de la convergencia de las tecnologías informáticas y de telecomunicaciones  que se ha intensificado durante los últimos años, según Sanz, 2007. En estos sistemas informáticos se destacan los roles: de los alumnos, los administradores y docentes.

Estos entornos poseen recursos y medios que posibilitan:


  • Presentación de la propuesta docente
  • Gestión y distribución de contenidos
  • Comunicación
  • Herramientas para promover la interactividad
  • Evaluación seguimiento

Los componentes de estos entornos son:

  • Atención a alumnos y evaluación.
§   Comunicación

1-Asincrónica:

  • Foros
  • Correo/mensajería
  • Novedades/calendario
2-Sincrónica:

  • Chat
  • Reuniones virtuales
  • Videoconferencia

§             Actividades: (de motivación, de desarrollo de habilidades, de evaluación, de socialización):

  • Evaluaciones on-line
  • Construcción colaborativa de documentos
  • Investigación y debate
  • Análisis crítico de situaciones
  • Casos de estudio
  • Juego de roles
§             Recursos para los alumnos:

  • Conocimiento de materiales ya  trabajados o visitados
  • Block de notas personales
  • Portafolios: pueden usar weblogs
  • Páginas personales de presentación
  • Preferencias de visualización
  • Diseño y producción de materiales: gestión y diseño de contenidos         
§             Desarrollo de contenidos
§             Enlace a contenidos
§             Gestión y organización de los contenidos
§             Gestión de contenidos apegados a estándares
§             Gestión Administrativa: seguimiento de alumnos y estadísticas.
§             Participación de los alumnos en los foros
§             Ranking de los foros
§             Mensajes enviados / recibidos
§             Páginas visitadas
§             Materiales descargados

La Educación a Distancia plantea una nueva forma de relación pedagógica entre quienes enseñan y quienes aprenden, a través de diferentes medios, y que esa nueva forma de relación ayuda a superar muchos problemas educativos en general y de la enseñanza universitaria en particular.

Estas características determinan una serie de aperturas:


  • En el Espacio: ya que sus alcances no se limitan a los parámetros de un recinto físico determinado, sino que es capaz de alcanzar una amplia cobertura geográfica.
  • En el Tiempo: ya que permite un uso flexible del mismo adaptándose al ritmo de aprendizaje de cada participante y permitiéndole una autoadministración del tiempo de estudio
  • En la Población: dado que una vez que ha sido organizado, el sistema puede atender a una gran cantidad de destinatarios con economía de esfuerzos.
  • En los Medios: ya que, para el establecimiento de la relación pedagógica mediatizada, utiliza los más diversos medios.

Teniendo en cuenta lo dicho anteriormente podríamos afirmar que la Educación a Distancia está en condiciones de:


  • Generar posibilidades de capacitación en forma permanente.
  • No desvincular a las personas que reciben la capacitación de su contexto ni de su ámbito laboral, puesto que al flexibilizar el espacio y tiempo de la capacitación, permite una autoadministración de esos recursos haciéndolos compatibles con obligaciones familiares y de empleo.
  • Atender al mismo tiempo las necesidades educativas de una gran cantidad de personas aunque medie dispersión geográfica, ya que no exige desplazamientos de profesores ni de alumnos.
  • Mejorar la calidad de la capacitación brindada porque puede asignar la elaboración de los materiales a los mejores especialistas y lograr que el mismo mensaje llegue a todos con el mismo nivel, sin distorsiones ni omisiones.
  • Promover en forma creciente la autonomía de los participantes, que gradualmente van adquiriendo hábitos de estudio independiente y de resolución de problemas en forma autónoma
  • Formalizar vías permanentes de comunicación bi y multidireccional entre la institución y cada participante y de los participantes entre sí.
  • Disminuir costos en forma creciente, ya que luego de una importante inversión inicial, el amplio margen de cobertura que puede alcanzar torna más económico todo el proceso.
  • Combinar la centralización de la producción de los materiales y de la coordinación de las acciones de capacitación en las instituciones oferentes, con la descentralización del subsistema tutorial.

Muy frecuentemente se consideran las posibilidades educativas que traen consigo las tecnologías de la información y la comunicación (TIC); posibilidades que actualmente son ya una realidad, pero que seguramente se extenderán a un ritmo acelerado en los próximos años; pues la sociedad actual parece caracterizarse por el rápido desarrollo de los conocimientos y el progreso de los medios tecnológicos, y en consecuencia, se requieren modelos de enseñanza flexibles, capaces de renovar y transmitir esos conocimientos y técnicas, así como de dar respuesta al aumento de la demanda educativa (Zapata Ros y García Martínez, 1999). En términos de Sancho Gil (1995), como miembros de la sociedad actual vivimos en la ‘era del aprendizaje’, una época en la que quien no desarrolla su capacidad de aprender vive o sobrevive en peores condiciones.

En este contexto, emergen con claridad algunos de los beneficios que puede aportar la educación a distancia a través de medios telemáticos, en términos de formación continua, educación de adultos, capacitación profesional permanente, etc. Así pues, la educación a distancia se presenta hoy como una modalidad educativa adecuada para satisfacer la creciente demanda de conocimiento por parte de las personas, pues permite superar algunas barreras, tales como el aislamiento geográfico, la movilidad, la disposición irregular de tiempo, determinadas condiciones sociales o humanas, etc.

En virtud de ello proponemos un entorno virtual de enseñanza aprendizaje que conjugue, los beneficios de la educación presencial más los aportes de la educación a distancia o virtual. De esta manera proponemos un entorno educacional mixto (blended).

Desde el punto de vista tecnológico se propone utilizar una plataforma Web llamada Moodle (Modular Object Oriented Distance Learning Enviroment), de uso frecuente en países de América Latina, EEUU y España. Es una herramienta para producir cursos basados en internet, páginas web y procedimientos que permitan fácilmente la comunicación a través de Internet y el trabajo colaborativo.
Fue diseñado por Martin Dougiamas de Perth, Australia Occidental, apoyándose en el marco de la teoría del constructivismo social.

Moodle es un sistema de gestión de cursos (CMS, en ingles) – sin costo, un paquete de software de código abierto diseñado utilizando principios pedagógicos, y destinado para ayudar a los educadores a crear comunidades de e-learning online efectivas.

El docente puede descargarlo y utilizarlo en cualquier computadora,  desde una simple PC hasta un sitio con 50.000 estudiantes de una Universidad.

Moodle tiene una comunidad tan amplia y diversa con más de 200.000 usuarios registrados en su sitio, que hablan más de 75 lenguajes en 175 países.

La palabra Moodle, en inglés, es un acrónimo para Entorno de Aprendizaje Dinámico Modular, Orientado a Objetos. También es un verbo anglosajón que describe el proceso ocioso de dar vueltas sobre algo, haciendo las cosas como se vienen a la mente... una actividad amena que muchas veces conllevan al proceso de introspección retrospectiva y, finalmente, a la creatividad.

Moodle permite crear espacios virtuales de trabajo, formados por recursos de información (en formato textual o tabular, fotografías o diagramas, audio o vídeo, páginas web o documentos Acrobat entre muchos otros) así como recursos de formación tipo tareas enviadas por la web, exámenes, encuestas, foros entre otros.

Moodle facilita los mecanismos mediante los cuales el material de aprendizaje y las actividades de evaluación son realizadas por el estudiante pero también donde los tutores o profesores pueden introducirse en el diseño y la forma de llevar el conocimiento hasta sus alumnos.

Cada vez que un estudiante sube una tarea, o completa una entrada al diario en respuesta a un objetivo planteado, una persona del equipo de tutores leerá su envío, lo evaluará y le dará una respuesta para ayudarle a mejorar su trabajo, en caso de que sea necesario. Los tutores también suelen participar en los foros que pueden existir en un curso, así que podrás realizarle preguntas y discutir con ellos cualquier asunto relacionado con el curso. Además, los estudiantes que están inscritos en un mismo espacio, podrán tomar parte en la discusión para que se puedan desarrollar esfuerzos colaborativos.

Robótica Educativa

Dado que en el ISFD y T N° T-003 "Normal Superior" iniciaremos durante el año 2011 un ciclo de capacitación en Robotica Educativa, algunos interrogantes son los siguientes: ¿Qué es la Robotica Educativa? y ¿Para qué enseñar Robotica Educativa?. A lo largo del tiempo iremos publicando entradas en este blog que intentarán dar respuesta a estos interrogantes. Para ello utilizaremos plataformas comerciales y algunos desarrollos propios además de la plataforma educativa Moodle destinada a este fin.

¿Qué es la Robotica Educativa?

Es el conjunto de actividades pedagógicas que apoyan y fortalecen áreas específicas del conocimiento y desarrollan competencias en el alumno, a través de la concepción, creación, ensamble y puesta en funcionamiento de robots.

Es una corriente educativa utilizada actualmente en diversos niveles en Corea, Japón, Estados Unidos, España, Italia, entre otros países desarrollados.

Consiste en crear en las aulas un ambiente de aprendizaje dinámico y multidisciplinario de manera natural (matemáticas, ciencias naturales y experimentales, tecnología, ciencias de la información y comunicación)

La Robótica Educativa privilegia el aprendizaje inductivo y por descubrimiento guiado, lo cual asegura el diseño y experimentación, de un conjunto de situaciones didácticas que permiten a los estudiantes construir su propio conocimiento desarrollando competencias para este nuevo milenio:

• Habilidad para prevenir y resolver problemas, toma de decisiones.
• Habilidad mental.
• Pensamiento reflexivo.
• Sentido de anticipación.
• Actitudes creativas.
• En relación con la formación técnica:
• Cultivo de actitudes científicas (Asombro, curiosidad, análisis, investigación).
• Conocimiento de la cultura tecnológica (informática, redes, video).
• Capacidad de buscar, obtener y manejar información.
• Inherentes al desempeño social:
• Seguridad de si mismo.
• Liderazgo.
• Autoestima.
• Búsqueda de desafíos.
• Habilidad para trabajar en equipo.
• Habilidad para trabajo colaborativo.
• Negociar.
• Saber escuchar y comunicarse con los demás.
• Habilidad para trabajar bajo su propio ritmo.

¿Por qué Enseñar Robótica Educativa?

Debido a las características y ventajas que ofrece la materia, y al potencial de mejora en la evaluación del nivel educativo en Argentina, la Robotica Educativa contribuye a los esfuerzos en mejorar la calidad de la enseñanza, sobre todo de ciencias y matemáticas dado que se busca forjar personas con nuevas habilidades y conceptos capaces de presentar alternativas de solución eficientes a los problemas del mundo actual.


LA ESPECIFICACIÓN ZIGBEE
Mg. Ing. Alfredo G. Rivamar

ZigBee es realmente tres protocolos en uno[1]: ZigBee 2006, ZigBee 2007 (a menudo llamado ZigBee) y ZigBee Pro. Originalmente, también estaba ZigBee 2004, pero su stack ha sido considerado obsoleto, y no es ampliamente utilizado.


Cada configuración ZigBee se llama stack profiles. El stack profile 0x01, también llamado ZigBee 2006, ZigBee 2007 o simplemente ZigBee; es el stack profile ZigBee original. Este soporta no solamente mesh routing, también tree routing. El stack 0x01 tiende a ser utilizado en aplicaciones donde el costo es uno de los aspectos centrales. Sus características principales son:


·       Asignación de direcciones predecible.
·       Tree routing.
·       Menor tamaño.
·       Hasta 10 saltos en la red.


El stack profile 0x02, también llamado ZigBee Pro, es el último agregado a la especificación 2007. No incluye tree routing pero incluye la característica de encaminar fuentes para mediar con concentradores de datos (o gateways). El stack profile 0x02 tiende a ser utilizado donde el costo es el menor de todos y lo más importante es la mayor amplitud de la red.

Sus principales características son:


·       Asignación de direcciones aleatoria (estocástica).
·       Source routing.
·       Multicast.
·       Mayor tamaño.
·       Hasta 30 saltos en la red.


Ambos stacks profiles soportan unicasting, broadcastings, grupos, endpoints, cluster, profiles ZigBee de aplicación pública y ZDO.


Realmente, la mayor diferencia entre los dos stacks profiles son la asignación de direcciones y los métodos opcionales de routing, y el número máximo de saltos.

Los nodos ZigBee pueden asociar cualquiera de los stacks profiles.


Estos tres stacks ZigBee[2] tienen muchas similitudes y algunas diferencias. Los tres stacks se comparan en la Tabla II.20.

Característica
ZigBee 2006
ZigBee 2007
ZigBee PRO
Tamaño memorias RAM / ROM
+ pequeño
pequeño
+ grande
Stack Profile
0x01
0x01
0x02
N° máximo de saltos
10
10
30
N° máximo nodos red
31.101
31.101
65.540
Mesh networking
ü      
ü      
ü      
Broadcasting
ü      
ü      
ü      
Tree routing
ü      
ü      
ü      
Frecuency Agility[3]
---------
ü      
ü      
BW utilizado por el protocolo
menor
más
mayor
Fragmentación
---------
ü      
ü      
Multicasting
---------
---------
ü      
Source routing
---------
---------
ü      
Enlaces simétricos
---------
---------
ü      
Estándar seguridad (AES 128 bits)
ü      
ü      
ü      
Alta seguridad (SKKE)
---------
---------
ü      

 Comparativa de stacks ZigBee

Desde el punto de vista de los costos, podría utilizarse ZigBee 2007 o ZigBee 2006. Ambos son los stacks con menores requerimientos de recursos (menos memoria RAM y menos memoria Flash).
Si se requiere fragmentación, por ejemplo para aplicaciones de automatización de medidores (Smart Energy), solamente ZigBee 2007 y ZigBee Pro soportan esta característica. ZigBee 2006 no es una opción en este caso.


En cuanto al proveedor, cualquiera que ofrezca stack ZigBee certificado probablemente tenga un buen producto. Si el vendedor no ofrece stack ZigBee certificado,  simplemente debería considerarse que el producto es una solución propietaria.

1.      Estructura de la especificación ZigBee


El stack de protocolos ZigBee se apoya sobre IEEE 802.15.4 para la comunicación entre dispositivos cercanos, es decir, el acceso al medio y el intercambio de mensajes por éste.

Por sobre esta base, define un nivel de routing (NWK) que permite que los dispositivos con funcionalidad de router puedan transportar mensajes para otro destinatario, extendiendo el alcance total de la red.

A su vez, sobre esta base, existe un esquema (APS) que permite comunicación entre diversas aplicaciones mediante un identificador de circuito virtual denominado end point[4].

Los grupos de mensajes entre aplicaciones son controlados por la ZigBee Alliance, de modo que todos los dispositivos utilizando un esquema determinado empleen los mismos grupos de mensajes y atribuyan el mismo significado a cada mensaje en particular, pudiendo interoperar con otros dispositivos similares de otros fabricantes.


La especificación ZigBee[5], que es mucho más que un stack de protocolos,  se ubica por encima de la especificación IEEE 802.15.4 (define las capas PHY y MAC). Incluye las capas de red, APS (Application Support Sublayer) y ZDO (ZigBee device Objects).

Técnicamente, también existe la capa AF (Application Framework) pero se agrupa con la capa APS en el análisis que sigue.

Una breve descripción de cada capa se muestra en la Tabla II.21[6]:

Layer ZigBee
Descripción
PHY
Define la operación física de un dispositivo ZigBee incluyendo la sensibilidad del receptor, rechazo de canales, potencia de salida, número de canales, modulación y especificación de la tasa de transmisión. Muchas aplicaciones ZigBee operan en la banda ISM de 2.4 GHz con una tasa de satos de 250 Kbps. Al considerar la especificación IEEE 802.15.4 se analizaron estos aspectos.
MAC
Administra las transacciones de datos en RF entre dispositivos vecinos (punto a punto). La capa MAC incluye servicios tales como la recuperación de la transmisión y ACK, y las técnicas CSMA-CA. Al considerar la especificación IEEE 802.15.4 se analizaron estos aspectos.
Network
ZigBee adiciona capacidades de routing que permite atravesar a paquetes de datos en RF por múltiples dispositivos (saltos múltiples) para encaminar datos desde la fuente hacia el destino (peer-to-peer).
APS (AF)
Capa de aplicación que define direccionamiento de objetos varios, incluyendo profiles, clusters y endpoints.
ZDO
Capa de aplicación que provee características de descubrimiento de dispositivos y servicios y capacidades avanzadas de administración de red.

Breve descripción de cada capa ZigBee

NWK Layer: inmediatamente por encima de la especificación IEEE 802.15.4 se encuentra la capa de red (NWK Layer), un protocolo de nivel tres que provee capacidades de routing. Tanto el coordinador como los routers tienen capacidad de routing, es decir que pueden aprender rutas hacia sus destinos que a su vez atraviesan otros dispositivos mediante un esquema basado en mensajes como Route Request y Route Reply. Así, se independiza al nivel inmediato superior de las características de la red y de la visibilidad en RF de los dispositivos que la conforman.

El esquema de routing, permite además de descubrir nuevas rutas, recuperarse ante problemas de conectividad, es decir que si una ruta falla, el router que lo detecta puede iniciar el proceso de descubrir una ruta alternativa y ayudar a la convergencia de la red.


También existen dispositivos sin capacidad de routing (end devices) que entregan los mensajes a su padre (el coordinador de la red ZigBee o un router), quien a su vez almacena los mensajes para los end devices hasta tanto despierten y lo contacten, momento en el cual los entrega.

APS Layer (Application Support): se encuentra por encima de la NWK, es un subnivel de la capa de aplicación,  y provee múltiples circuitos virtuales (endpoints) en la comunicación entre dispositivos. Cada dispositivo tiene un radio y una dirección corta, única dentro de la red, que lo identifica.

·       Endpoint: circuito virtual en la comunicación entre dispositivos. Identifica a la aplicación.

·       Cluster-ID: Identificador de cada tipo de mensaje en particular.


·       Profile-ID: identificador del conjunto de mensajes que utiliza una aplicación. Todos los dispositivos que utilizan un profile-ID determinado conocen el significado de cada cluster-ID y relacionan la misma acción con ese código.

·       Profile: el conjunto de reglas de cada aplicación. Definidos por la ZigBee Alliance. Existen profiles (perfiles) públicos y privados (específicos del fabricante). Si se requiere que los dispositivos operen entre sí, deben utilizar profiles públicos; mientras que para que coexistan con otros solamente, se requieren profiles privados.

·       Cluster: los mensajes intercambiados entre dispositivos que integran una aplicación.

·       ZCL (ZigBee Cluster Library): es un conjunto de mensajes útiles estandarizado para las aplicaciones definidas en perfiles públicos. Cada mensaje puede ser utilizado en diferentes aplicaciones y la ZCL tiene por función evitar la repetición de mensajes y la existencia de mensajes similares incompatibles, además de facilitar la evolución de nuevas aplicaciones que puedan utilizar los mensajes ya existentes.

·       ZDO (ZigBee Device Objects): dado que la red ZigBee puede soportar más de una aplicación, y cada dispositivo también, la ZDO es una aplicación especial encargada de las tareas de configuración y de parte del funcionamiento automático. Así, un nuevo dispositivo que ingresa a la red puede autoconfigurarse e interoperar con otros.

Utiliza el endpoint 0; reservado, único y conocido por todos los dispositivos.

Está directamente vinculada al plano de gestión (Management Plane), que permite controlar parámetros de operación de red (NWK), soporte de aplicaciones (APS) y recibir indicaciones de la red y las aplicaciones.

La interacción entre APS y ZDO es fundamental ya que permite a un dispositivo operar sobre la configuración de otro mediante mensajes entre sus respectivas ZDO. Por ejemplo, la característica frequency agility se vale de esa comunicación transversal[7] en el plano de gestión entre APS y ZDO para notificar a todos los elementos de la red que deben cambiar de frecuencia de operación (canal).

Binding: proceso de descubrir y asociarse.


·       ZDP (ZigBee Device Profile): el perfil de la aplicación o profile correspondiente.


[1] Gislason, Drew. ZigBee Wireless Networking. Newnes. 2008.
[2]Si bien existe la versión 2006 del estándar IEEE 802.15.4, los tres stacks ZigBee vigentes implementan IEEE 802.15.4-2003. También los módulos XBee lo soportan.
[3] La habilidad de ZigBee para cambiar el canal físico luego que la red se ha iniciado.
[4]Circuitos virtuales de comunicación entre dispositivos. Los end points son  provistos por la capa APS (Application Support), ubicada por encima de la NWK Layer.
[5]ZigBee es una arquitectura distribuida en la cual una aplicación se ve implementada de forma conjunta por cada uno de los integrantes de la red y coordinada mediante el intercambio de mensajes.
[6] Digi International. XBee ZB y XBee ZB-PRO Product Manual. 2010.
[7] Existe también otra comunicación transversal en el manejo de la seguridad.