herramienta educacional para el diseño y configuración de...
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Title— Educational tool for the design and configuration of
communication networks.
Abstract—In this paper, we describe a simple tool for the
design of communication networks. On the one hand, it provides
an interface for students, where they can add, remove or
configure components. Been a web application, pupils can work
everywhere, which promotes an informal learning environment.
On the other hand, professors can visualize student’s projects
and gather reports about their activity. In conclusion, it is a tool
that provides a soft transition to more professional tools.
Resumen—En este artículo se describe una herramienta
sencilla y flexible para que los estudiantes se inicien en el mundo
de las redes de comunicaciones. Por un lado, se cuenta con un
interfaz donde los alumnos pueden añadir, configurar y
relacionar los componentes de una red; así como adjuntar
documentación relacionada. Además, al tratarse de una
aplicación web, los alumnos pueden acceder desde cualquier
lugar, promoviendo un aprendizaje más relajado. Por otro lado,
el profesor dispone de informes para monitorizar la actividad de
los alumnos y detectar problemas conceptuales. En definitiva, es
una herramienta que ofrece una transición suave entre el
desconocimiento y entornos más avanzados.
Index Terms—Education, Educational Technology,
Communication engineering education, Communication Systems
I. INTRODUCCIÓN
El diseño de redes de comunicaciones es una competencia
fundamental para los estudios relacionados con el campo de
las telecomunicaciones o la informática. Podríamos definir
una red de comunicaciones como un conjunto de dispositivos
y tecnologías (protocolos) que nos permiten transmitir
información (voz, datos…) entre puntos distantes. La creciente
presencia de estos sistemas en nuestra sociedad hace
imprescindible la formación de profesionales en esta área;
para los cuales, un conocimiento adecuado del diseño, la
configuración o el mantenimiento de las mismas es un
requisito presente y futuro.
Existen ciertas tareas que se realizan durante el diseño de
una red. En primer lugar, deben hallarse las tecnologías
adecuadas para las necesidades de comunicación que se
planteen. Posteriormente, se elegirán los componentes a
Manuscript received January 25, 2010.
S. Cabrero, X. G. Pañeda, R. García, D. Melendi y R. Orea pertenecen al
Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Edificio
Polivalente de Viesques, Campus de Viesques, 33207, Gijón, España.
utilizar, con sus interfaces y conexiones; dando lugar a la
topología de la red. Para llevar a cabo este proceso con
fiabilidad, son necesarios amplios conocimientos sobre las
tecnologías, los componentes y los servicios que se desean
proveer. Además, distintos tipos de redes tendrán distintos
requisitos, pudiendo existir grandes diferencias. Por ejemplo,
siendo ambas redes de comunicaciones, no es lo mismo una
red de un gran operador de telefonía, que una red dedicada a
compartir documentos en una pyme. Los requisitos del
servicio son completamente distintos, por lo que también lo
serán los componentes y tecnologías utilizadas. Más aún, el
nivel de complejidad en cada uno de estos casos será dispar.
En la primera, habrá un gran número de antenas, dando
cobertura a todo un país. En esencia, estas antenas deberán
estar correctamente conectadas con otros dispositivos, que
transportarán la voz de los usuarios y que, ocasionalmente, se
interconectarán con otras redes. El segundo caso es un entorno
mucho más restringido. Habrá un número limitado de PCs
pertenecientes a los empleados. Estos se conectarán a uno o
varios dispositivos, que les permitirán comunicarse para
realizar el intercambio de documentos. Por tanto, a pesar de
ser ambas redes de comunicaciones, existen notables
diferencias conceptuales y un gran salto en su nivel de
complejidad.
Adquirir todos los conocimientos necesarios para realizar
este tipo de trabajo es una tarea ardua. Los alumnos que se
aproximan a estos conceptos por primera vez pueden
encontrarse perdidos. Por estas razones, creemos que los
profesores deben guiar el trabajo de los alumnos y realizar un
seguimiento adecuado. En caso contrario, se corre el riesgo de
avanzar a conceptos muy complejos, sin dominar previamente
los más básicos; de empezar a correr antes de caminar. Como
analizaremos más tarde, las herramientas usadas en la práctica
docente suelen ser complejas y, en ocasiones, orientadas al
campo profesional. A pesar de la gran utilidad que tienen, la
cantidad de posibilidades puede abrumar al estudiante novel,
produciéndole una sensación de desbordamiento. En ciertas
ocasiones, es posible encontrarse con estudiantes que las usan
de forma mecánica, sin saber como utilizar la mayoría de las
opciones que ofrecen.
En este artículo se propone una aplicación mucho más
sencilla, que proporcione al profesor y al alumno las
herramientas necesarias para realizar un aprendizaje guiado y
basado en los conceptos esenciales que se quieran transmitir.
Se trata de un entorno tele-educativo compartido por alumnos
y profesores. Ha sido diseñado para guiar al alumno sobre
Herramienta educacional para el diseño y
configuración de redes de comunicaciones
Sergio Cabrero, Xabiel G. Pañeda, Roberto García, David Melendi, Rafael Orea
IEEE-RITA Vol. 5, Núm. 1, Feb. 2010 15
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conocimientos básicos de elementos de red, interfaces de
comunicación o conexionado entre los mismos. En definitiva,
los conceptos más básicos que le prepararán para aprender,
con más facilidad, otros conceptos y herramientas más
avanzadas.
El resto del artículo se organiza como sigue. A
continuación, se analizan trabajos relacionados desde el punto
de vista docente y técnico. En III se comentan los objetivos
planteados para la herramienta propuesta. En IV se analiza su
diseño en profundidad. Los aspectos más relevantes de su
implementación se comentan en V. En la Sección VI se
esquematiza un proyecto de innovación docente que incluiría
la herramienta. Finalmente, las secciones VII y VIII exponen
las conclusiones y trabajos futuros.
II. TRABAJOS RELACIONADOS
Los estudiantes de los nuevos grados de Ingeniería de
Telecomunicación o Ingeniería Informática deberán formarse
en mayor o menor medida en el campo de las redes de
comunicación. Dado que estos contenidos poseen una
orientación eminentemente práctica, el conocido como
“conocimiento inerte”, producido por el aprendizaje basado en
memorización [1], es totalmente inútil. Por tanto, se procura
que los estudiantes lleguen a niveles más altos de la taxonomía
de Bloom [5]. Deben ser capaces de usar ese conocimiento
para analizar sistemas existentes y diseñar nuevos (nivel 4).
Para ello, la tendencia del profesor debe ir hacia al aprendizaje
activo [2], induciendo al alumno a no ser un simple espectador
de sus clases. Existen varios métodos y guías para conseguir
estos objetivos [3], pero sin duda uno de los más interesantes
en ingeniería es el aprendizaje basado en problemas o en
proyectos [4]. En la actualidad, es habitual que los docentes
propongan pequeñas tareas, como puede ser la realización de
proyectos de diseño de redes de forma individual o grupal.
Con este fin, pueden utilizarse algunas de las herramientas de
diseño de redes existentes; aunque, normalmente, estas irán
mucho más allá de las necesidades planteadas [6-9] o se
quedarán en meras aplicaciones de dibujo o esquemas [10].
Entre las aplicaciones más utilizadas por docentes y
alumnos, podemos destacar Packet Tracer creado por la
empresa Cisco con fines formativos. Esta herramienta permite
realizar y simular esquemas de red. Además, soporta multitud
de elementos y tecnologías de red. Por tanto, puede
considerarse muy adecuada para el entrenamiento de
profesionales en el campo. No obstante, puede resultar
demasiado compleja para un alumno de primeros cursos de
Ingeniería. Otras herramientas son los simuladores OPNET
[7], ns-2 [8] o su sucesor ns-3 [9]. OPNET cuenta con un
interfaz gráfico elaborado y puede ser utilizado para la
docencia. Sin embargo, en general, al ser herramientas
orientadas al mundo profesional o la investigación, ofrecen
demasiadas opciones. Su aprendizaje es lento y complicado,
siendo inadecuadas para inexpertos. Por último, destacar que
existen otras iniciativas de innovación docente que apuestan
por herramientas en el mundo de las redes. Ese es el caso del
simulador para MPLS propuesto en [11], o la herramienta
diseñada para analizar protocolos de nivel de aplicación en
[12]. Ambas proponen aplicaciones en la línea de nuestra
propuesta, pero orientadas a otros aspectos.
La herramienta diseñada en este artículo busca una utilidad
distinta a la de los trabajos analizados. Esta orientada a un
alumno que tiene su primer contacto con el mundo de las redes
de comunicación y debe adquirir los conceptos básicos. Se va
más allá de una simple herramienta que permite hacer
esquemas de red, como Microsoft Visio [10], y se guía al
alumno para adentrarse en algunos aspectos de configuración
de la red. Sin embargo, para no caer en la alta complejidad de
las otras herramientas analizadas, su uso es tan sencillo como
el de la propia herramienta de dibujo.
III. OBJETIVOS
Para la concepción y desarrollo de esta herramienta se han
considerado varios objetivos fundamentales. Todos ellos van
encaminados a obtener una herramienta educativa y útil, tanto
para alumnos, como para profesores. En primer lugar, la
herramienta está orientada a trabajar conceptos sencillos,
como la funcionalidad de los elementos de una red o su
organización en la topología. Por tanto, el manejo de la
herramienta debe ser también sencillo y su curva de
aprendizaje rápida. De lo contrario, se malgastaría el tiempo
de los alumnos aprendiendo a utilizar la herramienta con el
simple fin de que aprendan cuestiones básicas; lo que no sería
eficiente.
Otra meta planteada es conseguir una elevada
disponibilidad. Se pretende que los alumnos puedan trabajar
desde cualquier sitio, teniendo siempre sus perfiles y trabajos
disponibles. Así, se fomentará el trabajo autónomo del
estudiante en los cursos que la utilicen. Por ejemplo, los
alumnos podrán comenzar el diseño de una nueva red en clase,
siguiendo el encargo y las instrucciones del profesor, y
continuarlo en casa de forma independiente. Además, los
profesores podrán acceder a los trabajos de los alumnos de una
manera sencilla, bien mientras los realizan, o bien una vez
acabados. Se permitirá al profesor controlar la actividad de los
alumnos, con las posibilidades que esto conlleva a la hora de
evaluar y mejorar la dinámica de trabajo.
Se ha considerado importante que la herramienta sea
adaptable a las necesidades de las asignaturas en las que se
utilice. Por tanto, se podrán configurar diversos aspectos
como, por ejemplo, los elementos de red a utilizar o los
parámetros de los mismos. De este modo, se podrán estudiar
redes de telecomunicación de distinto tipo y complejidad;
utilizando unos elementos u otros. Por ejemplo, se podrá
configurar la herramienta con elementos típicos de una red de
computadores o de una red de telefonía móvil. O también, se
podría comenzar el curso permitiendo sólo la ubicación de
componentes en una topología e ir añadiendo nuevos
conceptos, tales como direccionamiento IP o tipo de interfaz
de red. En definitiva, la herramienta deberá ser lo
suficientemente flexible para que sea posible variar tanto el
contexto, como la dificultad de los conceptos que se desean
ejercitar en ella.
Por último, recalcar que no se pretende que esta sea una
herramienta profesional en el diseño de redes, ni un simulador.
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Simplemente, se desea una herramienta para dar los primeros
pasos ágilmente. Cuando el alumno domine los conceptos
básicos con esta herramienta, estará en disposición de hacer
una transición suave hacia herramientas más potentes y
complejas. Es decir, se propone un aprendizaje de conceptos
gradual reduciendo el escalón que existe con los métodos
actuales.
IV. DESCRIPCIÓN DE LA HERRAMIENTA
Con estos objetivos en mente, se ha desarrollado una
herramienta basada en tecnologías Web, con un interfaz
sencillo e inspirado en la estructura de menús habitual de los
programas de dibujo o de edición de textos.
A pesar de las posibles limitaciones, se ha preferido realizar
una aplicación web, frente a una tradicional de escritorio,
porque así se multiplican las posibilidades de accesibilidad,
colaboración e interacción. Una herramienta web permite que
estudiantes y profesores trabajen sobre un mismo entorno
centralizado. Se evitan así engorrosos problemas que podrían
surgir en la distribución o actualización de la herramienta.
Además, se podría permitir el acceso desde cualquier punto
conectado a Internet conservando los datos de perfil y los
trabajos previos. Todo esto sin necesidad de instalar la
aplicación o transportar esos datos en ningún tipo de soporte.
En definitiva, se ha considerado que una aplicación web era la
más apropiada, pese a sus posibles carencias o los problemas
que pueda ocasionar un entorno centralizado si se pierden los
datos.
Durante todo el proceso de diseño se ha tenido especial
cuidado con el interfaz proporcionado a los usuarios finales
(profesores y alumnos). En una aplicación educativa es
importante que una interacción demasiado compleja no se
interponga en la tarea de aprendizaje. El usuario debe
encontrarse cómodo utilizando la aplicación, para que los
conceptos puedan ser asimilados con mayor fluidez. Por esa
razón, el interfaz mostrado se asemeja al de otros programas
conocidos por el usuario, como editores de texto o de dibujo.
En ese sentido, también se persigue que aspectos como los
iconos o la terminología utilizados sean lo más parecidos
posible a otras herramientas más profesionales. De esta forma,
se podrá hacer un tránsito suave hacia esas plataformas.
Se ha dividido el espacio en un menú horizontal desplegable
en la parte superior y un área de edición en la parte inferior
(ver Figura 1). Además, los menús se han diseñado de forma
lógica con la actividad que se esté realizando y, por ejemplo,
no será posible activar acciones que no tengan sentido en un
instante determinado. Se darán más detalles cuando se
comenten los distintos perfiles de usuario (alumno / profesor)
en detalle. Con esto se pretende que el aprendizaje sea lo más
intuitivo posible y que el usuario la domine completamente
tras un breve periodo de tiempo. Asimismo, se ha cuidado el
aspecto visual de la aplicación, intentando hacerlo agradable y
atractivo. De esta forma, el trabajo se hará más llevadero y el
aprendizaje más sencillo.
Al tratarse de una aplicación web, está deberá ser
desplegada en un servidor web y se podrá acceder a la misma
sabiendo su dirección o URL (Uniform Resource Locator).
Para diferenciar a los distintos usuarios, alumnos o profesores,
estos deberán introducir su nombre y una contraseña. A partir
de ahí, entrarán en la parte de la aplicación que les
corresponda según su perfil. Se ha diseñado una parte de la
aplicación para el rol de alumno, destinada a trabajar en el
diseño de redes, y otra para el rol de profesor, con el objeto de
controlar el acceso a los alumnos y monitorizar su actividad. A
continuación se explican ambos roles con más detalle.
A. Rol de alumno
La finalidad de los alumnos en la aplicación es la creación
de gráficos representando las topologías de red deseadas. Por
tanto, una vez el alumno accede a la aplicación, se le presentan
una serie de menús destinados a este fin. La Figura 2 muestra
las opciones disponibles para el alumno. Para que el uso de la
aplicación sea aún más sencillo, sólo se muestran como
activas aquellas que puede realizar. Por ejemplo, no es posible
configurar un elemento de red, si no se ha seleccionado. La
unidad fundamental de trabajo es lo que se ha denominado el
gráfico de red, o simplemente gráfico. Éste representa los
elementos de la red utilizando símbolos reconocibles,
similares a los existentes en otras aplicaciones. Además, se
muestran las conexiones que unen esos elementos mediante
líneas. En definitiva, se trata de una representación sencilla,
Fig. 1. El aspecto de la herramienta es sencillo y atractivo para crear una mayor aceptación por parte de los alumnos. Se encuentra un menú en la parte superior y un
área de edición en la inferior.
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pero clara, que nos enseña de un vistazo la topología creada.
El alumno puede crear, guardar o editar sus propios gráficos
mediante el menú “Gráfico”. Éstos quedan almacenados en el
servidor, estando siempre disponibles para que el alumno
trabaje desde cualquier sitio.
Una vez se ha abierto un gráfico, se podrán añadir
elementos al mismo. Para ello, se debe seleccionar el elemento
que se desee en el menú “Insertar”. Tal y como se verá en la
Sección V, los elementos listados en este menú pueden ser
modificados editando un archivo de configuración. Cuando el
alumno elige un elemento, debe colocarlo en algún punto de la
zona de edición. Posteriormente, haciendo “click” sobre él,
podrá ser seleccionarlo o deseleccionarlo. Para facilitar la
claridad de presentación de los gráficos, un elemento
seleccionado puede ser arrastrado a cualquier punto de la zona
de edición. En ese momento, se cambian tanto su posición,
como la de las posibles conexiones asociadas a él.
Cuando un elemento ha sido elegido, se activan las
opciones de configuración para el mismo (en el menú
“Elemento”). Este menú ofrece opciones relativas a el
elemento en sí (editar o eliminar), sus interfaces de red (crear,
eliminar, listar) y sus conexiones con otros (crear, eliminar).
En primer lugar, el comando editar está destinado a modificar
los metadatos del elemento (nombre, descripción, etc.), a los
que se asignan valores por defecto al insertarlo. También por
defecto, el elemento se introducirá en la red sin interfaces y
estos deberán ser añadidos por el estudiante. El proceso para
añadir un interfaz es totalmente guiado y consta de tres pasos,
ilustrados gráficamente en la Figura 3: seleccionar el elemento
(Figura 3a), seleccionar la opción “Crear Interfaz” del menú
“Elemento” (Figura 3b) y definir las características del mismo
(Figura 3c). Como veremos en la Sección V, las características
de los interfaces son también configurables. Se pueden
consultar los interfaces de un elemento usando la opción
“Listar Interfaces”; además de eliminarlos con “Eliminar
Interfaz”. Por último, una vez existan interfaces en, al menos,
un par de elementos, podrá crearse una conexión entre ellos.
Simplemente se deberá seleccionar la opción añadir conexión
(“Crear Conexión”). A continuación, se seleccionan los
dispositivos y cuales de sus interfaces serán conectados. Por
supuesto, éste sería un proceso repetitivo, incluso tedioso, a la
hora de configurar redes de un tamaño grande. Sin embargo,
se ha diseñado así intencionadamente, para que el alumno sea
en todo momento consciente de cómo se establecen las
conexiones y los elementos necesarios para las mismas.
Además de todas las opciones destinadas a crear gráficos, la
herramienta posee un módulo de documentación. El alumno
puede generar informes automáticos incluyendo la
configuración de los distintos elementos, interfaces y
conexiones en un gráfico. Por otro lado, también se da la
posibilidad de que el alumno adjunte otros archivos al
informe. Se ha hecho así, porque una práctica habitual en los
proyectos de este tipo es complementar el diseño de la red con
una documentación más elaborada, que incluya aspectos tales
como presupuestos, modelos de los dispositivos elegidos, etc.
Los alumnos podrían realizar esta documentación de manera
independiente a la aplicación, por ejemplo usando un
procesador de textos estándar. Luego, podrán guardar esa
documentación junto con el gráfico. De esta forma, el profesor
tendrá acceso a toda la información que precisa para la
evaluación y el alumno podrá almacenarla de manera
organizada.
Por último, mediante el menú “Usuario”, se da la opción al
alumno de modificar sus datos personales, su contraseña o
salir de la aplicación. Mientras que a través la opción “Ayuda”
puede consultar un manual básico del funcionamiento de la
herramienta.
B. Rol de profesor
Cuando un usuario se autentifica como profesor en la
aplicación, accede a una parte distinta de la aplicación.
Aunque el diseño se conserva, muchas de las funciones
presentadas en el menú serán distintas (ver Figura 4). Una de
esas opciones, “Alumnos”, nos permite añadir nuevos
alumnos, ver los alumnos ya incorporados a la herramienta y
denegar el acceso a aquellos que se considere oportuno. El
menú “Profesores” nos permite hacer esto mismo, pero con
otros profesores del curso. El sistema se ha dejado abierto para
que cualquier profesor pueda añadir, ver y eliminar otros
profesores. Aunque esto podría tener algún inconveniente en
un sistema más grande, consideramos que no generará
problemas; ya que no se espera un número elevado de
profesores en la asignatura. En otras palabras, todos los
profesores se consideran de confianza.
Fig. 2. Estructura del menú del alumno.
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Aparte de las funciones más administrativas, se proveen
otras orientadas a la función pedagógica. En primer lugar, se
permite que el profesor pueda visualizar todos los gráficos de
los alumnos. Se puede acceder a la lista de gráficos de cada
uno a través de la lista de alumnos. Por simplicidad, no se
permite al profesor modificar los trabajos de alumnos (el modo
corrección entraría dentro de los trabajos futuros). Una vez
abierto un gráfico, el profesor puede descargar toda la
documentación asociada a él; tanto el informe generado
automáticamente, como la adjuntada por los alumnos. Estas
opciones son suficientes para permitir tanto la corrección final
de los trabajos realizados por los estudiantes, como para
realizar un seguimiento continuo a alto nivel. No obstante,
puede ser útil observar la actividad de los alumnos más en
detalle. La opción “Monitorización” ofrece esta posibilidad. El
profesor puede configurar qué eventos de los alumnos
monitorizar y acceder a un registro para cada alumno donde se
listen esas acciones. Por ejemplo, se podrá monitorizar cada
vez que un alumno borra o añade un elemento a la red. La
Figura 5 muestra las opciones posibles en la versión actual.
Los registros se ofrecen al profesor como archivos de texto
donde cada línea es un evento del alumno. Para cada uno se
indica la fecha y la hora en que se ha producido, así como un
texto explicativo. A continuación se muestra un extracto del
registro perteneciente a un alumno:
Un análisis detallado del contenido de estos registros puede
dar muchas pistas sobre fallos conceptuales de un alumno. En
la siguiente lista se muestran algunos ejemplos de la
información que se puede obtener y que podría usarse tanto en
la evaluación, como en el seguimiento:
Conceptos aprendidos. Cuando un alumno es capaz de insertar y utilizar correctamente un elemento de red, o una característica de un interfaz correctamente.
Errores de concepto o dudas. En el caso contrario al anterior, si un alumno intenta repetidas veces conectar dos elementos que no deberían estarlo o interfaces de distinto tipo; se le podrá convocar a una tutoría.
Facilidad de aprendizaje. Si el alumno ha realizado sus ejercicios a la primera, o ha necesitado intentos.
Trabajo del alumno. Si existe un trabajo diario o se ha dejado todo el trabajo para última hora. Bastaría con controlar las fechas en las que el estudiante se ha conectado y sus acciones durante esas conexiones.
En definitiva, se dota al profesor de una información muy
valiosa para el seguimiento y evaluación de sus pupilos
durante un curso. Aunque se considera que éste es un primer
paso interesante, la evolución de la herramienta podría
dirigirse al análisis automatizado de los eventos de los
17-09-2009 19:15:25->Usuario Conectado: Sergio
17-09-2009 19:15:40->Recupera el gráfico Red 1
17-09-2009 19:15:46->Inserta el elemento Switch 4
17-09-2009 19:15:55->Inserta un interfaz en el elemento Switch 4
17-09-2009 19:16:09->Elimina el elemento ServidorWeb
Fig. 4. Estructura del menú de profesor.
Fig. 3. Para crear un interfaz simplemente hay que seleccionar un elemento
(a), activar la opción “Crear Interfaz” (b) y configurar las propiedades del
interfaz. Tanto las características, como las distintas opciones son
configurables por el profesor.
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alumnos. De manera semejante a otros sistemas, por ejemplo
los sistemas de detección de intrusiones en una red; la
herramienta podría ser capaz de procesar los eventos
generados por un alumno y transformarlos en informes de
seguimiento para el profesor. En ellos, se identificarían la
evolución del alumno en términos de aprendizaje; tales como
los conceptos aprendidos o el tiempo empleado en ellos.
Por último, al igual que los alumnos, los profesores también
disponen de una ayuda y posibilidad de cambiar sus datos a
través del menú “Usuario”.
V. IMPLEMENTACIÓN
Tal y como se ha mencionado, la implementación de la
herramienta se ha realizado utilizando tecnologías web. Se han
utilizado lenguajes como Javascript, Ajax y el formato SVG
(Scalable Vector Graphics) para presentar el interfaz de
usuario. Además, se ha utilizado el lenguaje dinámico PHP
para programar el núcleo de la aplicación y acceso a los datos
en el lado del servidor. La base de datos MySQL se ha
utilizado para guardar los datos de los usuarios, así como
información sobre los gráficos de red. Finalmente, XML se
utiliza para modelar los archivos de configuración de la
aplicación. Esta implementación se ha dividido en cinco
paquetes, tal y como se muestra en la Figura 6.
El paquete principal implementa la “Lógica de negocio”. Es
donde se incluyen las funcionalidades soportadas por la
aplicación. El paquete “Interfaz de usuario” presenta estas
funciones a los usuarios y los otros paquetes están
relacionados con el modelo de datos utilizado. Se encargan de
acceder a los datos de usuarios o gráficos (“Acceso BD”),
validar los datos introducidos (“Validación”) por el usuario o
aplicar la configuración de la herramienta (“Configuración del
Sistema”). Se trata, por tanto, de una arquitectura multicapa
que permite la escalabilidad tanto horizontal como vertical en
caso de que se quieran añadir nuevas características.
Desde el punto de vista docente, la característica más
potente es la posibilidad de cambiar aspectos de configuración
de la herramienta, simplemente cambiando algunos archivos.
Como se ha comentado, distintos cursos podrían utilizar esta
herramienta con distintos fines. Supongamos que se quiere
realizar un curso sobre redes de área local (LAN) y otro sobre
redes de telefonía móvil UMTS. En el primer caso, los
componentes incluidos podrían ser: routers, firewalls, PCs,
switches, etc. En el segundo caso, una red podría incluir:
antenas, RNS, RNC, etc. Esta herramienta podría utilizarse en
ambos cursos. Bastaría con cambiar el archivo de
configuración de los componentes. En el siguiente ejemplo se
muestra como se añadiría un nuevo elemento “Punto de
Acceso” a la aplicación:
Del mismo modo, existe la posibilidad de configurar los
parámetros presentes en los interfaces de comunicaciones. Por
ejemplo, podría configurarse el protocolo que utilizan, su
velocidad, su modo de transmisión (dúplex/simplex) o
cualquier otro parámetro que el profesor considere oportuno
incluir. Por simplicidad, se consideran un grupo de
características comunes a los interfaces de red para todos los
componentes que pueden ser insertados. Lógicamente, en el
mundo real, distintos interfaces soportan distintas
características. Aunque podría considerarse para futuras
ampliaciones de la aplicación, habrá que estudiar el efecto que
podría tener en los alumnos introducir ese nuevo nivel de
complejidad. A continuación se muestra un ejemplo de la
configuración realizada para añadir una nueva característica a
los interfaces red “Direccionamiento del Interfaz” y una nueva
opción a una característica existente “802.11g”:
La configuración realizada por el profesor, u otra persona
encargada de la instalación, es completamente transparente al
alumno. A la hora de crear sus gráficos, al alumno se le
presentarán aquellas opciones que el profesor haya
determinado. Esta característica se considera una novedad
significativa frente a otras aplicaciones; ya que permite
adaptar la aplicación al contexto del curso e incluso al
transcurso del mismo. Esto implica que los alumnos aprenden
en un entorno más guiado y el profesor podrá adaptar la
herramienta a sus demandas.
<interfaz>
<caracteristica nombre="Tipo">
<opcion>Ethernet</opcion>
<opcion>Gigabit Ethernet</opcion>
<opcion>802.11g</opcion>
</caracteristica>
<caracteristica nombre="PoE">
<opcion>Si</opcion>
<opcion>No</opcion>
</caracteristica>
…
<caracteristica nombre="Direccionamiento del Interfaz">
<opcion>Público</opcion>
<opcion>Privado</opcion>
</caracteristica>
</interfaz>
<elementos>
<elemento nombre="Router" simbolo="ImagenRouter.svg" />
<elemento nombre="Switch" simbolo="ImagenSwich.svg" />
...
<elemento nombre=”Punto de acceso” simbolo=”ImagenAP.svg “/>
</elementos>
Fig. 5. Opciones de monitorización mostradas al profesor.
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VI. PROYECTO DE INNOVACIÓN DOCENTE
En esta sección, se esquematiza un proyecto de innovación
docente en el que se podría incluir la herramienta presentada
en este artículo. Este tipo de proyectos son fundamentales para
la correcta implantación de un nuevo método didáctico. De
esta forma, se reduce el riesgo de implantar nuevos métodos
de manera incorrecta. Además, es posible medir su
repercusión, positiva o negativa, al final del mismo. Este
editor de redes, considerado como un nuevo método de
aprendizaje, no es una excepción. Por tanto, su incorporación
en una asignatura o curso podría seguir las indicaciones dadas
aquí.
Vamos a considerar que el proyecto se enmarca en una
asignatura introductoria sobre redes IP y que previamente en
esa asignatura se utilizaba otra herramienta más compleja (por
ejemplo: Packet Tracer). Debido a las limitaciones de espacio,
se expondrán únicamente los principios fundamentales. Se
comenzará con los objetivos del proyecto. A continuación, se
describirá brevemente la metodología a seguir. Finalmente, se
indicarán algunos detalles sobre el seguimiento y la
evaluación del mismo.
A. Objetivos
La herramienta educacional está destinada a introducir
conceptos sobre redes de comunicaciones. Por tanto, el
objetivo principal del proyecto será que los alumnos adquieran
estos conceptos de una forma gradual y sencilla. Además,
existirán otros objetivos secundarios. En primer lugar, al
finalizar el trabajo con la herramienta, el alumno deberá ser
capaz de utilizar funciones básicas de otras herramientas más
complejas. Por parte del profesor, este proyecto deberá
permitir detectar los problemas conceptuales de los alumnos;
así como evaluar su ritmo de trabajo y aprendizaje.
B. Metodología
La metodología de este proyecto de innovación deberá
basarse en pequeñas sesiones prácticas, complementadas con
el trabajo personal de los alumnos. Podría organizarse de la
siguiente forma:
Sesión 1. Se introduce la herramienta a los alumnos, con unos componentes básicos cargados. Por ejemplo:
switch, PC, router. Se les encarga que realicen un esquema de red sencillo para la próxima sesión: dos PC conectados a un Switch, conectado a un Router.
Sesión 2. Se comentan y resuelven las dificultades que hayan podido surgir. Se les encarga ahora un esquema de red más complejo, con estos mismos elementos: una red local de una oficina con varias subredes.
Sesiones posteriores. Se van introduciendo sucesivamente nuevos elementos de red: firewalls, puntos de acceso inalámbrico, etc. Se hacen ejercicios cortos con ellos.
Práctica final. Se pide a los alumnos que diseñen un esquema de red en un proyecto mayor. Este esquema incluirá todos los elementos vistos en clase. Durante este proceso, el profesor monitorizará la actividad de los alumnos periódicamente. De esta forma, podrá ver qué alumnos están trabajando, cuales lo están dejando para el final; quienes van bien, o quienes tienen dificultades.
Fin de práctica. Se corrigen y comentan los resultados de la práctica con los alumnos.
Sesión final. Se encarga a los alumnos que reproduzcan total o parcialmente su práctica final, pero en un programa más complejo, por ejemplo Packet Tracer. Se observarán las diferencias y las dificultades. En especial, se comprobará si estos son capaces de empezar a usar ese programa en poco tiempo y el editor ha reducido la curva de aprendizaje.
C. Evaluación del proyecto de innovación docente
Una parte fundamental de un proyecto de innovación
docente es la evaluación del mismo. En cierto modo, unos
buenos resultados de los alumnos pueden determinar el éxito
del proyecto. Sin embargo, esta variable es dependiente de
otros factores. Por tanto, la evaluación debe basarse también
en otros criterios. Es posible entregar cuestionarios a los
alumnos y a los profesores preguntándoles sobre su nivel de
satisfacción general, dificultades e impresiones. En los
cuestionarios para los alumnos, se les debería preguntar sobre
las dificultades que han encontrado en el uso de la herramienta
y su percepción de los conceptos aprendidos. En cuanto a los
profesores, es interesante conocer su impresión sobre el
funcionamiento de la herramienta y su influencia sobre el
aprendizaje del alumno.
Para saber si este proyecto introduce alguna mejora con
respecto a una situación anterior, los resultados de los alumnos
pueden ser comparados con los de años anteriores. Para juzgar
si las diferencias se deben al cambio de metodología o a otros
factores; se puede utilizar un parámetro de comparación. Por
ejemplo, este parámetro podría ser una valoración subjetiva
del profesor o los resultados en otra asignatura con el mismo
grupo de alumno. La repetición del proyecto en años sucesivos
podrá dar lugar a una comparación mas justa.
Destacar que el proceso de evaluación del proyecto de
innovación es de vital importancia. No sólo es útil para refinar
la metodología docente, sino también es fundamental para
priorizar los trabajos futuros a realizar sobre la herramienta.
Fig. 6. Diagrama de los distintos paquetes de la aplicación.
S. CABRERO et al.: HERRAMIENTA EDUCACIONAL PARA EL DISEÑO Y CONFIGURACIÓN DE REDES... 21
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VII. CONCLUSIONES
El diseño y configuración de redes es una materia que se
presta al aprendizaje práctico de los conceptos. Sin embargo,
las herramientas utilizadas habitualmente no son las más
adecuadas para los alumnos noveles. Como se ha visto,
pueden ser complejas y más orientadas al mundo profesional o
investigador. Es por ello que se ha diseñado una herramienta
sencilla, pero que comparte los principios de los entornos
profesionales para el diseño de redes. Por esto, se propone
como el primer paso en la enseñanza de estos conceptos.
La herramienta dota a profesores y alumnos de recursos
adecuados para este fin. Las funcionalidades ofrecidas
permiten que el profesor pueda guiar adecuadamente a los
alumnos, adaptando la aplicación a los conceptos específicos
del curso y monitorizando la actividad de los alumnos. Esto
debería hacer más eficiente la metodología de enseñanza de
los profesores, empleando menos su tiempo en enseñar el
funcionamiento de las herramientas y empleándolo en
transmitir conceptos. Consecuentemente, también se agilizará
la asimilación por parte de los alumnos. Además, estos se
verán beneficiados por la posibilidad de trabajar libremente y
de manera sencilla, al ser una herramienta basada en web.
A falta de una evaluación formal, enmarcada en un proyecto
de innovación docente similar al descrito en VI; la evaluación
informal ha arrojado unos resultados satisfactorios. Los
usuarios alumno han conseguido realizar gráficos de red,
recibiendo unas pocas indicaciones. Los usuarios con rol de
profesor también han sido capaces de entender la mecánica de
revisión de gráficos y documentaciones de forma sencilla. Por
supuesto, también se han detectado posibles mejoras. Las más
relevantes se comentan en la siguiente sección.
VIII. TRABAJO FUTURO
Los trabajos futuros han comenzado con la introducción de
esta herramienta en una asignatura como parte de un proyecto
de innovación docente. Su evaluación exhaustiva y la
observación de los usuarios, tanto alumnos como profesores,
determinará en gran medida la evolución de este trabajo. Sin
embargo, ya se pueden proponer algunas mejoras: la
posibilidad de que los profesores puedan modificar los
trabajos a modo corrección, guardando distintas versiones para
que los alumnos comparen; la inclusión de anotaciones tipo
post-it; la generación automática de informes de
monitorización; o la creación de una herramienta que ayude a
los profesores a configurar la herramienta (elementos e
interfaces).
REFERENCIAS
[1] Bereiter, C. y Scardamalia, M., “Cognitive coping strategies and the problem of “inert knowledge””. Thinking and Learning Skills: Research
and Open Question, vol. 2, pp.65-80, Hillsdale, NJ, Erlbaum. 1985.
[2] Bonwell, C.C. and J.A. Eison, “Active Learning: Creating Excitement in the Classroom,” ASHE-ERIC Higher Education Report No. 1, George
Washington University, Washington, D.C., 1991.
[3] A. W. Chickering and Z. F. Gamson, “Seven principles for good practice in undergraduate education,” AAHE Bull., vol. 39, pp. 3–7, 1987.
[4] Barrows, H.S., Tamblyn, R.M., “Problem Based Learning: an Approach
to Medical Education,” New York: Springer, 1980.
[5] Bloom, B.S., Engelhart, M.D., Furst, E.J., Hill,W.H. y Krathwohl, D.R., “Taxonomy of educational objectives: The classification of educational
goals,” Handbook 1: Cognitive domain. Nueva York, David McKay, 1956.
[6] Cisco,“Packet tracer”,
http://www.cisco.com/web/learning/netacad/course_catalog/PacketTracer.html, visitado por última vez en Septiembre 2009.
[7] OPNET Technologies, “OPNET modeler: making networks and
applications perform”, http://www.opnet.com/, visitado por última vez en Septiembre 2009.
[8] Information Sciences Institute, “The network simulator: ns-2”,
http://nsnam.isi.edu/nsnam/index.php/Main_Page, visitado por última vez en Septiembre 2009.
[9] “The ns-3 network simulator”, http://www.nsnam.org/, visitado por
última vez en Septiembre 2009.
[10] Microsoft, “Microsoft Visio 2007”, http://office.microsoft.com/es-es/visio/, visitado por última vez en Septiembre 2009.
[11] Domínguez, M., Rodríguez, F. J., González, J. L. “Simulador MPLS para Innovación Pedagógica en el Área de Ingeniería Telemática”. En
Revista Iberoamericana de Tecnologías del Aprendizaje, Núm. 1, Vol. 2, pp 27-34, 2007.
[12] Melendi, D., Pañeda, X. G., García, R., García, V. “Sistemas para la
realización y evaluación de prácticas de protocolos de nivel de aplicación”. En Revista Iberoamericana de Tecnologías del Aprendizaje,
Núm. 2, Vol. 4, pp 109-116, 2009.
Sergio Cabrero Barros es Ingeniero de Telecomunicación
y Profesor Ayudante del Área de Ingeniería Telemática del
Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo,
Es especialista en servicios de audio/vídeo sobre redes
móviles ad.hoc.
Xabiel G. Pañeda es Doctor e Ingeniero en Informática y
Profesor Titular de Universidad Interino del Área de
Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de
la Universidad de Oviedo. Es miembro de diferentes
organizaciones, plataformas y comités de investigación
como el SYMM (Synchronized Multimedia) del W3C.
Especialista en servicios de audio/vídeo para Internet.
Roberto García Fernández es Doctor e Ingeniero de
Telecomunicación y Profesor Titular de Universidad del
Área de Ingeniería Telemática del Departamento de
Informática de la Universidad de Oviedo. Es especialista en
redes de cable e integración servicios de audio/vídeo sobre
las mismas.
David Melendi Palacio es Doctor e Ingeniero en
Informática y Profesor Titular de Universidad Interino del
Área de Ingeniería Telemática del Departamento de
Informática de la Universidad de Oviedo. Es miembro de
diferentes organizaciones, plataformas y comités de
investigación como el SYMM (Synchronized Multimedia)
del W3C. Especialista en servicios de audio/vídeo para
Internet.
Rafael Orea Area es Ingeniero en Informática e
Investigador Contratado en el Área de Ingeniería Telemática
del Departamento de Informática de la Universidad de
Oviedo. Ha trabajado en diferentes empresas dirigiendo
proyectos TI para la administración pública. Recientemente
ha obtenido el Diploma en Estudios Avanzados en
Dirección de Proyectos de la Universidad de Oviedo. Es
especialista en servicios TV en Internet.
22 IEEE-RITA Vol. 5, Núm. 1, Feb. 2010
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