ALTERNATIVA DE INTEGRACION´ DE UN LMS CON UNA PANTALLA INTERACTIVA DE BAJO COSTE
Trabajo de Grado
Jhon Jairo Ibarra Samboni Juan Sebastian´ Mej´ıa Vallejo
Director: PhD. Ing. Gustavo Adolfo Ram´ırez Gonzalez´
Universidad del Cauca Facultad de Ingenier´ıa Electronica´ y Telecomunicaciones Departamento de Telematica´ L´ınea de Investigacion´ en Aplicaciones sobre Internet Popayan,´ julio de 2012
CONTENIDO
Pag.´
1 Introduccion´ 1
1.1 Contexto General ...... 1
1.2 Declaracion´ del Problema ...... 2
1.3 Escenario de motivacion´ ...... 3
1.4 Hipotesis´ ...... 3
1.5 Objetivos ...... 3
1.6 Experimentacion´ ...... 3
1.7 Metodolog´ıa del trabajo de grado ...... 4
1.8 Contenido de la monograf´ıa...... 5
2 Estado del Arte 7
2.1 CONCEPTOS FUNDAMENTALES ...... 7
2.1.1 E-learning ...... 7
2.1.2 Aprendizaje ubicuo (Ubiquitous Learning, u-Learning) ...... 8
2.1.3 Pizarra Digital Interactiva (PDI) ...... 8
2.1.4 Caracter´ısticas de la pizarra digital interactiva respecto a la pizarra convencional. . . . 9
2.2 TECNOLOGIAS´ RELACIONADAS ...... 10
2.2.1 Tecnolog´ıas en pizarras digitales interactivas ...... 10
2.2.2 Comparacion´ de caracter´ısticas de pizarras comerciales ...... 14 CONTENIDO
2.2.3 LMS (Learning Management System)...... 14
2.3 TRABAJOS RELACIONADOS ...... 17
2.3.1 Developing Teaching Scenarios in the Classroom Using Interactive Smart Board Ecosystem ...... 17
2.3.2 Economical Solution for an Easy to Use Interactive Whiteboard ...... 18
2.3.3 Study on e-learning education model based on web intelligence ...... 18
2.3.4 Project-Based Learning and Rubrics in the Teaching of Power Supplies and Photovol- taic Electricity ...... 18
2.3.5 Hacking the Nintendo Wii Remote ...... 19
2.3.6 Design Issues in Remote Visualization of Information in interactive Multimedia E- Learning Systems ...... 19
2.3.7 E-Learning: Virtual Classrooms as an Added Learning Platform ...... 19
2.3.8 Design of Interactive Board System for Collaborative Learning ...... 19
2.3.9 Simple Learning Design 2.0 ...... 20
2.3.10 Interactive Multimedia Touch Sensitive System ...... 20
2.3.11 Design of Map Decomposition and Wiimote-based Localization for Vacuuming Robots 20
2.3.12 Low-Cost Motion Capturing Using Nintendo Wii Remote Controllers ...... 20
2.3.13 El reto del e-learning 2.0 en los procesos de Educacion´ Superior...... 21
2.4 Conclusiones del estado del arte ...... 21
3 Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN 23
3.1 Descripcion´ del sistema...... 23
3.1.1 El cliente de Pizarra Digital Interactiva...... 23
3.1.2 El cliente LMS Y WEB...... 24
II CONTENIDO
3.1.3 Consideraciones de diseno...... ˜ 24
3.1.4 Modelo de referencia del sistema de aprendizaje interactivo...... 25
3.2 Arquitectura de OpenACS ...... 25
3.2.1 .LRN ...... 31
3.3 Arquitectura de la pizarra digital interactiva de bajo costo ...... 33
3.3.1 Lapiz´ Infrarrojo ...... 34
3.3.2 Wii Remote (Wiimote) ...... 35
3.3.3 Camara´ infrarroja ...... 36
3.3.4 Protocolo de comunicacion.´ ...... 36
3.3.5 HCI commands...... 41
3.3.6 Service Discovery Protocol (SDP) ...... 41
3.4 Descripcion´ de la arquitectura ...... 43
3.4.1 Vista Casos de Uso ...... 44
3.4.2 Vista Logica.´ ...... 49
3.4.3 Vista de Procesos ...... 52
3.4.4 Vista de Implementacion...... ´ 54
3.4.5 Vista de Despliegue ...... 55
3.5 Conclusiones generales de la construccion´ de la arquitectura ...... 57
4 Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digi- tal interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN 59
4.1 Herramientas de integracion´ ...... 59
4.1.1 Interfaz de la pizarra digital interactiva de bajo costo...... 59
4.1.2 Interface de usuario con el servidor multimedia y servidor EVA...... 65
III CONTENIDO
4.2 TECNOLOGIAS Y DISPOSITIVOS ...... 71
4.2.1 Adaptador Bluetooth ...... 71
4.2.2 Tipo de pantalla ...... 72
4.2.3 Librer´ıas para la aplicacion´ de escritorio de la “Pizarra W”...... 72
4.2.4 Librer´ıas para la aplicacion´ Web multimedia...... 73
4.3 Ubicacion´ y uso de los elementos de la pizarra digital interactiva de bajo costo...... 74
4.3.1 Ubicacion´ del Wiimote y seguimiento del marcador IR...... 74
4.3.2 Posicion´ del marcador IR ...... 75
4.3.3 Seleccion´ de LED infrarrojo ...... 75
4.4 Conclusiones acerca de la implementacion´ ...... 77
5 Experimentacion´ y Resultados 79
5.1 Experiencia 1 - Docente ...... 80
5.1.1 Conclusiones de la experiencia 1: ...... 83
5.2 Experiencia 2 - Docentes ...... 84
5.2.1 Conclusiones de la experiencia 2: ...... 98
5.3 Experiencia 3- Docentes ...... 99
5.3.1 Conclusiones de la experiencia 3: ...... 112
5.4 Conclusiones ...... 114
6 Conclusiones y Trabajo Futuro 115
6.1 Conclusiones ...... 115
6.1.1 Conclusiones sobre el estado del arte ...... 115
6.1.2 Conclusiones generales de la construccion´ de la arquitectura ...... 116
IV CONTENIDO
6.1.3 Conclusiones acerca de la implementacion´ ...... 117
6.1.4 Conclusiones de la experimentacion´ y resultados ...... 118
6.2 Aportes ...... 118
6.2.1 Arquitectura de referencia...... 118
6.2.2 Herramientas de Integracion´ ...... 119
6.2.3 Experiencias en un ambiente de aprendizaje real ...... 119
6.3 Lecciones Aprendidas ...... 119
6.4 Trabajos Futuros ...... 120
Bibliograf´ıa 121
A Manuales de las herramientas de la pizarra W y la aplicacion´ web. 127
A.1 Manual de instalacion´ de la aplicacion´ “Pizarra W” ...... 127
A.2 Manual de usuario de la aplicacion´ “Pizarra W” ...... 135
A.3 Manual de la aplicacion web de la pizarra ...... 143
B Stack Bluetooth HID. 151
C Instrumentos de las experiencias. 153
C.1 Encuesta de evaluacion´ de la aplicacion´ cliente de la pizarra digital interactiva y aplicacion´ web...... 153
V
LISTA DE TABLAS
Pag.´
2.1 Caracter´ısticas de una PDI con respecto a una pizarra convencional ...... 10
2.2 Comparacion de modelos de pizarras digitales interactivas...... 14
3.1 Detalles tecnicos´ de la camara´ del Wiimote...... 37
4.1 Comparacion de librerias para manejar los sensores del Wiimote...... 72
5.1 Cambios en la version´ 1.1 de la “Pizarra W” ...... 84
5.2 Variables de facilidad de los procedimientos para realizar la interaccion´ ...... 87
5.3 Facilidad de los procedimientos para compartir la informacion´ de los videos en la plataforma de aprendizaje de EVA ...... 87
5.4 Variables de experiencia de interaccion´ en la aplicacion´ “Pizarra W” y aplicacion´ web 88
5.5 Variable de aceptacion´ de la aplicacion´ “Pizarra W” y aplicacion´ web ...... 88
5.6 Variables de facilidad de los procedimientos para realizar la interaccion´ utilizando la aplicacion´ “Pizarra W” ...... 101
5.7 Facilidad de los procedimientos para compartir la informacion´ de los videos en la plataforma de aprendizaje de EVA - Experiencia 3...... 102
5.8 Variables de experiencia de interaccion´ en la aplicacion´ “Pizarra W” y aplicacion´ web. - Experiencia 3 ...... 102
5.9 Variable de aceptacion´ de la aplicacion´ “Pizarra W” y aplicacion´ web - Experiencia 3 103
LISTA DE FIGURAS
Pag.´
1.1 Metodolog´ıa...... 4
2.1 Pizarra digital interactiva ...... 8
2.2 Configuracion´ de la PDI ...... 9
2.3 Camara´ infrarroja de alta velocidad ...... 11
2.4 Control de Nintendo Wii remote...... 12
2.5 Ejes de Wiimote...... 13
2.6 Camara del Wiimote...... 13
3.1 Modelo de referencia del sistema de aprendizaje ...... 26
3.2 Arquitectura de openACS ...... 27
3.3 Proceso de peticion...... ´ 29
3.4 Diagrama de clases de un portlet ...... 31
3.5 Diagrama de clases para .LRN ...... 33
3.6 Paquetes de usuarios o agrupaciones “Parties” ...... 33
3.7 Arquitectura general de PDI ...... 34
3.8 Circuito electrico´ del Lapiz´ Infrarrojo ...... 34
3.9 Angulo de vision´ del led infrarrojo ...... 35
3.10 Longitud de onda del led infrarrojo ...... 35
3.11 Arquitectura general de PDI ...... 36 LISTA DE FIGURAS
3.12 Arquitectura del nucleo´ del sistema Bluetooth ...... 38
3.13 Tabla de potencia de los tipos de transmisores ...... 39
3.14 Piconets operacion´ con un solo esclavo (a), operacion´ con multiples´ esclavos (b) y operacion´ scatternet (c)...... 40
3.15 Link Manager Protocol, capa de senalizaci˜ on´ ...... 40
3.16 L2CAP en la capa de protocolos...... 42
3.17 Service Discovery Protocol ...... 42
3.18 Descripcion´ de arquitectura segun´ Kruchten ...... 44
3.19 Diagrama de casos de uso ...... 45
3.20 Diagrama de paquetes para la aplicacion´ de la “Pizarra W” ...... 50
3.21 Diagrama E-R de la aplicacion “Pizarra W” y aplicacion´ web ...... 51
3.22 Diagrama de clases para aplicacion “Pizarra W”. (Fuente propia)...... 52
3.23 Diagrama de actividades de la arquitectura de referencia ...... 53
3.24 Diagrama de componentes de la arquitectura de referencia ...... 54
3.25 Diagrama de despliegue de la arquitectura de referencia ...... 55
3.26 Arquitectura general para integracion´ de un LMS con una pantalla interactiva de bajo costo ...... 56
4.1 Conectar el Wiimote ...... 60
4.2 Calibracion´ de la pantalla ...... 61
4.3 Menu´ principal de la PDI ...... 61
4.4 Interfaz de la Pizarra Digital Interactiva ...... 62
4.5 Menu´ principal, grabando video, audio ...... 63
4.6 Interfaz de grabacion´ de video, audio, imagen. -a. Seleccion´ de almacenamiento -b. Ingresar nombre ...... 64
X LISTA DE FIGURAS
4.7 Interfaz de seleccion´ de cursos ...... 64
4.8 Pagina´ de inicio de sesion´ - servidor multimedia ...... 66
4.9 Seleccion´ de cursos ...... 67
4.10 Lista de videos ...... 67
4.11 Interfaz de la aplicacion´ web “Generar Link” ...... 68
4.12 Formulario para crear de URL en la carpeta documentos ...... 69
4.13 Documentos del curso plataforma EVA ...... 70
4.14 Dispositivos conectados por Bluetooth ...... 71
4.15 Campo de vision´ del camara´ del Wiimote ...... 75
4.16 Posicion´ del marcador IR ...... 76
5.1 Espacio de aprendizaje real en salon´ de clases de sistemas ...... 80
5.2 Interaccion´ con la pizarra digital interactiva ...... 81
5.3 Ubicacion´ del Wiimote ...... 83
5.4 Espacio de aprendizaje interactivo real en un salon´ reuniones de ciencias contables . 85
5.5 Interaccion´ con la pizarra digital interactiva ...... 86
5.6 Respuesta facilidad del marcador infrarrojo para interactuar con los controles de la aplicacion´ “Pizarra W” ...... 89
5.7 Respuesta La forma de guardar un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W” ...... 90
5.8 Respuesta de grabar un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W” 91
5.9 Respuesta de a la forma de crear un curso en la pagina´ del servidor multimedia . . . 92
5.10 Respuesta a la facilidad de compartir un video, imagen o audio en la plataforma de aprendizaje ...... 93
XI LISTA DE FIGURAS
5.11 Respuesta a la forma de un crear un link de video, imagen o audio en la pagina´ del servidor multimedia ...... 94
5.12 Respuesta a la forma de abrir un video, imagen o audio en la pagina´ del servidor multimedia ...... 95
5.13 La experiencia de interaccion´ con la aplicacion´ de la pizarra digital interactiva . . . 96
5.14 Respuesta a tenerlas disponibles, emplear´ıa este tipo de herramientas en sus cursos . 97
5.15 Espacio de aprendizaje interactivo real en un salon´ reuniones de Maestr´ıa en Educacion´ 99
5.16 Interaccion´ con la pizarra digital interactiva ...... 100
5.17 Respuesta facilidad La forma de CALIBRAR el tamano˜ de la pizarra digital interactiva - Experiencia 3 ...... 103
5.18 Respuesta facilidad del marcador infrarrojo para INTERACTUAR con los controles de la aplicacion´ “Pizarra W” - Experiencia 3...... 104
5.19 La facilidad del marcador infrarrojo para INTERACTUAR con otras APLICACIO- NES -Experiencia 3...... 105
5.20 Respuesta La forma de GRABAR un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W” - Experiencia 3...... 106
5.21 Respuesta de GUARDAR un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W” - Experiencia 3...... 107
5.22 Respuesta a la forma de un CREAR un link de video, imagen o audio en la pagina´ del servidor multimedia - Experiencia 3...... 108
5.23 Respuesta a la forma de ABRIR un video, imagen o audio en la pagina´ del servidor multimedia - Experiencia 3...... 109
5.24 La experiencia de interaccion´ con la aplicacion´ de la pizarra digital interactiva - Ex- periencia 3...... 110
5.25 Respuesta a tenerlas disponibles, emplear´ıa este tipo de herramientas en sus cursos - Experiencia 3...... 111
B.1 Typical Bluetooth HID Software Stacks ...... 151
XII Cap´ıtulo 1
Introduccion´
1.1. Contexto General
A traves´ de los avances de las tecnolog´ıas de la informacion´ y las telecomunicaciones se promueve el desarrollo de la sociedad tanto en la econom´ıa, educacion,´ salud, gobierno, etc. Mejorando la automatizacion´ de procesos en la empresa y el intercambio de informacion´ que de otra forma tardar´ıan mas´ tiempo y costo realizarlo [1]. En general, el uso de las TIC1 esta´ cada vez mas´ acentuada en muchos procesos de la vida cotidiana convirtiendo nuestro entorno en un lugar mas´ interactivo.
De igual manera, el uso de las TIC fomenta el desarrollo del aprendizaje electronico´ (e-learning2) cuyo objetivo es resolver los problemas educativos que van desde el aislamiento geografico´ al centro educativo hasta perfeccionar el aprendizaje ajustado a los adelantos tecnologicos´ de la sociedad, y considerando el ahorro de tiempo y dinero que esto puede aportar, su objetivo es facilitar el acceso de contenidos educativos a estudiantes en diversos niveles [2]. De esa manera el uso de nuevos servicios en la web tales como: mensajer´ıa, FTP, foros, listas de discusion´ se convierten en un conjunto herra- mientas de que dan soporte a la gestion´ de ensenanza˜ [3] a traves´ de las redes globales de informacion.´
Este marco tecnologico´ brinda a los actores del aprendizaje (profesores y estudiantes) un espa- cio basado en el uso de las TIC para promover beneficios pedagogicos´ y alcanzar las metas de aprendizaje en instituciones educativas.
La participacion´ creciente de usuarios que utilizan esta alternativa, supone una oportunidad pa- ra el uso de las nuevas tecnolog´ıas enfocadas a la educacion´ en l´ınea; los esfuerzos para implementar sistemas de gestion´ de aprendizaje (LMS3)[4], estan´ enfocados en dar soporte a las actividades de aprendizaje a traves´ de internet.
Los sistemas de gestion´ de aprendizaje permiten la creacion´ de ambientes educativos virtuales
1Tecnolog´ıas de la informacion´ y las telecomunicaciones: tecnicas´ usadas en el tratamiento y la transmision´ de las informaciones, principalmente de informatica,´ internet y telecomunicaciones. 2Aprendizaje electronico,´ educacion´ a distancia completamente virtualizada a traves´ de los nuevos canales electronicos´ (las nuevas redes de comunicacion,´ en especial Internet). 3Learning Management Systems, Es una aplicacion´ de software para la administracion,´ documentacion,´ seguimiento y generacion´ de informes de los programas de formacion,´ aulas y eventos en l´ınea, los programas de aprendizaje electronico,´ y contenido de capacitacion´
1 Cap´ıtulo 1. Introduccion´ que son accesibles en cualquier momento y lugar a este concepto se le denomina aprendizaje ubicuo (u-Learning); apoyado en el uso de diferentes tecnolog´ıas como el aprendizaje movil (m-Learning) utilizando las tecnolog´ıas de comunicacion´ como 3G, WIFI, Bluetooth que actualmente se usan para dispositivos portatiles.´ La utilizacion´ de los LMS permite extender el uso en todos los ambitos´ educativos incorporando herramientas de varias tecnolog´ıas informaticas´ y electronicas,´ as´ı los usuarios puedan acceder a mejores contenidos pedagogicos´ y actividades de aprendizaje interactivas.
Una herramienta de gran uso en la educacion´ son las pizarras digitales (PD4 ) que hace un tiempo ya han llegado a su fase de saturacion´ en el mercado, por lo cual, el uso pizarras digitales interactivas (PDI5) conocidas comercialmente como Smart boards6, son el reemplazo de las PD para proyeccion´ de contenidos digitales en forma interactiva. En este trabajo de grado se explora la posibilidad de integrar una pizarra digital interactiva de bajo costo en una plataforma LMS, como herramienta para el soporte de aprendizaje a distancia.
1.2. Declaracion´ del Problema
Las aulas virtuales estan formando parte de las experiencias de aprendizaje colaborativa de los estudiantes. Tales tecnolog´ıas hacen parte de la solucion´ del deficit´ de infraestructura tecnologica-´ educativa que afronta nuestra region´ para poder resolver las necesidades academicas´ e impulsar el desarrollo que es pertinente para disminuir la brecha educativa con los pa´ıses industrializados.
Con el uso de las TIC en la educacion´ nuevos instrumentos han sido abiertos, como el apren- dizaje en l´ınea con la web 2.0, tutores en l´ınea, pizarras interactivas y muchas otras herramientas [6].
En el caso de las pizarras interactivas su utilizacion´ ha existido desde hace mucho tiempo pero es uso exclusivo de algunas instituciones y poco a poco la evolucion´ de la tecnolog´ıa ha abaratado el costo haciendo mas´ asequible para empresas y escuelas que los utilizan para captar la atencion´ de sus estudiantes y mejorar su desempeno˜ en clase, la mejor caracter´ıstica que posee es que la informacion´ escrita puede ser guardada y almacenada para su uso posterior, sin embargo su implementacion´ todav´ıa conlleva grandes costos [7] especialmente instituciones educativas publicas,´ por lo cual es necesario implementar sistemas que puedan abaratar los costos utilizando los avances en deteccion´ de movimientos.
En este trabajo se aborda la integracion´ de una PDI de bajo costo con un LMS aprovechando las caracter´ısticas que nos brinda, espec´ıficamente con la plataforma .LRN utilizada en la Universidad del Cauca, con el fin permitir el aprendizaje colaborativo en cursos virtuales. De aqu´ı surge nuestra pregunta de investigacion:´
¿Como´ implementar una pizarra digital interactiva de bajo costo, integrada al LMS .LRN para
4Sistema tecnologico´ integrado por un computador y un videoproyector, que permite proyectar contenidos digitales en un formato idoneo´ para visualizacion´ en grupo. 5Sistema tecnologico´ igual al de la pizarra digital con la diferencia que se puede interactuar directamente sobre la superficie de proyeccion.´ 6SMART es el l´ıder mundial en pizarras digitales interactivas. Estas PDI usan deteccion´ por toque como dispositivo de entrada reemplazando la funcion´ del mouse, un proyector es usado para la mostrar la salida de video del computador sobre la superficie de la pizarra[5].
2 1.3. Escenario de motivacion´ soporte de actividades de aprendizaje?
1.3. Escenario de motivacion´
El contexto actual de educacion´ virtual, los sistemas de gestion´ de aprendizaje (LMS), sirven de plata- forma para implementacion´ de herramientas que mejoran los espacios de aprendizaje, en nuestro caso la interactividad abre espacios de colaboracion´ e intercambio de informacion.´ Estas practicas´ afectan positivamente el desarrollo, no solo en el que hacer formativo, sino en el ambito´ curricular cambiando las concepciones de ensenanza˜ e intercambio educativo tanto para estudiantes y profesores, formando redes entre los participantes quienes comparten intereses y problemas comunes conformandose´ como gestores y comunicadores del conocimiento. La integracion´ a la sociedad a esta nueva cultura de infor- macion´ conlleva aunar esfuerzos para adoptar nuevas practicas´ participativas que mejoren la coercion´ con las nuevas tecnolog´ıas.
1.4. Hipotesis´
Para el desarrollo de este trabajo de grado, se plantea la siguiente hipotesis:´ Es posible implementar una pizarra digital interactiva de bajo costo, integrada a .LRN para soporte de actividades de aprendizaje.
Teniendo en cuenta esta premisa, la experiencia de ensenanza˜ en ambientes virtuales de apren- dizaje pueden ser mejorados a traves´ de la incorporacion´ de nuevas herramientas tecnologicas´ que estan´ mas´ acordes al entorno social de nuestra comunidad.
1.5. Objetivos
Proponer una alternativa de integracion´ de un LMS con una pizarra digital interactiva de bajo coste para soporte de actividades de aprendizaje.
Objetivos espec´ıficos se propone: Plantear una arquitectura para la integracion´ de la plataforma.LRN con pantallas interactivas de bajo coste. Implementar una propuesta funcional para la integracion´ de la plataforma .LRN con uso de la pantalla interactiva de bajo coste. Evaluar el sistema implementado en ambiente educativo mediante focus group.
1.6. Experimentacion´
En este ambito´ se tiene la implementacion´ del sistema en un ambiente de aprendizaje real, para el contexto de un grupo con estudiantes y profesores dentro de la Universidad del Cauca, los cuales son los actores principales de la interaccion.´ Como parte de la experiencia se implementa una forma de evaluacion´ de los factores mas´ determinantes del funcionamiento del sistema, cuyos resultados arrojados puedan ser objeto de analisis´ estad´ıstico y descriptivo.
3 Cap´ıtulo 1. Introduccion´
1.7. Metodolog´ıa del trabajo de grado
El enfoque general del trabajo de grado se basa en el proceso clasico´ de la investigacion´ cient´ıfica en un proceso lineal y secuencial como se muestra en la figura 1.1. La fase de experimentacion´ y desarrollo de la propuesta, se basa en el diseno˜ y construccion´ de escenarios, referencia puntualmente al modelo para la construccion´ de soluciones “M.C.S” que hace parte del “Modelo integral para el profesional en ingenier´ıa” [8] .
Figura 1.1: Metodolog´ıa.
4 1.8. Contenido de la monograf´ıa
1.8. Contenido de la monograf´ıa
Cap´ıtulo 1. INTRODUCCION. Definicion´ del problema y la estructura general del desarrollo del trabajo de grado.
Cap´ıtulo 2. ESTADO DEL ARTE. Este cap´ıtulo presenta un resumen de las principales tecno- log´ıas de pizarras digitales interactivas experiencias previas de otros investigadores acerca de su utilizacion´ en ambientes de aprendizaje utilizando los sistemas de gestion´ de aprendizaje.
Cap´ıtulo 3. ARQUITECTURA DE REFERENCIA Diseno˜ de la arquitectura de integracion´ de la pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN, basada en modelos funcionales para cumplir con el objetivo de la implementacion.´
Cap´ıtulo 4. IMPLEMENTACION´ DE LA ARQUITECTURA Proceso de implementacion´ de la arquitectura de integracion´ plateada en la plataforma “.LRN”, y la descripcion´ de las herramientas que den soporte para construccion´ del escenario.
Cap´ıtulo 5. EXPERIMENTACION´ Y RESULTADOS Adecuacion´ de herramientas necesarias, que den soporte a la pizarra digital interactiva con .LRN en el escenario planteado que garanticen la interaccion´ de los participantes con los elementos del sistema.
Cap´ıtulo 6. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO Por ultimo,´ se analizan los resultados del trabajo realizado, se detallan las principales contribuciones obtenidas durante el ciclo del proyecto y se expone un conjunto de recomendaciones importantes para el desarrollo de trabajos futuros.
5
Cap´ıtulo 2
Estado del Arte
2.1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES
2.1.1. E-learning El e-learning utiliza las tecnolog´ıas de la informacion´ y las comunicaciones para brindar espacios de aprendizaje, llevando el contenido sobre medios electronicos´ tal como foros, videos bajo demanda, blogs, television´ interactiva, CD-ROM, DVD, FTP, paginas´ web y laboratorios virtuales, hasta su ubicacion´ geografica.´
El medio moderno para el aprendizaje electronico´ es la Internet por su flexibilidad de horarios y bajo costo ademas´ de una arquitectura abierta, actualizaciones e intercambio rapido´ de informacion´ [9], sin embargo, para asegurar los objetivos y las necesidades de los estudiantes, segun´ [10] 4 caracter´ısticas fundamentales que deben tener para el aprendizaje electronico´ deben ser:
Interactividad: en el aprendizaje se combina la lectura y analisis´ de los textos con actividades ludicas´ grupales, debe ser impulsada por usuario en su deseo de aprender, compartir y comuni- carse con otros, expresar sus ideas, pensamientos, sentimientos, por tanto se hace necesaria la realimentacion´ del estudiante y con el resto de participantes; formulando preguntas, planteando respuestas, identificar las inconsistencias entre ideas, comprobar personalmente segun´ los datos recolectados y la aplicacion´ del conocimiento en entornos reales [11], desempenando˜ un papel ac- tivo en su educacion,´ utilizando las interfaces del curso para explorar en busca de nuevo conocimiento.
Ubicuidad: U-learning es un tema que se debe al avance de la tecnolog´ıa de la internet; la disponibilidad que esta ofrece sirve como espacio para compartir la informacion´ en cualquier sitio sin importar el d´ıa ni la hora que decida ingresar a realizar una consulta o leer algun´ material, desde cualquier dispositivo o terminal con capacidades de navegacion.´
Disponibilidad: hace referencia a facilitar el acceso al conocimiento. La digitalizacion´ de con- tenidos, permite que la informacion´ este´ al alcance de los usuarios aprovechando su potencial de almacenamiento y portabilidad que la tecnolog´ıa nos brinda para ser accedida desde un terminal cuantas veces necesitemos para hacer uso de la informacion´ a favor propio y para la correcta aprehension´ del conocimiento.
7 Cap´ıtulo 2. Estado del Arte
Evaluacion:´ esta herramienta pedagogica´ tiene como objetivo afianzar contenido que se esta´ pro- curando en la ensenanza,˜ y motiva el interes´ del estudiante para tener buenas calificaciones [12]. El e-learning facilita la planificacion´ necesaria para realizar una formulacion´ acorde al nivel de aprendizaje a traves´ de sistemas de gestion´ de aprendizaje (LMS) descrito en los siguientes apartados de este documento. Cada estudiante de e-learning se convierte en un gestor de aprendizaje, puede resolver ejercicios para auto-evaluarse, discutir y solucionar problemas con sus companeros,˜ transferir datos, trabajar colaborativamente e interactuar con el fin de incrementar sus conocimientos, por lo tanto esta herramienta potencializa el desempeno˜ en el aula de clase mejorado su atencion´ y rendimiento academico´ [13].
2.1.2. Aprendizaje ubicuo (Ubiquitous Learning, u-Learning) Las instituciones educativas brindan soluciones telematicas´ para brindar una mejor oferta educativa a los estudiantes y en consecuencia, el como,´ donde´ y cuando´ son aspectos importantes para adaptarlos a las necesidades de la comunidad. El desarrollo tecnolog´ıas moviles´ como Palm, Smartphone, compu- tadoras portatiles,´ TabletPC, que le permiten al estudiante acceder a espacios virtuales de aprendizaje de acuerdo a la disponibilidad de tiempo y lugar, esto gracias a los medios de comunicacion´ y redes como la internet. Para esta posibilidad se le suma la tecnolog´ıa desarrollada para aprovechar este re- curso de computacion´ ubicua como RFID, sensores, actuadores, etc. pueden proporcionar un ambiente de aprendizaje personalizado segun´ el contexto del mundo real como apoyo para la ensenanza˜ [14]; incorporando estas tecnolog´ıas en los objetos que lo rodean como libros, lapices,´ pizarras, mesas para usarlos en forma interactiva con el estudiante [15].
2.1.3. Pizarra Digital Interactiva (PDI)
Figura 2.1: Pizarra digital interactiva (fuente: http://www.smarttech.com)
La pizarra digital interactiva, en ingles´ Interactive whiteboard (IWB) [16] [17], han ganado popu- laridad desde su primera aparicion´ en 1991, estas pueden ser utilizadas en muchos lugares como escuelas, compan˜´ıas, museos y muchas empresas utilizan esta tecnolog´ıa para capturar la atencion´ de la audiencia.
8 2.1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Generalmente es de color blanco analogo´ a la pizarra comun´ de acr´ılico pero incorpora la tecnolog´ıa computacional para enriquecer el contenido multimedia como soporte de la ensenanza˜ [18] en la cual los estudiantes y profesores pueden escribir una nota, ilustracion,´ e interactuar con los elementos de la pizarra durante la sesion´ normal de clase.
Este sistema esta´ conformado fundamentalmente por un computador, una pizarra interactiva que para este proyecto es de bajo costo utilizando un videobeam, pantalla LED, o plasma, un dispositivo de entrada similar al mouse para interactuar con la pantalla, y el software adecuado para la configuracion´ de la pizarra digital interactiva.
Figura 2.2: Configuracion´ de la PDI (fuente: http://www.e-beam.com)
2.1.4. Caracter´ısticas de la pizarra digital interactiva respecto a la pizarra convencio- nal. Una de las caracter´ısticas mas´ importantes es el no utilizar la tiza o marcador comun,´ sino los medios electronicos´ como el marcador o puntero infrarrojo, teclado virtual, teclado del computador, facilita las herramientas de edicion´ grafica y textual para anadir˜ contrastes visuales para los estudiantes y reorganizar el espacio de anotaciones de acuerdo a las necesidades del usuario, funcionando como un procesador de texto o editor de graficas y brindando la posibilidad de guardar el contenido de la pizarra en un archivo, para su posterior manejo por los estudiantes. Segun´ [19] [20] la Pizarra Digital ofrece en su diseno˜ el potencial para alcanzar efectivamente los principios de interactividad y aprendizaje multimedia.
9 Cap´ıtulo 2. Estado del Arte
Caracter´ısticas PDI Pizarra convencional Mejor presentacion´ de los contenidos. X C¸reacion´ rapida´ de objetos de aprendizaje segun´ la necesidad.” X X Alta capacidad de transmision´ de conocimiento. X Trabajo colaborativo entorno a una tarea comun.´ X X Amplia difusion´ de la informacion.´ X Retroalimentacion´ de la informacion´ por parte X del estudiante. Estimula mayor participacion´ en clase. X Menor costo de reposicion´ por dano.˜ X Facilidad para reubicar cuando se disponga. X Dependencia electrica´ para su funcionamiento X Mayor capacitacion´ en tecnolog´ıas de la informacion´ X para su uso en clase. Dificultad para presentar la informacion´ en la pantalla X causada por obstaculos.´
Tabla 2.1: Caracter´ısticas de una PDI con respecto a una pizarra convencional (Fuente propia).
2.2. TECNOLOGIAS´ RELACIONADAS
2.2.1. Tecnolog´ıas en pizarras digitales interactivas En el mercado se encuentra varias tecnolog´ıas desarrolladas por diferentes fabricantes apareciendo distintos tipos, formatos, marcas entre las cuales podemos encontrar las siguientes:
1. Infrarroja
El movimiento del usuario ya sea con un marcador o puntero (o varios), puntero senala-˜ do sobre la imagen proyectada en la pizarra es capturado por su interferencia con la luz infrarroja en la superficie de la pizarra. Cuando la superficie de la pizarra se pulsa, el software triangula la posicion´ del marcador o lapiz,´ permitiendo el uso de esta tecnolog´ıa en cualquier superficie lisa; una desventaja es que no funciona bien con la luz de sol. En algunos casos el sistema de deteccion´ de incluye una camara´ CMOS integrada en el proyector, de modo que el proyector se produce la imagen de la PDI, pero tambien´ detecta la posicion´ de una pluma de luz IR activa cuando entra en contacto con la superficie donde la imagen es proyectada. Esta solucion´ fue implementada en 2007 y patentado [21] en 2010 por Boxlight fabricante de EE.UU.
Otro tipo de camaras´ de deteccion´ de luz infrarroja de alta definicion´ superan la t´ıpica resolucion´ de 640x480 y seguimiento de fuentes luminosas a un ciclo de 60Hz, aunque requieren una velocidad de procesamiento de la CPU para realizar el seguimiento de las fuentes de luz tal como las fabricadas por la empresa Natural Point Systems, que puede brindar una resolucion´ de 710x288 a una rata de refresco de 120Hz, por un costo aproximado de US $1900 [22]. Esta tecnolog´ıa es usada por Vaborn IR [23], PapiroMedia [24] y Touch IT [25]. Es comun´
10 2.2. TECNOLOGIAS´ RELACIONADAS
Figura 2.3: Camara´ infrarroja de alta velocidad. (Fuente: http://www.naturalpoint.com)
denominar a este tipo de pizarras, de Proyeccion´ interactiva, ya que la superficie en la cual se proyecta, pasa a ser la pizarra.
2. Infrarroja / ultrasonidos
Igual que el anterior pero ademas´ permite sincronizar la pantalla mediante una onda ul- trasonica´ con el computador permitiendo tener mayor precision´ en los movimientos. La unidad se puede montar en el techo si requiere una solucion´ permanente, pero por lo general son de material pequeno˜ y ligero facil´ de transportar. Esta tecnolog´ıa permite que las pizarras sean de cualquier material (tanto que sea blanca y liza para una correcta proyeccion).´ Esta tecnolog´ıa es utilizada por eBeam [26] y MIMIO [27].
3. Resistiva o de doble membrana.
En este caso el material del tablero es importante, una membrana que recubre la superfi- cie se deforma bajo presion´ para hacer contacto con una placa posterior, detectando la posicion´ cuando un objeto pasa por encima ya sea un marcador o la presion´ ejercida por el dedo, razon´ por la cual necesita mayor cuidado en el uso y manejo. Esta tecnolog´ıa es utilizada por TeamBoard [28], Polyvision [29] y Smart Board [30].
4. Electromagnetica´ o de estado solido.´
Utiliza un lapiz´ especial como puntero para realizar las acciones en el tablero; esto im- plica un sistema de deteccion´ en toda la superficie para posicionar correctamente el cursor, el sistema utilizado es una malla distribuida por toda la superficie de proyeccion´ que actua´ en respuesta a los cambios del campo electromagnetico.´ Dicha malla detecta la senal˜ del lapiz´ recorriendo la pantalla, alterando las senales˜ electricas´ producidas por el tablero, emulando con precision´ las funciones del raton.´ Esta tecnolog´ıa es utilizada por Numonics [31], Interwrite [32] y por Promethean [33].
5. Pizarras Interactivas para Pantallas de Plasma.
Este tipo de pantallas es la union´ de tecnolog´ıas de pizarras resistivas o de estado solido,´ acopladas a una pantalla grande de plasma, de manera que se elimina la necesidad de proyector
11 Cap´ıtulo 2. Estado del Arte
digital, pero la interactividad sigue basandose´ en una pantalla tactil.´ Es la alternativa mas´ costosa debido al valor de las pantallas plasma de alta definicion´ que requieren.
6. Whiteboard - Infrarroja
Es una pizarra digital interactiva de bajo costo inventada por el Doctor Johnny Chung Lee, en 2007 [34]. El afirma que existe un amplio porcentaje de la poblacion´ que usa el control de la Wii en sus juegos y que puede ser usado en diferentes aplicaciones debido a su versatilidad como sensor de movimiento; reconociendo la senal˜ infrarroja que proviene de un IR-pen o marcador para posicionar las coordenadas en las que se desplaza dentro de la pantalla y comunicarlas al PC a traves´ de su conexion´ inalambrica´ por Bluetooth.
Caracter´ısticas del Wiimote o Wii remote:
La consola Wii de Nintendo lanzada en el ano˜ de 2006 ha vendido mas´ de 50 millones
Figura 2.4: Control de Nintendo Wii remote.(Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki)
de unidades en todo el mundo [35], debido a la estrategia de comercializacion´ de Nintendo en el mercado, se ha ampliado para que muchos jugadores nuevos, como personas que nunca se han interesado en video juegos se vean atra´ıdos por nuevas tecnolog´ıas de interaccion´ humano-PC empleadas en el mando de juego.
Este dispositivo de control ademas´ de botones contiene un acelerometro´ en tres ejes, camara´ infrarroja de alta definicion´ para detectar la posicion´ en un espacio tridimensional, posee un altavoz, un vibrador, un parlante interno y conexion´ inalambrica´ por Bluetooth funciona con dos pilas AA y tiene un tiempo de operacion´ entre 20 y 40 horas, dependiendo del numero´ de los componentes activos.
Deteccion.´ El mandos de Wii puede detectar las fuentes de luz infrarroja a traves´ de un sensor optico´ de Pixart (figura: 2.6), lo que le permite determinar donde´ esta´ apuntando el mando de Wii.
12 2.2. TECNOLOGIAS´ RELACIONADAS
Figura 2.5: Ejes de Wiimote. (Fuente: http://wiibrew.org)
Este sensor o camara´ integrada infrarroja es un motor de seguimiento multiobjetos, (MOT), provee alta resolucion´ y alta velocidad de seguimiento [36] capaz de seguir a mas´ de cuatro fuentes infrarrojas en movimiento.
El sensor proporciona datos de localizacion´ con una resolucion´ de 1.024 x 768 p´ıxeles, una tasa de refresco de 100 Hz, y un angulo´ efectivo de 33 grados campo de vision´ horizontal, y 22 grados vertical con un filtro pasa bajos que detecta intensidades de luz con longitudes de onda de 850nm y 940nm.
La consola de Nintendo posee una barra de leds infrarrojos de 20cm de largo los cuales estan´ posicionados en los extremos de la barra. El Wii remote toma como referencia las distancias entre ellas y el control para establecer el posicionamiento arriba-abajo, izquierda derecha, adelante-atras´ a traves´ de triangulacion.´ La deteccion´ de varias fuentes para determinar la ubicacion´ puede causar problemas tales como luces incandescentes, velas, pero estas pueden ser reemplazados con luces fluorescentes para contrarrestar posibles errores de posicionamiento, los usuarios innovadores han utilizado otras fuentes de luz IR como sustitutos de la barra de sensores, como un par de linternas y un par de velas. El acelerometro´ del Wiimote fabricado por Analog Devices ADXL330 1 proporciona al
Figura 2.6: Camara Wiimote. (Fuente: http://wiibrew.org)
1http://www.analog.com/static/imported-files/data sheets/ADXL330.pdf
13 Cap´ıtulo 2. Estado del Arte
movimiento del mando de Wii la capacidad de deteccion´ en 3 ejes lineales (figura 2.6)). Cuenta con un +/- 3g con 10 % de sensibilidad, 8 bits por eje, y una tasa de refresco de 100 Hz.
Conexion´ La comunicacion´ se establece mediante una red inalambrica´ Bluetooth la cual es posible gracias al chip de Broadcom 2042, que la empresa disen˜o` para dispositivos que conforman estandar´ de interfaz Humana Bluetooth (HID), tales como teclados y ratones.
El wii mote se sincroniza con la consola o el PC presionando el boton´ que se encuentra quitando la tapa donde se colocan las bater´ıas o presionando simultaneamente´ el boton´ 1 y 2 para permanecer visible al anfitrion´ y establecer una conexion´ banda base Bluetooth con el control luego podemos realizar el emparejamiento para realizar la conexion´ a traves´ de los canales HID para enviar y recibir datos hacia el control.
El precio de venta en EE.UU de 40 dolares´ lo cual es muy rentable y disponible para uso investigativo, actualmente ya existe software para PC disponibles que soportan esta tecnolog´ıa y numerosas paginas´ para realizar experimentacion´ con este control, por lo cual lo hace atractivo para desarrollo de aplicaciones.
2.2.2. Comparacion´ de caracter´ısticas de pizarras comerciales En la tabla 2.2 se muestra una comparacion´ de modelos de las principales pizarras disponibles en el mercado y la la pizarra digital interactiva Wiimote Whiteboard.
Tabla 2.2: Comparacion de modelos de pizarras digitales interactivas. (Fuente: Propia)
2.2.3. LMS (Learning Management System). Un sistema de gestion´ de aprendizaje en red o una plataforma de tele informacion´ es una herramienta telematica´ la cual esta´ organizada para suplir unos objetivos de gestion´ de forma integral [3]. El objetivo primario de un LMS es proporcionar y administrar los diferentes recursos de un sistema de ensenanza˜ a los estudiantes, siguiendo su progreso y su rendimiento, como tambien´ actividades de formacion,´ administrar el acceso, controlar y generar servicios de comunicacion´ como foros, servicios de discusion,´ videoconferencias entre otros. A continuacion´ se menciona las plataformas
14 2.2. TECNOLOGIAS´ RELACIONADAS mas´ conocidas de LMS:
1. Open ACS
Es un servidor de aplicaciones que reune herramientas pre configuradas como base para servicios y aplicaciones Web escalables como componentes para formar portales espec´ıficos. Como por ejemplo: en Teleeducacion´ como .LRN, comunidades online, comercio electronico´ etc. Desarrollado por ArsDigita Community System (ACS) bajo licencia GPL2 este kit de paquetes permite gestion´ de usuarios/grupos, gestion´ de contenidos, comercio electronico,´ noticias, preguntas frecuentes, calendario, foros, seguimiento de errores, wiki, entre otras cosas [37] . Usado por grandes organizaciones como:
Siemens World Bank Levis photo.net Greenpeace.org
Se basa en AOLserver, un servidor web / aplicaciones, y PostgreSQL , un sistema de Gestion de Bases de datos relacionales compatible con ACID. AOLserver es un servidor web Tcl multi- proceso disponible para usar en sitios web dinamicos´ a gran escala. Entre sus fortalezas se encuentran:
Listo “fuera de caja” para brindar caracter´ısticas de sitios web colaborativos. Una arquitectura probada, orientada a componentes de alto rendimiento. Disenado˜ para escalabilidad. Comunidades de soporte. Probado en ambientes reales, desplegado en sitios con mas´ de 40.000 usuarios [38]. Documentacion´ en continua actualizacion.´ Extensible.
2. .LRN Framework
En [39] se describe como el software que se utiliza actualmente para impartir cursos en l´ınea y herramientas de colaboracion´ en una serie de importantes universidades con una comunidad global de educadores, disenadores˜ y desarrolladores de software que colaboran juntos para impulsar la innovacion´ educativa sobre OpenACS, Originalmente desarrollada en el MIT (Massachusetts Institute of Technology) .LRN [40] es usada en la red por millones de usuarios, .LRN es respaldado por .LRN Consortium una organizacion´ sin fines de lucro dedicada a promover la innovacion´ en la tecnolog´ıa educativa a traves´ de los principios de codigo´ abierto.
2GPL, licencia publica general de GNU, es la licencia de software libre mas´ usada por los usuarios y esta orientada a proteger la libre distribucion,´ modificacion´ y uso del software.
15 Cap´ıtulo 2. Estado del Arte
Entre sus caracter´ısticas principales estan:´ Multi plataforma, multiples lenguajes, ambiente educativo integrado de aprendizaje, herramien- tas y documentacion´ disponible en la red, ademas´ segun´ [41] se considera otras caracter´ısticas de gran importancia como adaptabilidad, reusabilidad y accesibilidad para instituciones de educacion´ superior. Muchas universidades alrededor del mundo han optado por .LRN como plataforma para administrar sus cursos entre ellas: Universidad de Sydney, Australia, Universidad Galileo, Guatemala, Universidad Nacional de Educacion´ a Distancia (UNED), Espana,˜ MIT Sloan, Estados Unidos, y en la Universidad del Cauca se ha implementado desde el 2002 en el marco del proyecto E-LANE (European and Latin American New Education) [42] y que promueve ambientes integrados de aprendizaje a traves´ de la plataforma “EVA” [43] de manera sostenible con el fin de fortalecer la educacion´ en el sector rural el departamento del Cauca [44].
LRN y el proyecto E-LANE
El Proyecto E-LANE [45] (European and Latin American New Education), fue imple- mentado con .LRN como su tecnolog´ıa de base para promover y demostrar el e-learning en nuestra region,´ la demostracion´ se basa en tres factores fundamentales: la metodolog´ıa de aprendizaje, el desarrollo de contenidos, y la plataforma tecnologica,´ los tres se juntan para usarlos en escenarios reales para seguir mejorando. LRN. Como un aporte a la comunidad .LRN, E-LANE se ha desarrollado entre otras aplicaciones, el paquete facil´ de seguimiento, que se centra principalmente en “analizar el comportamiento de los usuarios y relacionarlo con el tipo de objeto”. Este paquete es, basicamente,´ con Tcl para crear la interfaz de usuario y las acciones administrativas, y unirlos con awstats 3 [46] que en este caso es el analizador de registro utilizado para analizar las peticiones de solicitud AOLserver, y los registros contiene un conjunto de claves especiales escritas sobre cada peticion´ http registrada, que es la base para generar informes espec´ıficos para la solicitud de un usuario determinado y / o tipo de objeto.
3. Blackboard
Es una Plataforma [47], comercial [48] de Tele-ensenanza˜ con mas´ de 1.800 usuarios en todo el mundo, distribuidos en mas´ 70 pa´ıses. Los clientes mas´ habituales son : Universidades, Centros Educativos de Ensenanza,˜ asociaciones y empresas. En el caso Colombiano lo usa el Servicio Nacional de Aprendizaje (SENA), Universidad Nacional de Colombia, la Universidad de los Andes y la Pontificia Universidad Javeriana.
4. WebCT
Fue creado con el proposito´ de flexibilizar e integrar ambientes de modo que su tecno- log´ıa pudiera estimular discusiones, cuestionamientos y colaboraciones [49]. WebCT es [50] un sistema computacional que permite la creacion´ de ambientes educacionales en la World Wide Web. Desarrollado por la University of British Columbia. Este programa fue electo por el
3AWStats es una herramienta gratuita de poderosa y completa que genera estad´ısticas del servidor de correo, de web avanzada, streaming, ftp o de las manera grafica.´ AWStats is a free software distributed under the GNU General Public License.
16 2.3. TRABAJOS RELACIONADOS
Centro de Computacion´ Electronica´ [CCE] de la Universidad de Sao˜ Paulo [USP] para servir como herramienta de apoyo para los cursos presenciales
5. aTutor
ATutor es otro ejemplo de LMS [51]. Tambien´ es un software open-source, soportado en php y mysql. ATutor incorpora la especificacion´ IMS / SCORM para empaquetar contenidos de aprendizaje, lo que permite la portabilidad de estos recursos, es decir, que los contenidos de aprendizaje que se han creado en otras herramientas IMS / SCORM pueden ser importadas dentro de ATutor y viceversa.
6. Moodle
Es un Ambiente Educativo Virtual [52], sistema de gestion´ de cursos, de distribucion´ li- bre, que ayuda a los educadores a crear comunidades de aprendizaje en l´ınea Moodle, sirve tambien´ para la formacion´ a distancia, pero la mayor´ıa de universidades lo usan como com- plemento de las clases presenciales. Es uno de los LMS implementados para e-learning en la Universidad del Cauca.
7. Dokeos
Es el primer sistema de gestion´ del aprendizaje [53] que integra autor´ıa en l´ınea, interac- cion,´ seguimiento y videoconferencia en un mismo software libre. Con la nueva version´ de Dokeos se podra´ crear cursos partiendo de cero, de plantillas de contenido o transformando con un unico´ clic una presentacion´ de PowerPoint en un itinerario formativo.
2.3. TRABAJOS RELACIONADOS
Se ha seleccionado un conjunto de trabajos de grado relacionados sistemas de gestion´ de apren- dizaje y uso de pizarras interactivas en entornos virtuales con el fin de consolidar referentes que puedan aportar al desarrollo y alcance de los objetivos de este proyecto. Para su descripcion´ se hara´ uso de un patron´ que incluye:
Nombre: nombre completo de la publicacion.´
Ano:˜ ano˜ de la publicacion.´
Areas´ de aplicacion:´ paradigmas de aprendizaje usados.
Tecnolog´ıas: tecnolog´ıas y dispositivos de soporte en el trabajo.
2.3.1. Developing Teaching Scenarios in the Classroom Using Interactive Smart Board Ecosystem Ano:˜ 2010. Areas´ de aplicacion:´ u-Learning.
17 Cap´ıtulo 2. Estado del Arte
Tecnolog´ıas: PDI Aportes: En este articulo [54] se describe el uso de nuevos entornos de aprendizaje aplicando las nuevas tecnolog´ıas de la informacion´ y las comunicaciones (TIC). La investigacion´ se realizo´ en el College of Information Technology, en la UAE university utilizando pizarras digitales interactivas como ejemplo de la integracion´ de las TIC en cursos ensenanza˜ avanzada y se invito´ a profesores y estudiantes con el fin de reunir sus opiniones acerca del uso de la PDI en la ensenanza˜ para fines pedagogicos´ con el fin de definir su utilidad en este contexto.
2.3.2. Economical Solution for an Easy to Use Interactive Whiteboard
Ano:˜ 2008. Areas´ de aplicacion:´ e-learning. Tecnolog´ıas: PDI
Aportes: En [7] se implementa una solucion´ para construir un PDI de bajo costo utilizando el control inalambrico´ de Wii, (Wiimote) y un marcador infrarrojo para escribir en el mismo. Ademas´ brinda algunos detalles de la construccion,´ la implementacion´ y pruebas utilizando un software desarrollado por Johnny Chung Lee espec´ıficamente para el Wiimote y tiene en cuenta algunos problemas de resolucion´ que posee el marcador infrarrojo por interferencia del haz de luz bloqueado muchas veces por el cuerpo y se presenta alguna solucion´ practica.´
2.3.3. Study on e-learning education model based on web intelligence
Ano:˜ 2010. Areas´ de aplicacion:´ e-learning. Tecnolog´ıas: JSP, XML.
Aportes: Este paper [13] describe el proceso de implementacion´ y tecnolog´ıas de desarrollo basadas en sistemas de e-learning basados en web, involucrando aspectos como paginas dinamicas,´ bases de datos para el inicio de sesion´ de usuarios, tecnolog´ıa XML, Java bean, java applet y JSP.
2.3.4. Project-Based Learning and Rubrics in the Teaching of Power Supplies and Photovoltaic Electricity
Ano:˜ 2011. Areas´ de aplicacion:´ e-learning. Tecnolog´ıas: Moodle, Simulink.
Aportes: En [9] se presenta la implementacion´ de un curso virtual sobre el tema: fuentes de alimentacion´ y electricidad fotovoltaica con la metodolog´ıa de PBL en materias electivas. En este enfoque se da gran importancia a la utilizacion´ de las rubricas´ o metodos´ de evaluacion´ a traves´ de Moodle, y Simulink. Esto permitio´ evaluar a los estudiantes con resultados positivos con respecto a la aceptacion´ de esta metodolog´ıa y se considera que este enfoque es muy apropiado para cursos electivos.
18 2.3. TRABAJOS RELACIONADOS
2.3.5. Hacking the Nintendo Wii Remote Ano:˜ 2008. Areas´ de aplicacion:´ PDI. Tecnolog´ıas: Wii, Wiimote.
Aportes: Este articulo [34] el doctor Johnny Chung Lee, investigador del grupo de ciencias aplicadas de Microsoft-Hardware, explora nuevas tecnicas´ que mejoran la funcionalidad y accesibili- dad de tecnolog´ıa interactiva humano computador. Para tal fin establecio´ el Wii remote o Wiimote como el dispositivo de interfaz pc-usuario para capturar los movimientos y procesar la informacion´ utilizando un conjunto de librer´ıas que manejan las funcionalidades del control y utilizarlo para realizar varios proyectos de interaccion´ gestual, entre ellos uno enfocado a manejar un marcador infrarrojo como dispositivo de entrada para la interaccion´ con la imagen del video proyector.
2.3.6. Design Issues in Remote Visualization of Information in interactive Multimedia E-Learning Systems Ano:˜ 2008. Areas´ de aplicacion:´ e-learning. Tecnolog´ıas: RTP(Real Time Protocol), UDP (User Datagram Protocol), Microsoft Windows SDK, DIANNE learning environment, Tablet-PC.
Aportes: En [55] se efectua´ un metodo´ para presentar informacion´ multimedia en tiempo real de una pizarra digital desplegada en un entorno virtual de aprendizaje en el cual los aprendices acceden remotamente a traves´ de tecnolog´ıa Tablet-PC, para lo cual se establecen diferentes tamanos˜ de presentacion´ y capas de anotacion´ para los participantes.
2.3.7. E-Learning: Virtual Classrooms as an Added Learning Platform Ano:˜ 2010. Areas´ de aplicacion:´ e-learning. Tecnolog´ıas: IMS, GIMP, P2P. XML.
Aportes: En [6] se realiza una aplicacion´ a traves´ de la cual un usuario se registra en el core de IMS para acceder el servicio de un servidor de pizarra (WS) en la cual es desplegada una aplica- cion´ de board que simula una pizarra digital la cual se actualiza (cuando hay rayones o escritura) y es encapsulado en un documento XML y enviado a traves´ de mensajes SIP utilizando un esquema de comunicacion´ peer-peer (P2P) que reduce los retardos de actualizacion.´
2.3.8. Design of Interactive Board System for Collaborative Learning Ano:˜ 2010. Areas´ de aplicacion:´ e-learning, PDI. Tecnolog´ıas: Wiimote, NetMeeting.
Aportes: En [55] se utiliza la tecnolog´ıa del Wiimote para simular el movimiento de una mano
19 Cap´ıtulo 2. Estado del Arte con el fin de controlar un juego y una aplicacion´ en una pizarra digital y podr´ıa resolver problemas educativos para personas con discapacidades f´ısicas de una mano se efectuo´ un manejo del control y se desarrollo un prototipo para compartir el escritorio en el aula a traves´ de software como “NetMeeting” para que todos los estudiantes visualicen el escritorio del pc que esta capturando el movimiento en la pizarra digital en su sitio de trabajo.
2.3.9. Simple Learning Design 2.0 Ano:˜ 2010. Areas´ de aplicacion:´ e-learning, LMS Tecnolog´ıas: XML, IMS, .NET Framework
Aportes: En [56] fue implementado como un sistema de cursos popular utilizando SLD 2.0 “add-on” ya que tiene facilidades de manejo que sus predecesores (implementado en multiples´ idiomas) y fue insertado en IMS-Common Cartridge 1.0 que facilitar´ıa su difusion´ como herramienta entre aplicaciones de LMS y agrega mayores funcionalidades.
2.3.10. Interactive Multimedia Touch Sensitive System Ano:˜ 2009. Areas´ de aplicacion:´ e-learning. Tecnolog´ıas: PDI Aportes: Creacion´ de una pizarra digital interactiva [57] utilizando la camara´ infrarroja del mando de Nintendo Wii y a traves´ del desarrollo de software se consigue la interactividad con una imagen pro- yectada (preferiblemente de una gran resolucion),´ ademas´ presenta la creacion´ de un Lapiz´ infrarrojo.
2.3.11. Design of Map Decomposition and Wiimote-based Localization for Vacuuming Robots Ano˜ 2007. Areas´ de aplicacion:´ Robotica. Tecnolog´ıa: sensores Aportes: Describe [58] como una vez sincronizado el mando de Nintendo Wii podemos utilizar sus diferentes sensores (camara,´ acelerometro,´ etc ) para utilizarlo en el diseno˜ e implementacion´ de un robot, su principal aporte es la descripcion´ de la conexion´ y sincronizacion´ del control de Nintendo Wii
2.3.12. Low-Cost Motion Capturing Using Nintendo Wii Remote Controllers Ano:2008.˜ Areas´ de Aplicacion: Medicina. Tecnolog´ıa: sensores. Aportes: Describe [59] como los diferentes sensores del control de Nintendo wii pueden ser utilizados para el monitoreo y control de enfermedades en el ser humano.
Otros trabajos Fueron analizados otros trabajos con aportes que no se encuentran relacionados directamente con los objetivos de este trabajo de grado pero que abordan conceptos como Pizarra
20 2.4. Conclusiones del estado del arte digital interactiva, aprendizaje electronico,´ .LRN:
2.3.13. El reto del e-learning 2.0 en los procesos de Educacion´ Superior. Ano:˜ 2010. Areas´ de aplicacion:´ e-learning. Tecnolog´ıa: Web 2.0.
Aportes: En [2] se formula la necesidad de construir un espacio abierto donde los actores de los cursos, pudiesen interactuar de manera similar como lo har´ıan en una red social como Facebook de manera autonoma,´ utilizando Google Groups, Google Docs mediante una red educativa denomina- da “Red Social Educativa Agroinsed” enfocada a la comunidad rural de departamento de Santander, ya que en comparacion´ con plataformas como Moodle o Blackboard permite que otros usurarios puedan participar de las actividades sin formar parte de estos entornos virtuales.
2.4. Conclusiones del estado del arte
El aprendizaje electronico´ nos brinda la posibilidad de crear espacios virtuales colaborativos, que agregan funcionalidades como los entornos reales tales como interactividad, evaluacion,´ pero agregan otros adicionales como ubicuidad, y disponibilidad para que el estudiante pueda participar de la ensenanza˜ segun´ su disponibilidad de tiempo y espacio.
El sistema de gestion´ de aprendizaje OpenACS en conjunto con el framework .LRN que ofrece caracter´ısticas como: amplia documentacion,´ una comunidad global de desarrolladores, licencia de codigo´ abierto, multiplataforma entre otras brindan el soporte necesario para la implementa- cion´ de aplicaciones, la creacion´ y uso de los objetos de aprendizaje.
Son muchas las actividades que podemos realizar con la pizarra digital interactiva ya que posi- bilita acceder a la inmensa base de conocimiento de Internet, ademas´ de compartir y comentar todo tipo de materiales y trabajos seleccionados o realizados por profesores y estudiantes.
La PDI supone una interaccion´ entre profesor y alumno que no permite la pizarra tradicional mejorando la participacion,´ motivacion,´ colaboracion,´ entre los alumnos.
La PDI de bajo costo es una excelente herramienta para ser utilizada en videoconferencias, no solo´ con personas afines al tema que se esta trabajando en la clase sino tambien´ con alumnos ausentes por encontrarse en lugares f´ısicos alejados al aula, favoreciendo el aprendizaje colabo- rativo.
Los conceptos estudiados en clases en la PDI pueden ser accedidos por el alumno en los momen- tos mas´ convenientes con simplemente ingresar a Internet o descargarlos del sitio establecido de antemano por el docente, ofreciendo una mejor oferta educativa para estudiantes de bajos recursos y personas que se encuentran en lugares geograficamente´ apartados.
La tecnolog´ıa de la pizarra inventada Doctor Johnny Chung Lee, la Wiimote Whiteboard, apro- vecha la capacidad de la camara´ infrarroja del Wiimote para recibir con gran precision´ las coor- denadas del marcador infrarrojo, y aprovecha estas funcionalidades para llevar la tecnolog´ıa de
21 Cap´ıtulo 2. Estado del Arte las pizarras digitales interactivas a los salones de clase de las instituciones educativas a un costo mas´ mucho mas´ accesible.
La pizarra digital interactiva de bajo costo es una alternativa para implementar en varios con- textos sociales, segun´ los trabajos desarrollados [7], [54]-[55].
Para el desarrollo de este trabajo de grado se ha elegido .LRN como sistema LMS de prueba no solo por ser un sistema de codigo´ abierto, sino tambien´ por su arquitectura que permite la implementacion´ nuevas aplicaciones, la reutilizacion´ de componentes, aunque se deja abierta la posibilidad de integrar la tecnolog´ıa de la pizarra a otros LMS se escogio´ por su implementacion´ en la Universidad del Cauca.
22 Cap´ıtulo 3
Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
En este cap´ıtulo describiremos el sistema que se implanto´ estableciendo las consideraciones de diseno˜ de la aplicacion´ y se especificara un modelo de referencia para establecer los principales elementos del sistema, intentaremos describir las tres arquitecturas que comprenden este sistema de e-learning. Primero OpenACS, despues´ .LRN y los protocolos asociados al Wiimote para manejar la pizarra digital interactiva de bajo costo y por ultimo realizaremos una descripcion´ de la arquitectura disenada.˜
3.1. Descripcion´ del sistema.
3.1.1. El cliente de Pizarra Digital Interactiva. La “Pizarra W” es una aplicacion´ que es capaz de convertir cualquier superficie proyectada en una pizarra tactil´ de entrada. Esta aplicacion´ esta disenada˜ para soportar el control del Wii (Wiimote), y establecer la posicion´ de una o varias fuentes de infrarrojo.
Para llegar a proporcionar una interaccion´ se calcula la posicion´ del marcador infrarrojo en la superficie (mediante el uso del Wiimote como dispositivo de entrada) en terminos´ de coordenadas cartesianas en donde se generan eventos de raton´ y proporcionar una interaccion´ en el punto seleccio- nado. Todo esto nos permite realizar una implementacion´ de pizarra digital de bajo costo utilizando la camara´ infrarroja disenada˜ para triangular la posicion´ y capturar el movimiento realizado por un jugador de la consola de Nintendo.
En consecuencia de esta capacidad las caracter´ısticas del control nos permiten realizar movi- mientos sobre la pantalla, anotaciones, y el instructor es capaz de mostrar presentaciones, paginas´ web y videos desde la aplicacion´ y tomar notas a mano en la parte superior de estos contenidos visuales cuando se desee. La aplicacion´ tambien´ permite que el instructor permita guardar las anotaciones o presentacion´ de las actividades de clase y subirlas automaticamente´ a un espacio virtual
23 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN de aprendizaje.
3.1.2. El cliente LMS Y WEB. El cliente del LMS tiene la habilidad permitir trabajar en colaboracion´ estudiantes y profesores, compartir informacion,´ realizar y responder preguntas en foros, chat, encuestas, evaluaciones, pro- porcionar y administrar diferentes recursos llevando un control de su rendimiento en las actividades de formacion.´
Para este compartir la informacion´ en una espacio virtual se genera a partir de la pizarra digi- tal interactiva un objeto de aprendizaje capturando el contenido con la aplicacion´ de la “Pizarra W”, en formato de video, audio, y capturas de pantalla para que tanto el estudiante y el profesor tengan la posibilidad de accederlo desde su propia maquina.
En la arquitectura de referencia se plantea el uso de un servidor en el cual el cliente de la apli- cacion´ web tanto estudiante o profesor de este servidor acceda a los contenidos grabados en audio, video o imagenes´ presentados en el salon´ de clases, reproduzca estos formatos, y tambien´ pueda subir, editar los contenidos de video para el caso del profesor. La relacion´ de colaboracion´ que existe a traves´ de la plataforma LMS no solo´ permite interactuar entre estudiantes, sino tambien´ entre los estudiantes y el profesor, facilitando la comunicacion´ y discusion´ de los contenidos y objetos de aprendizaje electronico.´
3.1.3. Consideraciones de diseno˜ Las consideraciones especiales de diseno˜ deben ser abordadas o resueltas antes de tratar de encontrar una solucion´ al diseno˜ completo, estas se observan aqu´ı.
Supuestos diseno,˜ dependencias y restricciones
El sistema opera bajo la presencia de ciertos factores y restricciones en lo que respecta al hardware, software del sistema y las propiedades generales del sistema operativo. Estos factores se presentan, por separado para el cliente de la PDI y el cliente LMS, en los siguientes apartes:
1. Cliente Pizarra Interactiva.
Un Wiimote funcionando se asume que estara´ disponible y conectado a la maquina´ del instructor v´ıa Bluetooth La aplicacion´ cliente de la “Pizarra W” debe estar correctamente instalada y ejecutada en el equipo del instructor Por lo menos se debe tener un lapiz´ IR con las caracter´ısticas necesarias para ser detectado por el Wiimote. Una superficie plana proyectada se requiere para convertirla en una pizarra digital interac- tiva. El Wiimote debe estar posicionado de manera que toda la pantalla proyectada tenga la l´ınea de vision´ de la camara´ infrarroja Wiimote para ser detectado todos los movimientos.
24 3.2. Arquitectura de OpenACS
2. Cliente .LRN:
El cliente web debe ser ejecutado desde el navegador en todas las maquinas´ destinadas a la colaboracion.´ Tanto el estudiante y profesor que quieren realizar colaboracion´ debe estar inscritos en un curso virtual de aprendizaje en la plataforma .LRN. Las maquinas´ deben tener los requisitos m´ınimos de hardware y software, como tarjeta de video, tarjeta de sonido, maquina virtual java, plugins de video, audio. Lo ideal ser´ıa que un alumno tenga su maquina,´ esto no es un requisito. El profesor debe tener una cuenta de administrador para brindar permisos sobre los archi- vos compartidos en cada curso.
3.1.4. Modelo de referencia del sistema de aprendizaje interactivo. Las pizarras digitales interactivas permiten crear un nuevo escenario de aprendizaje interactivo tanto en el aula como en espacios virtuales de aprendizaje. La informacion´ desplegada en las pizarras puede ser optimizada por los recursos computacionales y utilizar los espacios virtuales para obtener mayor audiencia y retroalimentacion´ por parte de estudiantes.
En un espacio o aula f´ısica el estudiante puede interactuar con los elementos proyectados en la pizarra digital pero la plataforma LMS tiene la capacidad para que un profesor pueda interactuar colaborati- vamente con el estudiante, compartir informacion´ de los contenidos generados en clase en la pizarra digital interactiva y acoplando su ensenanza˜ al espacio virtual para ser accedida desde puntos distantes.
Este modelo de referencia de actividades de aprendizaje interactivo a traves´ de la pizarra digital en la plataforma .LRN se basa en un entorno de aprendizaje con dos caracter´ısticas fundamentales: ubicuidad ya que podemos acceder a los contenidos del curso y del salon´ de clase a traves´ de una plataforma LMS y servidor multimedia, e interaccion,´ para que el estudiante pueda obtener retroalimentacion´ de la informacion´ generada en clase con la pizarra digital interactiva por parte de sus companeros˜ y profesores.
La figura 3.2, ilustra el entorno tecnologico´ apropiado para integrar actividades de aprendizaje inter- activo a traves´ de la pizarra digital en la plataforma .LRN. En la capa 1 (interfaz de dispositivos) se encuentran PC y Tablet PCs, Laptop, SmartPhones con capacidad de navegacion´ web y java, en la se- gunda capa (Escenario de aprendizaje) se localiza el espacio f´ısicos donde se lleva a cabo la actividad con la pizarra digital interactiva de bajo costo y en la tercera capa (Internet) se encuentra el servidor de contenidos multimedia y de LMS en nuestro caso .LRN.
3.2. Arquitectura de OpenACS
La herramienta de OpenACS se ejecuta en AOLserver 1 y utiliza una base de datos relacional de Oracle o PostgreSQL (de codigo´ abierto). AOLserver se utiliza en todo el mundo para ejecutar aplicaciones web dinamicas´ escalables y exigentes.
1AOLserver, servidor web de America Online de codigo´ abierto. AOLserver tiene procesamiento multihilo, soporte para Tcl, y se usa para sitios web dinamicos´ de gran tamano.˜
25 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
Figura 3.1: Modelo de referencia del sistema de aprendizaje.(Fuente propia)
La arquitectura de openACS se basa en componentes [60]. Esto permite formar una aplicacion´ espec´ıfica a partir de la union´ de diferentes componentes personalizando el portal. Los componentes en los que se basa su funcionamiento son componentes disenados˜ y probados en entornos de alta demanda, estan´ disponibles gratuitamente para su descarga desde Internet bajo licencia libre y se describen en este aparte. Estos componentes son:
GNU / Linux: El sistema operativo de codigo´ abierto mas´ conocido, GNU / Linux es un servidor de clase empresarial altamente probado, estable y escalable en extremo. Ademas,´ tiene amplia documentacion´ disponible y un gran numero´ de desarrolladores alrededor del mundo. GNU / Linux se esta´ ejecutando actualmente sitios como Amazon.com, eBay y Orbitz.com. Sin embargo OpenACS tambien´ se puede ejecutar en Windows y otras variantes de UNIX y Linux.
AOLserver[61]: Nivel intermedio de OpenACS. Es el servidor de aplicaciones web de alto rendimien- to de AOLserver es similar en alcance a los servidores, tales como BEA WebLogic, IBM WebSphere y Tomcat de Apache. Las caracter´ısticas que lo convierten en un servidor fuerte son:
Arquitectura multi-hilo para obtener un rendimiento muy eficiente en ambientes de alta deman- da.
APIs de Base de datos nativa para el acceso simplificado a la base de datos.
26 3.2. Arquitectura de OpenACS
Figura 3.2: Arquitectura de openACS. (Fuente propia)
Conexiones de base de datos para una rapida´ conectividad, bases de datos disponibles.
y un lenguaje de scripting embebido (TCL) para el rapido´ desarrollo de la logica´ de negocio.
AOLserver esta´ disponible gratuitamente en AOLserver.com.
PostgreSQL: PostgreSQL es la base de datos relacional de codigo´ abierto mas´ avanzada disponible y fue la primera base de datos para ser totalmente compatible con ACID 2 . Comenzo´ como un proyecto en la Universidad de California en Berkeley, PostgreSQL tiene estado en desarrollo durante mas´ de 30 anos.˜ Hasta hace poco era la base de datos de Source Forge, el repositorio principal de los proyectos de codigo´ abierto.
Sistema de paquetes
OpenACS esta conformada por un conjunto de paquetes que se pueden encontrar en los OACS-HOME en subdirectorio de packages. Cada paquete puede contener secuencias de comandos SQL, librer´ıas Tcl y paginas´ visibles, todos los paquetes se estructuran utilizando el Modelo-Vista- Controlador (MVC). Otros paquetes disponibles incluyen: Calendario, la creacion´ de blog, cuestionarios de evaluacion,´ de agregacion´ de noticias, wikis, galer´ıas de fotos, soporte RSS, XML RPC, SOAP y apoyo a muchos mas.´
Basicamente´ existen tres tipos de paquetes:
• Paquetes del Core: se requieren para que OpenACS funcione. Incluyen el Kernel, el gestor de paquetes, utilidades para la administracion´ de usuarios, el Sitemap, el sistema de plan- tillas que separa claramente la logica´ de negocio de la logica´ de presentacion,´ y un sistema de mensajer´ıa Back - End.
2ACID (atomicity, consistency, isolation, durability), conjunto de propiedades que garantizan que las operaciones de base de datos se procesen de forma fiable.
27 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN • Servicios: son paquetes de logica´ reusable, no dependen de otros paquetes y no requieren interfaz de usuario. • Aplicaciones: tienen una interfaz de usuario y su codigo´ esta´ claramente dividido en la logica´ de aplicacion´ y la logica´ de presentacion.´
Ademas,´ OpenACS tiene el gestor de paquetes APM (ACS Package Manager)[62], una he- rramienta que ayuda al administrador a manejar los diferentes paquetes, instalar o desinstalar, actualizar y administrar las dependencias entre paquetes.
Contenido del repositorio El Repositorio de Contenidos (CR) es una aplicacion´ del servicio central que puede ser utilizado por otras aplicaciones para gestionar su contenido [63]. El desarrollador debe definir y declarar las interacciones con el repositorio de contenido. Las principales caracter´ısticas del repositorio de contenido son las siguientes:
• Guarda cualquier tipo de informacion´ (archivos, datos, texto). • Revision´ de control, lo que significa que todas las adiciones y los cambios posteriores de una aplicacion´ estan´ registradas, por ejemplo, agregar una nueva version´ sobre el conteni- do. • Capacidad de manejar jerarqu´ıas y estructuras de carpetas, y heredar sus propiedades. • Tambien´ se encarga de publicar los estados para el contenido que pueda necesitarlo. • Identificar el contenido a traves´ de definicion´ de tipo de contenido. • Asociar el contenido con aplicaciones externas. • Guardar las plantillas que se usaran´ cuando se muestran los tipos de contenido espec´ıficos. • Crear relaciones entre los elementos del repositorio de contenidos u objetos de base de datos externa. • Motor de busqueda´ integrado para exponer de forma automatica´ el contenido.
El proceso de una aplicacion´ para utilizar el repositorio de contenido es:
1. Definir la estructura de base de datos que la aplicacion.´ 2. Utilizar la API estandarizada (para agregar, editar, eliminar, presentar) para crear secuen- cias de comandos para la permitir el CR de la aplicacion.´
La logica´ de CR se almacena en la base de datos de funciones y disparadores, pero lo hace el API Tcl que une todas las llamadas base de datos implicadas y hace sencillo para los desarrolladores crear aplicaciones que utilizan el CR.
Modelos de datos de OpenACS y objetos del sistema Proceso de las peticiones
Usualmente modelamos la informacion´ de un objeto y de sus atributos para que la apli- cacion´ pueda guardar y manipular y definir un conjunto de tablas SQL, pero ademas´ de esto el desarrollador en OpenACS de una aplicacion´ debe hacer un conjunto acciones extra [64] :
28 3.2. Arquitectura de OpenACS
Facilitar permisos del sistema, para hacer seguimiento de quien tiene permitido modificar las tablas y tener un facil´ control de esto para los tcl.
Cada objeto tiene un atributo llamado context-id que proporciona una manera facil´ de establecer permisos y el “alcance” de un objeto, ademas´ debe estar contenido en acs-objetc, con el fin de aprovechar los atributos utilizando el sistema de objetos.
OpenACS implementa un procesador de peticiones[65] cuyo objetivo es procesar la pila de peticiones que los usuarios env´ıan para acceder a los servicios o aplicaciones contenidas en el servidor web. Debido a su complejidad se manejan en un Procesador de Peticiones (RP) el cual maneja cada una de las peticiones. La figura 3.2.1, muestra un diagrama de secuencia para el manejo de las peticiones [66]de openACS. La descripcion´ de los elementos y la interaccion´ del sistema de describe a continuacion:´
• Mapa del sitio: El RP mapea la URL a un archivo f´ısico buscando sobre los datos del sitio y de instancias de la aplicacion.´ • La autenticacion:´ El RP examina informacion´ de la sesion´ enviada por el navegador del cliente utilizando cookies. • La autorizacion:´ Una vez el usuario se ha autentificado, el RP verifica si el usuario tiene el permiso de acceso para el file/object pedido. El acceso es gestionado por el sistema de permisos. • Procesar la URL: El RP busca el archivo a ser servido. Dependiendo de la extension,´ el archivo podr´ıa servirse directamente (.html) o enviarlo al sistema de plantilla (.adp) o al interprete´ del tcl.
Figura 3.3: Proceso de peticion.´ (Fuente: adaptada de http://openacs.org).
29 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN El sistema de permisos
El sistema de permisos de OpenACS [67] permite a disenadores˜ y administradores establecer metodos´ de control de accesos a nivel del objeto, es decir, cualquier paquete que utilice este sistema de objetos puede controlarse a traves´ de codigo´ simple PL/SQL o interfaz de Tcl. El sistema de permisos maneja un modelo de datos que permite mediante scripts verificar permisos usando una simple llamada al API. El manejo del acceso para cada uno de estos usuarios y objetos seria tedioso para el administrador o disenador˜ sino se contara con los siguientes mecanismos auxiliares para hacer esto mas´ facil:´ Primero, el sistema de Grupos les permite a los usuarios agruparse de maneras flexibles. Segundo, el modelo del objeto define una nocion´ de “contexto del objeto” que permite a las aplicaciones agrupar objetos en dominios de seguridad mas´ grandes.
• Sistema de grupos: definir agrupaciones simples de usuarios. Introduce una nueva abstrac- cion´ llamada, “party”, con el fin realizar nuevas asociaciones entre grupos por ejemplo de que todos los usuario del grupo A puedan pertenecer al grupo B. Este modelo de datos de los grupos es recursivo. El hecho que se mapeen las parties como una persona o un grupo tiene mucho poder, permitiendonos´ modelar agrupaciones jerarquicas´ complejas de personas y grupos. • Sistema de objetos: Utiliza el contexto similarmente como otro objeto que representa el dominio de seguridad al que el objeto pertenece. Por consiguiente, si un objeto A no tiene ningun´ permiso expl´ıcitamente, entonces el sistema mirara´ la columna del “context id” en el “acs objects” y verificara´ los permisos del objeto en el contexto de all´ı. • Permisos: Este modelo de datos es un mapeo entre privilegios, parties y objetos. En Ope- nACS se implementan los permisos sobre objetos para realizar operaciones de lectura, escritura, creacion,´ eliminacion´ o administracion.´ La tabla de privilegios esta´ organizada jerarquicamente´ para definir en conjunto una serie de privilegios y combinarlos en una sola entidad que los acumule de manera que podamos aplicarlos en combo a cada usuario.
El sistema de plantillas
El Sistema de Plantillas [68] (ATS) se utiliza con el fin de permitir a los disenadores˜ tener diferenciada la logica´ de la aplicacion´ de la logica´ de diseno.˜ Se quiere separar toda la logica´ relacionada con la manipulacion´ la base de datos y otros datos del estado del uso en un lugar, y toda la logica´ relacionada con la presentacion´ en otro lugar. Esto facilita una personalizacion´ mas´ agil´ e independiente al disenador˜ y actualizaciones mas´ faciles.´
En ATS, se escriben dos archivos del sistema para cada pagina´ visible al usuario. Uno es un archivo plano .tcl y el otro es un archivo especial de .adp Los archivos .tcl ejecutan un script que prepara un conjunto de parametros´ name/value que se conocen como las fuentes de datos. Estas fuentes de datos son generalmente el resultado de los ficheros Tcl y/o consultas a la base de datos o alguna combinacion´ de estas.
La pagina del .adp hace salir el HTML para el formulario, y tambien´ contiene los placeholders
30 3.2. Arquitectura de OpenACS
donde los valores se substituyen adentro de las caracter´ısticas configuradas por el archivo del tcl.
Internacionalizacion/Localizaci´ on´ El texto visible para el usuario en el codigo´ de un paquete internacionalizado [69] esta´ codificado como “claves del mensaje.” Las claves de mensaje co- rresponden a un catalogo´ de mensajes, que contiene las versiones del texto para cada idioma disponible ademas´ la internacionalizacion´ afecta otras funciones como la escritura de la fecha en la base de datos segun´ su localizacion.´
3.2.1. .LRN .LRN usa el framework orientado a objetos de OpenACS para la creacion´ de aplicaciones web, en el cual viene los modulos de gestion´ user/group utilizados por el sistema para gestionar grupos de usuarios, con el fin de habilitar la autenticacion,´ persistencia, y plantillas mencionadas en la arquitectura de OpenACS anteriormente, de esta manera cuando el usuario se autentifica en una pagina,´ la peticion´ es procesada por user/group, para autorizar o no la peticion.´ Si se autoriza, la pagina´ es personalizada usando al sistema de plantillas y el modelo de datos del usuario.
El sistema de plantillas (ATS) ensambla la pagina´ que solicita el usuario con los diferentes elementos de diseno˜ contenidas en el servidor, como por ejemplo pueden montar aplicaciones diferentes una aplicacion´ de calendario o una actividad para el horario de clase y cada elemento se maneja manera similar, con un API estandar. El sistema de permisos permite a administradores dar los atributos a los content u objetos del sistema (lectura, escritura administracion).´
El modelo de datos estandar´ de OpenACS para el usuario permite una amplia personalizacion´ para todas las aplicaciones de un sitio particular. Para administradores, la gestion´ se realiza con un solo sistema de plantillas, una gestion´ de paquetes y un sistema de permisos en todas las aplicaciones.
Portlet Los portlet generan el interfaz visual para los portales de .LRN, tomando para ello los paquetes del repositorio de contenido y permitiendo que entreguen funcionalidad personalizada basada en las aplicaciones de OpenACS. Figura muestra un diagrama de clase del diseno˜ de un portlet.
Figura 3.4: Diagrama de clases de un portlet. (Fuente de http://openacs.org/).
31 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN Portal de usuario
.LRN se construye con el framework de OpenACS, hereda todas las funcionalidades de OpenACS, modularidad y caracter´ısticas. El sistema adapta el portal a cada usuario recogiendo la informacion´ sobre los cursos y comunidades en los que el estudiante, profesor, administrador u otro estan´ matriculados, y que´ aplicaciones de estos cursos y comunidades estan´ usando. La apariencia de este portal puede ser personalizada por el administrador del curso a traves´ de una pagina´ de configuracion´ sin necesidad de modificar el codigo´ fuente del LMS. Un paquete puede ser el calendario, agenta, eventos, preguntas frecuentes etc. La vista de un pa- quete se llama portlet, de manera que podemos usar los portlets para personalizar nuestro portal.
Comunidades
Los usuarios de una comunidad pueden pertenecer sin distincion´ a varios cursos necesarios para cumplir sus objetivos de aprendizaje, conformando grupos de clase o agrupaciones de estudiantes.
Las comunidades podr´ıan representar los grupos de interes´ especiales, o proyectos o simplemente recolecciones sociales.
.LRN se apoya en el scoping para cada aplicacion´ para que cada course/community pue- den tener sus propias aplicaciones fijas, plantillas y permisos y usa el concepto subsites que separa los contextos entre diferentes tipos de comunidades (clases y clubes) para tener su propia estructura de permisos.
La figura 3.5 muestra un diagrama de clases que relacionan el departamento con la cla- se subject. “los departamentos” describen la estructura estandar dentro de la institucion,´ “el Subjetc” contiene informacion´ que repite en los diferentes casos en una “Class” Una Clase especifica personas y sus roles, fechas de entrada y salida, y otros atributos que son espec´ıfico a ese caso.
Usuarios
OpenACS puede soportar complejas jerarqu´ıas del usuario definiendo “parties” [70] como pue- de ser: “los usuarios” identificados por un correo electronico´ distinto o una persona con el dife- rente nombre y apellido o un “grupo” que de pronto pueden ser de los anteriores grupos u otros grupos. Estas relaciones se muestran en Figura 3.6 Con esta arquitectura de .LRN los usuarios pueden tener mas´ de un rol en particular determinando lo que al usuario se le permite hacer. La clase .LRN es una subclass de las “parties” de OpenACS con el “rol” como un atributo, este puede tomar los valores como el Estudiante, Curso Assistant, Instructor, etc.
32 3.3. Arquitectura de la pizarra digital interactiva de bajo costo
Figura 3.5: Diagrama de clases para .LRN. (Fuente de http://openacs.org/).
Figura 3.6: Paquetes de usuarios o agrupaciones “Parties” (Fuente de http://openacs.org/).
3.3. Arquitectura de la pizarra digital interactiva de bajo costo
Este sistema sensible al contacto, se compone de dos elementos hardware por separado, el lapiz´ in- frarrojo (pen IR) y el Nintendo Wii remote (Wiimote). El Lapiz´ infrarrojo debe tener caracter´ısticas como: bater´ıa portable, facil´ manejo, se integra a cualquier ambiente. El tiempo de configuracion´ tam- bien´ es significativo, el software que conecta estos dos hardware deben ser disenados˜ e implementados de la manera mas´ eficiente, facil´ de usar, y as´ı poner en marcha (que incluye conectar el Wiimote a la computadora y de calibracion)´ lo mas´ breve posible. La arquitectura del sistema se observa en la Figura.3.7 En los siguientes ´ıtems se explicaran´ todos estos componentes en detalle.
33 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
Figura 3.7: Arquitectura general de PDI. (Fuente propia.)
3.3.1. Lapiz´ Infrarrojo El lapiz´ infrarrojo tiene similitud a un marcador ordinario, el diodo infrarrojo, conectado con una resistencia a una bater´ıa portatil,´ puede ser activado a traves´ de un interruptor. El interruptor debe ser instalado en el lugar accesible para un manejo facil´ y seguro durante la operacion´ (ver figura 3.8)
Figura 3.8: Circuito electrico´ del Lapiz´ Infrarrojo. (Fuente propia)
La resistencia limita la corriente y su valor se elige para que exista maxima´ trasferencia de potencia en el LED y se disipe en la maxima´ intensidad de luz. Algunos parametros´ a tener en cuenta para la escoger al LED Infrarrojo son:
Angulo de vision:´ Esta caracter´ıstica es importante, pues de ella depende el modo de obser- vacion´ del LED, es decir, si el LED permite tener un angulo´ de vista relativamente grande; el punto luminoso se ve bajo todos los angulos.´ Intensidad: Este parametro´ indica cual es la maxima´ potencia lum´ınica que puede disipar el led. La potencia del diodo led esta´ determinada por la ca´ıda de tension´ en los bornes y la corriente del dispositivo segun´ la expresion:´
PDiodo = IAnodo ∗ VAK
34 3.3. Arquitectura de la pizarra digital interactiva de bajo costo
Figura 3.9: Angulo de vision´ del led infrarrojo. (Fuente propia)
Longitud de onda: Este parametro´ es necesario para mejorar la deteccion´ de luz en el Wiimote, teniendo en cuenta que la longitud de onda optima de recepcion´ es de 940nm a esta longitud se tiene mayor intensidad (ver figura 3.10).
Figura 3.10: Longitud de onda del led infrarrojo. (Fuente: http://www.sciencedirect.com)
3.3.2. Wii Remote (Wiimote)
Dispositivo de mando para la consola de juegos Wii de Nintendo [71]. Este control dispone de una gran variedad de sensores de entrada que proporcionan nuevas funcionalidades para el jugador como: tres acelerometros´ para medir fuerzas en X, Y, Z, una pequena˜ camara´ que detecta fuentes infrarrojas. Tambien´ encontramos 12 botones, cuatro de ellos estan´ organizados en un pad direccional, y el resto se reparten en el control. El puerto de expansion´ para conectar el Nunchuk3 y el mando clasico,´ se muestra en la parte inferior de la figura 3.11 La carcasa de la camara´ de infrarrojos se muestra en el lado de arriba de la figura 3.11, que es la parte delantera del Wiimote. El borde inferior del cuerpo a distancia contiene cuatro LEDs azules. Estos LEDs se utilizan para indicar que el Wiimote esta´ en modo de deteccion´ por medio del parpadeo, y en el juego normal se utilizan para mostrar el nivel de la bater´ıa. El control proporciona algunos elementos para dar informacion´ al usuario: un altavoz pequeno,˜ un vibrador, que hacen de la interaccion´ humano- PC una experiencia divertida y diferente.
3El Nunchuk es una expansion´ para el mando inalambrico´ de Wii. [72]
35 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
Figura 3.11: Arquitectura general de PDI. (Fuente adaptada de http://www.nintendolife.com)
3.3.3. Camara´ infrarroja
La camara´ infrarroja puede detectar cualquier fuente de luz infrarroja hasta cierto punto, incluidas las lamparas´ incandescentes, antorchas, velas y la luz del d´ıa. Los LEDs IR disponibles pueden ser seguidos con precision´ y eficiencia, debido a sus longitudes de onda de infrarrojos especialmente adap- tados para su optima´ dispersion´ de luz, alta luminiscencia y pequenas˜ zonas activas. A pesar de que la compan˜´ıa Nintendo no publico´ la hoja de datos detallada sobre su producto, la comunidad de usua- rios 3.1 estudiaron los componentes integrados [73] y desarrollaron las interfaces de programacion´ de aplicaciones (API) para usarlo con un ordenador. Segun´ informes recientes, fuentes de IR de longitud de onda de 940 nm se detectan con aproximada- mente el doble de la intensidad de las fuentes equivalentes de 850 nm.
3.3.4. Protocolo de comunicacion.´
La comunicacion´ con el host se consigue a traves´ de un enlace inalambrico´ Bluetooth. El controlador de Bluetooth es el chip Broadcom 2042, el cual esta´ disenado˜ para utilizarlo con dispositivos que si- guen el estandar´ Bluetooth de interfaz humana (HID), tales como teclados y ratones. Segun´ [74] no todos los dispositivos Bluetooth son compatibles con el Wiimote, ya que no todos los dispositivos utilizan el stack Bluetooth estandar´ por lo que aqu´ı se brinda una lista completa de dispositivos adap- tadores y algunas recomendaciones para vincular el Wiimote al PC. Con el fin de llevar a cabo estas funciones se utilizan un procesador 8051 y la RAM / memoria ROM.
36 3.3. Arquitectura de la pizarra digital interactiva de bajo costo
Tabla 3.1: Detalles tecnicos´ de la camara´ del Wiimote. Fuente Propia.
Protocolo Bluetooth El Bluetooth [75] es una especificacion´ para crear redes inalambricas´ de area´ personal de corto alcance (WPANs en ingles)´ con objetivo de transmitir datos y voz mediante radiofrecuencia en 2.4GHz usado en dispositivos de telefon´ıa movil,´ portatiles,´ PDA´s y cada vez mas´ utilizado en otros dispositivos como impresoras, o camaras´ digitales. El principal objetivo para lo que fue concebido Bluetooth fue la union´ de dispositivos de distintas tecnolog´ıas eliminando cables y conectores. Las versiones que recogen comercialmente a la inmensa mayor´ıa de los dispositivos del mercado Bluetooth son: BT 1.2, BT 2.0, BT 2.1, BT 3, y BT 4, en nuestro caso se especifica la version´ 2.3 para la conexion´ del PC con Wiimote.
Arquitectura del Core El nucleo´ del sistema Bluetooth [76] cubre las cuatro capas mas´ bajas y los protocolos asociados definidos por la especificacion´ Bluetooth, as´ı como un servicio comun´ protocolo de la capa, el Service Discovery Protocol (SDP) y los requisitos del perfil general se especifican en el perfil de acceso generico´ (GAP). Una completa Aplicacion´ Bluetooth requiere una serie de servicios adicionales y unas capas superiores de protocolos [77] que estan´ definidos en la especificacion´ de Bluetooth, pero no se describen aqu´ı. La arquitectura del sistema basico´ se muestra en el Anexo B. Cada dispositivo Bluetooth, tiene una direccion´ de 48Bits unica´ y global denominada Direccion´ Bluetooth, o BT Address y es asignada por el fabricante del dispositivo y puede ser utilizada en cualquier capa para la comunicacion.´
37 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
Figura 3.12: Arquitectura del nucleo´ del sistema Bluetooth. (Fuente: adaptada de [61]
38 3.3. Arquitectura de la pizarra digital interactiva de bajo costo
Radio Layer. La capa de radio [78] define los requerimientos para el trasmisor Bluetooth que operan en la banda ISM (Industrial Scientific Medical) de 2.4Ghz.
Los transmisores Bluetooth pueden ser de 3 clases diferentes de acuerdo a la potencia de transmision,´ y estan´ definidas para trasmitir en un rango de distancia especifico al que se puede hacer una conexion´ Bluetooth, de esta forma: clase 1 tendr´ıa un rango aproximado de 100m, clase 2 un rango aproximado de 10m, y la clase 3 un rango aproximado de 1m.
Los dispositivos de clase 1, deben de implementar un control de potencia usado para li- mitar la transferencia de potencia, de esa forma con un dispositivo de potencia de transmision´ maxima´ de +20 dBm en clase 1 debera´ ser capaz de controlar su potencia de transmision´ hasta 4 dBm o menos ver figura 3.13.
Figura 3.13: Tabla de potencia de los tipos de transmisores. (Fuente: adaptada de [62])
BaseBand Layer. El sistema Bluetooth provee conexion´ punto-punto, punto a multipunto, mire (a) y (b) en la figura 3.14c, dos o mas´ dispositivos compartiendo el mismo canal f´ısico forma una red piconet. Piconets [79] que tienen dispositivos comunes se llaman una scatternet, ver (c) en la figura 3.14c. Cada piconet solo´ tiene un solo maestro (Master), sin embargo, los esclavos (Slave) pueden pertenecer a otras piconets. Ademas,´ un maestro en una piconet puede ser esclavo de otras piconets. En las redes Piconet de Bluetooth, los dispositivos Masters son los responsables de la sincroni- zacion´ entre los demas´ dispositivos de la Piconet, reloj, salto de frecuencia y controlan al resto de dispositivos.
Link Manager Layer. Permite la gestion´ de nuevas conexiones logicos´ y transportes logicos´ entre dispositivos que lo as´ı requieran, as´ı como el control general de enlace y transporte de atributos tales como el codificacion´ de la capa de transporte, la adaptacion´ de la potencia de transmision´ en el enlace f´ısico. El Protocolo de Link Manager [80](LMP) se utiliza para la comunicacion´ entre capas
39 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
Figura 3.14: Piconets operacion´ con un solo esclavo (a), operacion´ con multiples´ esclavos (b) y ope- racion´ scatternet (c). (Fuente: adaptada de [63]
de Link Manager (LM) de dispositivos conectados por el transporte logico.´ Todos los mensajes LMP se aplicaran´ exclusivamente a la conexion´ f´ısica y logica´ asociada enlaces y transportes logicos´ entre el env´ıo y la recepcion´ de los dispositivos.
Figura 3.15: Link Manager Protocol, capa de senalizaci˜ on.´
El Link Manager Protocol env´ıa mensajes PDUs(Protocol Data Units) con el siguiente conteni- do: • Transmision´ y recepcion´ de datos entre los dispositivos. • Peticion´ de nombre: El gestor de enlace tiene un eficiente metodo´ para inquirir y aportar la ID de un dispositivo con una longitud de maximo´ 16 caracteres. • Peticion´ de las direcciones de enlace. • Establecimiento de la conexion´ entre dispositivos. • Autentificacion.´ • Negociacion´ del modo de enlace y establecimiento, por ejemplo, modo datos o modo voz/datos. Esto puede cambiarse durante la conexion.´
40 3.3. Arquitectura de la pizarra digital interactiva de bajo costo
3.3.5. HCI commands.
HCI (Host Controller Interface) [81] es una interfaz que proporciona comandos entre el contro- lador de las capas inferiores de banda base y las capas y perfiles superiores, Es el responsable de controlar las conexiones Bluetooth picconet, scatternets se establecen y mantienen. Estos comandos encargan a la LM crear y modificar las conexiones de capa de enlace con otros dispo- sitivos Bluetooth remotos, realizar consultas de otros dispositivos Bluetooth dentro del alcance, y otros comandos de LMP. Estos comandos estan´ divididos en distintos grupos:
• Eventos genericos.´ • Configuracion´ del dispositivo. • Control del controlador de Flujo • Informacion´ del controlador • Configuracion´ del controlador • Descubrimiento de dispositivos • Configuracion´ de la conexion.´ • Informacion´ Remota. • Conexiones s´ıncronas. • Estado de la conexion.´ • Estructura de red Piconet. • Calidad del servicio. • Enlaces f´ısicos. • Control del flujo del anfitrion.´ • Informacion´ del enlace. • Autenticacion´ y encriptado • Testeo.
L2CAP.
Protocolo de adaptacion´ (L2CAP) [82]. Este protocolo soporta protocolos de mas´ niveles de multiplexado, segmentacion´ de paquetes, y reensamble. Este describe el protocolo para definir el estado de los dispositivos, formato de los paquetes y composicion´ de los mismos. L2CAP se encuentra sobre el protocolo de banda base y reside en la capa de enlace de datos como se muestra en la figura 3.16. L2CAP proporciona conexion´ orientada y servicios de descone- xion´ de datos de servicios de capas superiores. L2CAP permite transmitir y recibir a las capas superiores y aplicaciones. Los paquetes de datos del L2CAP tienen una longitud de 64 kbytes.
3.3.6. Service Discovery Protocol (SDP) El protocolo de descubrimiento de servicio (SDP) provee un conjunto de aplicaciones con el fin de descubrir que´ servicios estan´ disponibles y determinar las caracter´ısticas de esos servicios. O lo que es
41 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
Figura 3.16: L2CAP en la capa de protocolos. (Fuente propia). lo mismo, define como una aplicacion´ cliente puede descubrir servicios disponibles y sus caracter´ısti- cas. SDP se utiliza con el protocolo de transporte Bluetooth L2CAP, enviando una solicitud PDU por conexion´ a un determinado servidor SDP. Un cliente emite una solicitud a un servidor y espera recibir una respuesta a la solicitud antes de emitir otra solicitud en la misma conexion´ L2CAP. Limitar el SDP para el env´ıo de un solo pedido PDU proporciona una forma simple de control de flujo.
Figura 3.17: Service Discovery Protocol.(Fuente: adaptado de [58])
RFCOMM.
RFCOMM (Radio Frequency Communication) [83], ya no pertenece al core de Bluetooth, es un
42 3.4. Descripcion´ de la arquitectura
conjunto simple de protocolos de transporte, que esta´ construido sobre L2CAP y que proporcio- na conexion´ para emular el puerto serie RS-232 en dispositivos Bluetooth. Ademas,´ suministra capacidades de transporte a los niveles superiores que utilizan el puerto serie como mecanismo de transporte (como por ejemplo OBEX).
Perfil OBEX.
El perfil OBEX [84], basandose´ en el RFCOMM y creado a partir de las especificaciones de IrDA (Infrared Data Association) y adoptado por Buetooth se utiliza para el intercambio de objetos binarios que suelen ser archivos. Por ello se utiliza por muchos perfiles que necesitan transferencia simple de archivos, para programas de copias de seguridad de moviles,´ acceso a agenda, transferencia de archivos, imagenes´ y demas.´
3.4. Descripcion´ de la arquitectura
Una vez definido el modelo de referencia y se ha recuperado la arquitectura de las tecnolog´ıas base de este trabajo de grado, se procede a plantear la arquitectura de referencia teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:
De los patrones de arquitectura, se concluyo´ que se debe disenar˜ dos sistemas, en primer lugar, un cliente con acceso a la red que tenga la capacidad de enviar archivos multimedia (Imagenes,´ Archivos de Audio y Videos) y en segundo lugar una aplicacion´ del lado del servidor encargada de gestionar el contenido que se desea presentar a los estudiantes.
La recuperacion´ de la arquitectura de la aplicacion´ de escritorio define comportamiento y com- ponentes del cliente.
El contenido multimedia obtenido debe introducirse en el contexto de una comunidad del LMS, ya que proveen un espacio virtual de interaccion´ para estudiantes y profesores.
Existen diferentes aproximaciones para describir arquitecturas de software, en este trabajo de grado se emplea el modelo de 4+1 vistas propuesto por Philippe Kruchten [85], ya que permite representar de forma estandar´ la arquitectura a traves´ de diagramas UML. Como se observa en la figura 3.18, este modelo incluye:
Vista casos de uso: descripcion´ de la funcionalidad del sistema, los principales usuarios por medio del diagrama de casos de uso y las interfaces externas. Esta vista es obligatoria cuando se utiliza el modelo 4+1 vistas, ya que todos los elementos de la arquitectura se derivan de los requerimientos que ah´ı se presentan.
Vista Logica:´ descripcion´ de la estructura que presenta el sistema en terminos´ de unidades a traves´ de diagramas de paquetes y clases
Vista de procesos: describe los flujos de trabajo del negocio y del sistema por medio de diagra- mas de actividades directamente relacionados con los casos de uso definidos anteriormente
43 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
Figura 3.18: Descripcion´ de arquitectura segun´ Kruchten.(Fuente: adaptado de [69])
Vista de Implementacion:´ descripcion´ del sistema en terminos´ de relaciones y componentes a traves´ de un diagrama de componentes.
Vista de despliegue: describe como son mapeados los componentes de la vista de implementa- cion´ por medio de un diagrama de despliegue.
Por otra parte, se han detectado algunas limitaciones para describir correctamente los componentes que son parte del LMS. Algunas vistas incluyen diagramas complementarios, no relacionados con UML, para facilitar la asimilacion´ de la propuesta de arquitectura.
3.4.1. Vista Casos de Uso Los casos de uso mostrados en la figura 3.14 estan´ directamente relacionados con los escenarios de interaccion´ propuestos en el modelo de referencia. Para la especificacion´ de los casos de uso se emplea un formato que incluye [86]:
Actores: actores involucrados en el caso de uso.
Requisitos: condiciones in´ıciales que favorecen el caso de uso.
Escenario de interaccion:´ escenario del modelo de referencia con el que se relaciona el caso de uso.
Flujo de eventos: flujo principal de eventos en el caso de uso y su relacion´ con los escenarios de interaccion´ del modelo de referencia.
Flujos alternos: eventos que pueden ocurrir en el desarrollo del caso de uso impidiendo que termine correctamente.
Resultado: resultado de la ejecucion´ del caso de uso.
44 3.4. Descripcion´ de la arquitectura
Figura 3.19: Diagrama de casos de uso.(Fuente propia)
1. CU1: Iniciar Sesion´
Actores: estudiante, profesor o administrador. Requisitos: el usuario dispone de un computador con acceso a internet. Escenario de interaccion:´ ninguno.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma v´ıa web, donde se despliega una pa- gina de internet, el usuario ingresa su nombre de usuario y su contrasena.˜ El sistema verifica la informacion´ y redirige al usuario.
Flujos alternos: el sistema valida la informacion´ del usuario, en caso de ser incorrecta se muestra un mensaje adjunto al formulario de inicio de sesion´ notificando que ha ocurrido un error.
45 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN Resultado: se crea sesion´ para el usuario y es redirigido a uno de los portales del sistema.
2. CU2: Agregar contenido multimedia
Actores: profesor. Requisitos: CU1, el usuario debe tener acceso al sistema. Escenario de interaccion:´ gestion´ de contenido multimedia.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma mediante la pagina web, selecciona el curso al que desea agregar contenido multimedia, selecciona el tipo de contenido multimedia. Ingresa nombre, link y un comentario finalmente pulsa aceptar y verifica que el contenido ha sido agregado a su lista de contenidos.
Flujos alternos: el profesor no ingresa el nombre del contenido, en este caso el sistema adjunta un mensaje al campo del nombre del objeto indicandole´ que es obligatorio. Resultado: el profesor agrega contenido multimedia.
3. CU3: Crear contenido multimedia
Actores: profesor. Requisitos: CU1, el usuario debe tener acceso al sistema. Escenario de interaccion:´ gestion´ de contenido multimedia.
Flujo de eventos: el usuario selecciona el tipo de contenido multimedia que desea crear, accede a la plataforma mediante la aplicacion´ de escritorio, selecciona el curso al que desea agregar contenido multimedia, Ingresa nombre, link y un comentario finalmente pulsa aceptar y verifica que el contenido ha sido agregado a su lista de contenidos.
Flujos alternos: el profesor no ingresa el nombre del contenido, en este caso el sistema adjunta un mensaje al campo del nombre del objeto indicandole´ que es obligatorio. Resultado: el profesor agrega contenido multimedia.
4. CU4: Editar contenido multimedia
Actores: profesor. Requisitos: CU1, el usuario debe tener acceso al sistema. Escenario de interaccion:´ gestion´ de contenido multimedia.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma mediante la pagina web, selecciona el curso al que desea editar contenido multimedia, pulsa en el boton´ editar, cambia nombre, link o comentario finalmente pulsa aceptar y verifica que el contenido ha sido editado de su lista de contenidos.
Flujos alternos: el profesor no ingresa nombre, link o comentario del contenido, en este
46 3.4. Descripcion´ de la arquitectura
caso el sistema no cambia las propiedades del contenido. Resultado: el profesor edita contenido multimedia.
5. CU5: Eliminar contenido multimedia
Actores: profesor. Requisitos: CU1, el usuario debe tener acceso al sistema. Escenario de interaccion:´ gestion´ de contenido multimedia.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma mediante la pagina web, selecciona el curso al que desea eliminar contenido multimedia, selecciona el contenido que desea eliminar y pulsa el boton´ aceptar.
Flujos alternos: el profesor no selecciona contenido, en este caso el sistema muestra un mensaje de advertencia informando que se debe seleccionar un contenido para eliminar. Resultado: el profesor elimina contenido multimedia.
6. CU6: Crear cursos
Actores:profesor. Requisitos:CU1, el usuario debe tener acceso al sistema. Escenario de interaccion:´ gestion´ de cursos.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma mediante la pagina´ web, pulsa el boton´ agregar curso da un nombre al curso y pulsa aceptar.
Flujos alternos: el profesor no ingresa nombre del curso, el sistema muestra un mensa- je de error indicando que se debe dar un nombre al curso. Resultado: el profesor crea un curso.
7. CU7: Eliminar cursos
Actores: profesor. Requisitos: CU1, el usuario debe tener acceso al sistema. Escenario de interaccion:´ gestion´ de cursos.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma mediante la pagina´ web, selecciona un curso y pulsa el boton´ eliminar, luego pulsa aceptar en la advertencia que el sistema presenta para eliminar el curso.
Flujos alternos: el profesor no selecciona un curso a eliminar, el sistema indica al pro- fesor que debe seleccionar un curso para eliminar. Resultado: el profesor elimina un curso.
47 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN 8. CU8: Edita cursos
Actores: profesor. Requisitos: CU1, el usuario debe tener acceso al sistema. Escenario de interaccion:´ gestion´ de cursos.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma mediante la pagina´ web, pulsa el boton´ editar curso da un nuevo nombre al curso y pulsa aceptar.
Flujos alternos: el profesor no ingresa nombre del curso, el sistema muestra un mensa- je de error indicando que se debe dar un nombre al curso. Resultado: el profesor edita un curso.
9. CU9: Editar informacion´ personal
Actores: profesor. Requisitos: CU1, el usuario debe tener acceso al sistema. Escenario de interaccion:´ gestion´ de informacion´ personal.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma mediante la pagina´ web, pulsa el boton´ editar informacion´ personal, edita su informacion,´ pulsa el boton´ editar.
Flujos alternos: el profesor no ingresa nombre, telefono´ o email o direccion´ el sistema no edita informacion´ personal. Resultado: el profesor edita su informacion´ personal.
10. CU10: Generar link de integracion´
Actores: profesor. Requisitos: CU1, el usuario debe tener acceso al sistema. Escenario de interaccion:´ aplicacion´ web para integracion´ con LMS.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma mediante la pagina´ web, selecciona el curso que desea integrar y pulsa el boton´ generar link, el sistema muestra el link de integracion´ y un id adicional para control de usuarios.
Flujos alternos: el profesor no selecciona un curso, el sistema muestra una advertencia indicando que debe seleccionar un curso para generar link de integracion.´ Resultado: el profesor genera un link de integracion.´
11. CU11: Ver contenido multimedia
Actores: estudiante. Requisitos: CU1, el usuario debe tener acceso al sistema.
48 3.4. Descripcion´ de la arquitectura
Escenario de interaccion:´ aplicacion´ web de interaccion´ con el estudiante.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma mediante la pagina´ web, selecciona el link que le fue compartido y abre una nueva ventana en el navegador, el sistema solicita un id de ingreso al curso, el usuario ingresa el id tambien´ compartido, el usuario puede ver el contenido generado o agregado por el profesor.
Flujos alternos: el estudiante no selecciona ingresa el numero´ de identificacion´ del cur- so, el sistema muestra no muestra ningun´ contenido multimedia. Resultado: el estudiante interactua´ con el contenido generado o creado para el curso.
12. CU12: Crear profesor
Actores: administrador. Requisitos: CU1, el usuario debe tener acceso al sistema. Escenario de interaccion:´ gestion´ de usuarios.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma mediante la pagina´ web, pulsa el boton´ agregar profesor ingresa un nombre de usuario y contrasena˜ para el profesor, el sistema notifica al profesor que ya tiene acceso al sistema.
Flujos alternos: el administrador no ingresa nombre de usuario o contrasena,˜ el sistema muestra un mensaje de error indicando que se debe ingresar un nombre de usuario o contrasena.˜ Resultado: el administrador crea un profesor.
13. CU13: Eliminar profesor
Actores: administrador. Requisitos: CU1, el usuario debe tener acceso al sistema. Escenario de interaccion:´ gestion´ de usuarios.
Flujo de eventos: el usuario accede a la plataforma mediante la pagina´ web, selecciona un profesor, pulsa el boton´ eliminar y posteriormente pulsa aceptar en la advertencia que presenta el sistema.
Flujos alternos: el administrador no selecciona un profesor a eliminar, el sistema mues- tra una advertencia indicando al administrador que debe seleccionar un profesor para eliminar. Resultado: el administrador elimina un profesor.
3.4.2. Vista Logica.´ A partir de la seccion´ de recuperacion´ de arquitectura, los paquetes de la figura 3.20 contienen toda la logica´ de negocio y de presentacion´ en el servidor. Posteriormente en la vista de implementacion´ se ampliara´ la definicion´ de cada elemento. Como se observa, el concepto de “paquete” en los lenguajes
49 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN de programacion´ orientados a objetos var´ıa respecto a OpenACS, sin embargo el diagrama presentado se considera valido´ para modelar el sistema.
Figura 3.20: Diagrama de paquetes para la aplicacion de la “Pizarra W”. (Fuente: propia)
Se propone el diagrama Entidad-Relacion´ de la figura 3.21 para representar la integracion´ de conte- nido multimedia en un sistema LMS.
50 3.4. Descripcion´ de la arquitectura
Figura 3.21: Diagrama E-R de la aplicacion “Pizarra W” y aplicacion´ web. (Fuente propia).
51 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN Del lado de la aplicacion´ cliente, se propone un diagrama de clases. La clase “wiiuse” hace posible la interaccion´ con la pizarra digital interactiva, la clase “calibrate” permite la sincronizacion´ con la pantalla que se desea manipular con el sistema.
Figura 3.22: Diagrama de clases para aplicacion “Pizarra W”. (Fuente propia).
3.4.3. Vista de Procesos La figura 3.23 incluye diagramas de actividades para los casos de uso: crear contenido multimedia y agregar contenido multimedia que se describen en los flujos de trabajo del modelo de negocio.
52 3.4. Descripcion´ de la arquitectura
Figura 3.23: Diagrama de actividades de la arquitectura de referencia.(Fuente propia).
53 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN 3.4.4. Vista de Implementacion´
Figura 3.24: Diagrama de componentes de la arquitectura de referencia. (Fuente propia).
54 3.4. Descripcion´ de la arquitectura
El resultado del proceso de descomposicion´ del sistema se muestra en la figura 3.24 Para facilitar la compresion´ de los procesos de comunicacion´ se ampl´ıa la descripcion´ de cada componente:
Calibracion:´ Es el encargado de realizar una sincronizacion´ de las coordenadas que emite la pantalla y las coordenadas que recibe el control de Nintendo Wii, esto debido a que la pantalla con la que se desea interactuar generalmente tiene coordenadas rectangulares y el control recibe coordenadas polares.
Dibujando: Ventana de interaccion,´ que permite la edicion´ de lo que se presenta en la pantalla o bien se puede utilizar como herramienta de dibujo, presenta diferentes caracter´ısticas como cambio de color y tamano˜ del trazo.
Captura de contenido: como su nombre lo indica obtiene mediante un archivo multimedia la interaccion´ con la pizarra digital, el contenido se clasifica en video, audio o simplemente una imagen de la pantalla, el profesor es libre de decidir donde desea almacenar dicho contenido ya sea en el servidor web o en el disco duro local.
Manejo de sesion:´ si el profesor decide almacenar el contenido en el servidor debera´ iniciar sesion´ con su cuenta de usuario y seleccionar un curso al que desee asociar dicho contenido, antes de comenzar la captura.
3.4.5. Vista de Despliegue
Figura 3.25: Diagrama de despliegue de la arquitectura de referencia. (Fuente propia).
55 Cap´ıtulo 3. Arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN Producto del modelo de referencia, la reconstruccion´ de arquitectura, los patrones y las vistas de des- cripcion´ UML, se presenta el resumen de arquitectura figura 3.26. Este diagrama ofrece una vision´ general de la propuesta de integracion´ de LMS (para este caso es utilizado .LRN) con pantallas inter- activas de bajo costo.
Figura 3.26: Arquitectura general para integracion´ de un LMS con una pantalla interactiva de bajo costo. (Fuente propia).
56 3.5. Conclusiones generales de la construccion´ de la arquitectura
3.5. Conclusiones generales de la construccion´ de la arquitectura
De la construccion´ de la arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN se puede concluir que:
Se planteo´ una arquitectura de referencia abierta para integrar una pizarra digital interactiva de bajo costo a cualquier plataforma LMS, dejando la base conceptual en el modelo, y la descrip- cion´ de la arquitectura en la cual esta contenida la abstraccion´ de los componentes, y funciona- lidades para los actores del sistema.
Se abordaron las consideraciones de diseno˜ con el fin de establecer parametros iniciales de fun- cionamiento de los productos de software y los clientes de las aplicaciones tanto de la “Pizarra W” como de la aplicacion´ web, realizando una descripcion´ acerca de su roles dentro del sistema y sus funcionalidades en cada una.
En la reconstruccion´ de arquitectura, se puede concluir que .LRN es una plataforma de gestion´ del aprendizaje robusta y escalable. Al estar construida sobre OpenACS, facilita el desarrollo de aplicaciones y el trabajo colaborativo.
En la reconstruccion´ de la arquitectura se observo´ que el control del Wiimote ofrece las carac- ter´ısticas hardware necesarias para alcanzar eficientemente el objetivo de realizar una pizarra digital interactiva de bajo costo, ya que su tecnolog´ıa de comunicacion´ y de seguimiento de fuentes infrarrojas esta acorde a los adelantos tecnologicos´ actuales siendo utilizadas cada vez mas´ en consolas de videojuegos e interaccion´ humano-computadora.
Se ha aportado un modelo de referencia para integrar la integracion´ de pantallas interactivas de bajo costo con cualquier sistema LMS, para este caso el LMS escogio´ para realizar pruebas fue .LRN gracias a su implementacion´ de eva en la Universidad del Cauca.
El modelo de referencia aporta la base conceptual, y la descripcion´ de la arquitectura permite abstraer componentes y comportamientos reutilizables en otros contextos.
Se plantearon dos soluciones para establecer el canal de comunicacion´ para transferencia de archivos del cliente de la “Pizarra W” al servidor multimedia, basado en los protocolos de trans- ferencia de hipertexto y el protocolo de transferencia de archivos, sin embargo aun´ se debe realizar su implementacion´ y verificar si ambos cumplen con el objetivo planteado en la arqui- tectura para enviar archivos de gran tamano.˜
Se especifico´ las caracter´ısticas necesarias para la construccion´ de un marcador infrarrojo di- senando˜ un circuito basico´ cuyo fin es establecer la maxima´ transferencia de potencia lum´ınica en el led infrarrojo.
El protocolo de Bluetooth es el protocolo utilizado actualmente para redes de corto alcance y de uso domestico es el mas utilizado para interconectar todo tipo de dispositivos, esta tecnolog´ıa usada en el wiimote nos permite sincronizar facilmente´ el Wiimote con el PC.
En el proceso de dar solucion´ al problema planteado en este trabajo de grado, la arquitectura de referencia indica que es posible integrar sistemas LMS con una pizarra digital interactiva de bajo costo, sin embargo aun´ se debe realizar su implementacion´ para confirmar la hipotesis.´
57
Cap´ıtulo 4
Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
En este cap´ıtulo se plantea la implementacion´ de la arquitectura de referencia propuesta para la inte- gracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN tomando en cuenta los trabajos realizados para establecer parametros´ de construccion´ de la arquitectura. Los aportes de la implementacion´ a la solucion´ del problema planteado en este trabajo de grado son:
Un conjunto de herramientas enfocadas al cliente que soporten los escenarios de interaccion´ definidos en el modelo de referencia de la arquitectura.
Seleccion´ de los dispositivos y tecnolog´ıas sobre los cuales se pueden desplegar las herramien- tas, incluyendo Wiimote, adaptadores, servidores.
Establecimiento de escenarios de interaccion´ y ubicacion´ de los dispositivos.
Documentacion´ necesaria para que los docentes puedan instalar las herramientas hardware, soft- ware y establecer su compatibilidad en diferentes equipos ver Anexo A.
4.1. Herramientas de integracion´
4.1.1. Interfaz de la pizarra digital interactiva de bajo costo. Describe la funcionalidad del sistema desde la perspectiva del usuario. Como´ el usuario podra´ utilizar el sistema para completar todas las caracter´ısticas basicas´ y la informacion´ de retroalimentacion´ dada por el usuario. En esta seccion´ se describe la interactividad del usuario con la pizarra mediante la implementacion´ de las interfaces graficas´ especificadas a continuacion:´
1. Conectar con Wiimote: Es el primer paso para configurar la pizarra digital interactiva a traves´ del protocolo de Bluetooth. Para sincronizar el Wiimote con el PC se debe iniciar el proceso de deteccion´ de dispositivos en el panel de control o presionando en el icono Bluetooth en la barra
59 Cap´ıtulo 4. Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN de inicio de Windows (ver figura 4.1). El requisito hardware es el adaptador Bluetooth conectado al puerto USB o Bluetooth incorporado. Al usuario se le solicitara´ que coloque el Wiimote en el modo detectable pulsando simultaneamente´ los botones 1+2, y se le informara´ paso a paso el progreso de la conexion.´
Figura 4.1: Conectar el Wiimote. (Fuente propia)
2. Calibracion:´ El diseno˜ de la aplicacion´ de la pizarra contempla manejar diferentes tamanos˜ de pantallas. Este paso se realiza con el fin de establecer dicha caracter´ıstica de la pantalla y utilizar el marcador infrarrojo adaptada a esa resolucion´ de manera que se tenga el control total de las aplicaciones y de la pizarra. Para este fin se implementa una interfaz con un c´ırculo rojo en la esquina superior izquierda (ver figura 4.2). A medida que presione clic en la pizarra sobre este c´ırculo con el marcador IR y sea detectado con exito´ por el Wiimote, se da la senal˜ que tomo el punto para continuar con la calibracion´ de la siguiente esquina pulsando nuevamente sobre este y de igual forma cada esquina de la pantalla. Una vez que el tamano˜ de la pantalla es determinado se finaliza el proceso de calibracion,´ y aparecera´ la interfaz de menu´ de configuracion´ donde el usuario para empezar a utilizar las herramientas de la PDI.
3. Menu´ principal del cliente de la PDI: Le permite al instructor poner en marcha las herramien- tas graficas que ofrece la pizarra digital interactiva. Se configura las opciones (ver figura 4.3) de la PDI utilizando el marcador infrarrojo como dispositivo de entrada, presionando click sobre un boton,´ abrir una aplicacion,´ realizar un trazo sobre la pizarra o simplemente mover el cursor del mouse a cualquier punto de la pantalla. Entre sus opciones esta: grabar un video con audio utilizando el boton´ ubicado en la seccion´ multimedia, guardar el video y escoger entre guardar- lo en nuestro disco duro o enviarlo a un servidor de medios externo con el fin de compartirlo a traves´ de internet a los estudiantes de la clase. Las habilidades especificas de esta interfaz son:
Escoger el color del marcador Escoger el tamano˜ del marcador Escoger un borrador
60 4.1. Herramientas de integracion´
Figura 4.2: Calibracion´ de la pantalla. (Fuente propia)
Abrir una pizarra digital interactiva Determinar el grado de trasparencia de la pizarra Empezar a grabar un video o audio Ver estado actual de la bater´ıa del control Realizar una captura de la pizarra digital interactiva
Figura 4.3: Menu´ principal de la PDI. (Fuente propia)
61 Cap´ıtulo 4. Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN 4. Interfaz de la PDI: una pizarra blanca para empezar a escribir en ella con el marcador infrarro- jo. Pero tambien´ tenemos la posibilidad de modificar la transparencia de la pizarra para realizar anotaciones (ver figura 4.4), realizar graficos,´ ver presentaciones en Power Point u otro pro- grama, todo lo que hacemos aqu´ı podemos capturarlo regresando al menu´ principal pulsando el boton´ en la parte derecha
Figura 4.4: Interfaz de la Pizarra Digital Interactiva. (Fuente propia)
5. Interfaz de grabacion´ de video, audio, imagenes:´ Esta interfaz brinda al profesor opciones de grabacion´ de un video, audio o capturar una imagen que se produzca durante la clase con el fin de compartir esta informacion´ o llevarla en la memoria en formato .mp4, .mp3, .jpg respectiva- mente. Para objetivos del proyecto podemos subir video, audio, imagenes´ y agregar informacion´ al archivo (ver figura 4.6b), como: nombre, agregar comentarios del archivo, tipo de archivo y compartir la informacion´ de la pizarra digital interactiva a los usuarios de la plataforma .LRN. En el caso para capturar video, audio, la aplicacion´ empieza a capturar automaticamente´ todos los eventos que sucedan en nuestro computador tanto audio como en video. Para iniciar o ter- minar este proceso de grabacion´ nos ubicamos en la ventana de menu´ principal (ver figura 4.5). Cuando el proceso de grabacion´ ha finalizado el boton´ “Stop” no va a cambiar a la forma grabar hasta que termine de generar el video o audio, dependiendo del tamano,˜ velocidad o trafico de la red por donde se env´ıe el archivo al servidor, en este caso si el archivo se env´ıo con exito´ se indicara mediante un mensaje de notificacion.´
62 4.1. Herramientas de integracion´
Figura 4.5: Menu´ principal, grabando video, audio. (Fuente propia).
La facilidad de la aplicacion´ permite subir automaticamente´ a un servidor especificado sola- mente se requiere un nombre de usuario y contrasena˜ asignados (ver figura 4.6a) y el nombre del curso al que va a compartir la informacion.´
6. Interfaz de seleccion´ de cursos: Despues´ de realizar el inicio de sesion´ correspondiente nos aparece en esta interfaz el mensaje de confirmacion´ y la lista de cursos inscritos, de aqu´ı selec- cionamos el curso en el cual almacenar el contenido multimedia.
63 Cap´ıtulo 4. Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
Figura 4.6: Interfaz de grabacion´ de video, audio, imagen. -a. Seleccion´ de almacenamiento -b. Ingre- sar nombre. (Fuente propia).
Figura 4.7: Interfaz de seleccion´ de cursos (Fuente propia)
64 4.1. Herramientas de integracion´
4.1.2. Interface de usuario con el servidor multimedia y servidor EVA.
La aplicacion´ web tiene tres tipos de usuarios: administrador, profesor y estudiante. Para el primer caso, el administrador tiene permisos para crear cuentas de usuario, control sobre los archivos y operaciones para subir, ver, borrar, o modificar los videos, audio, e imagenes´ del servidor. En el segundo caso el profesor puede subir archivos de video, audio, imagenes´ en el servidor con la aplicacion´ de escritorio de la “Pizarra W” tal cual como lo especificamos en la seccion´ anterior, ademas´ que tiene control total sobre tales archivos.
Para el caso del estudiante solo se asignan permisos de lectura para los recursos asociados al curso. Los videos, audios, e imagenes´ estan´ disponibles para ver desde un reproductor multimedia acoplado a la pagina.´
Los archivos de video, imagen, o audio que el profesor quiere compartir a los estudiantes del curso se realiza a traves´ de un link asociado al servidor web de la pizarra, y un identificador del curso que se brinda a los estudiantes matriculados en la plataforma educativa .LRN.
Protocolo de comunicacion´ para el env´ıo de archivos seleccionado.
Para el env´ıo y almacenamiento de los contenidos multimedia en el cap´ıtulo de arquitectura se tomaron en cuenta dos metodos´ de trasferencia. La implementacion´ de dichas soluciones para el cliente y el servidor permitieron seleccionar la mas´ apropiada: la primera a traves´ de un servidor de HTTP, y la segunda a traves´ de un servidor FTP. Se escogio´ la transferencia a traves´ de FTP debido a la facilidad de enviar automaticamente´ archivos pesados a gran velocidad, esta eleccion´ debido a la dificultad de subir un archivo sin tener que seleccionarlo manualmente, estas restricciones estan´ impl´ıcitas a la seguridad del protocolo de HTTP.
Bases de datos y complementos.
Para gestionar los archivos multimedia se utilizo´ una base de datos de MYSQL que permite administrar la informacion´ de cada usuario que en este caso los profesores y administradores a traves´ de una pagina´ web pueden crear cursos, mirar los archivos multimedia, y editar toda la informacion.´ Todas las operaciones: (CRUD) crear, recuperar, actualizar, eliminar de la base de datos, son utilizadas a traves´ de lenguaje java de alto nivel a traves´ del API de persistencia (JPA1 ).
La presentacion´ de la pagina´ web se realizo´ con JSF 2.0 y el complemento PrimeFaces2 , una de las librer´ıas en java mas´ conocidas para presentar elementos visuales mas´ elaborados.
En esta seccion´ se describe la interactividad del usuario con la aplicacion´ web a traves´ de las interfaces graficas´ especificadas a continuacion:´
1. Pagina inicial: Pagina de presentacion´ del servidor de datos multimedia. Los usuario pueden inician sesion´ los usuarios registrados mediante un link en la parte superior.
1JPA, especificacion´ de Sun Microsystems para la persistencia de objetos Java a cualquier base de datos relacional 2PrimeFaces es una librer´ıa de componentes visuales Open source. [http://primefaces.org]
65 Cap´ıtulo 4. Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
Figura 4.8: Pagina´ de inicio de sesion´ - servidor multimedia. (Fuente propia))
2. Seleccion´ de cursos y contenido: Contiene la lista de cursos creados por el profesor y la lista de los contenidos guardados en cada uno de ellos. Las funciones principales son:
Crear, borrar, modificar nombre del curso. (figura 4.9) Ver audio, video, imagenes´ (figura 4.11) Generar link, ID del curso. Borrar, modificar el nombre, imagenes,´ videos.
66 4.1. Herramientas de integracion´
Figura 4.9: Seleccion´ de cursos. (Fuente propia)
Figura 4.10: Lista de videos. (Fuente propia))
67 Cap´ıtulo 4. Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN 3. Agregar URL a EVA (Entorno Virtual de Aprendizaje): Para compartir la informacion´ descar- gada del curso en el servidor multimedia, se debe utilizar el boton´ de “Generar Link” en la interfaz de la aplicacion´ web (figura 4.11), lo cual nos aparecera´ el URL y el ID, para agregar a la plataforma de EVA.
Figura 4.11: Interfaz de la aplicacion´ web “Generar Link” Interfaz de la aplicacion´ web “Generar Link”. (Fuente: propia)
Para agregar esta informacion´ al curso del profesor en EVA, el profesor debe estar inscrito a un curso para agregar la informacion´ y el estudiante para poder visualizarlo, en este caso particular abrimos la cuenta y escogemos la opcion´ documentos (ver figura 4.13), luego seleccionamos la opcion:´ crear un enlace y llenamos la informacion´ con los datos generados en la aplicacion´ web (ver figura 4.12) .
68 4.1. Herramientas de integracion´
Figura 4.12: Formulario para crear de URL en la carpeta documentos. (Fuente: propia)
69 Cap´ıtulo 4. Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
Figura 4.13: Documentos del curso plataforma EVA. (Fuente: propia)
70 4.2. TECNOLOGIAS Y DISPOSITIVOS
4.2. TECNOLOGIAS Y DISPOSITIVOS
Para nuestro proyecto, se requiere la utilizacion´ de una librer´ıa para la conexion´ del Wiimote-PC que nos facilite el uso de la camara´ y la conectividad por Bluetooth, las otras funcionalidades del control no se utilizan pero nos sirven para pruebas y comprobacion´ de funcionamiento. Se trata de aprovechar las ventajas tecnologicas´ que nos brinda en conjunto, utilizando las librer´ıas disponibles mencionadas en los siguientes apartes resaltando las principales caracter´ısticas de ellas, estableciendo algunas diferencias y escoger la librer´ıa necesaria para la consecucion´ de este objetivo.
4.2.1. Adaptador Bluetooth
En este proyecto, la tecnolog´ıa Bluetooth se utiliza como protocolo de comunicacion´ entre el Wiimote al PC. El equipo, se configura mediante el adaptador Bluetooth que generalmente viene para conectar al puerto USB y en la mayor´ıa de los casos ya viene integrado para algunos dispositivos portatiles,´ como Laptops, Tablets, Smart phones (ver figura 4.14). Este dispositivo permite reconocer los dispositivos Bluetooth que estan´ a su alcance y descubre la disponibilidad del Wiimote.
Para el prototipo final se escogio´ el adaptador Bluetooth v3.0 que aunque no es la ultima´ ver- sion´ de stack es mas´ rapida´ que la version´ 2.0 o anterior, reconociendo el Wiimote de forma mas´ rapida´ en cualquier sistema operativo.
Para que el Wiimote pueda ser encontrado por el equipo, el usuario pone el Wiimote en modo de deteccion´ (presionando los botones 1 y 2 al mismo tiempo o presionando el boton´ de sincroniza- cion´ en la parte trasera del control). El equipo hace las peticiones a traves´ del protocolo SDP (Service Discovery Protocol) al dispositivo que se encuentra cerca, e intercambia informacion´ de control con el dispositivo como su nombre, proveedor o identificacion´ del producto, el descubrimiento se detiene cuando se ha encontrado y conectado correctamente.
Figura 4.14: Dispositivos conectados por Bluetooth. (Fuente: http://m.samsung.com)
71 Cap´ıtulo 4. Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN 4.2.2. Tipo de pantalla Tenemos la posibilidad de elegir entre dos tipos de pantalla: una pantalla grande LCD o PLASMA para fijar una pared o un proyector de v´ıdeo para visualizar la imagen en una pantalla. La pantalla de plasma es una solucion´ muy interesante, pero finalmente se decide utilizar un proyector de v´ıdeo. Aunque la resolucion´ proporcionado (1024 *768) es inferior, es una solucion´ mucho mas´ flexible, ya que permite fijar un tamano˜ de pantalla espec´ıfico pero mas´ conveniente a las necesidades y se puede mover facilmente´ a un entorno optimo´ para evitar perturbaciones infrarrojos por ejemplo debido al sol.
4.2.3. Librer´ıas para la aplicacion´ de escritorio de la “Pizarra W”. Las librer´ıas para la manejar los sensores del Wiimote y el enlace con el PC son puestas a consi- deracion´ son: WiimoteLib , WCL, WiiUseJ, Motej, Cwid, fueron analizadas en la tabla 4.1 estas y otras librer´ıas utilizadas para la implementacion´ del cliente de la “Pizarra W” se listan a continuacion´ tomando en cuenta las principales caracter´ısticas.
Tabla 4.1: Comparacion de librerias para manejar los sensores del Wiimote Fuente Propia.
1. WiiUseJ [87] Esta librer´ıa se utiliza en la aplicacion´ de escritorio de la “Pizarra W”, como capa de abstraccion´ entre el Wiimote y el cliente de la “Pizarra W” para el manejo de la comunicacion´ Bluetooth y se brinda una serie de metodos´ para acceder a la funcionalidad del Wiimote sin entrar en detalle al protocolo de comunicacion´ utilizando lenguaje de java de alto nivel. Sus caracter´ısticas como: multiplataforma, Licencia GNU GPL, arquitectura 32 y 64 bits, amplia documentacion´ en l´ınea, lenguaje de alto nivel fueron tenidas en cuenta para su implementacion´ en este proyecto.
2. Xuggle API [88] Es la librer´ıa en java, bajo licencia GPL version´ 3, utilizada para codificar, decodificar libremen- te cualquier archivo multimedia (o stream), en nuestro proyecto se utiliza para codificar el video en formato MP4 y el audio en MP3, teniendo en cuenta que la duracion´ de una clase magistral puede ser de una o dos horas el tamano˜ del video o audio se incrementa, y el uso del espacio en
72 4.2. TECNOLOGIAS Y DISPOSITIVOS
el disco se hace ineficiente, por lo tanto el la codificacion´ nos permite guardar mas´ informacion´ en el servidor, para mas cursos en un contexto educativo grande.
3. edtFTPj [89] Es la biblioteca de Java mas´ popular de cliente FTP disponible en la actualidad. Robusto, rapido´ y con una extensa API, que proporciona una base solida´ para los desarrolladores que requieren la funcionalidad FTP en sus aplicaciones Java. Tiene licencia gratuita de codigo´ abierto, bajo la licencia GNU LGPL Algunas de sus caracter´ısticas son:
Reanudacion´ de las transferencias interrumpidas binarios admitidos. El progreso de seguimiento de las transferencias de datos. Flujos de FTP Transferencia solida de FTP
En el proyecto se utiliza para darle algunas funcionalidades a la subida de archivos como por ejemplo el progreso de seguimiento.
4. EdisoncorSx [90] Librer´ıa que se utilizo para desarrollar aplicaciones basadas en swing, es una recopilacion,´ mo- dificaciones y creaciones de interfaces, para darle mejor apariencia a nuestra aplicacion,´ En este proyecto se utilizo para crear la pizarra digital transparente de manera que podamos editar en ella y cambiar el nivel de trasparencia de la pizarra.
4.2.4. Librer´ıas para la aplicacion´ Web multimedia. 1. PrimeFaces
Es una librer´ıa de componentes visuales open source desarrollada y mantenida por Pri- me Technology [91], una compan˜´ıa especializada en consultor´ıa agil,´ JSF, Java EE y Outsourcing. Las principales caracter´ısticas de Primefaces son:
Soporte nativo de Ajax. Kit para crear aplicaciones web para moviles.´ Es compatible con otras librer´ıas de componentes, como JBoss RichFaces. Uso de javascript no intrusivo. Es un proyecto open source, activo.
Esta librer´ıa nos permite agregar componentes para JSF manteniendo estabilidad para la version´ actual 3.2, y dispone de una buena documentacion,´ por lo cual su utilizacion´ aseguro un mejor desempeno˜ y calidad de los elementos desplegados al usuario.
2. Apache Commons Net [92]
Esta biblioteca se implementa del lado del cliente para muchos protocolos de internet entre estos:
FTP/FTPS
73 Cap´ıtulo 4. Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN FTP over HTTP (experimental) NNTP SMTP(S) POP3(S) IMAP(S) Telnet TFTP Finger Whois rexec/rcmd/rlogin Time (rdate) and Daytime Echo Discard NTP/SNTP
El proposito´ de la biblioteca es facilitar el acceso de protocolo, no realizar abstracciones de alto nivel. La librer´ıa nos permite realizar una implementacion´ personalizada por ejemplo enviar y recibir archivos multimedia cuando sea necesario. En nuestro proyecto se utilizo para la recep- cion´ de archivos multimedia en el servidor utilizando el protocolo FTP, con el fin realizar la trasferencia de archivos a gran velocidad y sin grandes restricciones de seguridad.
3. MySQL Connector java
Es el driver JDBC oficial para MySQL [93] para JAVA. Es utilizador para que la aplica- cion´ de la “Pizarra W” y la aplicacion´ web acceda y manipule los datos del perfil de usuario alojados en la base de datos de MYSQL.
4.3. Ubicacion´ y uso de los elementos de la pizarra digital interactiva de bajo costo.
4.3.1. Ubicacion´ del Wiimote y seguimiento del marcador IR. En este proyecto el receptor de seguimiento de luz infrarroja es el Wiimote. De su ubicacion´ depende en gran medida su buen funcionamiento, para que esto se cumpla el control debe estar siempre con l´ınea de vista con el marcador infrarrojo, aun si existe desplazamiento de la fuente, el Wiimote debe estar en la posicion´ que permita detectar la fuente en cualquier punto de la pantalla. Esta solucion´ con el Wiimote es capaz de localizar con precision´ las secuencias de pulsos de infrarrojo en una distancia d se toma entre 2mt y 4mt ver figura 4.3.a. Teniendo la distancia d podemos calcular el ancho maximo´ de la pantalla que puede detectar el control con la siguiente formula:´ Si el campo de vision´ horizontal de la de la camara´ se representa, con el angulo´ de vision´ igual a 45o, y d es la distancia del sujeto a la camara,´ el modelo implementado de la posicion´ puede ser representado como se muestra a continuacion:´
74 4.3. Ubicacion´ y uso de los elementos de la pizarra digital interactiva de bajo costo.
Figura 4.15: Campo de vision´ del camara´ del Wiimote. (Fuente: propia)
4.3.2. Posicion´ del marcador IR La posicion´ del marcador debe estar en l´ınea de vista con el receptor de infrarrojos (ver figura 4.16), para esto se considero algunos parametros´ importantes que influyen en la deteccion´ estos son: el angulo´ de vision,´ la potencia radiante y longitud de onda. Estos parametros´ determinan por ejemplo el angulo´ de escritura del marcador este aspecto es muy importante al momento de rayar en la pizarra ya que se da el caso que la persona bloquea la senal˜ con el cuerpo, la intensidad de luz irradiada que depende de las especificaciones intr´ınsecas del LED IR. En algunos casos el marcador puede quedar apuntando hacia el control pero en una posicion´ incomoda´ para el usuario o realizando una escritura entrecortada,
4.3.3. Seleccion´ de LED infrarrojo Dentro del proyecto se analizaron varias fuentes led IR entre estas referencias encontramos:
Siemens SFH484 IR LED 3
TSAL 6400 4
TSAL 5300 5
3http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/45671/SIEMENS/SFH484.html 4http://www.vishay.com/docs/81011/tsal6400.pdf 5http://www.symmetron.ru/datasheet/vishay/active/81008.pdf
75 Cap´ıtulo 4. Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN
Figura 4.16: Posicion´ del marcador IR. (Fuente propia)
LD 242 6
El LED seleccionado para el diseno˜ final es el LD 242 debido a sus caracter´ısticas de propagacion´ como su angulo´ de vision´ de +-40o grados y potencia de luz de 16mW, ademas´ se considera la fuente y la resistencia limitadora de corriente para que exista maxima´ transferencia de potencia en el LED.
6http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/218502/OSRAM/LD242.html
76 4.4. Conclusiones acerca de la implementacion´
4.4. Conclusiones acerca de la implementacion´
De la implementacion´ de la arquitectura de referencia propuesta en el cap´ıtulo 3 se puede concluir:
En la implementacion´ de arquitectura, se observo´ que la librer´ıa Wiiuse, a diferencia de otras, provee acceso a todos los componentes hardware del dispositivo a traves´ de eventos y clases que brindan estabilidad en la comunicacion´ entre el Wiimote y el PC a traves´ del protocolo Bluetooth ademas´ que tiene una amplia documentacion´ y aceptacion´ por la comunidad de programadores de lenguaje java. Se logro sincronizar la pizarra con el PC a traves´ de un adaptador Bluetooth utilizando los controladores por defecto de Microsoft ya que este brinda el soporte y no es necesario utilizar otro tipo de controladores para acceder al stack. En la creacion´ de herramientas de integracion,´ la aplicacion´ de escritorio de la “Pizarra W” se deduce que la aplicacion´ puede funcionar para cualquier sistema operativo siempre y cuando este tenga instalado Java de 32 Bits. En la implementacion´ de la arquitectura, se observo´ que la librer´ıa utilizada presentaba una ca- racter´ıstica adicional a las demas´ librer´ıas pues permite el uso de cualquier dispositivo Bluetooth para el sistema operativo Windows. Debido a que la construccion´ de la aplicacion´ “Pizarra W” es pensada para que el pro- fesor interactue´ directamente en la implementacion´ de .LRN en la universidad del Cauca (http://eva.unicauca.edu.co), pero no se tiene permisos de administracion,´ se opto´ por utilizar un servidor externo para la recepcion´ del contenido multimedia, el cual generaba un unico´ link para cada curso y este se actualiza automaticamente´ a medida que se agregue contenido a cada curso. Fue posible realizar una aplicacion´ para el cliente de la “Pizarra W” a partir de lo especificado en la descripcion´ de la arquitectura, ejecutando las funcionalidades a traves´ de un conjunto de interfaces graficas´ de usuario cumpliendo el objetivo de grabacion´ y env´ıo al servidor de multimedia de video, audio, e imagenes´ de la pizarra digital interactiva de bajo costo. En la aplicacion´ web se especifica una funcionalidades para que los profesores accedan con su cuenta para ver videos, audios, imagenes´ generados desde el cliente de la “Pizarra W” o puedan realizar cambios dependiendo de los permisos asignados previamente esto con el fin de gestionar la informacion´ y recursos adicionados a sus cursos La aplicacion´ web es la parte intermedia entre la aplicacion´ de la “Pizarra W” y la plataforma EVA. El profesor puede utilizar la funcionalidad de Generar Link y ID para compartir a sus estudiantes de EVA los archivos de v´ıdeo, audio, imagenes,´ almacenadas en el servidor multi- media. Se escogio´ el protocolo de transferencia de archivos (FTP) para realizar el env´ıo de archivos de gran tamano˜ al servidor multimedia debido a que la otra opcion´ utilizando el protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) cumpl´ıa el objetivo de enviar el archivo pero no ten´ıa los permisos suficientes para enviar de forma automatica´ o sin antes seleccionar manualmente el archivo a enviar.
77 Cap´ıtulo 4. Implementacion´ de la arquitectura propuesta para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN El seguimiento de la fuente de infrarrojo (marcador IR) por parte de la camara´ del Wiimote siempre deben tener l´ınea de vista y estar dentro del angulo´ de vision´ del mismo, ya que se puede perder la continuidad en algunos momentos y dificultar su funcionamiento al usuario.
78 Cap´ıtulo 5
Experimentacion´ y Resultados
Hasta el momento, se ha desarrollado un conjunto de herramientas para la integracion´ de un .LRN con una pizarra digital interactiva de bajo costo, a partir de la arquitectura del cap´ıtulo 3. En este cap´ıtulo, se presentan unas experiencias llevadas a cabo en ambientes reales de aprendizaje que buscan evaluar diferentes aspectos de la propuesta. Para alcanzar los objetivos planteados, se ha seleccionado la tecnica´ de investigacion´ cualitativa “Focus Group” (Grupos Focales) como mecanismo principal, para conocer la opinion´ de cada uno de los diferentes actores que pueden llegar a hacer uso de las herramientas, siguiendo el escenario definido en el modelo de referencia.
La tecnica´ de investigacion´ seleccionada es acorde con el objetivo de las experiencias, el tiem- po que toma su desarrollo y la disponibilidad de los recursos humanos. En comparacion´ con los metodos´ cuantitativos, “Focus Group” ofrece a los investigadores una aproximacion´ rapida,´ sobre aspectos de un producto que se desea evaluar. Segun´ lo planteado, se desea conocer la for- ma en que los participantes de las experiencias perciben la aplicacion´ “Pizarra W” y la aplicacion´ web.
En este trabajo de grado, las herramientas software desarrolladas seran´ consideradas productos a introducir en el mercado, con el fin de conocer la opinion´ y los aportes grupales e individuales de los participantes, respecto a la propuesta y a la experiencia de usuario. La descripcion´ de cada experiencia incluye:
Localizacion:´ descripcion´ del espacio f´ısico donde se desarrolla la experiencia.
Poblacion:´ de donde´ se selecciona la muestra para desarrollar la experiencia.
Diseno:˜ caracter´ısticas y procedimientos de la experiencia.
Objetivo: que´ se busca al realizar la experiencia.
S´ıntesis y analisis´ de informacion:´ se presentan el procesamiento y el analisis´ de la informacion´ recolectada en la experiencia utilizando el software SPSS Statistics.
Conclusiones: se concluye a partir del analisis´ de informacion´ y se verifican los aportes de cada experiencia a la evaluacion´ general de la propuesta de integracion.´
79 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
El espacio inicial real de aprendizaje definido para la evaluacion´ de la propuesta, existe en el contexto de la facultad de Ingenier´ıa Electronica´ y Telecomunicaciones de la Universidad del Cauca en la ciudad de Popayan,´ Colombia.
Los individuos que participan en las experiencias son seleccionados entre docentes y estudian- tes del programa. De igual forma, las tematicas´ de cada experiencia, estan´ relacionadas con cursos reales.
5.1. Experiencia 1 - Docente
Localizacion:´ Esta experiencia fue desarrollada en la sala 2 de informatica´ en la Facultad Ingenier´ıa de Electronica´ y Telecomunicaciones en la Universidad del Cauca. Fue realizada el d´ıa 15 de mayo de 2012 a las 9:00 AM y tuvo una duracion´ aproximada de 1:30 horas.
Poblacion:´ Para desarrollar esta experiencia se eligio´ a una docente del programa de Ingenier´ıa de Sistemas Universidad del Cauca para utilizar la pizarra digital interactiva de bajo costo en la presentacion´ del tema de clase.
Figura 5.1: Espacio de aprendizaje real en salon´ de clases de sistemas. (Fuente propia).
Diseno:˜ Se propone un analisis´ cualitativo previo al desarrollo de la experiencia “Focus Group”, y se comparte por correo el manual de usuario (Anexo A.2) al profesor para instruirlo en el uso de las
80 5.1. Experiencia 1 - Docente herramientas. Una vez reunidos en lugar de la experiencia:
Figura 5.2: Interaccion´ con la pizarra digital interactiva. (Fuente propia).
1. Se implementa el escenario de aprendizaje interactivo con la pizarra digital propuesto en la arquitectura de referencia, y se alista los elementos, entre estos un videobeam, un PC con acceso a internet para enviar los videos, audios, e imagenes´ al servidor multimedia e integrarlos a la plataforma de aprendizaje de EVA. 2. Se sincroniza calibra el tamano˜ de la pantalla previo a la exposicion,´ y se alista la aplicacion´ de escritorio. 3. El profesor procede a utilizar la pizarra digital interactiva de bajo costo, utilizando el marcador infrarrojo como selector de pantalla, y establece la primera interaccion´ con los elementos como: controles de la pizarra, inicio de sesion,´ grabacion´ y env´ıo de los videos, audios, imagenes´ al servidor multimedia y la posterior agregacion´ en la plataforma de EVA. 4. Finalmente el docente nos hace la retroalimentacion´ de la experiencia relacionadas con el uso de las herramientas y las aplicaciones para mejorar la experiencia del uso de la pizarra digital en entornos educativos reales.
Objetivos: Con el desarrollo de la experiencia se busca: Probar las funcionalidades en un entorno real de aprendizaje. Evaluar la experiencia de interaccion´ por parte de los docentes participantes en el uso de las herramientas de la aplicacion´ “Pizarra W” y la aplicacion´ web.
81 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Identificar los elementos que conforman el escenario de implementacion´ en el cual se desarrolla la actividad de aprendizaje.
Realizar los ajustes al prototipo final y darle mayor funcionalidad a las herramientas software.
Resultados:
En general se cumplio´ con los objetivos de interaccion´ con la pizarra y se logro compartir un video con audio capturando con el microfono´ del computador portatil´ la narracion´ de la docente y su interaccion´ con la pizarra durante toda la sesion.´ Las dificultades encontradas durante la experiencia fueron: dificultad con la sincronizacion´ del Wiimote-PC, ubicacion´ del Wiimote en el escenario de aprendizaje, uso de la pizarra digital interacti- va para editar o senalar˜ las diapositivas en Power Point.
Sincronizacion´ del Wiimote con PC: ya que el tiempo de busqueda´ del dispositivo utilizando un Bluetooth v1.6 era de aproximadamente 3 minutos, y muchas veces se demoraba en acoplarlo al PC y la docente pensaba que no estaba funcionando y desist´ıa del intento, asi que esto se resolvio´ utilizando un adaptador Bluetooth v3.0 el cual nos permitio´ detectar el Wiimote mas´ rapidamente.´
Ubicacion´ del Wiimote: La docente no sab´ıa donde´ ubicar el Wiimote, por lo cual se dio la instruccion´ para ubicarlo encima del videobeam que es un lugar donde tiene linea de vista con el marcador, esta parte es importante ya que el buen funcionamiento del marcador infrarrojo depende de la distancia y la posicion´ de la camara´ donde tenga mejor cobertura del area de la pantalla, entonces debe estar en un lugar despejado y donde el cuerpo no haga alguna interfe- rencia. Se recomienda colocarlo en un lugar alto, puede ser en el mismo sitio del videobeam. (ver figura 5.3 )
Editar o senalar˜ las diapositivas en Power Point: Se realizo en la aplicacion´ de la “Pizarra W” una funciona para editar encima de una presentacion´ u otro programa permitiendo hacer rayas encima, o hacer una anotacion´ y despues´ tomar una captura de pantalla y compartir esta imagen en EVA. Sin embargo se presentaron dos contratiempos para esta funcion:´
• Boton´ del marcador infrarrojo: cuando se presionaba un clic enviaba mas´ de un pulso pasando mas de una diapositiva a la vez. Se logro concluir que los rebotes del pulsador generen varios pulsos y pasen 2 o 3 diapositivas a la vez, para lo cual se hizo un retardo a traves´ de programacion´ para solo genere un pulso y cambie una sola diapositiva. • Control activacion´ o desactivacion´ de la pizarra: para que el docente habilitara o deshabi- litara la pizarra se ten´ıa que presionar en un boton´ y muchas veces no facilmente´ accesible debido al tamano˜ y ubicacion´ en la pantalla, entonces se decidio´ agregar en la parte dere- cha de la pantalla una barra lateral que siempre estuviera visible para activar o desactivar la pizarra mas facilmente.´
82 5.1. Experiencia 1 - Docente
Figura 5.3: Ubicacion´ del Wiimote. (Fuente: propia).
5.1.1. Conclusiones de la experiencia 1:
A partir del desarrollo de la experiencia y de la retroalimentacion´ de parte de la docente se puede concluir:
La docente que participo´ en la experiencia considera que los procedimientos necesarios para interactuar con la pizarra digital interactiva de bajo costo y el uso de las herramientas son faciles.´
La experiencia nos permite conocer las fortalezas y debilidades tecnicas´ de la aplicacion´ y es- tablecer claramente los procedimientos que mas´ se deben tener en cuenta para brindar mayor capacitacion´ a traves´ de manuales escritos o en video. Entre las fortalezas se resalta la facilidad para hacer dibujos y senalaciones˜ en la pizarra, esto lo podemos hacer teniendo presionado el clic sobre la superficie mientras realiza un trazo, ademas´ los controles del menu´ principal nos permiten realizar una mejor presentacion´ sin ninguna dificultad. Ya que en la experimentacion´ se aclararon ciertas dificultades sobre el funcionamiento de la aplicacion.´ De aqu´ı se obtuvieron una serie de correcciones actualizando a la version´ 1.1, estos cambios se realizaron a la prime- ra version´ para mejorar algunas debilidades en las aplicaciones, estos cambios se listan en la siguiente tabla a continuacion:´
Se logro´ efectivamente compartir la informacion´ capturada durante la sesion´ y se compartio´ el video con audio a todos los estudiantes el enlace de EVA.
A pesar de las dificultades con la ubicacion´ del Wiimote se establecio´ el lugar mas apropiado para crear un escenario de aprendizaje funcional.
La docente que participo en la experiencia encuentra favorable utilizar la pizarra digital interac- tiva en espacios reales de aprendizaje.
83 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Tabla 5.1: Cambios en la version 1.1 de la “Pizarra W”. (Fuente: propia).
5.2. Experiencia 2 - Docentes
Localizacion:´ Esta experiencia fue desarrollada en la sala de reunion´ en la facultad de de Ciencias Contables Economicas´ y Administrativas de la Universidad del Cauca. Fue realizada el d´ıa 22 de mayo de 2012 a las 4:30 PM y tuvo una duracion´ aproximada de 1:00 hora.
Poblacion:´ Para desarrollar a esta experiencia fue seleccionado un grupo interdisciplinario de cinco profesores de la Universidad del Cauca, sin experiencia en las herramientas de la aplicacion´ y conocimiento basico de EVA. Pero con la instruccion´ del manual desarrollado en el cap´ıtulo de implementacion´ del uso de las herramientas.
Diseno:˜ Se propone un analisis´ cualitativo bajo la metodolog´ıa “Focus Group” a traves´ de una encuesta realizada a los participantes. Previo al desarrollo de la experiencia, se distribuye v´ıa correo electronico´ el manual de usuario (Anexo A.2) a los profesores para instruirlos en el uso de las herramientas. Una vez reunidos en lugar de la experiencia:
1. Se implementa el escenario de aprendizaje interactivo con la pizarra digital propuesto en la arquitectura de referencia, y se alista los elementos, entre estos un videobeam , un PC con acceso a internet para enviar los videos, audios, e imagenes´ al servidor multimedia e integrarlos a la plataforma de aprendizaje de EVA. 2. Se reune´ a los docentes en el mismo lugar y se realiza una pequena˜ introduccion´ para ubicar a los asistentes en el contexto conceptual y tecnologico´ de este trabajo de grado. 3. Cada profesor procede a utilizar la pizarra digital interactiva de bajo costo, utilizando el mar- cador infrarrojo como selector de pantalla, y establece la primera interaccion´ con los elementos como: controles de la pizarra, inicio de sesion,´ inicio de grabacion´ y env´ıo de los videos, audios, imagenes´ al servidor multimedia y la posterior agregacion´ en la plataforma de EVA. 4. Finalmente cada docente diligencia una encuesta de 15 preguntas (Anexo C.1) relacionadas con el uso de las herramientas y las aplicaciones que podr´ıa tener la propuesta en diferentes escenarios de formacion.´
Objetivos: Con el desarrollo de la experiencia se busca: Medir el grado de aceptacion´ de la aplicacion´ “Pizarra W” y la aplicacion´ web en los docentes participantes.
84 5.2. Experiencia 2 - Docentes
Figura 5.4: Espacio de aprendizaje interactivo real en un salon´ reuniones de ciencias contables. (Fuente propia).
Medir la experiencia de interaccion´ por parte de los docentes participantes en el uso de las herramientas de la aplicacion´ “Pizarra W” y la aplicacion´ web.
Identificar los elementos que conforman el escenario de implementacion´ en el cual se desarrolla la actividad de aprendizaje.
S´ıntesis y analisis´ de informacion:´ Las tablas 5.2 a 5.5 muestran los estad´ısticos descriptivos basicos´ generados a partir de la encuesta realizada al final de la experiencia. Se definieron 5 variables para medir la facilidad de los procedimientos necesarios para realizar la interaccion´ y la grabacion´ de video, audio, imagenes´ con la pizarra digital interactiva de bajo costo utilizando la aplicacion´ “Pizarra W” 5.2. Estas son:
La forma de CALIBRAR el tamano˜ de la pizarra digital interactiva
La facilidad del marcador infrarrojo para INTERACTUAR con los controles de la aplicacion´ “Pizarra W”
La forma de GRABAR un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W”
La forma de GUARDAR un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W”
La facilidad de RAYAR EN LA PIZARRA con el marcador infrarrojo
85 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Figura 5.5: Interaccion´ con la pizarra digital interactiva. (Fuente propia).
Se definieron 3 variables para medir la facilidad de los procedimientos para compartir la informacion´ de los videos en la plataforma de aprendizaje de EVA contenidos en el servidor multimedia utilizando la aplicacion´ web (tabla 5.3). Estos son:
La forma de ABRIR un video, imagen o audio en la pagina´ del servidor multimedia
La forma de CREAR un CURSO en la pagina´ del servidor multimedia
La forma de un CREAR un link de video, imagen o audio en la pagina´ del servidor multimedia
Por otra parte se definieron 2 variables para medir la experiencia de interaccion´ (tabla 5.4) y una para medir el grado de aceptacion´ de las aplicaciones “Pizarra W” y la aplicacion´ web (tabla 5.5).
La experiencia de interaccion´ con la aplicacion´ de la pizarra digital interactiva
La experiencia de interaccion´ con la pagina´ web de la pizarra es
Con valores entre 1 y 4 puntos, 5 de las 6 variables evaluadas tienen estad´ısticos iguales o supe- riores a 3.
86 5.2. Experiencia 2 - Docentes
Tabla 5.2: Variables de facilidad de los procedimientos para realizar la interaccion´ - utilizando la aplicacion´ “Pizarra W” Experiencia 2. (Generada con SPSS)
Tabla 5.3: Facilidad de los procedimientos para compartir la informacion´ de los videos en la plataforma de aprendizaje de EVA - Experiencia 2. (Generada con SPSS)
87 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Tabla 5.4: Variables de experiencia de interaccion´ en la aplicacion´ “Pizarra W” y aplicacion´ web. - Experiencia 2. (Generada con SPSS)
Tabla 5.5: Variable de aceptacion´ de la aplicacion´ “Pizarra W” y aplicacion´ web . - Experiencia 2. (Generada con SPSS)
En las figuras 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, B.1 y 5.11 se observa que ningun´ docente encuentra dif´ıciles los procedimientos necesarios para gestionar la aplicacion´ de la “Pizarra W” y la aplicacion´ web.
88 5.2. Experiencia 2 - Docentes
Figura 5.6: Respuesta facilidad del marcador infrarrojo para interactuar con los controles de la aplica- cion´ “Pizarra W” - Experiencia 2. (Fuente propia)
89 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Figura 5.7: Respuesta La forma de guardar un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W” - Experiencia 2. (Fuente propia).
90 5.2. Experiencia 2 - Docentes
Figura 5.8: Respuesta de grabar un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W” - Experiencia 2. (Fuente propia).
91 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Figura 5.9: Respuesta de a la forma de crear un curso en la pagina´ del servidor multimedia - Experien- cia 2. (Fuente propia).
92 5.2. Experiencia 2 - Docentes
Figura 5.10: Respuesta a la facilidad de compartir un video, imagen o audio en la plataforma de aprendizaje. - Experiencia 2. (Fuente propia).
En la figura 5.13 se observa que el 20 % de los docentes considera poco intuitiva la experiencia de interaccion´ con la aplicacion´ de la pizarra digital pero esto se deb´ıa a que no interactuaban correctamente con el marcador infrarrojo debido a la poca o ninguna experiencia con el uso de pizarras digitales interactivas.
Adicionalmente a las 15 primeras preguntas de seleccion´ contenidas en la encuesta del Anexo C.1, se realizo´ dos preguntas abiertas, para identificar escenarios alternativos, en donde los docen- tes consideran que se puede utilizar la pizarra digital interactiva de bajo costo, se listan a continuacion:´
A la pregunta: ¿En que´ tipo de contenidos o temas considera usted que es posible usar la aplicacion?,´ respondieron:
Informacion´ geografica,´ informacion´ de atractivos tur´ısticos.
Presentaciones de office y similares
Contenidos visuales
Realizacion´ y analisis´ de diagramas de procesos,
Flujo gramas, mapas mentales, lluvia de ideas.
93 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Figura 5.11: Respuesta a la forma de un crear un link de video, imagen o audio en la pagina´ del servidor multimedia - Experiencia 2. (Fuente propia).
¿En que´ tipo de contextos diferentes al contexto educativo considera usted que es posible usar la aplicacion?,´ respondieron:
Museos
Juegos.
Presentacion´ de proyectos.
Turismo para explicar ubicacion´ de sitios tur´ısticos en mapas.
Ponencias, conferencias.
Cartograf´ıa, animaciones 3D que se pueda manipular con el puntero facilmente.´
94 5.2. Experiencia 2 - Docentes
Figura 5.12: respuesta a La forma de abrir un video, imagen o audio en la pagina´ del servidor multi- media - Experiencia 2. (Fuente propia).
95 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Figura 5.13: La experiencia de interaccion´ con la aplicacion´ de la pizarra digital interactiva - Expe- riencia 2. (Fuente propia).
96 5.2. Experiencia 2 - Docentes
Figura 5.14: Respuesta a tenerlas disponibles, emplear´ıa este tipo de herramientas en sus cursos - Experiencia 2. (Fuente propia).
97 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
5.2.1. Conclusiones de la experiencia 2: A partir del desarrollo de la experiencia y del analisis´ de la informacion´ recolectada se puede concluir:
Los docentes que participaron en la experiencia consideran que los procedimientos necesarios para interactuar con la pizarra digital interactiva de bajo costo y el uso de las herramientas son faciles.´
El porcentaje de docentes que participo´ en la experiencia y que encuentra poco intuitiva la interaccion´ con la aplicacion´ de la “Pizarra W”, se podr´ıa argumentar que su dificultad radica en la poca experiencia con pizarras interactivas en entornos reales. ? La mayor parte de los docentes que participaron en la experiencia encuentra favorable utilizar la pizarra digital interactiva tanto en espacios reales de aprendizaje, como en otros contextos como museos, actividades ludicas,´ cartograf´ıa, animaciones.
De las cinco variables definidas para medir la facilidad de los procedimientos necesarios para realizar la interaccion´ y la grabacion´ de video, audio, imagenes´ con la pizarra digital interactiva de bajo costo utilizando la aplicacion´ “Pizarra W”; se pude concluir que ningun profesor en- cuentra dificil interactuar con la pizarra tomanndo la medida media segun los datos de la tabla 5.2. De las tres variables definidas para medir la facilidad de los procedimientos para compartir la informacion´ de los videos en la plataforma de aprendizaje de EVA contenidos en el servidor multimedia utilizando la aplicacion´ web (tabla 5.3) se puede concluir que ningun´ profesor encuentra encontro´ dif´ıcil interactuar con la aplicaciones web. Solo en el caso de La experiencia de la interaccion´ con la aplicacion´ de la pizarra digital interactiva se obtuvo una media inferior a 2.8 por lo cual en este caso hay al menos un profesor que no esta de acuerdo con lo planteado.
98 5.3. Experiencia 3- Docentes
5.3. Experiencia 3- Docentes
Localizacion:´ Esta experiencia fue desarrollada en la sala de reunion´ de Maestr´ıa en Educacion´ de la Universidad del Cauca. Fue realizada el d´ıa 29 de junio de 2012 a las 2:00 PM y tuvo una duracion´ aproximada de 1:00 hora. Poblacion:´ Para desarrollar a esta experiencia fue seleccionado un grupo interdisciplinario de 11 docentes pertenecientes a la Maestr´ıa en Educacion´ de la Universidad del Cauca, con poca experiencia en las herramientas de la aplicacion´ y la plataforma .EVA. Diseno:˜ Se propone un analisis´ cualitativo bajo la metodolog´ıa “Focus Group” a traves´ de una encuesta realizada a los participantes. Previo al desarrollo de la experiencia, se instruye acerca da algunos conceptos fundamentales y una breve explicacion´ (Anexo A.2) a los profesores para instruirlos en el uso de las herramientas. Una vez reunidos en lugar de la experiencia:
Figura 5.15: Espacio de aprendizaje interactivo real en un salon´ reuniones de Maestr´ıa en Educacion´ - Experiencia 3. (Fuente propia).
1. Se implementa el escenario de aprendizaje interactivo con la pizarra digital propuesto en la arquitectura de referencia, y se alista los elementos, entre estos un videobeam, un PC con acceso a internet para enviar los videos, audios, e imagenes´ al servidor multimedia e integrarlos a la plataforma de aprendizaje de EVA.
2. Se reune´ a los docentes en el mismo lugar y se realiza una pequena˜ introduccion´ para ubicar a los asistentes en el contexto conceptual y tecnologico´ de este trabajo de grado.
3. Cada profesor procede a utilizar la pizarra digital interactiva de bajo costo, utilizando el mar- cador infrarrojo como selector de pantalla, y establece la primera interaccion´ con los elementos como: controles de la pizarra, inicio de sesion,´ inicio de grabacion´ y env´ıo de los videos, audios, imagenes´ al servidor multimedia y la posterior agregacion´ en la plataforma de EVA.
99 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Figura 5.16: Interaccion´ con la pizarra digital interactiva - Experiencia 3. (Fuente propia).
4. Finalmente cada docente diligencia una encuesta de 15 preguntas (Anexo C.1) relacionadas con el uso de las herramientas y las aplicaciones que podr´ıa tener la propuesta en diferentes escenarios de formacion.´
Objetivos: Con el desarrollo de la experiencia se busca:
Medir el grado de aceptacion´ de la aplicacion´ “Pizarra W” y la aplicacion´ web en los docentes participantes.
Medir la experiencia de interaccion´ por parte de los docentes participantes en el uso de las herramientas de la aplicacion´ “Pizarra W” y la aplicacion´ web.
Identificar los elementos que conforman el escenario de implementacion´ en el cual se desarrolla la actividad de aprendizaje.
S´ıntesis y analisis´ de informacion:´ Las tablas 5.6 a 5.9 muestran los datos estad´ısticos descriptivos basicos´ generados a partir de la encuesta realizada al final de la experiencia. Se definieron cinco varia- bles para medir la facilidad de los procedimientos necesarios para realizar la interaccion´ y la grabacion´ de video, audio, imagenes´ con la pizarra digital interactiva de bajo costo utilizando la aplicacion´ “Pi- zarra W” (tabla 5.6). Estos son:
La forma de CALIBRAR el tamano˜ de la pizarra digital interactiva
La facilidad del marcador infrarrojo para INTERACTUAR con los controles de la aplicacion´ “Pizarra W”
100 5.3. Experiencia 3- Docentes
La forma de GRABAR un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W”
La forma de GUARDAR un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W”
La facilidad del marcador infrarrojo para INTERACTUAR con otras APLICACIONES
Se definieron tres variables para medir la facilidad de los procedimientos para compartir la informacion´ de los videos en la plataforma de aprendizaje de EVA contenidos en el servidor multimedia utilizando la aplicacion´ web (tabla 5.9), Por otra parte se definieron dos variables para medir la experiencia de interaccion´ (tabla 5.9) y una para medir el grado de aceptacion´ de las aplicaciones “Pizarra W” y la aplicacion´ web (tabla 5.9).
La experiencia de interaccion´ con la aplicacion´ de la pizarra digital interactiva
La experiencia de interaccion´ con la pagina´ web de la pizarra es
Con valores entre 1 y 4 puntos, 4 de las 6 variables evaluadas tienen estad´ısticos iguales o superiores a 3.
Tabla 5.6: Variables de facilidad de los procedimientos para realizar la interaccion´ utilizando la apli- cacion´ “Pizarra W”- Experiencia 3 (Generada con SPSS)
En las figuras 5.17, 5.18, 5.19, 5.20, 5.21 y 5.22 se observa que 3 docentes encuentran dif´ıciles los procedimientos necesarios para gestionar la aplicacion´ de la “Pizarra W” y la aplicacion´ web.
101 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Tabla 5.7: Facilidad de los procedimientos para compartir la informacion´ de los videos en la plataforma de aprendizaje de EVA - Experiencia 3 (Generada con SPSS)
Tabla 5.8: Variables de experiencia de interaccion´ en la aplicacion´ “Pizarra W” y aplicacion´ web. - Experiencia 3 (Generada con SPSS)
102 5.3. Experiencia 3- Docentes
Tabla 5.9: Variable de aceptacion´ de la aplicacion´ “Pizarra W” y aplicacion´ web - Experiencia 3 (Generada con SPSS)
Figura 5.17: Respuesta facilidad La forma de CALIBRAR el tamano˜ de la pizarra digital interactiva - Experiencia 3 (Fuente propia).
103 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Figura 5.18: Respuesta facilidad del marcador infrarrojo para INTERACTUAR con los controles de la aplicacion´ “Pizarra W” - Experiencia 3. (Fuente propia).
104 5.3. Experiencia 3- Docentes
Figura 5.19: La facilidad del marcador infrarrojo para INTERACTUAR con otras APLICACIONES - Experiencia 3. (Fuente propia).
105 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Figura 5.20: Respuesta La forma de GRABAR un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W” - Experiencia 3. (Fuente propia).
106 5.3. Experiencia 3- Docentes
Figura 5.21: Respuesta de GUARDAR un video, imagen o audio utilizando la aplicacion´ de la “Pizarra W” - Experiencia 3. (Fuente propia).
107 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Figura 5.22: Respuesta a la forma de un CREAR un link de video, imagen o audio en la pagina´ del servidor multimedia - Experiencia 3. (Fuente propia).
108 5.3. Experiencia 3- Docentes
Figura 5.23: Respuesta a la forma de ABRIR un video, imagen o audio en la pagina´ del servidor multimedia - Experiencia 3. (Fuente propia).
109 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
En la figura 5.8 se observa que el 9.1 % de los docentes considera poco intuitiva la experiencia de inter- accion´ con la aplicacion´ de la pizarra digital pero esto se deb´ıa a que no interactuaban correctamente con el marcador infrarrojo debido a la poca o ninguna experiencia con el uso de pizarras digitales interactivas.
Figura 5.24: La experiencia de interaccion´ con la aplicacion´ de la pizarra digital interactiva - Expe- riencia 3. (Fuente propia).
110 5.3. Experiencia 3- Docentes
Figura 5.25: Respuesta a tenerlas disponibles, emplear´ıa este tipo de herramientas en sus cursos - Experiencia 3. (Fuente propia).
111 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
Adicionalmente a las 15 primeras preguntas de seleccion´ contenidas en la encuesta del Anexo C, se realizo´ dos preguntas abiertas, para identificar escenarios alternativos, en donde los docentes conside- ran que se puede utilizar la pizarra digital interactiva de bajo costo, se listan a continuacion:´ A la pregunta: ¿En que´ tipo de contenidos o temas considera usted que es posible usar la aplicacion?,´ respondieron:
Clases que requieran graficos´ o que incorporen detalles que el profesor necesite presentar, como formulas y para evitar confusiones, distraccion´
Presentaciones de office y similares
Contenidos visuales
Biolog´ıa y qu´ımica
Hacer mapas conceptuales
En qu´ımica es una herramienta que permitir´ıa hacer comprensible junto con una proyeccion´ 3d el mundo de las estructuras de las moleculas´
Explicacion´ de los conceptos de biolog´ıa, p.e en la celula´ organelos, en donde los estudiantes requieren interactuar, ver colores, formas.
¿En que´ tipo de contextos diferentes al contexto educativo considera usted que es posible usar la aplicacion?,´ respondieron:
Como herramienta en arquitectura, dibujo y explicaciones online como tutor´ıas Juegos.
Presentacion´ de proyectos.
Por ser economico´ seria chevere´ utilizar el software en beneficio de mi hijo para que “raye”.
Conferencias, diseno˜ interactivo, almacenamiento en l´ınea.
Ponencias, conferencias.
Marketing
5.3.1. Conclusiones de la experiencia 3: A partir del desarrollo de la experiencia y del analisis´ de la informacion´ recolectada se puede concluir:
Los docentes que participaron en la experiencia consideran que los procedimientos necesarios para interactuar con la pizarra digital interactiva de bajo costo y el uso de las herramientas son faciles´ o muy faciles´ a excepcion´ de interactuar con el marcador infrarrojo que se les dificulto´ a 3 de 11, en parte debido a que no se dio una instruccion´ mayor debido al corto tiempo de capacitacion.´
El docente que participo en la experiencia y que encuentra poco intuitiva la interaccion´ con la aplicacion´ de la “Pizarra W” se podr´ıa argumentar que su dificultad radica en la poca experiencia con este tipo de tecnolog´ıas.
112 5.3. Experiencia 3- Docentes
La mayor parte de los docentes que participaron en la experiencia encuentran favorable utilizar la pizarra digital interactiva tanto en espacios reales de aprendizaje, como en otros contextos como: clases que requieran graficos,´ animaciones, Marketing, juegos infantiles, diseno˜ grafico, conferencias interactivas.
113 Cap´ıtulo 5. Experimentacion´ y Resultados
5.4. Conclusiones
Se realizaron en tres experiencias en ambientes reales de aprendizaje al interior de la Universidad del Cauca, con docentes, para evaluar la arquitectura de referencia del cap´ıtulo 3 y las herramientas de soporte del cap´ıtulo 4. Basado en el analisis´ descriptivo realizado a las experiencias, se puede concluir que:
Los docentes que participaron en las experiencias coinciden en que las herramientas para gene- rar grabaciones de video, audio, imagenes,´ son faciles´ de utilizar. Al comparar la evaluacion´ de la experiencia 3 interaccion´ con la aplicacion´ realizada por el “Focus Group”, se observa que los resultados de esta experiencia fueron mejores, ya posiblemente se ten´ıa mejor informacion´ del escenario y una aplicacion´ mas´ depurada.
Los docentes que participaron en las experiencias aportaron un conjunto de contextos diferentes al educativo donde puede ser utilizada la aplicacion´ de la pizarra digital de bajo costo.
A partir de los resultados se comprueba que la aplicacion´ web es compatible con cualquier LMS incluyendo la plataforma .LRN de la Universidad del Cauca.
En general, las experiencias realizadas arrojaron resultados positivos en la evaluacion´ de arqui- tectura de referencia y las herramientas de soporte aportadas para la integracion´ de actividades de aprendizaje contextual en un LMS.
Los grupos focales nos permiten aportar una base de conocimiento para desarrollar una pizarra mas´ acorde a las necesidades educativas.
114 Cap´ıtulo 6
Conclusiones y Trabajo Futuro
6.1. Conclusiones
6.1.1. Conclusiones sobre el estado del arte
El aprendizaje electronico´ nos brinda la posibilidad de crear espacios virtuales colaborativos, que agregan funcionalidades como los entornos reales tales como interactividad, evaluacion,´ pero agregan otros adicionales como ubicuidad, y disponibilidad para que el estudiante pueda participar de la ensenanza˜ segun´ su disponibilidad de tiempo y espacio.
Son muchas las actividades que se puede realizar con la pizarra digital interactiva ya que posi- bilita acceder a la inmensa base de conocimiento con Internet, ademas´ de compartir y comentar todo tipo de materiales y trabajos seleccionados o realizados por profesores y estudiantes.
La PDI supone una interaccion´ entre profesor y alumno que no permite la pizarra tradicional mejorando la participacion,´ motivacion,´ colaboracion,´ entre los alumnos.
La PDI de bajo costo es una excelente herramienta para ser utilizada en videoconferencias, no solo´ con personas afines al tema que se esta trabajando en la clase sino tambien´ con alumnos ausentes por encontrarse en lugares f´ısicos alejados al aula, favoreciendo el aprendizaje colabo- rativo.
Los conceptos estudiados en clases en la PDI pueden ser accedidos por el alumno en los momen- tos mas´ convenientes con simplemente ingresar a Internet o descargarlos del sitio establecido de antemano por el docente, ofreciendo una mejor oferta educativa para estudiantes de bajos recursos por personas que se encuentran en lugares geograficamente´ apartados.
La tecnolog´ıa de la pizarra inventada Doctor Johnny Chung Lee, la Wiimote Whiteboard, apro- vecha la capacidad de la camara´ infrarroja del Wiimote para recibir con gran precision´ las coor- denadas del marcador infrarrojo, y aprovecha estas funcionalidades para llevar la tecnolog´ıa de las pizarras digitales interactivas a los salones de clase de las instituciones educativas a un costo mas´ mucho mas´ accesible.
La pizarra digital interactiva de bajo costo es una alternativa para implementar en varios con- textos sociales, segun´ los trabajos desarrollados [7], [54]-[55].
115 Cap´ıtulo 6. Conclusiones y Trabajo Futuro
Para el desarrollo de este trabajo de grado se ha elegido .LRN como sistema LMS de prueba no solo por ser un sistema de codigo´ abierto, sino tambien´ por su arquitectura que permite la implementacion´ nuevas aplicaciones y la reutilizacion´ de componentes, aunque se deja abierta la posibilidad de integrar la tecnolog´ıa de la pizarra a otros LMS.
6.1.2. Conclusiones generales de la construccion´ de la arquitectura De la construccion´ de la arquitectura de referencia para la integracion´ de una pizarra digital interactiva de bajo costo en la plataforma .LRN se puede concluir que:
Se planteo´ una arquitectura de referencia abierta para integrar una pizarra digital interactiva de bajo costo a plataformas genericas´ LMS, dejando la base conceptual en el modelo, y la descripcion´ de la arquitectura en la cual esta contenida la abstraccion´ de los componentes, y funcionalidades para los actores del sistema. Se abordaron las consideraciones de diseno˜ con el fin de establecer parametros iniciales de fun- cionamiento de los productos de software y los clientes de las aplicaciones tanto de la “Pizarra W” como de la aplicacion´ web, realizando una descripcion´ acerca de su roles dentro del sistema y sus funcionalidades en cada una. En la reconstruccion´ de arquitectura, se puede concluir que .LRN es una plataforma de gestion´ del aprendizaje robusta y escalable. Al estar construida sobre OpenACS, facilita el desarrollo de aplicaciones. En la reconstruccion´ de la arquitectura se observo´ que el control del Wiimote ofrece las carac- ter´ısticas hardware necesarias para alcanzar eficientemente el objetivo de realizar una pizarra digital interactiva de bajo costo, ya que su tecnolog´ıa de comunicacion´ y de seguimiento de fuentes infrarrojas esta acorde a los adelantos tecnologicos´ actuales siendo utilizadas cada vez mas´ en consolas de videojuegos e interaccion´ humano-computadora. Se ha aportado un modelo de referencia para integrar la integracion´ de pantallas interactivas de bajo costo con cualquier sistema LMS, para este caso el LMS escogio´ para realizar pruebas fue .LRN gracias a su implementacion´ de EVA en la Universidad del Cauca. El modelo de referencia aporta la base conceptual, y la descripcion´ de la arquitectura permite abstraer componentes y comportamientos reutilizables en otros contextos. Se plantearon dos soluciones para establecer el canal de comunicacion´ para transferencia de archivos del cliente de la ´´Pizarra W” al servidor multimedia, basado en los protocolos de transferencia de hipertexto y el protocolo de transferencia de archivos, sin embargo aun´ se de- be realizar su implementacion´ y verificar si ambos cumplen con el objetivo planteado en la arquitectura para enviar archivos de gran tamano.˜ Se especifico´ las caracter´ısticas necesarias para la construccion´ de un marcador infrarrojo di- senando˜ un circuito basico´ cuyo fin es establecer la maxima´ transferencia de potencia lum´ınica en el led infrarrojo. El protocolo de Bluetooth es el protocolo utilizado actualmente para redes de corto alcance y de uso domestico es el mas utilizado para interconectar todo tipo de dispositivos, esta tecnolog´ıa usada en el wiimote nos permite sincronizar facilmente´ el Wiimote con el PC.
116 6.1. Conclusiones
6.1.3. Conclusiones acerca de la implementacion´ De la implementacion´ de la arquitectura de referencia propuesta en el cap´ıtulo 3 se puede concluir:
En la implementacion´ de arquitectura, se observo´ que la librer´ıa Wiiuse, a diferencia de otras, provee acceso a todos los componentes hardware del dispositivo a traves´ de eventos y clases que brindan estabilidad en la comunicacion´ entre el Wiimote y el PC a traves´ del protocolo Bluetooth ademas´ que tiene una amplia documentacion´ y aceptacion´ por la comunidad de programadores de lenguaje java.
Se logro´ sincronizar la pizarra con el PC a traves´ de un adaptador Bluetooth utilizando los controladores por defecto de Microsoft ya que este brinda el soporte y no es necesario utilizar otro tipo de controladores para acceder al stack.
En la creacion´ de herramientas de integracion,´ la aplicacion´ de escritorio de la ´´Pizarra W” se deduce que la aplicacion´ puede funcionar para cualquier sistema operativo siempre y cuando este tenga instalado Java de 32 Bits.
En la implementacion´ de la arquitectura, se observo´ que la librer´ıa utilizada presentaba una caracter´ıstica adicional a las demas´ librer´ıas al permitir el uso de cualquier dispositivo Bluetooth para el sistema operativo Windows.
Debido a que la construccion´ de la aplicacion´ ´´Pizarra W” es pensada para que el pro- fesor interactue´ directamente en la implementacion´ de .LRN en la universidad del Cauca (http://eva.unicauca.edu.co), pero no se tiene permisos de administracion,´ se opto´ por utilizar un servidor externo para la recepcion´ del contenido multimedia, el cual generaba un unico´ en- lace para cada curso y este se actualiza automaticamente´ a medida que se agregue contenido a cada curso.
Fue posible realizar una aplicacion´ para el cliente de la ´´Pizarra W” a partir de lo especificado en la descripcion´ de la arquitectura, ejecutando las funcionalidades a traves´ de un conjunto de interfaces graficas´ de usuario cumpliendo el objetivo de grabacion´ y env´ıo al servidor de multimedia de video, audio, e imagenes´ de la pizarra digital interactiva de bajo costo.
En la aplicacion´ web se especifica una funcionalidades para que los profesores accedan con su cuenta para ver videos, audios, imagenes´ generados desde el cliente de la ´´Pizarra W” o puedan realizar cambios dependiendo de los permisos asignados previamente esto con el fin de gestionar la informacion´ y recursos adicionados a sus cursos.
La aplicacion´ web es la parte intermedia entre la aplicacion´ de la ´´Pizarra W” y la plataforma EVA. El profesor puede utilizar la funcionalidad de generar enlace y ID para compartir a sus estudiantes de EVA los archivos de v´ıdeo, audio, imagenes,´ almacenadas en el servidor multi- media.
Se escogio´ el protocolo de transferencia de archivos (FTP) para el env´ıo de archivos de gran tamano˜ al servidor multimedia debido a que la otra opcion´ utilizando el protocolo de trans- ferencia de hipertexto (HTTP) cumpl´ıa el objetivo de enviar el archivo pero presenta algunas restricciones para enviar automaticamente.´
117 Cap´ıtulo 6. Conclusiones y Trabajo Futuro
El seguimiento de la fuente de infrarrojo (marcador IR) por parte de la camara´ del Wiimote siempre deben tener l´ınea de vista y estar dentro del angulo´ de vision´ del mismo, ya que se puede perder la continuidad en algunos momentos y dificultar su funcionamiento al usuario.
6.1.4. Conclusiones de la experimentacion´ y resultados
Se realizaron en tres experiencias en ambientes reales de aprendizaje al interior de la Universidad del Cauca, con docentes, para evaluar la arquitectura de referencia del cap´ıtulo 3 y las herramientas de soporte del cap´ıtulo 4. Basado en el analisis´ descriptivo realizado a las experiencias, se puede concluir que:
Los docentes que participaron en las experiencias coinciden en que las herramientas para gene- rar grabaciones de video, audio, imagenes,´ son faciles´ de utilizar. Al comparar la evaluacion´ de la interaccion´ con la aplicacion´ realizada por el “Focus group”, se observa que los resultados de esta experiencia fueron mejores, ya posiblemente se ten´ıa mejor informacion´ del escenario y una aplicacion´ mas´ depurada.
Los docentes que participaron en las experiencias aportaron un conjunto de contextos diferentes al educativo donde puede ser utilizada la aplicacion´ de la pizarra digital de bajo costo.
A partir de los resultados se comprueba que la aplicacion´ web es compatible con cualquier LMS incluyendo la plataforma .LRN de la Universidad del Cauca.
En general, las experiencias realizadas arrojaron resultados positivos en la evaluacion´ de arqui- tectura de referencia y las herramientas de soporte aportadas para la integracion´ de actividades de aprendizaje contextual en un LMS.
6.2. Aportes
6.2.1. Arquitectura de referencia.
Se ha creado una arquitectura de referencia para integrar pantallas interactivas de bajo coste a cualquier sistema LMS, que incluye los siguientes aportes individuales:
Un modelo de referencia para integrar la pizarra digital interactiva de bajo costo y un escenario de interaccion´ en el que participan docentes y estudiantes al interior de una comunidad del sistema LMS.
Una recuperacion´ de aspectos relevantes para los objetivos de este trabajo, de la arquitectura de la pizarra digital interactiva de bajo costo, desarrollada para cualquier sistema operativo con soporte Java.
Una descripcion´ estandar´ de la arquitectura de referencia utilizando el modelo 4+1 vistas (casos de uso, logica,´ procesos, implementacion´ y despliegue).
118 6.3. Lecciones Aprendidas
6.2.2. Herramientas de Integracion´ Se ha aportado un conjunto de herramientas denominado “Pizarra W”, desarrollado a partir de la arquitectura de referencia, que incluye:
Una aplicacion´ de escritorio multiplataforma que interactua´ con el control del nintendo wii con el fin de crear una pizarra digital interactiva de bajo coste.
La adaptacion´ de la librer´ıa Wiiusej para sistemas operativos con arquitectura de 64bits.
Una actualizacion´ para la grabacion´ de Video para el lenguaje de programacion´ Java gracias al proyecto Xuggler
Una aplicacion´ Web que recibe el contenido multimedia enviado mediante FTP y genera un unico´ enlace para cada curso que un profesor desee compartir en un sistema LMS.
Se implemento la version´ 1.1 de la “Pizarra W” la cual se encuentra en desarrollo en: http://code.google.com/p/pizarra-digital-interactiva-bajo-coste/
Adicionalmente se ha aportado tres manuales de usuario:
Manual de instalacion´ Pizarra W
Manual de sincronizacion´ de la pizarra W
Calibracion´ de la pantalla
6.2.3. Experiencias en un ambiente de aprendizaje real Se ha aportado un conjunto de experiencias en ambientes reales de aprendizaje realizadas al interior de la Universidad del Cauca, que incluye:
Una experiencia con un docente del programa de Ingenier´ıa de Sistemas, la cual fue realizada para evaluar la interactividad con el prototipo inicial de la pizarra digital en clases reales para un entorno real.
Una experiencia con un “Focus group” interdisciplinario de la Universidad del Cauca, fue rea- lizada para evaluar la facilidad de interaccion´ con la pizarra digital interactiva de bajo costo.
6.3. Lecciones Aprendidas
La arquitectura de referencia aportada es un punto de partida para trabajos futuros en el uso de pantallas interactivas de bajo coste como habilitador principal de escenarios de aprendizaje basados en interactividad con LMS.
Al igual que lo realizado con el aprendizaje interactivo en este trabajo de grado, existen otras metodolog´ıas de aprendizaje que pueden integrarse en sistemas LMS, con el fin de ofrecer alternativas a los escenarios tradicionales de interaccion,´ soportadas en tecnolog´ıas moviles´ y ubicuas, centradas en la experiencia de usuario.
119 Cap´ıtulo 6. Conclusiones y Trabajo Futuro
Por lo observado en el desarrollo de las experiencias en ambientes reales de aprendizaje, tan- to estudiantes como docentes, se sienten doatra´ıdos por la interactividad presentada con los dispositivos utilizados en este trabajo de grado. Este factor puede influir indirectamente en la motivacion´ del estudiante para llevar acabo actividades de aprendizaje en los sistemas LMS.
La interactividad con las imagenes´ proyectadas brinda mayor interes´ por parte del estudiante para realizar el proceso de aprendizaje.
La arquitectura aqu´ı presentada, plantean la posibilidad de llevar la propuesta aqu´ı presentada en entornos de produccion´ de diferentes sistemas LMS.
6.4. Trabajos Futuros
Utilizar los componentes de la arquitectura de referencia propuesta en el cap´ıtulo 3, para integrar actividades de aprendizaje contextual en otros sistemas LMS diferentes a .LRN.
Evaluar la interaccion´ de otras tecnolog´ıas diferentes a las del control de Nintendo Wii para realizar el desarrollo de pantallas interactivas teniendo en cuenta el costo de su elaboracion.´
Desplegar las herramientas de soporte desarrolladas en el cap´ıtulo 4 en un ambiente de produc- cion,´ como la plataforma EVA de la Universidad del Cauca.
Definir herramientas que permitan gestionar de forma eficiente los registros de interaccion´ de las actividades de aprendizaje, para evaluar a los estudiantes.
Implementar la tecnolog´ıa multi-toque en el desarrollo de pizarras digitales futuras.
Evaluar la implementacion´ de los diferentes contextos sugeridos en las cuentas que se realizaron en las experiencias
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126 Anexo A
Manuales de las herramientas de la pizarra W y la aplicacion´ web.
Con el fin de ofrecer soporte a las herramientas desarrolladas en cap´ıtulo 4, en este anexo, se aportan dos manuales de usuario para la instalacion´ y uso de la aplicacion´ “Pizarra W” y otro para gestionar los videos, imagenes,´ audios en la pagina del servidor multimedia, incluyendo:
Una gu´ıa dirigida al cliente de la aplicacion´ “Pizarra W”, con recomendaciones de compatibi- lidad y las instrucciones de instalacion´ de la pizarra digital interactiva de bajo costo. (Seccion´ A.1).
Una gu´ıa dirigida al cliente de la aplicacion´ “Pizarra W”, con recomendaciones para manejar todas las funcionalidades.(Seccion´ A.2).
Una gu´ıa para exponer a los docentes los procedimientos necesarios para gestionar los videos, imagenes,´ audios, en la pagina del servidor multimedia e integrar los contenidos a la plataforma .LRN (Seccion´ A.3).
A.1. Manual de instalacion´ de la aplicacion´ “Pizarra W”
127
Manual de Instalación de la aplicación “Pizarra W” Versión 1.0
Mayo del 2012
Manual de Instalación de la aplicación “Pizarra W”
A.1. Manual de instalación de la aplicación “Pizarra W” Introducción
“Pizarra W” es una aplicación de escritorio que da soporte a una pizarra digital interactiva de bajo costo utilizando el control del Wii (Wiimote). La aplicación “Pizarra W” nos permite realizar una interacción con los elementos de una pantalla ya sea un televisor o videobeam y posteriormente guardar la información desplegada en un servidor multimedia externo o local. El objetivo es que el profesor implemente efectivamente la pizarra digital interactiva en el espacio de aprendizaje y empezar a utilizar sus funcionalidades a través de la interfaz de usuario. En el presente manual de usuario, se explica al profesor cómo instalar y configurar efectivamente la pizarra digital interactiva a través de la aplicación “Pizarra W”.
Condiciones iniciales
“Pizarra W” actualmente se encuentra en la versión 1.0, ha sido instalada y probada exitosamente con los siguientes componentes de hardware:
Adaptador Bluetooth USB v2.0 o superior. Lápiz infrarrojo Pantalla LED, LCD o videobeam. Computador con sistemas Windows o Linux (32 o 64 bits)
Además debe tener los siguientes requisitos de software:
Xuggle Xuggler preinstalado Revisar en la carpeta del instalador en la carpeta dist las librerías: WiiUseJ.dll , wiiuse.dll Para Windows WiiUseJ.so , wiiuse.so para Linux Java JRE para 32 bits para la correcta ejecución de la aplicación. Archivo ejecutable de la aplicación “PizarraW.jar”
Proceso de instalación Para realizar la instalación de la aplicación “Pizarra W” se deben tener en cuenta los siguientes prerrequisitos de software:
Maquina virtual de java: ejecutar el instalador jre-7u1-windows-i586, que se encuentra en la carpeta “instalación”. Xuggle: se ejecuta en la carpeta “instalación” el archivo: xuggle-xuggler.3.3.940- win32-setup.exe con permisos de administrador para Windows 7 o Windows vista, (clic derecho sobre el instalador en la opción de ejecutar como administrador), tomando la ruta de instalación por defecto, y seguir los pasos con siguiente y por ultimo damos clic en finalizar.
Manual de Instalación de la aplicación “Pizarra W”
Figura A.1: Instalación de Xuggle-Xuggler. (Fuente propia).
Sincronización Wiimote-PC: El primer paso para configurar la pizarra digital interactiva es conectar el control del Wiimote al PC a través del protocolo de Bluetooth. El requisito hardware es el adaptador Bluetooth conectado al puerto UBS o en su defecto ya hay equipos en los que viene incorporado, como en el caso de los portátiles.
1. Verificación de los controladores: Conectamos el adaptador USB Bluetooth y a continuación aparecerá el icono de Bluetooth en la barra de inicio de Windows, le damos clic, y seleccionamos abrir configuración.
Figura A.2: Abrir configuración del adaptador de Bluetooth en Windows (Fuente propia).
Verificamos que estén seleccionadas las casillas de detección y conexiones para que otros dispositivos encuentren y puedan conectarse al PC. Además en la pestaña de HARDWARE verificamos que esté funcionando correctamente en enumerador Bluetooth de Microsoft y damos clic en aceptar.
Manual de Instalación de la aplicación “Pizarra W”
Figura A.3: Configuración del adaptador Bluetooth de Microsoft (Fuente propia).
2. Quitar dispositivos agregados previamente: en el icono de Bluetooth en la barra de inicio de Windows (ver figura A.4), damos clic derecho en mostrar dispositivos Bluetooth, y verificamos que NO exista un Wiimote agregado anteriormente, si ya existe tendrá el nombre Nintendo RVL-CNT-01, entonces damos clic derecho sobre el icono y seleccionamos quitar dispositivo.
Figura A.4: Quitar dispositivo de Bluetooth (Fuente propia).
3. Agregar el dispositivo de mando del Wii: Para sincronizar el Wiimote con el PC se debe iniciar el proceso de detección de dispositivos en el panel de control o presionando en el icono Bluetooth en la barra de inicio de Windows. Por cualquiera de las dos formas nos va a aparecer la ventana de “Dispositivos Manual de Instalación de la aplicación “Pizarra W”
Bluetooth” y en la ventana damos clic derecho y seleccionamos agregar un dispositivo.
Figura A.4: Agregar dispositivo de Bluetooth (Fuente propia).
Para activar el Bluetooth del control y sea detectado por el PC presionamos los botones 1 y 2 al mismo tiempo Wiimote (los LEDs del control comenzaran a parpadear durante un minuto) luego esperamos a que el sistema lo reconozca.
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Figura A.4: Agregar control de Nintendo al equipo. (Fuente propia).
Una vez aparezca el dispositivo aparecerá un dispositivo nuevo de entrada , con el nombre de Nintendo RVL-CNT-01, lo seleccionamos y damos clic en siguiente, aparecerá una nueva ventana, en la cual escogemos la opción aparear sin códigos y damos clic en siguiente.
Manual de Instalación de la aplicación “Pizarra W”
Figura A.5: Emparejamiento del Wiimote con el PC. (Fuente propia).
Aparecerá una notificación que nos informa que está instalando el driver del dispositivo. Es muy importante dar clic en el link omitir búsqueda de actualizaciones pues muchas veces se pierde la sincronización con el control. Si el proceso de realizó correctamente aparecerá una última ventana notificando la conexión exitosa, damos clic en cerrar, (aquí sigue parpadeando los LEDs, en caso contrario volver á a presionar botones 1 y 2 al mismo tiempo).
Figura A.6: Mensaje de confirmación de la instalación del dispositivo de Nintendo. (Fuente propia).
Manual de Instalación de la aplicación “Pizarra W”
Calibración del tamaño de la pantalla
Este paso es muy importante debido a que de ello depende la precisión del marcador infrarrojo en la pizarra y el buen funcionamiento de la misma.
1. Ubique el Wiimote en un lugar alto de manera que consiga línea de vista con el marcador IR, a una distancia Wiimote-pantalla máxima de 4mt. (ver Figura A.7) se recomienda colocar junto al videobeam en tal caso.
2. Ejecute el archivo PizarraW.jar aparecerá una ventana de calibración.
Figura A.7: Ubicación del Wiimote y contenido de la carpeta de instalación. (Fuente propia).
3. Presione el botón del marcador IR sobre el círculo rojo ubicado en la esquina superior izquierda para detectar el punto extremo de la pantalla, cuando el pulso del marcador infrarrojo ha sido detectado el círculo rojo desaparece y aparece en la siguiente esquina, así que debe continuar con este proceso hasta que pulse sobre las 4 esquinas de la pantalla.
Figura A.8: Calibración del tamaño de la pantalla. (Fuente propia).
A.2. Manual de usuario de la aplicacion´ “Pizarra W”
A.2. Manual de usuario de la aplicacion´ “Pizarra W”
135
Manual de usuario de la aplicación “Pizarra W” Versión 1.0
Mayo del 2012
Manual de usuario de la aplicación “Pizarra W”
A.2. Manual de usuario de la aplicación “Pizarra W”
Introducción El siguiente manual explica en detalle los procedimientos necesarios para desarrollar la actividad de aprendizaje con la pizarra digital interactiva de bajo costo y guardar esta interacción en formato de video, audio e imágenes, en un disco local o externo.
Condiciones iniciales Haber realizado la sincronización y la calibración de la pantalla correctamente, después de esto aparece la pantalla principal de configuración de la pizarra digital interactiva de bajo costo para empezar a utilizar los controles con el marcador infrarrojo. El profesor que desee utilizar la aplicación debe estar registrado y tener un rol de tutor en alguna de las comunidades de la plataforma, y también debe estar conectado a internet con el fin de subir los contenidos al servidor externo.
Funcionamiento La principal ventaja de la pizarra digital interactiva es permite interactuar con la pantalla usando el marcador infrarrojo. A través de la aplicación podemos abrir una pizarra blanca o utilizar una pizarra más trasparente para realizar anotaciones sobre las diapositivas de Power Point o algún programa de oficina, que usó para explicar su clase y también podrá guardar estos cambios en formato de video o imágenes, o si también posee un micrófono conectado a su PC podrá guardar también el video con sonido o simplemente el audio.
Figura A.10: Ventana principal de configuración de la pizarra digital interactiva. (Fuente propia) Manual de usuario de la aplicación “Pizarra W”
También aparece una barra lateral al lado derecho una barra que siempre esta visible con el fin de configurar la pizarra, abrir, o cerrar la pizarra etc. Esto nos permite abrir las opciones de configuración de la ventana principal.
Figura A.11 Barra lateral siempre visible para abrir el menú de configuración. (Fuente: propia)
En la ventana principal podemos ver los botones de configuración, las funciones de cada botón se resumen en la siguiente tabla:
Descripción Icono Estado de la batería: Indica en qué estado esta la batería del control de Nintendo Wii.
Abrir la pizarra digital: Este botón nos permite abrir la pizarra.
Seleccionar el grosor del marcador:
Permite escoger el grosor del marcador. Cerrar la pizarra digital: Este botón nos permite quitar la pizarra.
Escoger un borrador: Permite borrar algun trazo realizado sobre la pizarra.
Escoger un color de marcador: Abre una paleta de colores para seleccionar el color del marcador. Manual de usuario de la aplicación “Pizarra W”
Abrir una nueva pizarra: Abre una pizarra en blanco. Grabar un video: Inicia el proceso de grabación de audio o video.
Capturar la pizarra: Inicia la captura de una imagen.
Tabla A.2: Funciones los botones de la interfaz de configuración de la pizarra digital interactiva. (Fuente propia)
1. Uso de la pizarra digital interactiva.
Para empezar a usar la pizarra digital interactiva presionamos el botón de la pizarra, lo cual abre una ventana donde podemos empezar a escribir con el marcador infrarrojo sobre ella, y también podemos cambiar el nivel de transparencia:
A.12: Pizarra transparente.(Fuente: propia)
2. Iniciar una captura en video, imagen o audio. Para hacer esto nos ubicamos en la ventana del menú principal. Si presionamos un clic con el mando infrarrojo sobre dichos botones (Ver tabla A.2) aparecerá una nueva ventana Esta ventana contiene dos cajas de selección: para almacenar directamente el contenido en el servidor y/o si desea almacenar el contenido en el computador. Para capturar una imagen en junto al botón grabar encontrará el botón de capturar para realizar dicho proceso
Manual de usuario de la aplicación “Pizarra W”
Una vez se da clic sobre este botón aparecerá una ventana similar a la de grabación de video donde el único cambio será que en vez de crear audio o video se generará una imagen.
A.13: Seleccionar lugar de almacenamiento. (Fuente: propia)
3. Iniciar sesión en el servidor: Al seleccionar la opción de almacenar en el servidor aparecerá un panel pidiendo un usuario y contraseña para acceder la información en el servidor, estos datos son entregados por el administrador del servidor web de la pizarra. Si se selecciona almacenar en el computador solo debe ingresar un nombre para el archivo y este se creara en la carpeta donde se encuentra el archivo PizarraW.jar
Manual de usuario de la aplicación “Pizarra W”
A.14: Iniciar sesión en el servidor multimedia. (Fuente: propia)
4. Si el inicio de sesión es satisfactorio entonces aparecerá la lista de cursos creados por el profesor para seleccionar en cual desea almacenar los archivos que quiera subir al servidor y un mensaje de confirmación del inicio de sesión del usuario en el servidor.
A.15: Seleccionar curso para guardar los archivos. (Fuente: propia)
Manual de usuario de la aplicación “Pizarra W”
5. Una vez seleccionado el curso aparecerá un formulario donde debe ingresar el nombre y un comentario del archivo (puede seleccionar en la casilla de “solo grabar audio” para generar y enviar solo el audio capturado desde el micrófono en caso contrario va a gravar un video con audio). Finalmente clic en aceptar para empezar la captura de audio o video.
A.16: Agregar datos del archivo de audio o video. (Fuente: propia)
Para finalizar la grabación notara que en la ventana principal el botón grabar cambio a parar y aparece una barra de progreso, entonces simplemente damos clic sobre este botón
Este botón volverá a cambiar al estado de grabar hasta que termine de generar el video o audio y/o envié el archivo al servidor, después aparecerá un mensaje de notificación y desaparecerá la barra de progreso
A.14: Botones de grabar, capturar y cambio de estado. (Fuente: propia) A.3. Manual de la aplicacion web de la pizarra
A.3. Manual de la aplicacion web de la pizarra
143
Anexo A. Manual de la aplicación web Versión 1.0
Mayo de 2012
Anexo A. Manual de la aplicación web
A.3. Manual de la aplicación web y acceso desde la plataforma de aprendizaje EVA.
Introducción
La plataforma de EVA en la Universidad del Cauca implementada con .LRN es un sistema bastante completo para el soporte de comunidades de aprendizaje virtual, cuenta con un sofisticado conjunto de paquetes y portales que integran herramientas para administrar cursos, contenidos y herramientas de colaboración.
La aplicación “Pizarra W” y la “aplicación Web” de la pizarra añade funcionalidad a la plataforma, permitiendo a los usuarios finales (profesores y estudiantes) compartir la información de la pizarra digital interactiva de bajo costo generada durante una clase magistral, y tener acceso desde la plataforma de EVA. En este documento se explica en detalle la gestión de los archivos generados desde la aplicación “Pizarra W” en el servidor multimedia y como integrarlos a la plataforma EVA, utilizando la aplicación web.
Condiciones iniciales Se requiere que el administrador de la plataforma haya instalado previamente la aplicación “Pizarra W”, de no ser así, puede utilizar el manual de instalación de la aplicación y haber descargado un archivo de video, audio, o imagen en el servidor multimedia. El profesor que desee utilizar la aplicación debe estar registrado tanto en la plataforma EVA como en el servidor multimedia y tener un rol de tutor en alguna de las comunidades de la plataforma.
Funcionamiento El profesor puede crear videos, audios, e imágenes generadas en la aplicación de la “Pizarra W” para los cursos que estén a su cargo. Esta aplicación de escritorio tiene la posibilidad de guardar los archivos capturados y enviarlos automáticamente al servidor web de la pizarra utilizando los datos de su cuenta para ingresar luego a la aplicación web y tener la posibilidad de gestionar la información desde internet y compartirla en los cursos de EVA.
Si tiene duda de la forma de guardar un video capturado de la pizarra digital interactiva revisar en el Manual de uso de la aplicación “Pizarra W”, en los siguientes ítems veremos los pasos para gestionar la información y compartirla en la plataforma de EVA:
1. Abrir pagina del servidor multimedia. Anexo A. Manual de la aplicación web
El servidor que contiene se encuentra dentro del campus universitario y se encuentra disponible para los usuarios ingresando la siguiente dirección en el explorador:
http://192.168.190.122:8080/pizarraweb
En la en la parte izquierda de esta página encontramos el inicio de sesión de usuarios y en la parte central se encuentra una video de demostración del uso la pizarra. Esta aplicación permite crear un súper usuario o administrador para gestionar las cuentas de los docentes y puedan acceder su cuenta. El docente tiene permisos para gestionar los archivos descargados y gestionar la información de sus cursos.
Figura A.19: Página de inicio del servidor multimedia de la pizarra digital interactiva. (Fuente propia).
2. Selección de cursos y contenido: Después de iniciar sesión con su nombre de usuario y contraseña nos aparece la pagina con la lista cursos creados por el profesor y la lista de los contenidos guardados en cada uno de ellos.
3. Crear, borrar, modificar nombre del curso: Primero debemos seleccionar el curso dando clic en la lista y podemos seleccionar cualquiera de las opciones que nos indica en la página. (Figura A.20)
Anexo A. Manual de la aplicación web
Figura A.20 – Selección de cursos. (Fuente propia)
4. Borrar, modificar el nombre, imágenes, videos: para administrar un archivo de audio, imagen o video de un curso matriculado simplemente seleccionamos el curso y escogemos la opción para gestionar videos, audio o imágenes (figura A.20), para cualquiera de estos tres casos se abrirá una nueva ventana para gestionar los archivos disponibles del curso seleccionado. En esta ventana encontramos disponible una columna “opciones” la cual nos permite modificar los datos de un archivo del curso y el botón de ver, el cual nos permite reproducir en el explorador el archivo.
Figura A.20 – Ver un video de un curso. (Fuente propia)
5. Generar el enlace a los archivos de un curso. Para agregar en enlace a EVA (Entorno Virtual de Aprendizaje) y compartir la información descargada del curso en el servidor multimedia, se debe utilizar el botón de ``generar link’’ en la interfaz de la aplicación web (figura A.20), con el Anexo A. Manual de la aplicación web
cual nos aparecerá una URL y un numero de ID, para copiar a la plataforma de EVA y le permitirá acceder todos los estudiantes que poseen el enlace.
Figura A.21 – Información de la URL y el numero de ID, para agregar a EVA. (Fuente: propia)
6. Agregar esta información al curso del profesor a EVA. Como prerrequisito el profesor debe tener una cuenta en la plataforma de EVA y crear un curso. Para que un estudiante matriculado al curso en la plataforma pueda acceder a los archivos del servidor multimedia se debe colocar en una carpeta publica en este caso en particular podemos adicionar la información en la carpeta de documentos (ver figura A.23), luego le damos la opción: crear un enlace y llenamos la información con los datos generados en la aplicación web (ver figura A.22) esta información va a estar disponible para los estudiantes del curso.
Figura A.22 – Formulario para crear de URL en la carpeta documentos. (Fuente: propia)
Anexo A. Manual de la aplicación web
Finalmente si el proceso se realizó correctamente podemos visualizar el enlace en la carpeta de documentos.
Figura A.23 –Opción de documentos EVA. (Fuente: propia)
7. Abrir el link: Para abrir el link el estudiante debe ingresar a la URL en el explorador luego ingresar el número ID, esto es necesario para reproducir los videos, el estudiante tiene permisos de solo lectura de manera que solo puede mirar los videos mas no descargarlos, con el fin de restringir el contenido a los estudiantes del curso.
Figura A.24 – Abrir videos, audios, imágenes. (Fuente: propia)
Anexo B
Stack Bluetooth HID.
A continuacion´ se muestra una ilustracion´ de las capas t´ıpicas de software que residen en el host Bluetooth HID y el dispositivo Bluetooth HID. En este ejemplo, el anfitrion´ Bluetooth HID es un PC y tiene las capas superiores del software de Bluetooth. El PC esta´ conectado a un controlador de Bluetooth a traves´ de un bus de transporte HCI, tales como USB. Las capas de hardware y software por encima de la de transporte HCI juntas forman el anfitrion´ Bluetooth, tal como se define en la especificacion´ Bluetooth Core.
Figura B.1: Typical Bluetooth HID Software Stacks (Fuente: www.bluetooth.org).
151
Anexo C
Instrumentos de las experiencias.
Este anexo contiene los instrumentos utilizados en el diseno˜ de las experiencias del cap´ıtulo 5, inclu- yendo los cuestionarios y contenidos de cada una de las actividades.
C.1. Encuesta de evaluacion´ de la aplicacion´ cliente de la pizarra digital interactiva y aplicacion´ web.
153 UNIVERSIDAD DEL CAUCA
ENCUESTA DE EVALUACIÓN DE LA APLICACIÓN CLIENTE DE LA PIZARRA DIGITAL INTERACTIVA Y APLICACIÓN WEB.
MAYO DE 2012
Nombre: ______
Conteste las siguientes preguntas marcando con una equis (x).
Cómo considera usted:
1. La forma de SINCRONIZAR el control de Wii al PC por Bluetooth: Muy fácil [ ] Fácil [ ] Difícil [ ] Muy difícil [ ]
2. La forma de CALIBRAR el tamaño de la pizarra digital interactiva: Muy fácil [ ] Fácil [ ] Difícil [ ] Muy difícil [ ]
3. La facilidad de RAYAR EN LA PIZARRA con el marcador infrarrojo: Muy fácil [ ] Fácil [ ] Difícil [ ] Muy difícil [ ]
4. La facilidad del marcador infrarrojo para INTERACTUAR con los controles de la aplicación Pizarra Wii: Muy fácil [ ] Fácil [ ] Difícil [ ] Muy difícil [ ]
5. La facilidad del marcador infrarrojo para INTERACTUAR con otras APLICACIONES: Muy fácil [ ] Fácil [ ] Difícil [ ] Muy difícil [ ]
6. La forma de GRABAR un video, imagen o audio utilizando la aplicación de la Pizarra Wii: Muy fácil [ ] Fácil [ ] Difícil [ ] Muy difícil [ ]
7. La forma de GUARDAR un video, imagen o audio utilizando la aplicación de la Pizarra Wii: Muy fácil [ ] Fácil [ ] Difícil [ ] Muy difícil [ ]
8. La forma de CREAR un CURSO en la página del servidor multimedia: Muy fácil [ ] Fácil [ ] Difícil [ ] Muy difícil [ ]
9. La forma de ABRIR un video, imagen o audio en la página del servidor multimedia: Muy fácil [ ] Fácil [ ] Difícil [ ] Muy difícil [ ]
10. La forma de un CREAR un link de video, imagen o audio en la página del servidor multimedia: Muy fácil [ ] Fácil [ ] Difícil [ ] Muy difícil [ ]
11. La facilidad de COMPARTIR un video, imagen o audio en la plataforma de aprendizaje .LRN: Muy fácil [ ] Fácil [ ] Difícil [ ] Muy difícil [ ]
12. La experiencia de interacción con la aplicación de la pizarra digital interactiva: Muy intuitiva [ ] Intuitiva [ ] Poco intuitiva [ ] Nada intuitiva [ ]
13. La experiencia de interacción con la página web de la pizarra es: Muy intuitiva [ ] Intuitiva [ ] Poco intuitiva [ ] Nada intuitiva [ ]
¿De tenerlas disponibles, emplearía este tipo de herramientas en sus cursos? SI [ ] NO [ ]
¿En qué tipo de contenidos o temas considera usted que es posible usar la aplicación? Explique.
¿En qué tipo de contextos diferentes al contexto educativo considera usted que es posible usar la aplicación? Explique.
GRACIAS