Versión Abierta Español - IEEE-RITA

Transcrição

Versión Abierta Español – Portugués
de la
Revista Iberoamericana de
Tecnologías del/da
Aprendizaje/Aprendizagem
Una publicación de la Sociedad de Educación del IEEE
Uma publicação da Sociedade de Educação do IEEE
MAR. 2013
VOL. 1
NÚMERO/NUMERO 1
(ISSN 2255-5706)
Editorial (en español) ……………………………………...…...……Martín Llamas y Manuel Castro
Editorial (en português) ……………………………………………. Martín Llamas y Manuel Castro
i
iii
Aprendizaje Mediante Simulación de Redes: Análisis, Implantación y Evaluación………………..…
…………. Mario Montagud, Student Member, IEEE, and Fernando Boronat, Senior Member, IEEE
1
Jogos Sérios para Lean Manufacturing: O Método 5S…………………………………..…………….
……………………Duarte F. Gomes, M. Pereira Lopes, C. Vaz de Carvalho, Senior Member, IEEE
10
EDIÇÃO ESPECIAL: ABORDAGENS INOVADORAS A JOGOS SÉRIOS
Editores Invitados: Samuel Cruz-Lara, Baltasar Fernández-Manjón, Carlos Vaz de Carvalho
Editorial Especial Jogos Sérios (portugués): …………………………………………………...
……………………………..Samuel Cruz-Lara, Baltasar Fernández-Manjón, Carlos Vaz de Carvalho
19
Editorial Especial Juegos Serios (español): …………………………………………………………...
……….…………………..Samuel Cruz-Lara, Baltasar Fernández-Manjón, Carlos Vaz de Carvalho
22
Kroster - Juego para Televisión Digital en MHP. Proceso de Desarrollo y Consideraciones de
Diseño y de Programación Frente a Aspectos Técnicos.……………………...……………………….
……………………………………………………………………………….....… I. Abadía Quintero,
M. Morales Rodríguez, Student Member, IEEE, C. Ortegón Barajas,
J. Pradilla Cerón, P. Madriñán, A. Navarro Cadavid, Senior Member, IEEE
25
Serious Games para el Desarrollo de Competencias Orientadas al Empleo…..……………………….
…………………………………… Mariluz Guenaga, Sonia Arranz, Isabel Rubio, Eduardo Aguilar,
Alex Ortiz de Guinea, Alex Rayón, Marijose Bezanilla, Iratxe Menchaca
35
Desenvolvimento de uma Plataforma para Jogos de Simulação de Lean Manufacturing….………….
………………………...………………….....… A. Galrão Ramos, M. Pereira Lopes, A. Paulo Ávila
43
E-learning a Escena: De La Dama Boba a Juego Serio ………………………………...….………….
.….....… Borja Manero, Clara Fernández-Vara, Baltasar Fernández-Manjón, SeniorMember, IEEE
51
(Continúa en la Contraportada)
VAEP-RITA (http://webs.uvigo.es/cesei/VAEP-RITA)
CONSEJO/CONSELHO EDITORIAL
Presidente (Editor Jefe):
Martín Llamas Nistal,
Universidad de Vigo, España
Vicepresidente (Coeditor):
Manuel Castro Gil, UNED, España
Editor Asociado para lengua
Portuguesa:
Carlos Vaz do Carvalho,
INESP, Portugal
Miembros:
Melany M. Ciampi, COPEC, Brasil
Javier Quezada Andrade,
ITESM, México
Edmundo Tovar, UPM, España
Manuel Caeiro Rodríguez,
Juan M. Santos Gago,
Secretaría:
Gabriel Díaz Orueta, UNED, España
COMITÉ CIENTÍFICO
Alfredo Fernández
Valmayor, Universidad
Complutense de Madrid,
España
Antonio J. López Martín,
Universidad Estatal de
Nuevo Méjico, USA
Antonio J. Méndez,
Universidad de Coimbra,
Portugal
António Vieira de
Castro, ISEP, Oporto,
Portugal
Arturo Molina, ITESM,
México
Baltasar Fernández,
Universidad
Complutense de Madrid,
España
Carlos Delgado,
Universidad Carlos III
de Madrid, España
Carlos M. Tobar Toledo,
PUC-Campinas, Brasil
Claudio da Rocha Brito,
COPEC, Brasil
Daniel Burgos,
ATOS Origin, España
Fernando Pescador,
UPM, España
Francisco Arcega,
Universidad de
Zaragoza, España
Francisco Azcondo,
Universidad de
Cantabria, España
Francisco Jurado,
Universidad de Jaen,
España
Gustavo Rossi,
Universidad Nacional
de la Plata, Argentina
Héctor Morelos, ITESM,
México
Hugo E. Hernández
Figueroa, Universidad
de Campinas, Brasil
Ignacio Aedo,
de Madrid, España
Inmaculada Plaza,
Universidad de
Zaragoza, España
Jaime Muñoz Arteaga,
Universidad Autónoma
de Aguascalientes,
México
Jaime Sánchez,
Universidad de Chile,
Chile
Javier Pulido, ITESM,
México
J. Ángel Velázquez
Iturbide, Universidad
Rey Juan Carlos,
Madrid, España
José Bravo, Universidad
de Castilla La Mancha,
España
José Carpio, UNED,
España
José Palazzo M. De
Oliveira, UFGRS, Brasil
José Salvado, Instituto
Politécnico de Castelo
Branco, Portugal
José Valdeni de Lima,
UFGRS, Brasil
Juan Quemada, UPM,
España
Juan Carlos Burguillo
Rial, Universidad de
Vigo, España
J. Fernando Naveda
Villanueva,
Universidad de
Minnesota, USA
Luca Botturi,
Universidad de Lugano,
Suiza
Luis Anido, Universidad
de Vigo, España
Luis Jaime Neri Vitela,
ITESM, México
Manuel Fernández
Iglesias, Universidad de
Vigo, España
Manuel Lama Penín,
Universidad de Santiago
de Compostela, España
Manuel Ortega,
Universidad de Castilla
La Mancha, España
M. Felisa Verdejo,
UNED, España
Maria José Patrício
Marcelino, Universidad
de Coimbra, Portugal
Mateo Aboy, Instituto
de Tecnología de
Oregón, USA
Miguel Angel Sicilia
Urbán, Universidad de
Alcalá, España
Miguel Rodríguez
Artacho, UNED, España
Óscar Martínez
Bonastre, Universidad
Miguel Hernández de
Elche, España
Paloma Díaz,
de Madrid, España
Paulo Días,
Universidade do Minho,
Portugal
Rocael Hernández,
Universidad Galileo,
Guatema
Rosa M. Vicari, UFGRS,
Brasil
Regina Motz,
Universidad de La
República, Uruguay
Samuel Cruz-Lara,
Université Nancy 2,
Francia
Víctor H. Casanova,
Universidad de Brasilia,
Brasil
Vitor Duarte Teodoro,
Universidade Nova de
Lisboa, Portugal
Vladimir Zakharov,
Universidade Estatal
Técnica MADI, Moscú,
Rusia
Xabiel García pañeda,
Universidad de Oviedo,
España
Yannis Dimitriadis,
Universidad de
Valladolid, España
VAEP-IEEE-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar. 2013
i
IEEE-RITA y VAEP-RITA:
El Comienzo de la Nueva Etapa.
Martín Llamas Nistal, Senior Member IEEE, Manuel Castro, Fellow IEEE
Editores de IEEE-RITA
Como ya comentamos en la pasada
editorial de
Noviembre
de
2012,
empezamos una nueva etapa de IEEERITA, donde:
- Los artículos seguirán siendo
enviados en español o portugués, y
una vez revisados y aprobados se
publicarán en acceso abierto en
español o portugués. A esta versión
de la revista la hemos llamado
VAEP-RITA (Versión Abierta en
Español y Portugués), con un
nuevo ISSN.
- Una vez publicados en español o
portugués (en VAEP-RITA), los
autores pueden traducir su artículo
al inglés, y tras otra revisión técnica
con más hincapié en el idioma
inglés, el artículo podrá publicarse
en inglés dentro del IEEEXplore, y
accesible sólo para los suscriptores
IEEEXplore, entre los que están los
miembros de la Sociedad de
Educación del IEEE. Esta última
versión es la que contará a efectos
de IEEE y de indexación en JCR, y
seguirá manteniendo el ISSN de la
original IEEE-RITA. Se pude
encontrar en IEEEXPLORE, en la
sección de “Journals & Magazines”,
accesible a través de la letra “L”,
bajo el nombre en inglés de IEEE
Journal of Latin-American Learning
Technologies.
- Los artículos anteriores de IEEERITA se siguen manteniendo tal
cuál: los 7 volúmenes editados
desde
su
lanzamiento
en
Noviembre de 2006.
Por lo tanto, IEEE-RITA tiene 7 volúmenes
en español o portugués publicados desde
su lanzamiento hasta el último del año
2013, correspondiente al mes de
Noviembre, Volumen 7 número 4. Y el
siguiente número recientemente publicado
correspondiente al mes de Febrero 2013,
Volumen 8 número 1, ya ha sido publicado
en inglés, y está accesible sólo a través de
IEEEXplore para sus suscriptores, entre
los que están los de la Sociedad de
Educación.
Y así en este primer número de VAEPIEEE-RITA seguiremos teniendo los
artículos en español o portugués, como
paso previo a la publicación en inglés en
IEEE-RITA.
Debido a la falta de patrocinios, fruto de la
aguda crisis que sufre España, y para
seguir manteniendo el carácter abierto y
gratuito de acceso a los artículos en
español y portugués, hemos optado por un
modelo de pago por publicación para
VAEP-RITA. Este pago es inicialmente de
175 euros por artículo, que se verá
incrementado si se sobrepasa el tamaño
normal. Pensamos que es una cantidad
modesta máxime en comparación con
otras iniciativas similares de publicación, y
modesta también si la comparamos con
las tasas de registro de cualquier
congreso.
La publicación en IEEE-RITA (en
IEEEXplore) será gratuita para el tamaño
normal de artículo, teniendo costes para el
autor sólo si se sobrepasa este tamaño
ISSN 2255-5706 © IEEE-ES (Capítulo Español)
ii
normal, como suele ser habitual en otras
revistas del IEEE.
Por todo ello hemos renovado nuestro
página web de acceso a IEEE-RITA,
donde el lector puede:
- acceder en abierto a VAEP-RITA,
con artículos en español o
portugués;
- a los números en inglés de IEEERITA a partir del Volumen 8,
Número 1, correspondiente a
Febrero de 2013, para lo cuál el
lector ha de tener una suscripción a
IEEEXplore;
- y a los números de IEEE-RITA en
Español y Portugués, en abierto,
desde
su
lanzamiento
en
Noviembre
de
2006
hasta
Noviembre
de
2012,
correspondientes a los 7 primeros
volúmenes.
En cuanto a la frecuencia de publicación,
ambas,
IEEE-RITA
y
VAEP-RITA,
mantendrán 4 números por año. En IEEERITA seguiremos teniendo cada número
en Febrero, Mayo, Agosto y Noviembre,
pero en VAEP-RITA modificamos a Marzo,
Junio, Septiembre y Diciembre.
Y ya por último, esperamos seguir
manteniendo ,y si cabe incrementar, la
confianza de la comunidad iberoamericana
en español y portugués en el ámbito de la
investigación y aplicaciones tecnológicas
a la educación, para que, a través de
VAEP-RITA, conseguir que IEEE-RITA
sea uno de las revistas preferidas en este
ámbito, con su reconocimiento en el índice
JCR.
iii
IEEE-RITA e VAEP-RITA:
O começo da nova etapa.
Martín Llamas Nistal, Senior Member IEEE e Manuel Castro, Fellow IEEE
Editores de IEEE-RITA
(Traduzido por Carlos Vaz de Carvalho)
Como discutimos no editorial de
Novembro de 2012 começamos agora
uma nova fase da IEEE-RITA onde:
- Os artigos ainda serão enviados em
Espanhol ou Português e, uma vez
analisados e aprovados, serão publicados
em acesso aberto em Espanhol ou
Português. Essa versão da revista é
chamada VAEP-RITA (versão aberta em
Espanhol e Português), com um novo
ISSN.
- Uma vez publicado em Espanhol ou
Português (na VAEP-RITA), os autores
podem traduzir o artigo para Inglês e,
depois de outra análise técnica com
enfase no idioma, o artigo pode ser
publicado no IEEEXplore, acessível
apenas aos assinantes, entre os quais os
membros da IEEE Education Society. Esta
última versão é a que vai contar para
efeito de indexação IEEE e JCR, e
continuará a manter o ISSN da IEEE-RITA
original. Poderão encontrar a revista no
IEEEXplore na seção "Revistas e Jornais",
acessível através da letra "L", sob o nome
(em Inglês) IEEE Journal of LatinAmerican Learning Technologies.
- Os artigos anteriores da IEEE-RITA
serão mantidos como estavam: os sete
volumes publicados desde o seu
lançamento em Novembro de 2006.
Portanto, IEEE-RITA tem sete volumes
publicados em Espanhol ou Português
desde o lançamento até ao último em
Novembro de 2013, volume 7 número 4. E
o número para o mês de Fevereiro de
2013, Volume 8 Número 1, já foi publicado
em Inglês, e está acessível apenas
através de IEEEXplore.
E assim, nesta primeira edição da VAEPRita continuamos a ter artigos em
Espanhol ou Português, antes da sua
publicação em Inglês na IEEE-RITA.
Devido à falta de patrocínio, resultado da
grave crise em Espanha e Portugal, e para
continuar a manter o acesso livre e
gratuito aos artigos em Espanhol e
Português, optamos por um pagamento
pela publicação em VAEP-RITA. O valor
inicial é de 175€ por artigo, preço que será
aumentado se o artigo exceder o tamanho
standard. Achamos que é uma quantia
modesta especialmente em comparação
com outras iniciativas semelhantes de
publicação, e também modesto quando
comparado com as taxas de inscrição em
qualquer conferência.
A publicação em IEEE-RITA (em
IEEEXplore) será gratuito para um artigo
de dimensão standard, tendo custos para
o autor apenas se este tamanho for
excedido, como é habitual em outras
revistas do IEEE.
Entretanto renovamos o acesso ao site
IEEE-RITA, onde o leitor pode:
- Ter livre acesso a VAEP-RITA, com
artigos em Espanhol e Português;
- Aceder aos números em Inglês de IEEERITA a partir do Volume 8, Número 1,
correspondente a Fevereiro de 2013, mas
só para leitores com assinatura para
IEEEXplore;
iv
- Aceder aos números anteriores da IEEERITA, em Espanhol e Português, desde o
seu lançamento em Novembro de 2006
até Novembro de 2012, os primeiros sete
volumes.
Quanto à frequência de publicação, o
IEEE-RITA e VAEP-RITA, vão manter as
quatro edições por ano. IEEE-RITA em
Fevereiro, Maio, Agosto e Novembro, e a
VAEP-RITA em Março, Junho, Setembro e
Dezembro.
Esperamos assim manter e se possível
aumentar a confiança da comunidade
latino-americana
no
domínio
da
investigação e aplicações tecnológicas
para a educação, para que, através da
VAEP-RITA se consiga que a IEEE-RITA
se torne numa das referências da área,
com o seu reconhecimento pelo índice
JCR.
VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, Mar. 2013
1
Aprendizaje Mediante Simulación de Redes:
Análisis, Implantación y Evaluación
Mario Montagud, Student Member, IEEE, and Fernando Boronat, Senior Member, IEEE
Title— Network Simulation as a Learning Resource:
Analysis, Deployment and Evaluation.
Abstract—This paper analyzes the benefits of using network
simulation as a learning resource in the Telematics
Engineering area. Accordingly, a practices program, which can
be done either through simulation or with real equipment, has
been introduced in the core subject “Arquitectura y Redes
Telemáticas” of the second year in the degree “Ingeniería de
Sistemas de Telecomunicación, Sonido e Imagen”. The
satisfactory evaluation of this innovative teaching methodology
is proved by the rating of the surveys answered by the students
after the course completion.
Index Terms— Telematics Engineering, Computer
Networks, Network Simulation, Learning Resource, and
Practice Training
I. INTRODUCCIÓN
L
AS directrices marcadas en el nuevo Espacio Europeo
de Educación Superior (EEES) suponen un nuevo
enfoque en los planes de estudio. Deberán adoptarse
metodologías docentes innovadoras que potencien el
pensamiento estratégico y la capacidad de los estudiantes
para adquirir destrezas, conocimientos y actitudes que le
ayuden a enfrentarse a futuros desafíos en su trayectoria
profesional.
El título de “Grado en Ingeniería de Sistemas de
Telecomunicación, Sonido e Imagen”, cursado en la Escuela
Politécnica Superior de Gandia (EPSG), perteneciente a la
Universidad Politécnica de Valencia (UPV), tiene como
objetivo formar profesionales altamente cualificados en
Tecnologías de la Información y las Comunicaciones
(TICs). Algunas de las principales competencias a adquirir
por los estudiantes de esta titulación están relacionadas con
el Área de la Ingeniería Telemática (ITEL). En su plan de
estudios, podemos encontrar un bloque principal de
asignaturas (ver Tabla I) que persiguen, en su conjunto,
formar a los estudiantes en materias de planificación,
diseño, configuración, instalación, administración, gestión y
mantenimiento de redes de ordenadores (cableadas o
inalámbricas), así como en aspectos de interconexión de
distintas redes de área local y amplia (LAN y WAN).
En la EPSG, se han venido utilizando distintas
metodologías
docentes
(p.ej.
aprendizaje
por
descubrimiento, activo, cooperativo, basado en el método
del caso, técnicas de procesamiento de información y de
The authors are with IGIC Institute and UPV, 46730, Grao de Gandia
(Spain) (e-mail: [email protected], [email protected]).
TABLA I
ASIGNATURAS DEL BLOQUE DE INGENIERÍA TELEMÁTICA
Cuatrimestre
Asignatura
1B
2B
2B
3A
Fundamentos de Telemática
Arquitectura y Redes Telemáticas
Redes y Sistemas de Telecomunicación 1
Redes y Sistemas de Telecomunicación 2
aplicación de lo aprendido, etc.) en el bloque de
especialización en ITEL en el antiguo plan de estudios de
Ingeniería Técnica de Telecomunicación de manera que, en
su conjunto, y de manera gradual, se proporcione una
formación adecuada y se potencien las habilidades teóricas y
prácticas de los estudiantes [1].
Debido a su carácter eminentemente técnico, la
adquisición de competencias en el Área de la ITEL no puede
centrarse unívocamente en un aprendizaje basado en
memorización, sino que deberán adoptarse procesos de
aprendizaje complementarios basados en problemas ([2][3]), proyectos o actividades prácticas, con tal de posibilitar
a los estudiantes la asimilación de conceptos teóricos a
través de la propia experiencia. De esta manera, los
estudiantes adoptan un rol participativo en las clases
magistrales, asumen mayor responsabilidad y desarrollan su
espíritu crítico, así como su capacidad de reflexión,
comunicación y planificación.
Además, la adquisición de competencias en esta área de
conocimiento requiere un proceso de aprendizaje continuo y
gradual. Debe minimizarse el riesgo de avanzar hacia
conceptos muy complejos sin haber afianzado de manera
sólida aquéllos más básicos. Es por ello que debe guiarse a
los estudiantes mediante un seguimiento adecuado,
proporcionándoles herramientas de aprendizaje sencillas y
flexibles que estimulen su compromiso y capacidad de
adquisición de conocimiento. Dichas herramientas deberán,
además, otorgar una transición suave entre el
desconocimiento y los aspectos más avanzados de la ITEL
permitiendo que los alumnos se inicien, familiaricen y
profundicen, de manera progresiva, en el ámbito profesional
en el que deberán convertirse en expertos al finalizar sus
estudios.
En este contexto, las plataformas software de simulación
de redes de ordenadores se están convirtiendo en
herramientas pedagógicas idóneas en el Área de la ITEL
para complementar y enriquecer el proceso de formación de
los estudiantes. Los simuladores permiten aplicar los
conceptos téoricos adquiridos y experimentar con ellos de
manera práctica, ofreciendo a los estudiantes una toma de
contacto inicial con el mundo de las redes de ordenadores de
una manera sencilla, flexible y relajada.
En este artículo se analizan las ventajas que supone el uso
de simuladores de redes como recurso de aprendizaje y
2
entrenamiento en el Área de la ITEL. A consecuencia de
ello, se presenta un programa de prácticas para la asignatura
troncal “Arquitectura y Redes Telemáticas (ART)”,
perteneciente al cuarto cuatrimestre del “Grado en
Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación, Sonido e
Imagen” (ver Tabla I), que también forma parte de la carga
lectiva del “curso de adaptación al Grado” para estudiantes
titulados de antiguos planes de estudio, también impartido
en la EPSG. Dichas prácticas persiguen ejercitar conceptos
básicos y avanzados sobre el nivel de red de la arquitectura
de capas del modelo OSI (Open System Interconnection).
Las valoraciones de los estudiantes, a través de encuestas
realizadas al finalizar la asignatura, corroboran los
beneficios que aportan la adopción de esta metodología
docente en cuanto a flexibilidad, grado de autonomía, ahorro
de tiempo, adquisición de conocimientos y similitud con el
trabajo mediante equipamiento real.
El resto del artículo se estructura como sigue. A
continuación, se presentan algunos trabajos relacionados. En
la Sección III se tratará de reflejar las ventajas que supone el
uso de simuladores de redes como recurso de aprendizaje y
se presentan las pautas a seguir en el proceso de selección de
la herramienta de simulación más adecuada. Los aspectos
más relevantes del simulador de redes seleccionado se
describen en la Sección IV. En la Sección V se presentan el
conjunto de prácticas y actividades voluntarias que se han
preparado e implantado con tal de complementar el proceso
de enseñanza para las materias estudiadas en dicha
asignatura. Los criterios de evaluación, seguimiento del
éxito que aporta la adopción del programa de prácticas
mediante simulación de redes, así como las impresiones de
los alumnos se presentan y analizan en la Sección VI. Por
último, en la Sección VII se exponen las conclusiones, así
como algunas propuestas de trabajo futuro.
II. TRABAJOS RELACIONADOS
En las enseñanzas técnicas resulta vital asentar los
conocimientos adquiridos en clases magistrales mediante
una visión práctica y aplicada de los mismos. Este aspecto
enriquece, sin duda alguna, el proceso de aprendizaje y
adquisición de competencias. Sin embargo, en el Área de la
ITEL, frecuentemente no es viable (o es muy costoso) el
montaje y puesta en marcha de prácticas de laboratorio que
permitan a los estudiantes experimentar con escenarios de
red reales de considerable envergadura, debido
principalmente a su complejidad, diversidad espacial o a la
disponibilidad limitada de recursos materiales. En este
contexto, el estudio realizado en [4] trata de reflejar algunas
dificultades que conllevan la realización de prácticas de
laboratorio. Por un lado, resulta muy complicado realizar un
seguimiento personalizado de las tareas completadas, así
como la detección de problemas particulares por cada
alumno en grupos de tamaño elevado. Por otro lado, la
realización de tareas prácticas implica mayor dedicación del
docente y menor flexibilidad en cuanto a la comprobación
de la consecución de los objetivos marcados. También cabe
destacar el estudio realizado en [5], en el que un porcentaje
considerable de alumnos consideró que la duración de las
prácticas realizadas mediante equipamiento real en
laboratorio no era la adecuada, puesto que muchas veces no
eran capaces de terminarlas en la franja horaria planificada
para las mismas, especialmente si ocurre algún tipo de
imprevisto durante su evolución (uso de cables no
adecuados o en mal estado, fallos de configuración, falta de
coordinación, etc.).
En esto contexto, los simuladores de redes brindan la
oportunidad de analizar aspectos prácticos de servicios y
protocolos de comunicaciones sin la necesidad de desplegar
físicamente los escenarios de red. Tal y como se describe en
la siguiente sección, el uso de los simuladores de redes
puede suponer una serie de ventajas tanto en el ámbito
académico como en el profesional. Es por ello que, en
diferentes trabajos de innovación docente, se ha tratado de
implantar el uso de la simulación de redes como recurso de
aprendizaje. Por un lado, en [3] se presentó una herramienta
de simulación basada en web para que los estudiantes se
inicien en el entorno de las redes de ordenadores de manera
aún más sencilla y flexible. En dicho artículo se defiende
que la mayoría de simuladores están orientados al campo
profesional o científico, y que su uso como recurso
pedagógico puede desbordar a los estudiantes noveles. Por
otro lado, en [6] también se propone el uso de la simulación
de redes con tal de facilitar y mejorar el proceso de
aprendizaje de los estudiantes de una manera activa y
estimulante. Los beneficios aportados por dicha metodología
en cuanto a los conocimiento adquiridos y la capacidad de
configuración de escenarios de red se evalúan
estadísticamente a través de cuestionarios realizados por los
alumnos, tanto antes de las sesiones de prácticas, como tras
su conclusión.
La novedad del presente artículo respecto a las anteriores
contribuciones radica en que el programa de prácticas y
actividades voluntarias preparados se pueden abordar de
manera dual, es decir, tanto mediante el uso de herramientas
de simulación como de equipamiento real en laboratorio. De
esta manera, se complementan las ventajas que supone el
uso de ambas metodologías. Asimismo, se facilita que los
alumnos puedan comprobar por ellos mismos la
funcionalidad de los escenarios configurados mediante
simulación también en escenarios reales con equipamiento
físico. Por último, los tests realizados no están únicamente
enfocados a determinar su nivel de aprendizaje en cada
sesión de prácticas, sino a recopilar su opinión sobre otros
aspectos importantes (ver Tabla IV), como el grado de
flexibilidad y autonomía de les otorga el uso de la
simulación de redes, el grado de dificultad que les supuso
familiarizarse con la plataforma escogida, su nivel de
similitud con el trabajo mediante equimaniento real, así
como su opinión sobre el contenido, duración y número de
prácticas planificadas.
III. VENTAJAS DEL USO DE SIMULADORES DE REDES
Actualmente, las herramientas de simulación de redes son
ampliamente utilizadas en los ámbitos académico y
científico, así como en el entorno profesional. En el ámbito
académico, su uso puede suponer las siguientes ventajas:
- Permiten dar un salto desde la pizarra, proyector y/o
papel hacia la aplicación práctica de los conceptos
técnicos estudiados sin necesidad de desplegar montajes
físicos.
- Ofrecen una toma de contacto inicial con las redes
de comunicaciones de manera flexible y modular, a la
MONTAGUD Y BORONAT: APRENDIZAJE MEDIANTE SIMULACIÓN DE REDES: ANÁLISIS, ...
vez que global, puesto que permite controlar todos los
aspectos relacionados con el diseño y configuración de
las redes de ordenadores desde la misma plataforma de
simulación.
- Son herramientas didácticas muy útiles para
aprender a distinguir los diversos dispositivos de red, su
cometido básico, los productos comerciales más
extendidos, cómo se configuran para conseguir objetivos
específicos, los aspectos básicos sobre la estructura
funcional de las redes, así como los estándares y
protocolos relacionados con el diseño, implantación e
interconexión de redes telemáticas.
- Son un recurso alternativo de capacitación personal
en aquellos casos en los que las prácticas reales pueden
ser inviables o muy costosas (en cuanto a disponibilidad
temporal y/o material). Mediante su uso, se simplifican
los procesos de montaje, configuración y análisis de
redes de ordenadores con topologías complejas de gran
escala.
- Fomentan el trabajo autónomo y aportan mayor
flexibilidad. Por ejemplo, si los alumnos no pueden
asistir a alguna práctica (por motivo justificado) o no son
capaces de terminar su trabajo en la franja horaria
planificada para la misma, pueden guardar sus ficheros
de configuración y retomar su trabajo en otro momento,
desde el punto en el que se quedaron. Además, los
profesores podrán evaluar a posteriori los archivos de
configuración de cada estudiante de una manera más
flexible y eficiente, posibilitando el seguimiento del
trabajo realizado e identificando los conceptos que se
han asimilado, así como posibles fallos conceptuales en
su proceso de aprendizaje.
- Eliminan las barreras de disponibilidad y
accesibilidad a los recursos del laboratorio. Los
estudiantes pueden trabajar desde cualquier lugar, en
cualquier momento. De esta manera, pueden repetir las
prácticas cuantas veces necesiten, así como profundizar
en los conceptos planteados en las mismas mediante la
adición de nuevas funcionalidades avanzadas. Aunque
las prácticas de laboratorio fomentan el trabajo en equipo
(puesto que los estudiantes deben compartir los recursos
disponibles y planificar las tareas asociadas para
configurar topologías de red avanzadas), limitan la
flexibilidad y autonomía de los estudiantes. En algunos
casos, el trabajo individual es indispensable para un buen
aprovechamiento.
Por otra parte, en el entorno profesional los simuladores
de redes también desempeñan un papel fundamental:
- Pueden ser utilizados como una estrategia en la etapa
de diseño. Antes de implementar un sistema real, se
puede analizar la idoneidad de varias alternativas en
cuanto a selección de arquitecturas, tecnologías,
protocolos, equipos, aplicaciones, sin tener que
desplegar infraestructura física alguna. Por tanto, la
simulación es una herramienta fundamental de apoyo a
la toma de decisiones, puesto que permite predecir y/o
evaluar el impacto de alguna decisión sobre el
comportamiento del sistema antes de ser implementada.
- Son herramientas muy útiles para realizar estudios
de dimensionado y requisitos de la infraestructura de red.
3
Mediante su uso, se puede analizar la viabilidad de
implementaciones experimentales o realizar tareas de
pre-configuración de las mismas.
- Permiten analizar el funcionamiento y
comportamiento de un sistema real mediante la
monitorización de algunos parámetros de interés, sin
necesidad de interrumpir temporalmente su operación y
sin comprometer los recursos de la infraestructura de
red. Se pueden realizar pruebas de rendimiento, medidas
de calidad de servicio, etc., con mayor facilidad y
flexibilidad, al mismo tiempo que controlar la evolución
del sistema ante situaciones anómalas que pueden ser
provocadas sin coste ni perjuicio alguno (p.ej. caídas de
enlaces o equipos, congestión en la red, etc.).
A. Elección de la Herramienta de Simulación a Utilizar
En la actualidad, podemos encontrar una gran variedad de
simuladores de redes, tales como: OPNET [7], Omnet [8],
NS-2 [9], NCTU [10], Packet Tracer [11], GNS3 [12], etc.
Algunos trabajos anteriores (p.ej. [13]-[15]) han abordado
estudios comparativos entre algunos simuladores de redes
bajo diferentes perspectivas: idoneidad para el ámbito
educativo, estadísticas de uso en trabajos de investigación,
soporte de diferentes tecnologías, fiabilidad y exactitud de
los modelos implementados, características open-source,
etc.
En [14], se plantea un procedimiento formal para la
evaluación/selección de la herramienta de simulación más
adecuada de una manera fundamentada e imparcial. Dicho
método se basa en dos elementos clave: la norma ISO/IEC
9126-1, que especifica un modelo de calidad y evaluación
de herramientas software, y una función de coste que
pondera el peso de los diferentes parámetros definidos en
dicho estándar: funcionalidad, confiabilidad, facilidad de
uso, eficiencia, tareas de mantenimiento y portabilidad.
No es objetivo de este artículo proporcionar un estudio
comparativo entre las herramientas de simulación existentes,
aunque a continuación se detallan de manera cualitativa
algunos criterios básicos que deben seguirse a la hora de
seleccionar un simulador de redes con objetivos
pedagógicos.
En primer lugar, la facilitad de uso es primordial. No
resultaría óptimo la elección de un simulador de redes muy
potente pero complejo de manejar, como por ejemplo NS-2
[9], para tareas docentes específicas (p. ej. realización de
prácticas de duración limitada). Dichos simuladores serían
más adecuados para proyectos de mayor envergadura, como
Trabajos de Fin de Grado (TFG) o estudios de investigación.
Debe seleccionarse un simulador que posibilite una curva de
aprendizaje rápida pues, si la herramienta de simulación es
sencilla e intuitiva, los conceptos se asimilarán con mayor
fluidez.
En segundo lugar, las tareas de configuración en el
simulador de redes deben ofrecer a los estudiantes un grado
de realismo análogo a las tareas correspondientes en las
prácticas de laboratorio con equipamiento real.
En tercer lugar, el software utilizado debe incorporar
modelos y librerías de simulación fidedignas, de modo que
los resultados de las pruebas de simulación reflejen
4
fielmente el comportamiento de un sistema o red de
comunicaciones real.
Por último, la herramienta de simulación a elegir debe ser
lo suficientemente flexible para adaptarse al contexto de
aprendizaje en el que se pretenda utilizar, abarcando desde
los conceptos básicos hasta aquéllos más avanzados del
campo de la ITEL, de manera flexible y gradual,
proporcionando una transición suave y relajada hacia el
trabajo con redes de ordenadores reales.
En la sección siguiente se presentan las características
básicas de dos de los simuladores que más se ajustan a los
criterios citados y que, por tanto, son muy adecuados para el
estudio práctico de los conceptos estudiados en la asignatura
ART.
IV. CARACTERÍSTICAS DE PACKET TRACER (PT)
Packet Tracer (PT) es una herramienta interactiva de
simulación de redes utilizada como recurso pedagógico en el
Cisco Networking Academy Program [16] para la
preparación y entrenamiento de sus estudiantes en los
diversos cursos y niveles de certificación (p. ej. Cisco
CCNA, CCNP, CCIE …).
Este simulador permite a los usuarios crear diversas
topologías de red mediante una interfaz gráfica muy
intuitiva. PT soporta multitud de componentes o dispositivos
de red (ya sean genéricos o modelos específicos de Cisco),
tales como PCs, servidores (p.ej. HTTP o FTP, con tal de
simular transacciones entre equipos), tarjetas de red,
interfaces de conexión, diferentes tipos de enlaces físicos
(cableados o inalámbricos), hubs (concentradores), switches
(conmutadores), routers (encaminadores), puntos de acceso,
firewalls, impresoras, Teléfonos IP, etc.
La Tabla II esquematiza las principales funcionalidades,
protocolos y tecnologías de red soportadas por PT, divididas
en cada nivel del modelo de capas de interconexión de
redes.
En cada uno de los equipos que conforman la topología
de red se puede acceder a herramientas y funcionalidades
habituales, tales como un navegador, un emulador de
consola de comandos, la configuración de acceso telefónico
o la configuración de redes inalámbricas y cableadas.
Los dispositivos se pueden configurar mediante interfaz
gráfica o bien mediante una interfaz de línea de comandos o
Command Line Interface (CLI), en la que están soportados
la mayoría de comandos de los sistemas operativos (IOS o
Internetwork Operating System) de los dispositivos Cisco.
Por tanto, se puede trabajar con las redes configuradas como
si se tratase de equipos reales, con un alto grado de
fidelidad.
Además, el hecho de poder experimentar con la
configuración de productos comerciales (en este caso de la
marca Cisco), de manera muy similar a cómo se haría en los
propios dispositivos, permite al alumno valorar el programa
de la asignatura y su aplicación al entorno profesional.
Una vez completada la configuración física y lógica de la
red, también se pueden hacer pruebas de conectividad (p.ej.
mediante comandos ping, traceroute, etc.) con tal de
comprobar la correcta configuración de la misma.
PT dispone de varios modos de funcionamiento:
topología, tiempo real y simulación. En particular, el modo
simulación resulta muy adecuado para fines didácticos, pues
en este modo se puede monitorizar, con un elevado grado de
control, el flujo de tráfico y la secuencia de operaciones
originadas en la red como consecuencia del disparo de
eventos específicos, tales como envío de comandos ping, o
la solicitud de una página web. Por ejemplo, se pueden
observar los procesos de creación y destrucción de paquetes,
así como la ruta que siguen los mismos a través de la red,
tanto paso a paso como en modo animación, siendo capaces,
incluso, de filtrar la monitorización de protocolos
específicos y ver la secuencia de procesos que se originan
para un paquete específico en su paso por cada dispositivo
en cada una de las capas TCP/IP, así como inspeccionar el
contenido de las cabeceras de dichos paquetes, cómo se
toman las decisiones, etc. En caso de fallo, se puede buscar
el último proceso que se realizó con éxito, con tal de
identificar errores y/o incompatibilidades de configuración.
PT también soporta algunas funcionalidades avanzadas,
como, por ejemplo, la extensión multiusuario, que permite
desarrollar laboratorios colaborativos simultáneos entre
diferentes equipos conectados en red, de modo que las tareas
asociadas a la configuración de una topología de red
compleja se pueden repartir entre diferentes estudiantes,
compartiendo sus esquemas y archivos de configuración.
Por tanto, PT también es una herramienta útil para potenciar
el trabajo en grupo, estimulando la capacidad de
planificación, cooperación (distribución de tareas), liderazgo
y comunicación de los estudiantes, a través del intercambio
de impresiones y la discusión de alternativas previas a la
toma de decisiones.
Por tanto, mediante el uso de PT se pueden simular desde
redes muy simples, con conocimientos mínimos de
configuración, hasta topologías de red muy complejas.
Dicha herramienta posibilita gran flexibilidad en el proceso
de aprendizaje, complementando las tareas de aula y
laboratorio, y permite al estudiante experimentar y
descubrir, de una manera activa, creativa y autónoma, el
funcionamiento de las redes de ordenadores. Por otra parte,
PT también es una herramienta muy útil para profesores a la
hora de mostrar el funcionamiento e ilustrar la operación de
diversos dispositivos, protocolos y tecnologías en distintas
redes de comunicaciones.
Sin embargo, no todo son ventajas en el uso de PT. La
licencia de uso de PT está restringida para usuarios
registrados en la Academia Cisco. Además, dicha
herramienta no soporta algunas de las funcionalidades o
comandos avanzados de los dispositivos Cisco. Es por ello
TABLA II
FUNCIONALIDADES SOPORTADAS POR PACKET TRACER (PT)
Nivel TCP/IP
Aplicación
Transporte
Red
Subred
Protocolos/Tecnologías
HTTP, HTTPs, Telnet, SSH, TFTP,
SMTP, POP3, DHCP, NTP, DNS, SNMP,
AAA, Radius, TACACS, Syslog, …
TCP/UDP, …
Encaminamiento: RIPv1/v2/ng, EIGRP,
OSPF Multiárea, Conmutación Multicapa,
enrutamiento estático y redistribución de
rutas
Direccionamiento: IPv4, IPv6, ICMPv4 e
ICMPv6, ARP, IPSec, NAT, ACLs, …
Ethernet 802.3, VLANs, 802.11, 802.1q,
HDLC, PPP, Frame Relay, ISDN, STP, RSTP,
VTP, DTP, CDP, PAgP, LACP, EAP, WEP,
WPA, …
que una posible alternativa a dicho simulador es GNS3 [12],
que se trata de un avanzado simulador/emulador gráfico de
redes de uso libre, código abierto y multi-plataforma, que
puede utilizarse para experimentar con redes complejas.
GNS3 permite virtualizar equipos de interconexión reales de
fabricantes referentes en el mercado, tales como Cisco o
Juniper, mediante la carga y ejecución de imágenes de sus
IOS. Es importante recalcar que GNS3 no incorpora las
imágenes de los IOS de los equipos con los que se pretenda
experimentar (el programa es libre, pero no los IOS). Una
característica muy importante de GNS3 es que permite la
comunicación entre redes físicas y redes virtuales, así como
capturar los paquetes que pasan por enlaces virtuales. Por
tanto, GNS3 es una plataforma mucho más potente, aunque
también más compleja de manejar, que PT, que también
puede ser utilizada como recurso de entrenamiento para
estudiantes y profesionales del sector.
V. PROGRAMA DE PRÁCTICAS PARA LA ASIGNATURA ART
La asignatura ART tiene una carga lectiva total de 6
créditos ECTS, divididos en 4 créditos de contenidos
teóricos y ejercicios prácticos y 2 créditos de prácticas de
laboratorio. Los aspectos teóricos se explican mediante
lecciones magistrales. Su aplicación analítica se intenta
inculcar mediante el planteamiento de problemas, casos de
uso y actividades de aula, mientras que su aplicación
práctica se trabaja en sesiones de laboratorio, de manera que
los estudiantes puedan aprender a través de su propia
experiencia. En su plan docente se pretende dar un repaso al
modelo de capas de la arquitectura de redes, centrándose
principalmente en la organización interna, los servicios
ofrecidos y las funciones básicas del nivel de red. Se estudia
la problemática de la interconexión de redes y la solución
aportada por la familia TCP/IP. Además, se estudian
algunos servicios IP avanzados, tales como el uso de
políticas que optimicen el espacio de direccionamiento IP
(Subnetting, Network/Port Address Translation o NAT/PAT,
…), mecanismos de asignación dinámica de direcciones
(Dynamic Host Configuration Protocol o DHCP),
resolución de direcciones (Address Resolution Protocol o
ARP), así como filosofías de encaminamiento, basadas en
vector distancia o en estado del enlace, y ejemplos de
protocolos reales basados en las mismas (p.ej. Routing
Information Protocol o RIP y Open Shortest Path First u
OSPF). Por último, se estudian generalidades y la estructura
básica de las redes de área amplia basadas en la
conmutación de paquetes, así como algunos casos reales de
tecnologías de redes de datos de alta velocidad, tanto
mediante conexiones directas punto a punto (Point-to-Point
Protocol o PPP) como mediante Circuitos Virtuales
Permanentes o CVP (p.ej. Frame Relay).
A. Prácticas de Laboratorio/Simulación
Las prácticas están planificadas en 10 sesiones (se han
preparado 8 prácticas, pero 2 de ellas se dividen en 2
sesiones) de laboratorio de 2 horas de duración. Cada
práctica consiste en una breve explicación previa, seguida de
la realización de ejercicios y cuestiones de una manera
ininterrumpida. Seis de estas prácticas pueden realizarse
tanto mediante montajes reales de laboratorio como
5
mediante cualquiera de los dos simuladores presentados en
la sección anterior: PT y GNS3.
Cada una de las prácticas se realiza tras haberse impartido
previamente los contenidos teóricos a trabajar en las mismas
mediante lecciones magistrales. Esto facilita el nivel de
comprensión de las mismas, así como su estudio previo con
tal de maximizar el aprovechamiento de dichas prácticas.
Además, los alumnos disponen de los guiones de las
prácticas con suficiente antelación con tal de posibilitarles
su preparación previa a la realización.
En los guiones de las prácticas, se incluyen cuestiones
estratégicas
antes
y
después
de
analizar
el
funcionamiento/comportamiento
de
los
diferentes
mecanismos o técnicas bajo estudio. Esto, sin duda, ayudará
a los estudiantes a estimular su capacidad de predicción,
identificar posibles fallos de concepto, así como afianzar de
manera sólida su proceso de adquisición de conocimiento.
Las memorias de las primeras prácticas son muy guiadas
y autocontenidas. Según avanzan las sesiones, las tareas a
realizar se van exponiendo sin detallar los pasos a seguir ni
especificar los modelos de los dispositivos de red a utilizar,
dotando de cierta flexibilidad en cuanto a la configuración
de los montajes. De esta manera, se estimula la creatividad y
la capacidad de toma de decisiones de los alumnos, pues
deberán ser capaces de encontrar qué dispositivos soportan
las funcionalidades buscadas, siendo posible que se consiga
el objetivo mediante la selección de diferentes dispositivos.
En el laboratorio, esta técnica requiere de un mayor grado de
atención por parte del docente con tal de evitar elecciones
no adecuadas y de guiar a los estudiantes en caso de duda.
Al finalizar las prácticas, se valoran las alternativas
planteadas, así como otras posibles soluciones propuestas
por el docente, con sus respectivas ventajas e
inconvenientes. De esta manera, si las prácticas se realizan
mediante simulación, también se consigue que su
realización no se limite al equipamiento disponible en el
laboratorio.
En el laboratorio se dispone de los dispositivos de red e
interconexión necesarios para realizar cada una de las
prácticas propuestas. Sin embargo, en grupos de prácticas
con muchos alumnos, éstos deben compartir los recursos
disponibles. Este hecho puede conllevar que los alumnos
piensen que las instalaciones y recursos del laboratorio
deberían mejorarse para algunos casos concretos, tal y como
se reflejó en el estudio realizado en [5]. Mediante
simulación, esta limitación se puede superar con mayor
flexibilidad, tal y como se ha indicado en la Sección III.
Las contenidos de las prácticas se han preparado de modo
que los conceptos estudiados se introduzcan de una manera
gradual, con tal de facilitar los procesos de adaptación y
aprendizaje, permitiendo a los alumnos adquirir un dominio
sólido de los conceptos estudiados en la asignutara, así
como de sus procesos de configuración en dispositivos
reales del mercado. Además, como las prácticas son de
complejidad creciente, los conceptos aprendidos en prácticas
anteriores serán pre-requesitos en las prácticas posteriores.
Ello estimula un conocimiento integrado de la materia
estudiada en la asignatura. Asimismo, las topologías de red
necesarias para realizar las prácticas también aumentan en
complejidad a medida que el curso avanza. En aquéllas más
sencillas, no se proporciona ningún archivo de
6
configuración. Pero en aquéllas más complejas, que
impliquen topologías de red complejas o de gran escala, que
incluyan servicios de red avanzados, se proporciona a los
alumnos archivos con los escenarios pre-configurados. Esto,
por una parte, potencia la adquisición de habilidades en
cuanto a configuración de escenarios, aunque también ayuda
a los estudiantes a minimizar el tiempo necesario para
realizar las prácticas más costosas.
Aun cuando las tareas a realizar en las prácticas se han
planificado con tal de poder realizarlas durante la franja
horaria dedicada a las mismas, si los alumnos no son
capaces de terminarlas o pretenden profundizar en los
conceptos de las mismas, pueden guardar sus ficheros de
configuración y retomar su trabajo en otro momento, desde
el punto en el que se quedaron. Esto supone una importante
ventaja que aporta el uso de la simulación de redes. Sin
embargo, el docente también debe valorar que los alumnos
tengan la habilidad suficiente para terminar las tareas
requeridas durante el tiempo planificado para cada sesión de
prácticas.
El programa de prácticas preparado, junto a los objetivos
de aprendizaje de las mismas, se listan a continuación:
Práctica 1) Configuración Básica de DHCP:
Configuración básica de equipos (interfaces de red y
direccionamiento); configuración básica de routers
(interfaces y
direccionamiento, señales de reloj,
encaminamiento estático y por defecto, …);
configuración de servicios DHCP (con reserva de
direcciones), tanto en equipos emplazados en la propia
red como en redes externas; monitorización de procesos
y eventos DHCP; y resolución de problemas.
Práctica 2) Configuración Básica de NAT y
Sobrecarga de Puertos: Configuración básica de equipos
y routers; configuración de NAT estático y dinámico,
tanto con y sin sobrecarga de puertos; configuración de
Listas de Control de Acceso (ACLs); verificación de
conectividad; monitorización del funcionamiento de
NAT; y resolución de problemas.
Práctica 3) Configuración Básica de Encaminamiento
utilizando el Protocolo RIPv2 (RIP, version 2):
Configuración básica de equipos y routers;
configuración de RIPv2 y de rutas estáticas entre
subredes distribuidas geográficamente; monitorización
de tablas de encaminamiento, mensajes y estadísticas
relativas a RIPv2; verificación de conectividad; y
resolución de problemas.
Práctica 4) Configuración Básica de IPv6:
Configuración básica de routers en cuanto a IPv6;
configuración básica de encaminamiento estático y
dinámico mediante RIPng (Routing Information
Protocol, next generation); verificación de conectividad
entre dispositivos IPv6; monitorización de tablas de
encaminamiento y proceso de intercambios de mensajes
RIPng entre routers; y resolución de problemas.
Práctica 5) Configuración Básica de OSPFv2 (Open
Shortest Path First, version 2): Configuración de
OSPFv2 básica y multi-área; monitorización de las
relaciones de adyacencia entre routers vecinos y
procesos de intercambio de información; monitorización
de las tablas de encaminamiento; comprobación de
conectividad; y resolución de problemas.
Práctica 6) Configuración de Conexiones WAN.
Enlaces Punto a Punto y CVP Frame-Relay: Cambiar la
encapsulación High-Level Data Link Control (HDLC)
usada por defecto en los interfaces serie de los routers
Cisco por la encapsulación Point-to-Point Protocol
(PPP);
configurar
la
autenticación
Password
Authentication Protocol (PAP) y Challenge Handshake
Authentication Protocol (CHAP) para la encapsulación
PPP; comprobación de conectividad; configuración de
Circuitos Virtuales Permantes (CVPs) Frame Relay con
mapas estáticos; y resolución de problemas.
Por cada práctica se deben entregar una memoria
individual que refleje las tareas realizadas, las respuestas a
una serie de cuestiones planteadas y los resultados
obtenidos, además de los correspondientes archivos de
configuración. En dichas memorias se pretende que los
alumnos sinteticen los conceptos aprendidos y se corrobore
el aprovechamiento de las prácticas.
B. Trabajos Complementarios/Opcionales
Como trabajo opcional, se pueden complementar las
memorias de las prácticas con documentación elaborada de
los servicios implementados, procesos de configuración
seguidos y los equipos utilizados, presupuestos, análisis
comparativos, etc. Además, se puede encargar la
reproducción real de las prácticas realizadas, mediante su
montaje con el equipamiento disponible en el laboratorio, de
manera que los estudiantes comprueben por ellos mismos la
utilidad de los simuladores para aprender a diseñar y
configurar redes de ordenadores.
Por otra parte, se posibilita a los alumnos la realización de
trabajos voluntarios, basados en simulación, con tal de
estudiar algunos conceptos interesantes no incluidos en el
temario de la asignatura, o explicados superficialmente. Se
proporciona a los estudiantes una lista de trabajos posibles,
que es ampliable por sus propias propuestas. Dichos trabajos
se presentarán brevemente al resto de compañeros con tal de
compartir las experiencias aprendidas y las conclusiones
derivadas.
VI. RESULTADOS
Todo fin de ciclo implica una valoración de impresiones y
un balance de resultados. Ambos factores son importantes
puesto que, tanto la satisfacción de los estudiantes como los
beneficios aportados por la implantación de la metodología
docente propuesta, son los que determinarán su éxito.
Por ello, al finalizar la asignatura se hizo entrega de unos
cuestionarios a los alumnos con el objetivo de recoger sus
impresiones en cuanto a una serie de factores clave como el
nivel de complejidad, tiempo dedicado, flexibilidad, grado
de autonomía, grado de realismo de las herramientas de
simulación utilizadas y los conocimientos adquiridos. El
listado de aspectos a valorar y los niveles de puntuación (en
una escala 0-4) utilizados para medir el grado de
satisfacción/conformidad de los estudiantes en cada uno de
ellos se detallan en las Tablas III y IV, respectivamente.
Las encuestas fueron anónimas, de modo que la identidad
de los alumnos queda protegida. Los resultados de las
mismas, para un total de 59 estudiantes matriculados en la
asignatura ART en el curso 2011/12, se muestran en los
diagramas de sectores de la Fig.1.
Las opiniones de los alumnos respecto al primer aspecto
muestran su rotunda conformidad en cuanto al número de
prácticas planificadas en la asignatura. En cuanto al segundo
aspecto, la mayoría de los estudiantes se mostraron
conformes con la duración de las prácticas, aunque un
porcentaje significativo del 20 % se mostró bastante en
desacuerdo. Sin embargo, si no se hubiera dispuesto de la
flexibilidad y el mayor grado de simplicidad que supone el
uso de simuladores de redes, se piensa que este porcentaje
sería todavía más elevado, tal y como sucedió en el estudio
realizado en [5].
Los datos recogidos en el tercer aspecto indicativo a
valorar muestran una rotunda conformidad de los
estudiantes en cuanto a la adecuación de los contenidos de
las prácticas y su vinculación con los conceptos estudiados
en clases de teoría.
Según las opiniones recopiladas en cuanto a la cuarta
premisa, los alumnos se mostraron en general bastante
satisfechos con las destrezas y conocimientos adquiridas/os
mediante la realización de las prácticas, pues únicamente un
15 % de los mismos se mostró bastante en desacuerdo.
Las opiniones de los alumnos respecto a la quinta
afirmación corroboran nuestro pensamiento acerca de la
sencillez de uso de las herramientas de simulación elegidas,
aunque la gran mayoría de alumnos utilizó PT. De manera
similar, el diagrama de sectores correspondiente al sexto
aspecto refleja de manera rotunda el grado de satisfacción
general en cuanto a la asimilación de los contenidos teóricos
mediante el uso de simuladores de redes.
Según reflejan las opiniones de los alumnos respecto al
séptimo ítem, en general, los alumnos se mostraron
satisfechos con el grado de autonomía y flexibilidad que les
aportó la realización de prácticas mediante simulación de
redes. Concretamente, casi la mitad de los mismos se
mostraron totalmente de acuerdo con esta afirmación. “Si no
hubiera sido así, no podría haber realizado las prácticas”,
comentaba uno de los alumnos que compagina el trabajo con
los estudios. Pensamos que el 8 % de los estudiantes que se
mostró aquí bastante en desacuerdo se corresponde con
aquéllos que disponen de total flexibilidad para realizar las
prácticas mediante cualquiera de las dos opciones
(simulación o trabajo con equipamiento real).
Los resultados recopilados respecto a la similitud con el
trabajo mediante equipamiento real (Aspecto 8) son más
dispares. Un 10 % de los alumnos prefirió no valorar este
aspecto. Esto puede deberse principalmente a que algunos
alumnos disponen de escasa o nula experiencia en cuanto a
trabajo mediante equipamiento real. Además, algunos
alumnos no han realizado ninguna práctica en el laboratorio
debido a la dispensación de asistencia por motivos laborales.
Las valoraciones negativas son bastante reducidas: un 1% en
total desacuerdo y un 12 % en bastante desacuerdo. Una
posible causa de este porcentaje de insatisfacción puede ser
que la mayoría de alumnos utilizaron PT, con el que
únicamente se puede experimentar con equipamiento Cisco.
También es cierto que mediante simulación, aunque las
tareas de configuración sean bastante fidedignas, las tareas
relacionadas con el montaje físico, cableado y manipulación
de equipamiento real se simplifican al máximo. Sin
embargo, un porcentaje alto de estudiantes se mostraron
satisfechos.
7
TABLA III
MÉTRICAS DE EVALUACIÓN
Opinión
Puntuación (0-4)
No dispongo de elementos de juicio
0
suficientes para poder opinar
Totalmente en desacuerdo
1
Parcialmente en desacuerdo
2
Bastante de acuerdo
3
Totalmente de acuerdo
4
TABLA IV
CUESTIONARIOS SOBRE LAS PRÁCTICAS
Aspectos Indicativos a Evaluar
Valoración
1. El número de prácticas es adecuado
2. La duración de las prácticas es adecuada
3. El contenido de las prácticas se corresponde con
la materia teórica estudiada en clases magistrales
4. El esfuerzo dedicado a la realización de las
prácticas se ha visto compensado con los
conocimientos y destrezas adquiridos/as relativos a
los conceptos estudiados en la asignatura
5. El simulador utilizado es sencillo e intuitivo
6. El uso de simuladores me ha permitido asentar y
profundizar los contenidos teóricos
7. Las prácticas mediante simulación me han
permitido mayor flexibilidad y autonomía
8. Las prácticas mediante simulación reflejan
fielmente el trabajo en el laboratorio con
equipamiento real
9. Estoy satisfecho/a con la experiencia y
conocimiento adquirida/o mediante la realización de
las prácticas
10. Los simuladores de redes son herramienta de
entrenamiento muy útiles en el entorno académico
11. El uso de simuladores de redes fomenta la
motivación,
creatividad
y
capacidad
de
autoaprendizaje de los estudiantes.
12. Los simuladores de redes pueden ser
herramientas muy útiles en el entorno corporativo
Los resultados obtenidos a partir del noveno ítem
muestran una satisfacción casi global (92 %) acerca de la
experiencia adquirida mediante la simulación de redes,
estando un 41 % de los alumnos totalmente satisfechos.
Respecto al décimo aspecto, podemos observar que un 58
% estuvo totalmente de acuerdo en que los simuladores son
muy útiles como recurso de aprendizaje, un 35 % estuvo
bastante de acuerdo, tan solo un 7 % estuvo parcialmente en
desacuerdo, y no hubo alumnos en total desacuerdo.
Los resultados obtenidos a partir del aspecto 11 también
son muy gratificantes, puesto que un 83 % de los estudiantes
se mostró de acuerdo con las ventajas que aportan los
simuladores en cuanto a estimular su motivación,
creatividad y capacidad de auto-aprendizaje. Un porcentaje
marginal de un 2 % se mostró en desacuerdo con estas
afirmaciones.
Finalmente, el último aspecto de la encuesta trataba de
recopilar la opinión de los alumnos en cuanto al uso de los
simuladores en el entorno profesional. Aunque se trate de
una asignatura de secundo curso, como se ha comentado,
también forma parte del curso de adaptación al Grado para
titulados en Ing. Técnica, por los que muchos estudiantes
tienen probada experiencia en el entorno corporativo.
Pensamos que el 14 % de los alumnos que prefirieron no
valorar este aspecto se corresponde mayoritariamente con
aquéllos que no disponen de experiencia laboral en este
campo. Sin embargo, más del 80 % de los alumnos
estuvieron de acuerdo con este ítem.
8
refinar la metodología implantada, sino también es
fundamental para identificar aspectos a mejorar en futuros
cursos, así como para priorizar y/o planificar trabajos
futuros mediante el uso de técnicas de simulación de redes.
Asimismo, con tal de corroborar o medir el éxito de esta
metodología docente, se deberían comparar los resultados
obtenidos por los alumnos de la asignatura con aquéllos
obtenidos en cursos anteriores. Esta situación no es posible
por el momento, ya que esta asignatura forma parte del
nuevo plan de estudios de Grado y es el primer año que se
imparte. Por tanto, no se disponen de precedentes directos.
Una posible consecuencia de la implantación de dicha
metodología puede verse reflejada en la mejora sustancial de
resultados en cuanto al porcentaje de alumnos presentados al
examen final, así como en los resultados obtenidos por los
mismos, en comparación con la asignatura que cubría una
guía docente muy similar en el plan de estudios antiguo, que
en este caso se denominaba “Redes y Servicios Telemáticos
(RST)”. En concreto, en el curso 2010/2011, un 35 % de los
alumnos matriculados en RST no se presentaron al examen
final de la asignatura, mientras que un 21 % de los alumnos
presentados no consiguieron superarla. En el último curso
2011/2012, el porcentaje de alumnos no presentados en
ART se redujo a un 19 %, mientras que el porcentaje de
suspensos fue únicamente de un 14 %. Esto puede deberse
en cierta medida al mayor grado de adquisición de
conocimientos, motivación e implicación, unido al mayor
grado de flexibilidad y autonomía, que la nueva metodología
docente basada en simulación ha otorgado a los alumnos en
su proceso de aprendizaje.
No sería adecuado realizar una comparativa con las notas
de prácticas en ambas asignaturas (RST y ART) porque
tanto el programa como la metodología de prácticas han
cambiado.
En los cursos siguientes, se seguirá trabajando en la
implantación de metodologías de innovación docente que
permitan seguir con la mejora de los resultados obtenidos
por los alumnos.
VII. CONCLUSIONES
Fig. 1. Resultados de las Encuestas
En general, se puede afirmar que los alumnos valoraron
de manera muy positiva el uso de la simulación de redes
como recurso de aprendizaje, puesto que el resultado de las
encuestas es un indicador significativo de su grado de
satisfacción sobre la implantación de esta metodología
docente en la asignatura ART. Destacar que el proceso de
evaluación es de vital importancia. No sólo es útil para
En el marco del EEES, deben proyectarse recursos de
innovación docente que estimulen, de manera activa e
integrada, el compromiso, motivación, responsabilidad,
creatividad, autonomía y capacidad de cooperación de los
estudiantes en sus procesos de aprendizaje y adquisición de
competencias. En este artículo se ha reflejado la importancia
de los simuladores de redes como herramientas pedagógicas
que permiten asimilar los conceptos téoricos de una manera
más flexible, relajada y gradual, así como reconocer su
aplicabilidad en el entorno corporativo a través de la propia
experiencia.
Consecuentemente, se ha preparado un programa de
prácticas para la asignatura ART con tal de asentar,
profundizar y experimentar con los servicios ofrecidos por
el nivel de red en la arquitectura de capas del modelo OSI.
Estas prácticas se han preparado de modo que se puedan
realizar tanto mediante montajes reales de laboratorio con
equipamiento real como mediante el uso de simuladores de
redes.
El uso de simuladores de redes como recurso de
aprendizaje ha resultado ser una herramienta motivadora,
tanto para el docente como para los estudiantes, que permite
complementar y reforzar los conocimientos adquiridos y
recrear casos de uso reales con los que se puede
experimentar de manera fidedigna.
Aunque la base empírica no es muy extensa (el universo
de sujetos y el tiempo de evaluación son reducidos), las
opiniones recogidas parecen sustentar el uso de la
simulación de redes ya que, en general, los alumnos han
valorado, a través de las encuestas realizadas, de una manera
muy positiva la implantación de esta metodología de
entrenamiento y aprendizaje.
También es importante recalcar que la formación de los
estudiantes en las materias de simulación de redes les
posibilitará la realización de futuros TFG o trabajos de
investigación relacionados con el área de ITEL (p. ej.
comunicaciones multimedia, análisis de calidad de servicio,
comparación de protocolos de encaminamiento, etc.)
mediante el uso de herramientas avanzadas de simulación de
redes, tal y como se ha venido haciendo recientemente en
nuestra escuela y grupo de investigación.
Por último, aún considerando las múltiples ventajas
aportadas por los simuladores de redes, es importante
subrayar que su uso no puede sustituir por completo las
tareas de laboratorio con equipamiento físico (con las que
realmente se enfrentarán los estudiantes en su etapa
profesional), sino que deben considerarse como
herramientas complementarias de apoyo, entrenamiento y
capacitación.
Como propuestas de trabajo futuro, se valorará diseñar e
implantar otros programas de prácticas basadas en
simulación de redes en las asignaturas de tercer y cuarto
curso del bloque de ITEL del nuevo plan de estudios de
Grado que se está instaurantdo en nuestra escuela, así como
también en futuros proyectos de investigación
Otras línea de trabajo futuro interesante consiste en
analizar de manera rigurosa los beneficios que comportan
para los estudiantes, tanto desde el punto de vista de la
adquisición de destrezas prácticas como de su formación
intelectual, la implantación de técnicas de virtualización o
simulación en diferentes ámbitos docentes o de capacitación
profesional, no solo en el área de la ITEL.
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Computer Networking Concepts”, Capítulo IV del libro “Tools for
Teaching Computer Networking and Hardware Concepts”, Editor:
Nurul Sarkar, Editorial: IGI Global, Febrero 2006, 386 páginas,
ISBN13: 9781591407355, EISBN13: 9781591407379.
http://www.opnet.com/, Último acceso en Julio de 2012.
http://www.omnetpp.org/, Último acceso en Julio de 2012.
http://www.isi.edu/nsnam/ns/, Último acceso en Julio de 2012.
http://nsl.csie.nctu.edu.tw/nctuns.html, Último acceso en Julio de
2012.
http://www.cisco.com/web/learning/netacad/course_catalog/PacketTr
acer.html, Último acceso en Julio de 2012.
http://www.gns3.net/, Último acceso en Julio de 2012.
M. Garcia, F. Boronat, y J. Lloret, “Network simulators comparative
from the educational point of view”, International Technology,
Education and Development Conf., Valencia (Spain), Marzo 2008.
A. García, L.M. Escobar, A. Navarro y A. Vásquez, “Método de
evaluación y selección de herramientas de simulación de redes”,
Revista Sistemas y Telemática, Vol. 9, No.16, 55-71, Marzo 2011.
N. I. Sarkar y S. A. Halim, “Review of Simulation of
Telecommunication
Networks:
Simulators,
Classification,
Comparison, Methodologies, and Recommendations”, Journal of
Selected Areas in Telecommunications (JSAT), pp. 10-17, March
2011.
http://www.cisco.com/web/learning/netacad/index.html,
último
acceso en Julio de 2012.
Mario Montagud Climent es Graduado en
“Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación,
Sonido e Imagen”, Máster en “Tecnologías, Sistemas
y Redes de Comunicaciones” y estudiante de
Doctorado en el Programa “Telecomunicación”, por
la Universidad Politécnica de Valencia (UPV). Sus
áreas de interés incluyen las redes de ordenadores,
simulación de redes, sistemas multimedia, así como
técnicas y protocolos de sincronización multimedia.
Dr. Fernando Boronat Seguí, tras trabajar en
diversas
empresas
del
sector
de
las
telecomunicaciones, en 1996 pasó a formar parte de
la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) como
profesor del Departamento de Comunicaciones. En
abril de 2004 finalizó sus estudios de doctorado
adquiriendo el título de doctor (phD). Sus áreas de
interés incluyen los sistemas, algoritmos y protocolos
de sincronización multimedia. Es miembro senior del
IEEE, así como miembro del comité técnico de
numerosas conferencias internacionales relevantes, así como editor
asociado y revisor en revistas internacionales de prestigio.
10
Jogos Sérios para Lean Manufacturing:
O Método 5S
Duarte F. Gomes, M. Pereira Lopes, C. Vaz de Carvalho, Senior Member, IEEE1
Title - Serious Games for Lean Manufacturing: 5S Method
Abstract - The global economic crisis is leading to the need to
increase business competitiveness. Lean Manufacturing is an
area that deserves the attention of employers and their
employees, since its objectives are to increase productivity,
reduce waste and optimize available resources.
The 5S method is a Lean tool that can improve productivity
by increasing the organization of the workplace. A brief survey
of the market showed that there are several organizations
dedicated to teach and share this type of knowledge but only a
few of them have digital tools available. Therefore, the use of a
digital Serious Game that helps understanding the 5S Method
can support an effective alternative form of learning.
This article proposes a Serious Game that aims to respond to
this need. This practical approach encourages the player to
learn by trial and error. Information displayed throughout the
game enhances learning, without a cognitive overload to the
player. The game evaluation has shown that our approach is
efficient and results in the learning of 5S concepts.
Index Terms - Lean, Lean Manufacturing, Serious Games, 5S
Method.
I. INTRODUÇÃO
Um dos caminhos para as empresas sobreviverem durante
a crise económica que marca a atualidade é focarem-se na
eficiência da produção e na redução de custos, aumentando
assim a sua competitivade. Este é precisamente o objectivo
da filosofia Lean Manufacturing pelo que as empresas têm a
necessidade de formar continuamente os seus empregados
nesta área. Por outro lado, as Instituições de Ensino Superior
devem ser capazes de melhorar a empregabilidade dos seus
alunos: através da introdução de formação em Lean
Manufacturing nos seus cursos, os alunos saem mais
preparados para se integrar num ambiente empresarial e
industrial Lean, dinamizando e aumentando a
competitividade da empresa.
Este artigo descreve um jogo de simulação digital que
permite transmitir de forma motivadora, os conceitos e
práticas de Lean Manufacturing. Este ambiente de produção
simulado torna a formação mais interessante, resultando em
alunos mais motivados, com melhor rendimento de estudo e,
consequentemente, com uma melhoria nas suas capacidades
pessoais e profissionais.
Duarte F.Gomes e M. Pereira Lopes encontran-se no Instituto Superior de
Engenharia do Porto (ISEP) (2009-2011){ 1050460,mpl}@isep.ipp.pt
C. Vaz de Carvalho is with GILT - Graphics, Interaction and Learning
Technologies R&D group of the Engineering Institute of Porto, Portugal
(Tlf: 00351228340500, Fax: 00351228321159, e-mail: [email protected]).
II. LEAN MANUFACTURING
Lean Manufacturing, Lean Production, ou apenas Lean, é
uma filosofia de produção orientada para a melhoria da
qualidade dos produtos e do serviço ao cliente, através da
redução dos desperdícios e, consequentemente, do tempo e
do custo de produção. O Lean Manufacturing baseia-se num
sistema de produção, criado pela Toyota em 1945, com o
nome de Toyota Production System, ou TPS.
O Lean Manufacturing possui muitas ferramentas para a
otimização da produtividade. Alguns exemplos [1]:
SMED: Single Minute Exchange of DIE;
TPM: Total Productive Maintenance;
5S Method;
KanBan: Work Signaling System;
2-Bin: Materials Replenishment System;
Error & Mistake-Proofing;
Level-Loading (Heijunka);
Inventory Reduction;
Kaizen Events (Kaizen Blitzes ou Improvement
Events);
Continuous Improvement (e Lean Culture Change);
O Método 5S é, tipicamente, uma das primeiras
ferramentas de Lean que as empresas escolhem
implementar, pois os resultados obtidos são quase imediatos.
Peterson & Smith [2] definiram o 5S como uma ferramenta
de trabalho para desenvolver o planeamento sistemático de
classificação, ordem e limpeza, permitindo assim um
incremento
na
produtividade,
segurança,
clima
organizacional, motivação dos funcionários e consequente
melhoria da competitividade. O nome desta ferramenta
provém das cinco palavras japonesas que definem a
metodologia de trabalho:
1. Seiri, que significa Senso de Utilização;
2. Seiton, que significa Senso de Ordenação;
3. Seisō, que significa Senso de Limpeza;
4. Seiketsu, que significa Senso de Normalização;
5. Shitsuke ou Shuukan que significa Senso de
Autodisciplina.
Os principais benefícios da implementação da
metodologia 5S são:
1. Maior produtividade, pela redução de tempo na
procura de um determinado objeto. Só ficam no
ambiente de trabalho os objetos necessários;
2. Redução de despesas e melhor aproveitamento de
materiais. A acumulação excessiva de materiais
tende à desorganização;
3. Melhoria da qualidade de produtos e serviços;
4. Menos acidentes de trabalho;
DUARTE, PEREIRA Y DE CARVALHO: JOGOS SÉRIOS PARA LEAN MANUFACTURING: O MÉTODO 5S
5.
Maior satisfação
desempenho.
das
pessoas
com
o
seu
Na primeira fase do processo, é necessário remover todos
os materiais e ferramentas desnecessárias, sendo apenas
preservado o que for importante para a tarefa a executar.
Tudo o resto é removido do posto de trabalho.
A segunda fase consiste em melhorar o fluxo de trabalho
e simplificar a disposição das ferramentas e equipamentos
no posto de trabalho. Estes devem estar acessíveis a todos os
funcionários nas áreas em que são utilizados, de modo a
melhorar a sua eficiência.
A terceira fase é dedicada à limpeza sistemática do posto
de trabalho. É uma prática que deve ser realizada
diariamente, para manter o posto de trabalho em boas
condições.
Na quarta fase, dá-se ênfase à normalização pela
uniformização de conceitos e processos estabelecidos nas
duas primeiras fases. Criam-se referências visuais para estas
práticas, melhora-se e corrigem-se comportamentos.
A última fase é a sustentação. É necessário manter as
quatro fases anteriores em vigor, através da autodisciplina e
do controlo, de modo a continuar a seguir estas práticas e
evitar cair na antiga rotina.
A implementação deste método não é fácil, havendo
vários problemas que podem surgir, como: falta de
compreensão da metodologia, falta de cooperação por parte
dos colaboradores ou falha na transmissão de informação
necessária para a correcta aplicação.
III. JOGOS SÉRIOS
Apesar de existirem jogos de computador há bastante
tempo, só com o recente sucesso de vários jogos online é
que o mundo se apercebeu do seu valor e da sua capacidade
de envolver as pessoas. O avanço tecnológico contribuiu
enormemente para um maior desenvolvimento dos jogos,
permitindo produzi-los cada vez mais realistas, dinâmicos e
interativos.
Aliás, Prensky [3] fez um contraste entre a Escola, local
de ensino, em que as matérias são descritas como
aborrecidas e desinteressantes para os estudantes, face ao
mundo dos jogos que os cativam a passar horas seguidas em
frente ao computador.
Prensky defende ainda que o sucesso dos jogos advém do
facto de dar oportunidade ao jogador de aprender, a
conduzir carros de alta cilindrada, a pilotar aviões, a
combater em guerras, a gerir parques de divertimentos ou a
construir civilizações.
Em resumo, os jogos ajudam a tomar decisões, a
compreender sistemas complexos, a procurar estratégias e,
em jogos multi-jogador, a aprender a colaborar e interagir
com os outros [4].
Apesar da maior parte dos jogos serem desenhados para
entretenimento, há outros que são criados com propósitos
didácticos ou formativos. Os Serious Games, ou Jogos
Sérios, são desenhados com um objectivo principal: criar um
contexto educativo para o jogador, deixando o
entretenimento em segundo plano [5]. Pretende-se que o
jogador execute tarefas, analise processos e tire conclusões,
de forma a aumentar a sua produtividade e os seus
conhecimentos sem correr riscos ou sem desencadear uma
sucessão de eventos que, na vida real, seriam negativos ou
mesmo mortais.
11
Este tipo de jogos é utilizado em inúmeras áreas:
engenharia, saúde, educação, defesa militar, gestão de
emergências, exploração científica, entre muitas outras.
Segundo Prensky [6], as forças militares americanas usam
mais de cinquenta jogos diferentes para ensinar vários
tópicos, desde estratégia a táticas militares. Um desses jogos
é o America’s Army: Operations [7], lançado em 2002, que
tem mais de dois milhões de utilizadores registados.
De acordo com o projeto e-VITA [8], quanto mais
realistas forem os cenários de um Jogo Sério, mais valiosa é
a experiência, uma vez que se pode rapidamente transformar
em situações de vida ou negócio real.
Os jogos colocam o jogador no limite das suas
capacidades, com objetivos ambiciosos mas atingíveis, o
que o motiva a tentar dar o seu melhor e a evoluir, sendo
estes objetivos traçados mediante as suas capacidades atuais.
Existe a sensação de que se está prestes a atingir o objetivo,
prestes a passar ao próximo nível [9]. É esta perceção que
motiva o jogador e o leva a passar horas a jogar, mantendo
um alto grau de concentração. É esta sensação que se
pretende que os Jogos Sérios despertem nos jogadores, para
melhorar o processo de aprendizagem. Entre as inúmeras
vantagens na utilização de jogos na aprendizagem,
destacam-se as seguintes [10]:
1. Motivar e aumentar a atenção do jogador;
2. Desenvolver capacidades intelectuais e motoras;
3. Tornar o jogador mais criativo na resolução de
problemas;
4. Criar uma forte vontade de superar as dificuldades
e problemas que surjam;
5. Aumentar a confiança nas suas capacidades;
6. Criar um sentido de segurança e de realização;
7. Criar experiência numa área de formação;
8. Perceber a aplicabilidade das matérias abordadas;
9. Permitir uma evolução em fatores chaves de
produtividade;
10. Criar um sentido de rivalidade saudável entre
jogadores;
11. Aumentar o relacionamento e colaboração entre
indivíduos;
12. Reforçar relações pessoais.
1) Jogos Sérios na Gestão
Um Jogo de Gestão é uma forma de simulação
vocacionada para o treino do exercício de funções de
Gestão. Este tipo de jogos pode ser aplicado a várias áreas
como o Planeamento, a Organização, a Liderança e o
Controlo; e a vários níveis, Estratégico, Tático e
Operacional.
Através da criação de cenários testam-se as capacidades
de resposta do jogador, alertando-o e treinando-o para
situações que podem acontecer na realidade.
2) Jogos Sérios em Lean Manufacturing
A pesquisa de jogos com o objetivo de facilitar a
aprendizagem ou o treino de ferramentas de Lean
Manufacturing revelou um elevado número de jogos reais
(não digitais), o que leva a crer que essa é a plataforma de
eleição atual para transmitir conteúdos Lean.
Quanto a jogos digitais, apenas se encontrou um exemplo,
o Lean Bicycle Factory [11]. Produzido por uma empresa
Sueca, este jogo tem como objetivo que o jogador melhore o
processo de produção de bicicletas. Esta análise mostrou que
12
VAEP-RITA Vol. 1, Núm. 1, May. 2013
há uma necessidade de jogos digitais que permitam a
aprendizagem de conteúdos de Lean Manufacturing.
Da mesma forma, a maior parte da formação e treino no
Método 5S é feita através de jogos de simulação reais [12].
A pesquisa realizada não revelou nenhum Jogo Sério digital
desenvolvido para o Método 5S, o que confirma uma
necessidade não satisfeita.
IV. METODOLOGIA
A metodologia adoptada neste estudo baseou-se na
estrutura do desenvolvimento de projecto mais tradicional,
que possui as seguintes fases:
1. Iniciação;
2. Definição;
3. Especificação e Design;
4. Desenvolvimento;
5. Entrega;
6. Avaliação.
Transversalmente, as fases de Gestão e Testes são
realizadas ao longo de todo o período de desenvolvimento
do projeto.
A metodologia foi adaptada no sentido de incluir algumas
características de prototipagem rápida, nomeadamente a
entrega contínua e rápida de software utilizável e múltiplos
pontos de situação com o cliente.
A. Iniciação
A iniciação resumiu-se à identificação do problema e à
pesquisa bibliográfica. Tratando-se de uma análise
académica com uma vertente industrial foi necessário
garantir que a análise feita contemplasse casos de sucesso da
própria indústria, não se limitando a modelos mais teóricos
sem aplicação prática.
1) Identificação do Problema:
Esta fase do processo exigiu que fossem estudadas outras
formas de resolver o problema, como por exemplo, o
recurso a outras tecnologias.
2) Pesquisa Bibliográfica
A pesquisa bibliográfica para este projecto fez-se,
maioritariamente, com o recurso à maior fonte de
informação livre à escala mundial, a internet,
nomeadamente através do Google Scholar2. Foram
utilizados, ainda, os repositórios de dissertações do ISEP, da
FEUP e da Universidade do Minho.
Foi consultado o conteúdo resultante das pesquisas feitas
desde livros, artigos, teses em áreas semelhantes, vídeos de
palestras, quer nas áreas de criação e desenvolvimento de
jogos, quer na área de Lean Manufacturing.
B. Definição
O principal objectivo desta fase foi o de definir o que se
iria construir e como. Após o levantamento de requisitos, a
análise do tema, matéria a incluir e o intervalo temporal
disponível, definiu-se a seguinte ordem de trabalhos:
Definir toda a estrutura do jogo;
Definir os quatro cenários do jogo;
Criar a plataforma: menus, pontuação, site web, entre
outros;
2
Fig. 1 - Diagrama da Estrutura de Desenvolvimento do
Projeto
Implementar os cenários de acordo com o tempo
disponível;
Testar a validade da abordagem.
Alguns documentos foram criados como evidências desta
etapa, respondendo às questões: A que audiência se destina
o jogo, requisitos, tecnologias, conteúdos, planeamento e
riscos. Estes documentos são de extrema importância, pois
contêm a maior parte, se não toda a informação da proposta
de trabalho.
C. Especificação e Design
Os documentos propostos no sub-tópico anterior já
incluíam, em detalhe, toda a informação necessária para dar
resposta ao que é pedido na fase da Especificação e Design.
O desenho gráfico dos cenários propostos ajuda a criar uma
ideia inicial do que se vai produzir na fase de
desenvolvimento.
Desta fase resultou um conjunto de documentos de apoio
à implementação, de modo a manter esta focada no que é
essencial. Segue-se uma lista destes documentos:
Lista de funcionalidades;
Lista de interacções dos componentes;
Definição do menu de navegação;
Lista de materiais necessários;
Lista de requisitos;
Lista de entregáveis;
Lista de hardware e requisitos mínimos para o
jogo;
Documento Proof of Concept;
D. Desenvolvimento
Nesta fase, foi iniciada a produção. Começou, assim, a
prototipagem, teste e avaliação, à medida que se foi
avançando na implementação.
Após cada etapa de avaliação foram acrescentadas
funcionalidades ao protótipo, que por sua vez foram testadas
e avaliadas, recomeçando assim o ciclo. Usou-se assim a
prototipagem evolucionária, o que significa que o protótipo
inicial formou a base, que foi evoluída nas iterações
seguintes até se considerar como produto final.
Usar este tipo de abordagem ao problema é o ideal, uma
vez que a prototipagem rápida é vocacionada para a criação
de sistemas e entregas complexos. O número de protótipos
pode variar em função da dimensão e complexidade do
projecto, das competências da equipa e do tempo disponível
para implementação. Esta metodologia permite que haja
uma certa flexibilidade, caso algum requisito seja alterado.
http://scholar.google.pt/
E. Entrega
Esta fase incluiu todos os passos necessários para
preparar a entrega do projecto, depois de este passar com
sucesso nos testes. Seguiu-se a preparação para a entrega e a
entrega final do produto.
Como, neste caso, a entrega correspondeu ao site onde o
jogo seria colocado, foi necessário preparar o servidor,
colocar todos os recursos necessários online, criar
documentação de apoio e garantir que tudo estava em
ordem.
F. Avaliação
A avaliação do projecto foi desenhada de forma a analisar
o uso do produto que se implementou. Esta fase é de
extrema importância, uma vez que permite detectar falhas
no design do produto, permitindo a sua correcção. Foram
avaliados os seguintes critérios:
Usabilidade;
Design do produto;
Robustez do protótipo;
Revisões realizadas por especialistas.
V. O JOGO 5S
O objetivo do jogo é aumentar a produtividade do
colaborador, através de formação em Lean Manufacturing,
mais especificamente o Método 5S. Para a empresa, resulta
num aumento da sua competitividade e redução dos
desperdícios, uma vez que está a otimizar os recursos
disponíveis.
A ideia prática do jogo é confrontar o utilizador com uma
tarefa a ser por ele executada. Para a realização, são
necessárias ferramentas e matérias-primas. É fornecida ao
utilizador uma lista com todos os itens, de onde o jogador
terá de escolher os que precisa (sort). Atribui-se uma
identificação, tags (vermelhas, amarelas e verdes) aos itens,
consoante a sua importância na realização da tarefa.
O utilizador terá de escolher os sítios onde se podem
guardar os itens até à altura de serem necessários. Deverá
ser escolhido o sítio mais conveniente para cada (stabilize).
Ao visualizar o ambiente de trabalho, deve avaliar se é
necessário fazer algum tipo de limpeza e, em caso
afirmativo, executá-la (shine).
Através de vários cenários, o utilizador terá uma ideia da
aplicabilidade de cada um destes procedimentos. Poderá
criar e sugerir zonas destes cenários para aplicação de outros
procedimentos, também relevantes (standardize).
No último tópico (sustain), pretende-se que o utilizador
seja capaz de manter estes procedimentos.
Para a validação deste jogo, foi feita a avaliação da
performance do utilizador nos diversos cenários, no início e
no final dos melhoramentos por ele propostos.
Os quatro cenários propostos foram:
1. Armazém;
2. Posto de trabalho fabril (ou bancada partilhada por
mais de um funcionário);
3. Posto de trabalho num escritório de uma empresa;
4. Ambiente de um computador (pastas, documentos,
reciclagem, atalhos, ambiente de trabalho).
Todos os cenários pretendem transmitir as mesmas
competências, de modo a que a sua assimilação seja
executada através de comparações entre eles.
13
A. Conceção dos Cenários da Aplicação
Este artigo, pela necessidade de síntese, aborda apenas o
quarto cenário apresentado, correspondente ao ambiente de
utilização de um sistema informático.
Objetivos:
Sugerir um sistema de ficheiros comum a todos;
Ordenar o ambiente de trabalho de um computador.
Objetos:
Pastas e ícones espectáveis num computador de trabalho.
Contexto:
Porque será que é tão difícil navegar pelo sistema de
ficheiros de um computador? É realmente vantajoso, ou
produtivo, ter todos os documentos, imagens ou outro tipo
de ficheiros espalhados pelo ambiente de trabalho?
O que se propõe com este jogo é que o utilizador aplique o
Método 5S no computador de uma empresa: o utilizador cria
uma árvore de pastas para guardar ficheiros de um dado
negócio e organiza um ambiente de trabalho de um
computador, por exemplo.
Para a organização do ambiente de trabalho, simula-se, de
forma realista, o ambiente usado na plataforma Windows,
com ícones: Meu Computador, Reciclagem, ficheiros e
pastas.
O objetivo chave é a organização de informação digital. O
método de avaliação de performance do jogador baseia-se
no recurso a diagramas de spaghetti, criados através da
monitorização da posição do cursor no ecrã do computador.
B. Desenho gráfico dos cenários
O cenário pretende simular um ambiente de trabalho
autêntico de um computador tendo sido realizado com
recurso a imagens capturadas de ecrãs de computador da
plataforma Windows 7.
Inicialmente é mostrada uma cena representando um
ambiente de trabalho desorganizado, com documentos,
atalhos e pastas espalhados pelo ecrã.
No final, pretende-se um ambiente de trabalho
organizado, idêntico ao da Fig.2. Um ambiente limpo e fácil
de utilizar.
C. Desenho da estrutura do jogo e cenário escolhido
A estrutura do jogo permite a escolha entre os quatro
cenários, possibilitando igualmente a sua evolução futura
em termos de número de cenários.
Fig. 2 - Exemplo de um ambiente de trabalho organizado
14
Fig. 3 - Wireframe dos ecrãs do jogo
D. Tecnologias a utilizar
Para a implementação de jogos, está disponível no
mercado um leque variado de ferramentas. No entanto, não
existe nenhuma em concreto que seja especificamente
destinada ao desenvolvimento de Jogos Sérios,
provavelmente devido ao facto destes serem recentes.
Dado que existem Jogos Sérios desenvolvidos usando
motores gráficos e motores de jogo populares no mercado,
como Half-Life 23, The Sims4 e Second Life5, ponderou-se o
uso de motores de jogos gráficos, como o Thinking Worlds6,
muito usado para criar simulações, e o Unity7, conhecido
pela portabilidade entre várias plataformas como Mac, PC,
web e plataformas móveis, como iOs e Android.
O motivo que levou a ser ponderado o uso destes
motores, deveu-se ao facto de haver algumas semelhanças
entre os dois tipos de jogos no que diz respeito à
interactividade entre o utilizador, o cenário e as tarefas
passíveis de serem realizadas.
Fez-se ainda uma análise dos motores de aventuras
gráficas mais populares, comparando-se as suas vantagens e
desvantagens, de modo a definir qual seria o mais indicado.
O factor a que se deu mais importância foi a usabilidade e
a ajuda da comunidade de programadores, uma vez que
todos os motores gráficos cumprem a maior parte dos
requisitos necessários para a criação de aventuras gráficas.
Alguns motores gráficos profissionais, como o SCUMM8,
desenvolvido pela LucasArt, não foram considerados por
não estarem disponíveis para o público académico.
Apesar de a pesquisa ter devolvido um número elevado de
outras soluções passíveis de serem usadas para este fim,
optou-se por listar as que respondiam mais de perto aos
requisitos anteriores:
1. Adventure Game Studio9;
2. Wintermute Engine10;
3. Visionaire Studio11.
3 http://orange.half-life2.com/hl2.html
4 http://thesims.ea.com/
5 http://secondlife.com/
6
http://www.thinkingworlds.com/index.php
7 http://unity3d.com/
8SCUMM
http://www.justadventure.com/articles/Engines/SCUMM/SCUMM
.shtm
9
http://www.adventuregamestudio.co.uk/
10
http://dead-code.org/home/
O Visionaire Studio mostrou-se mais adequado para a
realização deste projecto, pelo que foi feita uma análise mais
exaustiva desta ferramenta para melhor se entender as suas
especificidades e o seu funcionamento. Em particular, fez-se
um levantamento das desvantagens no seu uso relativamente
ao desenvolvimento do jogo 5S:
1. Limitações ao desenvolvimento comercial de jogos;
2. Pouca documentação disponível e de fraca qualidade;
3. Dificuldade em programar eventos temporais no
jogo;
4. Processamento dos eventos e acções são
principalmente associados a personagens e não a
objectos;
5. Limita a implementação de código personalizado
pelo programador;
6. Não permite entrada de texto, só caracteres
individuais;
7. Não permite criar menus de contexto;
8. Não permite fazer tracking da posição do cursor;
9. À medida que se adicionam cenários, objectos,
acções, etc, a ferramenta de desenvolvimento fica
mais lenta;
10. Há uma notória lentidão, se o jogo estiver a ser
executado ao mesmo tempo que certos browsers;
Uma alternativa ao uso de motores gráficos é desenvolver
o jogo de raiz, usando Flash e ActionScript3. Esta decisão
não pode ser tomada de consciência leve, por trazer
vantagens e desvantagens:
Vantagens
1. Maior liberdade de implementação, não existem as
limitações de um motor gráfico;
2. Permite criar uma solução mais personalizada;
3. Evita chegar a um impasse a meio da implementação,
devido a algum factor que, acidentalmente, não tenha
sido considerado;
4. Existem inúmeras bibliotecas livres que ajudam a
implementação;
5. Existem vários tutoriais;
6. Existe um elevado número de fóruns de entreajuda de
programadores;
7. Plataforma livre e sem custos de utilização.
Desvantagens
1. Maior tempo de desenvolvimento;
2. Todas as acções e eventos de dispositivos de entrada
têm de ser programados;
3. Pode gerar uma solução menos robusta (a qualidade
do jogo será directamente proporcional à qualidade
da programação);
4. Maior risco de insucesso.
Após este processo de selecção de ferramentas a utilizar,
optou-se por fazer o jogo de raiz, usando Flash e
ActionScript3, pelas vantagens enumeradas e pelas
características específicas do projecto, nomeadamente em
termos de liberdade de implementação.
E. Implementação do trabalho
Este cenário pretende emular o Sistema Operativo
Windows 7, por ser o SO mais usado no mercado
11
http://www.visionaire-studio.net/
15
Fig. 4 - Ecrã de autenticação (esquerda por preencher,
direita preenchido)
Fig. 6 - Ecrã de resultados da primeira etapa
através do botão vermelho com uma cruz branca, situada na
parte superior direita da janela.
Esta janela pretende fornecer ao jogador informações
relevantes sobre os conteúdos que este está a pôr em prática.
À semelhança do sistema Windows, os documentos, bem
como as pastas e as reciclagens, são construídos da mesma
forma. Estes elementos são constituídos por uma imagem
(icon) que representa o tipo ou género de elemento, seguido
de um nome com a extensão deste elemento.
Fig. 5 – Ecrã de área do jogo
empresarial e no mercado industrial. Assim, o primeiro ecrã
emula a fase de carregamento do SO. Segue-se o ecrã de
autenticação, na figura 4.
Neste ecrã, o jogador terá de introduzir o seu primeiro e
último nome. Uma vez preenchido, serão dadas duas opções
ao utilizador: Começar um jogo novo ou continuar um jogo
que tenha previamente salvado. A opção de continuar o jogo
só será mostrada se o jogador tiver salvado o seu jogo
anteriormente.
Para qualquer uma das opções escolhidas é mostrado ao
jogador um ecrã com os objetivos.
Na figura 5, pode visualizar-se a área de jogo que é
constituída por quatro áreas. A área principal é o fundo onde
são colocados os documentos e pastas de forma aleatória.
Por ordem descendente na posição no ecrã, tem-se: a área do
cronómetro/botão de salvar o jogo; a área de notificações
(pode ser fechada) e a área de entrega de documentos (pode
ser maximizada e minimizada).
O cronómetro serve para mostrar ao jogador, numa
primeira fase do jogo, quanto tempo demorou até encontrar
o documento ou, numa segunda instância do jogo, o tempo
restante até acabar a ronda. Associado ao cronómetro,
verificam-se as condições de final de jogo.
Na primeira etapa, só existe a condição do jogador
encontrar o documento. Na segunda etapa, o jogador deve
organizar o cenário. Não existindo condição de fim de jogo,
este acaba quando o jogador selecionar salvar, significando
que está pronto para a próxima etapa.
A terceira área do ecrã está reservada a outro elemento: a
área de entrega de documentos. O jogador deve arrastar e
largar o documento que é pedido. Caso acerte, a palavra
“Resposta” será substituída por “Resposta certa” e a ronda
terminará; caso contrário, será substituída por “Resposta
errada, tente novamente”. Para qualquer das opções, é
atribuída uma pontuação consoante a sua resposta.
A janela de informações surge sempre na mesma área do
ecrã, de modo a não confundir o jogador, e pode ser fechada
É permitido ao jogador abrir o documento, de modo a que
possa verificar se o nome atribuído ao ficheiro é o mais
correto.
Podem ainda aparecer pastas, que têm como único
objetivo armazenar outras pastas, atalhos e documentos,
permitindo, assim, uma maior organização dos ficheiros.
No final, o jogador pode visualizar o ecrã de resultados
depois de ter encontrado o documento pedido na primeira
etapa do jogo (Ilustração 6).
Pode ainda abrir o diagrama spaghetti (Ilustração 7) que
regista as ações do jogador, para consulta de informações
adicionais.
Um diagrama spaghetti é uma representação visual do
processo de deslocação do jogador (neste caso do cursor)
que, através de uma linha contínua, traça o caminho entre
um elemento/estação ou atividade [13].
Esta linha contínua permite que as equipas de gestão de
processos identifiquem desperdícios no fluxo de trabalho,
permitindo assim removê-las, agilizando o processo.
Em seguida, uma vez que procurar um determinado
documento num ambiente desorganizado se provou uma
tarefa bastante difícil, cabe ao jogador propôr um sistema de
organização para o ambiente de trabalho.
Nesta etapa, não é necessário haver um cronómetro, pois
não se pretende apressar o jogador e fazer com que este
tome decisões precipitadas. Dado que o único objetivo para
esta etapa é propôr uma organização, para avançar, o
jogador só terá de pressionar o botão, para salvar o jogo.
Assim que o jogador pressionar o botão, para salvar a
organização que propôs, ele será informado do grau de
sucesso alcançado.
Na última etapa, é pedido ao jogador que pesquise outro
documento selecionado aleatoriamente. Desta vez, o jogador
terá de o encontrar dentro do tempo disponível, que pode ser
consultado no ecrã anterior.
Caso o jogador consiga encontrar o documento em menos
tempo do que o inicialmente demorado, pode concluir-se,
indiscutivelmente, que o método por ele proposto de
organização do cenário resultou.
16
TABELA I
RESPOSTAS AO QUESTIONÁRIO (PONTUAÇÕES FINAIS EM PERCENTAGEM)
Fig. 7 - Ecrã com o diagrama de spaghetti
VI. AVALIAÇÃO
Segundo Tsukumo [14], os Métodos de Avaliação de
Software mais comuns baseiam-se nos seguintes parâmetros:
Funcionalidade, Usabilidade Confiabilidade, Eficiência,
Manutenibilidade, Portabilidade.
A avaliação foi conduzida através de uma metodologia de
estudo de caso. O público-alvo foi um grupo (15) de alunos
que frequentam o Mestrado de Engenharia Mecânica no
ISEP uma vez que faz parte do seu curso a aprendizagem de
conteúdos Lean.
Foi feita uma apresentação aos alunos, explicados os
objetivos e funcionalidades do jogo após o que eles o
jogaram de forma autónoma.
Alguns dos parâmetros de avaliação foram passíveis de
ser recolhidos através da observação do grupo, enquanto
interagia com o jogo. No final, foram recolhidos quinze (15)
questionários preenchidos, tendo sido todos validados e
aceites. Um conjunto de entrevistas informais conduziu
igualmente à recolha de dados qualitativos para o estudo.
A. Questionário para a avaliação do Jogo
As perguntas foram escolhidas de modo a melhor
perceber e avaliar se o jogo é de facto intuitivo, tem
qualidade, é realista, motiva a aprendizagem entre outros
aspectos. Por outro lado, o questionário não deveria ser
demasiado extenso para não ser rejeitado pelos alunos. O
questionário de avaliação é composto pelas seguintes
afirmações:
1. O jogo é intuitivo.
2. O cenário proposto é realista.
3. O jogo permitiu-me compreender melhor o Método 5S.
4. Este jogo motiva a aprendizagem.
5. Este tipo de abordagem deve ser aplicado a outros
tópicos do Lean.
6. A informação fornecida no jogo tem qualidade.
7. A informação fornecida no jogo tem a profundidade
adequada.
8. Tenho conhecimento da existência de outro tipo de
jogos para o Método 5S.
9. Já joguei outro tipo de jogos sobre Lean.
10. Este jogo deve ser melhorado.
11. A aprendizagem do Método 5S deve ser feita num
formato diferente.
12. Este tipo de ferramentas é uma mais-valia para a
formação.
13. Este jogo é muito complexo.
Núm.
Discordo
Completa/
Discordo
Indiferente
Concordo
Concordo
Completa/
Não
resp.
1
0%
20%
0%
77,33%
6,67%
0%
2
0%
6,67%
13,33%
66,67%
13,33%
0%
3
0%
0%
46,47%
40%
13,33%
0%
4
0%
13,33%
20%
46,47%
20%
0%
5
0%
0%
6,67%
60%
33,33%
0%
6
0%
0%
26,67%
66,67%
6,67%
0%
7
0%
13,33%
40%
40%
0%
6,67%
8
26,67%
40%
20%
0%
13,33%
0%
9
33,33%
33,33%
26,67%
0%
6,67%
0%
10
0%
6,67%
6,67%
66,67%
20%
0%
11
1,03%
33,33%
40%
6,67%
6,67%
0%
12
0%
0%
0%
66,67%
33,33%
0%
13
33,33%
46,47%
13,33%
6,67%
0%
0%
Total
8,21%
16,41%
20%
41,54%
13,33%
0,51%
Os alunos responderam a cada uma destas questões,
assinalando, numa escala de 0 (mínimo) a 5 (máximo), o
quanto concordavam com as afirmações:
0 – Discordo completamente;
1 – Discordo;
3 – Indiferente;
4 – Concordo;
5 – Concordo plenamente.
Apesar desta observação não poder ser quantificada, nem
dar certezas nos resultados, já forneceu uma ideia clara da
aceitação do jogo e dos aspetos que devem ser melhorados.
B. Apresentação dos resultados
Segue-se, agora, a tabela resultante do processamento dos
quinze questionários preenchidos, onde se contabilizaram as
pontuações totais obtidas para cada afirmação do
questionário.
C. Discussão dos resultados obtidos
Neste tópico, serão apresentadas explicações dos
resultados obtidos para cada uma das afirmações do
questionário.
O jogo é intuitivo.
Para a primeira afirmação, oitenta por cento (80%) dos
jogadores concordaram que é intuitivo. É um ótimo
resultado, significando que a simulação do ambiente de
trabalho, familiar a todos estes, está realista, correspondendo
ao objetivo pretendido.
O cenário proposto é realista.
Apesar das dificuldades sentidas em criar elementos
espectáveis de serem encontrados no ambiente de trabalho
de um computador, na área de contabilidade, foi possível, de
acordo com estes resultados, criar um cenário realista,
oitenta por cento (80%) dos jogadores concordaram com a
afirmação.
Este resultado significa, ainda, que o nível de
complexidade do cenário transmite ao jogador a ideia de que
o computador faz parte de um ambiente de trabalho
empresarial, mas não o impede de jogar, por este não
possuir conhecimentos na área.
O jogo permitiu-me compreender melhor o Método 5S.
Já a afirmação 3 dividiu o grupo. Apesar de cinquenta e
três por cento (53%) concordarem que o jogo lhes permitiu
compreender melhor o Método 5S, quarenta e sete por cento
(47%) mostraram-se indiferentes. Isto pode ser devido ao
jogo não entrar em pormenores sobre a matéria, explicandose o conceito geral e os objetivos de cada etapa do processo.
Outra observação que deve ser feita é que o grupo que
avaliou o jogo é constituído por alunos que estão a
frequentar o Mestrado em Engenharia Mecânica e que já
possuem experiência nesta área. Para estes o jogo teria de
aprofundar a sua matéria, para que conseguisse cativá-los.
Este jogo motiva a aprendizagem.
Esta afirmação obteve um resultado positivo: sessenta e
sete por cento (67%) dos alunos concordam que o jogo
motiva aprendizagem dos conteúdos. Sendo esse um dos
principais requisitos, pode afirmar-se que foi cumprido com
sucesso.
Este tipo de abordagem deve ser aplicado a outros tópicos
do Lean.
Esta afirmação vem confirmar que existe uma
necessidade por responder de Jogos Sérios que dinamizem e
auxiliem a aprendizagem, de uma forma prática, de
conteúdos de Lean Manufacturing. Noventa e três por cento
(93%) dos jogadores concordaram com a afirmação
afirmando que existem, também, outros tópicos de Lean,
que podem ser ensinados através deste tipo de jogos.
A informação fornecida no jogo tem qualidade.
Uma vez que a informação utilizada no jogo resulta da
junção de uma pesquisa realizada e de uma apresentação
sobre o Método 5S, feita para a Lean Learning Academy,
era previsível que esta tivesse qualidade. Restava saber se
está ao nível de alunos de Mestrado, que já possuem alguma
experiencia prática.
Pode concluir-se que a qualidade da informação
apresentada está a esse nível uma vez que representa a
opinião de cerca de setenta e dois por cento (72%) dos
jogadores.
A informação fornecida no jogo tem a profundidade
adequada.
Em relação ao detalhe da informação fornecida, quarenta
por cento (40%) dos alunos que preencheram os
questionários são da opinião que não tem profundidade que
chegue. Esta afirmação pode ser explicada pelos mesmos
motivos da afirmação número três. Os alunos, que avaliaram
este jogo, já possuem experiência prática, bem como uma
licenciatura em Engenharia Mecânica, logo já estão
familiarizados com os conteúdos.
Em conversa, depois da avaliação, estes afirmaram que,
se a aplicação for direcionada para alunos que começam
agora a aprender estes conteúdos, a profundidade é a mais
indicada.
Tenho conhecimento da existência de outro tipo de jogos
para o Método 5S.
As pontuações atribuídas a esta afirmação permitiram
concluir que a maior parte dos alunos sessenta e sete por
cento (67%) não conhece nenhum jogo que tenha como
conteúdo o Método 5S.
Aos alunos que responderam que conhecem jogos que
possuem o Método 5S como conteúdo, treze por cento
(13%), afirmaram, depois da avaliação, que só conhecem
jogos reais com este tema e que para a plataforma digital é a
primeira vez que experimentaram um.
17
Já joguei outro tipo de jogos sobre Lean.
Esta afirmação espelha a realidade da situação atual desta
área de ensino. Já se concluiu que existem pouquíssimos
jogos digitais e bastantes jogos reais de Lean que não estão a
ser jogados. Sessenta e seis por cento (66%) dos jogadores
nunca tinham jogado jogos deste tipo.
Este jogo deve ser melhorado.
Esta afirmação é bastante relevante, pois permite avaliar
se existe qualidade na base do jogo, de modo a dar
continuidade à implementação deste. Da totalidade dos
alunos, oitenta e sete por cento (87%) afirmou que este jogo
deve ser melhorado, no sentido de implementar os cenários
em falta.
A aprendizagem do Método 5S deve ser feita num formato
diferente.
Esta afirmação parece tê-los dividido. Apesar da
diferença entre aqueles que têm uma forte opinião sobre esta
(catorze por cento (14%) concordaram e quarenta e seis por
cento (46%) discordaram), houve quarenta por cento (40%)
dos alunos que se mostraram indiferentes perante este ponto.
A razão de tanta indiferença pode estar centrada no facto de
os alunos já terem conhecimentos na matéria lecionada. A
pergunta seguinte pretende fazer o despiste para esse caso.
Assim sendo, pode concluir-se que quarenta e seis por cento
(46%) das pessoas inquiridas são da opinião que este
formato é bom para o ensino destes conteúdos.
Este tipo de ferramentas é uma mais-valia para a
formação.
Para esta afirmação não houve qualquer tipo de dúvidas,
uma vez que cem por cento (100%) dos inquiridos
concordaram com a afirmação. Como se tem vindo a
afirmar, jogos como este são uma mais-valia no auxílio da
formação. Existe um consenso generalizado de que são
necessárias mais ferramentas deste tipo para dinamizar a
aprendizagem e treino de conteúdos de Lean.
Este jogo é muito complexo.
Concluindo o questionário de avaliação, esta afirmação
servia de controlo para avaliar se é necessário complicar ou
simplificar o cenário inicial proposto. Caso este fosse muito
complexo e fosse necessário o jogador estar familiarizado
com conceitos de contabilidade, teria de ser simplificado.
Quarenta e sete por cento (47%) dos alunos não
concordam com a afirmação e trinta e três por cento (33%)
não concordam completamente. Para satisfazer este grupo
de alunos, pode optar-se por torná-lo mais complexo.
Contudo, a maioria dos alunos afirma que o cenário tem a
complexidade ideal
Outros comentários
Enquanto decorriam as avaliações, os alunos, que iam
acabando e entregando a sua avaliação, sugeriam
verbalmente algumas ideias. Um aluno sugeriu que em vez
das três fases que o jogo tem, usar cinco, uma para cada fase
do Método 5S, de modo a que quem jogar interiorize melhor
o conceito deste.
Esta ideia já tinha sido debatida na fase de conceção. Como
foi difícil encontrar um objetivo do jogo para certos
processos do Método 5S, de modo a que este fosse coeso,
optou-se por usar apenas três. Contudo, aprecia-se o facto de
os alunos terem revelado interesse em ajudar a melhorá-lo.
Vários alunos comentaram, ainda, que acharam o jogo
bom, que tem uma ideia interessante e bem conseguida.
Um aluno sugeriu que se use mais imagens, para explicar
o Método 5S na área de “Materiais de Estudo” do jogo. Este
18
é um ponto válido, que será tido em conta no trabalho futuro
deste projeto.
Um outro aluno apontou pequenos problemas que
encontrou no jogo, como: um documento não tinha nome e
uma pasta não dava para apagar.
No geral, houve um bom ambiente na sala durante a
avaliação, quatro ou mais jogadores jogaram o cenário mais
de uma vez. Todos os jogadores acabaram o jogo. Não
houve nenhum incidente a registar. Resumindo, os
resultados obtidos superaram as expectativas, havendo uma
grande aceitação do jogo pelo grupo que o avaliou.
A maior parte dos alunos inquiridos não conheciam
outros jogos digitais sobre Lean Manufacturing, o que
justifica que a pesquisa feita antes da implementação do
jogo só tenha encontrado um jogo com estas características.
VII. CONCLUSÕES
Este artigo propôs um Jogo Sério que permite pôr em
prática o Método 5S, servindo ainda como ferramenta
motivadora, para que quem o jogue aprofunde o seu
conhecimento na matéria.
Foi feita uma avaliação do estado atual dos Jogos Sérios
para esta área. Tendo em conta as necessidades e requisitos
obrigatórios, foi elaborado e implementado um jogo para dar
resposta a esta situação.
Após a avaliação realizada ao cenário implementado,
pôde concluir-se que esta é uma ferramenta motivadora para
a aprendizagem dos conteúdos propostos. Face a este
resultado, implementando os restantes cenários, ter-se-á uma
solução completa com probabilidade de sucesso no
mercado.
Em conclusão, pode dizer-se que, apesar de existirem
melhoramentos a serem feitos, como em qualquer outro
projeto, se obteve um bom jogo que servirá de base para
quem quiser aprender e adquirir conhecimentos sobre os
conteúdos que este aborda.
Foram tomadas decisões difíceis e ponderadas, correramse riscos ao escolher as plataformas do projeto, mas, no
final, obteve-se um jogo e uma boa base para a criação dos
restantes cenários projetados.
No que diz respeito a trabalhos futuros, agora que se
obteve um bom feedback e a confirmação que a ferramenta
proposta responde às necessidades sentidas, resta
implementar os restantes cenários, já delineados,
completando assim o jogo.
A. Notas Finais
O jogo está disponível online através do site
duartegomes.com/metodo5S. Pode dar opiniões e sugestões
para o correio eletrónico [email protected].
REFERENCIAS
[1] ThroughPut Solutions. Lean Manufacturing Definition - As We See It.
[Online] 18 de fevereiro de 2011. [Citação: 4 de outubro de 2011.]
[2] Peterson, Jim and Roland, Smith. The 5S Pocket Guide, Productivity.
Portland,USA : Productivity Press, 1998.
[3] Prensky, Marc. Digital Game-Based Learning. ACM Computers in
Entertainment, Vol. 1, No. 1. New York, NY : Games2train, 2003.
[4] Andrade, F. Possibilidades de uso do RPG. Available at:
http://www.historias.interativas.nom.br/educ/rpgtese.htm
[5] Chen, S., Michael, D., Serious Games: Games that Educate, Train and
Inform. USA, Thomson Course Technology. 2005
[6] Mcmeans, Cristal. Advantages Of Using 5s Simulation Games.
articlesnatch.com. [Online] 16 de fevereiro de 2011. [Citação: 4 de
outubro de 2011.] http://www.articlesnatch.com/Article/AdvantagesOf-Using-5s-Simulation-Games/1984525.
[7] America's Army. [Online] [Citação: 20 de 10 de 2011.] http://www.
americasarmy.com.
[8] e-VITA http://www.evitaproject.eu/ - Projeto que promove e investiga a
inovação orientada para a pedagogia, e que é cofinanciado pela DG
Educação e Cultura da Comissão Europeia, ao abrigo do Programa de
Aprendizagem ao Longo da Vida (Lifelong Learning Programme),
KA 3.
[9] R. Batista, C.V. Carvalho, Learning Through Role Play Games,
Proceedings of FIE 2008 - 38th IEEE Annual Frontiers in Education
Conference, October 2008
[10] Riyis, Marcos T. RPG e Educação. Available at::
http://www.jogodeaprender.com.br/artigos_1.html
[11] Ludosity. Lean Bicycle Factory Demonstration Game. [Online]
[Citação: 20 de 10 de 2011.] http://ludosity.com/library/lean-game/.
[12] Mcmeans, Cristal. Advantages Of Using 5s Simulation Games.
articlesnatch.com. [Online] 16 de fevereiro de 2011. [Citação: 4 de
outubro de 2011.] http://www.articlesnatch.com/Article/AdvantagesOf-Using-5s-Simulation-Games/1984525.
[13] Bialek, Ron, L. Duffy, Grace e W. Moran, John. Process Analysis
Tools - Spaghetti Diagram. asq.org. [Online] 2009. [Citação: 16 de
fevereiro de 2011.] http://asq.org/learn-about-quality/processanalysis-tools/overview/spaghetti-diagram.html 5/10/2010.
[14] Tsukumo, A. e. (1997). Qualidade de Software: Visões de Produto e
Processo de Software. VIII CITS - CONFERÊNCIA
INTERNACIONAL
DE
TECNOLOGIA
DE
SOFTWARE:QUALIDADE DE SOFTWARE. Curitiba, Paraná,
Brasil: Anais.
Duarte F.Gomes, nascido a 12 de fevereiro de 1987, de
Penafiel. Completou a Licenciatura em Engenharia
Informática no ISEP em 2009 (2005-2009). Encontra-se a
concluir o Mestrado em Sistemas Gráfico e Multimédia no
ISEP (2009-2011).
M. Pereira Lopes, é Licenciado (1990) em Engenharia
Mecânica pela Faculdade de Engenharia da Universidade
do Porto, Mestre em Logística e Engenharia Industrial,
especialidade de Logística e Distribuição e Doutorado em
Produção e Sistemas pela Escola de Engenharia da
Universidade do Minho.
É Professor Adjunto do Dep. Engenharia Mecânica do Instituto Superior
de Engenharia do Porto (ISEP) onde exerce atividade há mais de 18 anos.
Desenvolveu prática profissional em várias empresas nas áreas de Gestão
da Produção e Logística, durante 15 anos. É Diretor do Mestrado em
Gestão de Processos e Operações e investigador do Centro de Investigação
e Desenvolvimento em Engenharia Mecânica do qual foi Vice-Presidente
entre 2005 e 2006. Orientou/orienta mais de 20 teses de Mestrado e
Doutoramento, e participou/participa em vários projetos de investigação,
nacionais e internacionais, e projetos com empresas, que resultaram em
diversas publicações/comunicações e uma patente.
C. Vaz de Carvalho, Senior Member (SM) do IEEE. É
Licenciado (1988) e Mestre (1994) em Engenharia
Eletrotécnica e de Computadores pela Faculdade de
Engenharia da Universidade do Porto e Doutorado (2001)
em Tecnologias e Sistemas de Informação pela Escola de
Engenharia da Universidade do Minho.
É docente do Ensino Superior há 21 anos, encontrando-se atualmente na
categoria de Professor Adjunto do Dep. Engenharia Informática do Instituto
Superior de Engenharia do Porto (ISEP). Desempenhou o cargo de VicePresidente do Dep. Eng. Informática entre 2000 e 2001 e Presidente desse
Departamento entre 2003 e 2005. Foi Diretor (2001-2005) de eLearning do
Instituto Superior de Engenharia do Porto e do Instituto de
Desenvolvimento Tecnológico, a entidade do Instituto Politécnico do Porto
que faz a ligação com a realidade empresarial. Dirigiu, entre 1997 e 2000, a
Unidade de Ensino a Distância do Instituto Politécnico do Porto.
Atualmente, é Coordenador Científico do Grupo de Investigação GILT
(Graphics, Interaction and Learning Technologies), tendo orientado ou
orientando 7 teses de Doutoramento e 30 de Mestrado neste âmbito. Ao
longo da sua carreira foi autor de mais de 100 publicações e comunicações
sobre este tema, incluindo nove livros (como autor e editor). É ainda de
destacar a participação em mais de 20 projetos Nacionais e Europeus,
assumindo a coordenação global de vários.
Desde janeiro de 2011 é Presidente do Capítulo Português da
Sociedade de Educação do IEEE. Em agosto de 2011 foi reconhecido como
Membro Sénior do IEEE, em reconhecimento das atividades realizadas no
âmbito da Engenharia.
19
Abordagens Inovadoras a Jogos Sérios
S. Cruz-Lara, Member, IEEE, B. Fernández-Manjon, Member, IEEE, C. Vaz de Carvalho, Senior
Member, IEEE
Title— Innovative Approaches to Serious Games
Abstract— The field of Serious Games focus on the design,
development, application and use of games for other purposes
beyond entertainment. Education and training are the main
application areas, but Serious Games have been successfully
used in health, research, planning, emergency, and military
advertising. Despite the evidence of efficacy, displayed also in
this special edition, there is still limited use of Serious Games.
This has mainly to do with social issues and stereotypes about
the relationship of games and serious purposes. Initiatives like
the SEGAN network that address the need to systematize the
European approaches to Serious Games assume therefore
great relevance. SEGAN is a Community of Practice to
exchange ideas and experiences related to Serious Games. For
instance, SEGAN can be the right place to extend the
discussion on the high-quality articles that we present in this
special edition about innovative approaches to Serious Games.
Index Terms—Serious Games, Community of Practice,
Social Network, Game-Based Learning
O
S jogos são contextos estruturados, com regras bem
definidas, onde os jogadores têm objectivos e desafios
claros, com a vitória como meta final. Os jogos oferecem
um ambiente motivador e envolvente onde os utilizadores
'aprendem fazendo' através dos seus próprios erros, graças a
desafios adequados ao nível de competência do jogador e a
uma realimentação constante. É um ambiente controlado
capaz de reforçar as capacidades de decisão, trabalho em
equipa, as competências sociais, de liderança e colaboração.
Os Jogos Sérios ou Serious Games (SG) focam-se na
concepção, desenvolvimento, uso e aplicação de jogos para
outros fins para além do entretenimento. A educação e a
formação constituem as principais áreas de aplicação de SG,
mas eles têm sido utilizados, com igual sucesso, nas áreas da
saúde, investigação, planeamento, emergência, publicidade e
fins militares. No entanto, apesar da evidência de eficácia,
bem demonstrada pelo conjunto de excelentes artigos que
aqui publicamos, há ainda uma utilização limitada de SG.
Isto tem principalmente a ver com questões sociais e
estereótipos sobre a relação entre jogos e propósitos sérios.
E, no entanto, o número de projectos e outras iniciativas
Europeias de desenvolvimento de Jogos Sérios é bastante
elevado, uma vez que se trata de uma área em franco
progresso. Por exemplo, só ao abrigo do programa LLP
(Aprendizagem ao Longo da Vida) há mais de 65 projectos
em que os jogos são usados como ferramentas de
aprendizagem. Mas este é apenas um exemplo dado que há
S. Cruz-Lara is with the LORIA and the Université de Lorraine (e-mail:
[email protected])
B. Fernández is with the Complutense University of Madrid, Spain (email: [email protected]).
outros programas, como o Sétimo Programa-Quadro, que
financiam a concepção e desenvolvimento de jogos com esta
finalidade. Para além, naturalmente, de um conjunto cada
vez mais alargado de grupos de investigação e empresas que
trabalham nesta área [1].
O que também é claro é que estes projectos, embora
geralmente produzam materiais de qualidade, terminam sem
atingir um impacto evidente e alargado. Há uma evidente
falta de uma estratégia combinada que congregue os
resultados, as organizações e os indivíduos que beneficiaram
destas iniciativas para reunir conhecimento, experiência e
know-how avançado.
Assim, este é o momento de sistematizar as abordagens
para Jogos Sérios, combinando teoria, investigação e prática
de uma forma que promova a Europa como líder neste
campo. Para isso é necessário criar os meios para reunir
massa crítica, permitindo a criação de redes e comunidades
e criando as condições para discutir e elaborar
recomendações, análises e metodologias.
Um exemplo é este número especial da revista que
permite apresentar o resultado de vários processos de
investigação e aplicação nesta área.
Outro exemplo é a rede SEGAN – Serious Games
Network cujo objectivo é o de estudar, analisar e divulgar
informação sobre Jogos Sérios, permitindo:
Sistematizar processos de investigação e de
aplicação de Jogos Sérios na educação e formação
Trocar conhecimento, experiência e know-how entre
países diferentes, diferentes instituições e pessoas e
mesmo entre diferentes níveis de ensino
Identificar e difundir as melhores práticas no campo
Motivar novos atores a envolverem-se e a usar
Jogos Sérios
Definir caminhos futuros de investigação e
desenvolvimento
Em última análise, promover a Europa como um
centro de investigação, desenvolvimento e aplicação
de Jogos Sérios
Em termos concretos, a partir da rede SEGAN formou-se
uma Comunidade de Prática, já bastante alargada, sobre
Jogos Sérios. Esta Comunidade apoia-se em eventos e
ferramentas sociais online, de forma a aumentar a sua
visibilidade, generalizar a consciência dos benefícios e do
impacto dos Jogos Sérios e contribuir para a sua adopção e
utilização eficiente [2]. Os objectivos específicos são:
A criação de um portal social online que suporta a
Comunidade de Prática. A Comunidade está
organizada em Grupos de Interesse que produzem
relatórios
anuais
sobre
a
concepção,
desenvolvimento e avaliação de Jogos Sérios e o seu
uso em contextos específicos.
O desenvolvimento de um repositório com produtos,
artigos e projectos relacionados com Jogos Sérios
20
A produção de documentos de referência relativos à
concepção, desenvolvimento e avaliação de jogos
sérios
A criação de eventos locais sobre o projecto e sobre
o desenvolvimento de jogos sérios
A criação de uma série de conferências e escolas de
verão anuais
A preparação de um programa académico em Jogos
Sérios e um conjunto de módulos de formação
derivados desse programa
Finalmente, a criação de uma associação europeia
que assegure a continuidade e expansão da rede
Numa primeira etapa, a comunidade de prática foi
organizada em vários Grupos de Interesse, abordando
Tecnologia, Design, Avaliação, Jogos Sérios para
Formação, para o Ensino Superior, para o Ensino Básico e
Secundário e para a Mudança Social. A Comunidade apoiase em três ferramentas online fundamentais:
O portal social que inclui o repositório em
http://seriousgamesnet.eu/community
O web site da rede em http://seriousgamesnet.eu
Um grupo do Facebook, disponível em
http://www.facebook.com/groups/segan
A rede SEGAN tem vindo a organizar quatro tipos de
eventos:
Uma conferência anual sobre tópicos relacionados
com Jogos Sérios e Aprendizagem Baseada em
Jogos. A primeira edição teve lugar em Setembro de
2012, em Saragoça e a segunda edição terá lugar em
Junho de 2013, em Tallinn, na Estónia
Uma Escola de Verão anual, um evento de carácter
científico/técnico intensivo para um público-alvo de
estudantes, professores e profissionais. Cada Escola
de Verão dura 4 dias, com 7 horas de trabalho por
dia. Os tópicos abordados abrangem o desenho e o
desenvolvimento de Jogos Sérios. Os formadores são
professores das instituições parceiras da rede a que se
juntam professores convidados. A primeira edição
teve lugar em Setembro de 2012, em Saragoça e a
segunda edição terá lugar em Junho de 2013, em
Tallinn, na Estónia
Workshops locais são pequenos eventos (12
formandos, 4 horas) que cada parceiro organiza
Fig. 1 Grupo do Facebook
localmente. Estes eventos têm fins de divulgação,
mas também objectivos técnicos. Alguns destes
eventos foram organizados pelos parceiros para
apresentar a rede, para explicar e demonstrar Jogos
Sérios e, também, para mostrar como desenhar e
desenvolver Jogos Sérios.
Webinars, ou seminários online onde um palestrante
convidado desenvolve um determinado tema.
Exemplos de webinars já realizados são: What are
Serious Games, Game-Based Learning, Learning
Transfer from Games
Actualmente a Comunidade SEGAN conta já com cerca
de meio milhar de participantes activos, que contribuem
regularmente com informações, notícias, comentários e
opiniões. Mas o objectivo é continuar a crescer e ser, de
facto, uma voz importante, a nível Europeu, na área dos
Jogos Sérios.
SEGAN é o complemento ideal de iniciativas como esta
edição especial. Fornece o ambiente adequada para fomentar
a discussão em torno dos artigos que apresentamos nesta
edição. Tanto mais que tivemos a felicidade de poder contar
com um conjunto de propostas de alta qualidade que
certamente vão proporcionar ideias para futuros debates.
Aliás, a diversidade das áreas de aplicação dos SG está aqui
bem patente. Primeiro, I.A. Quintero et al apresentam um
estudo da utilização da TV digital como suporte para um SG
que promove a consciência ambiental.
M. Guenaga et al apresentam a utilização de SG para o
desenvolvimento de competências de empregabilidade,
descrevendo um modelo que relaciona claramente os
objectivos com a concepção do SG.
Ainda num âmbito empresarial e focando a metodologia
Lean temos duas perspectivas diferentes: G. Ramos et al
Fig. 2 Escola de Verão e Conferência em Saragoça
CRUZ, MANJÓN Y DE CARVALHO: ABORDAGENS INOVADORAS A JOGOS SÉRIOS
apresentam um SG que modela e replica os processos de
fabrico reais. D. Gomes et al apresenta um SG digital que
reforça competências ao nível da ferramenta 5S, uma das
componentes da filosofia Lean.
Finalmente, B. Manero et al apresentam um SG
extremamente inovador cujo objectivo é o de (re)despertar o
interesse pelas artes cénicas.
De facto, só esperamos que tenham tanto prazer e
usufruam tanto ao ler estes artigos como nós tivemos ao
fazer a sua revisão.
Os editores.
AGRADECIMIENTOS
A rede SEGAN é apoiada pela Comissão Europeia
através da sua Agência para a Educação, Audiovisual e
Cultura (EACEA), ao abrigo do programa Aprendizagem ao
Longo da Vida (LLP) na sua linha KA3, sob a referência
519332-LLP-1-2011-1-PT-KA3-KA3NW.
REFERÊNCIAS
[1] C.V. Carvalho, “Learning Games”, apresentado em COIED 2012 –
Conferência Online de Informática Educacional, Outubro de 2012
[2] C.V. Carvalho, P. Latorre e F. Serón, “Serious Games Network”, Actas
del III Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica,
Patrimonio e Innovación, Sevilla, Junho de 2012
EDITORES
Samuel Cruz-Lara recebeu o grau em Engenharia
em Sistemas Computacionais pelo Instituto
Tecnológico e de Estudos Superiores de
Monterrey (México, Campus Estado de México)
em 1981, o grau de Mestre em Informática em
1984 (Universidade Henri Poincaré, Nancy 1,
França) e o Doutoramento em Informática em
1988 (Instituto Politécnico Nacional de Lorraine,
Nancy, França). Actualmente é professor
associado no Instituto Universitário de Tecnologia de Nancy-Charlemagne
(Departamento de Informática) da Universidade de Lorraine (Nancy,
França).
21
É também membro permanente do LORIA (UMR 7503, equipa SYNALP)
um laboratório de investigação em Informática que depende do CNRS,
INRIA e da Universidade de Lorraine (Nancy, França). Samuel Cruz-Lara é
membro da subcomissão ISO TC37 / SC4 "Gestão de Recursos
Linguísticos", líder do projecto que definiu a norma MLIF "Multi Lingual
Information Framework" [ISO 24616:2012], responsável pelo projecto
europeu ITEA2 "EMPATHIC PRODUCTS: Enabling Intention and
Emotion aware products" (ITEA2 11005) no LORIA e membro do projecto
Interreg-III " ALLEGRO: Interactive Language Learning tools for German
and French”. Samuel Cruz-Lara foi membro entre 2008 e 2012, do grupo
SYMM “SYnchronized MultiMedia”), do W3C ("World Wide Web
Consortium") e, entre 2009 e 2012, responsável pelo projecto europeu
ITEA2 "METAVERSE1: Setting Global Standards among Real and Virtual
Worlds". É co-editor do "Journal of Virtual Worlds Research" [Volume 4,
Número 3, 2011] e "MPEG-V e Outras Normas ". Temas de investigação: o
multilinguismo, a aprendizagem de línguas estrangeiras, os mundos virtuais
imersivos 3D, realidade aumentada e detecção de emoções.
Baltasar Fernandez Manjon é Professor
Catedrático no Departamento de Engenharia de
Software e Inteligência Artificial (DISIA) da
Universidade Complutense de Madrid (UCM). É o
Director do grupo de investigação em e-Learning
(www.e-ucm.es). É membro do Grupo de Trabalho
3.3 "Investigação sobre os usos educacionais da
Comunicação e Tecnologias de Informação" da
Federação Internacional para Processamento de
Informação (IFIP) e do Comité Espanhol Técnico
para normalização do e-learning (AENOR CTN71/SC36 "Tecnologías de la
información para el Aprendizaje "). Os seus principais interesses de
investigação são o e-learning, usos educacionais dos jogos sérios, a
aplicação de normas educacionais e modelação do utilizador, áreas nas
quais já publicou mais de 120 trabalhos. É editor associado de IEEE
Transactions on learning Technologies, co-organizador e membro da
comissão de programa de várias conferências (ex. SIIE, ICALT, DIGITEL)
e editor de vários números especiais sobre e-learning: Journal of Universal
Computer Science (Springer, 2005 e 2007), Computers in Human
Behaviour (2008), Education, Technology and Society (2013).
Carlos Vaz de Carvalho é Doutorado em Sistemas
de Informação e Tecnologia pela Escola de
Engenharia da Universidade do Minho. É
professor no Departamento de Engenharia
Informática do Instituto Superior de Engenharia
(ISEP) do Politécnico do Porto. Foi investigador
no INESC (Grupo de Computação Gráfica), uma
instituição de I&D privada, entre 1988 e 1996. A
partir desse momento, desenvolveu a sua carreira científica no campo do elearning, no ISEP, onde é actualmente o Director do Grupo de I&D GILT
(Graphics, Interaction & Learning Technologies). Orientou/é orientador de
oito teses de doutoramento e 30 dissertações de mestrado, é autor de mais
de 100 publicações e comunicações, incluindo nove livros (como autor e
editor) e participou em mais de 20 projectos nacionais e europeus,
coordenando sete deles.
22
Enfoques Innovadores en Juegos Serios
S. Cruz-Lara, Member, IEEE, B. Fernández-Manjon, Senior Member, IEEE, C. Vaz de Carvalho,
Senior Member, IEEE
Title— Innovative Approaches to Serious Games
Abstract— The field of Serious Games focus on the design,
development, application and use of games for other purposes
beyond entertainment. Education and training are the main
application areas, but Serious Games have been successfully
used in health, research, planning, emergency, and military
advertising. Despite the evidence of efficacy, displayed also in
this special edition, there is still limited use of Serious Games.
This has mainly to do with social issues and stereotypes about
the relationship of games and serious purposes. Initiatives like
the SEGAN network that address the need to systematize the
European approaches to Serious Games assume therefore
great relevance. SEGAN is a Community of Practice to
exchange ideas and experiences related to Serious Games. For
instance, SEGAN can be the right place to extend the
discussion on the high-quality articles that we present in this
special edition about innovative approaches to Serious Games.
Index Terms—Serious Games, Community of Practice,
Social Network, Game-Based Learning
L
OS juegos son entornos estructurados, con reglas bien
definidas, donde los jugadores tienen objetivos y
desafios claros, normalmente con la victoria como meta
final. Los juegos proporcionan un ambiente motivador y
envolvente donde los jugadores “aprenden haciendo” a
través de sus propios errores, gracias a desafios adequados a
su nivel de competencia y a una realimentación constante.
Es un entorno controlado capaz de reforzar las capacidades
de decisión, de trabajo en equipo, las habilidades sociales,
de liderazgo y de colaboración.
Los juegos serios o juegos educativos (en inglés Serious
Games, SG) se centran en el diseño, desarrollo, aplicación y
uso de los juegos para otros fines que no son sólo el
entretenimiento. La educación y la formación son las
principales áreas de aplicación de los SG, pero se han
utilizado con éxito en otras áreas como, por ejemplo, la
salud, la investigación, la planificación, la gestion de
emergencias, la publicidad y el ámbito militar. Sin embargo,
a pesar de la evidencia de su eficacia (como lo demuestra los
artículos publicados en este número especial), todavía hay
un uso limitado de SG. Esto tiene que ver principalmente
con las cuestiones sociales y los estereotipos acerca de la
relación entre los juegos y estos propósitos serios.
Sin embargo existen numerosos proyectos y otras
iniciativas europeas de desarrollo de SG siendo ésta un área
muy activa. Por ejemplo, sólo en el área del programa LLP
(Long Life Learning Program, o aprendizaje a lo largo de la
S. Cruz-Lara is with the LORIA and the Université de Lorraine (e-mail:
[email protected])
B. Fernández is with the Complutense University of Madrid, Spain (email: {balta, imartinez}@fdi.ucm.es).
vida) hay mas de 65 proyectos en los que los juegos se usan
como herramienta de aprendizaje. Y este es sólo un ejemplo,
ya que hay otros programa como, por ejemplo, el Séptimo
Programa Marco que también financia el diseño y la
creación de este tipo de juegos. Además cada vez hay mas
grupos de investigación y empresas que trabajan en este área
[1].
Lo que también está claro es que estos proyectos, aunque
por lo general producen materiales de calidad, no terminan
de tener un impacto claro y amplio. Hay una clara falta de
una estrategia integradora que reuna los resultados, las
organizaciones y personas que se han beneficiado de estas
iniciativas para reunir los conocimientos, la experiencia y
este know-how avanzado.
Por lo tanto, este es el momento de sistematizar los
enfoques en SG, que combinen la teoría, la investigación y
la práctica de una manera que promueva que Europa sea un
líder en este campo. Para ello, es necesario crear los medios
para reunir una masa crítica, que permita la creación de
redes y comunidades y la creación de las condiciones para
discutir y hacer recomendaciones, analisis y metodologías
en SG.
Un ejemplo es este número especial que permite presentar
el resultado de diversos proyectos de investigación y de
aplicación en este ámbito.
Otro ejemplo es la red SEGAN – Serious Games Network
cuyo objetivo es estudiar, analizar y difundir información
sobre los juegos serios, permitiendo:
Sistematizar los procesos de investigación y de
aplicación de los juegos serios en la educación y la
formación
Intercambiar conocimientos, experiencias y knowhow entre los diferentes países, instituciones e
individuos e incluso entre los diferentes niveles de
educación
Identificar y difundir las mejores prácticas en el
campo
Alentar a nuevos actores a participar y utilizar los
juegos serios
Definir las futuras líneas de investigación y
desarrollo
Por último, la promoción de Europa como centro de
investigación, desarrollo y aplicación de proyectos
sobre juegos serios.
En concreto, a partir de la red SEGAN se ha formado una
comunidad de práctica, ya bastante amplia, sobre los juegos
serios. Esta comunidad se basa en las redes sociales y
herramientas en línea para aumentar su visibilidad,
generalizar el conocimiento y el impacto de los juegos
serios, así como contribuir a su adopción y uso eficiente [2].
Los objetivos específicos son:
La creación de un portal social en línea que de
soporte a la comunidad de práctica. La comunidad
CRUZ, MANJÓN Y DE CARVALHO: ENFOQUES INNOVADORES EN JUEGOS SERIOS
se organiza en grupos de interés que producen
informes anuales sobre el diseño, desarrollo y
evaluación de los juegos serios y su uso en
contextos específicos.
El desarrollo de un repositorio de productos,
artículos y proyectos relacionados con los juegos
serios
La producción de documentos de referencia
relacionados con el diseño, desarrollo y evaluación
de los juegos serios
La creación de eventos locales sobre el proyecto y el
desarrollo de los juegos serios
La creación de una serie de conferencias y escuelas
de verano anuales
La elaboración de un programa académico en juegos
serios y un conjunto de módulos de formación
derivados de este programa
Por último, la creación de una asociación europea
que garantice la continuidad y expansión de la red
En una primera etapa, la comunidad de práctica se
organizó en diferentes grupos de interés que abordan la
tecnología, diseño, evaluación, los juegos serios para la
formación, para la educación superior, para la educación
básica y secundaria y para motivar el cambio social. La
comunidad se basa en tres herramientas on-line:
El portal social que incluye el repositorio
http://seriousgamesnet.eu/community
El sitio web de la red en http://seriousgamesnet.eu
Un grupo de Facebook, disponible en
http://www.facebook.com/groups/segan
La red SEGAN ha organizado cuatro tipos de eventos:
Una conferencia anual sobre temas relacionados
con la los juegos serios y el aprendizaje basado en
juegos. La primera edición tuvo lugar en
septiembre de 2012 en Zaragoza y la segunda
edición se llevará a cabo en junio de 2013 en
Tallin, Estonia
Un escuela de verano anual, que es un evento de
científico / técnico orientado a una audiencia de
estudiantes, profesores y profesionales. Cada
escuela de verano dura 4 días, con 7 horas de
Fig. 1 Grupo do Facebook
23
trabajo por día. Los temas abordado incluyen el
diseño y el desarrollo de juegos juegos serios. Los
instructores son profesores de los centros asociados
de la red que se unen a los profesores invitados. La
primera edición tuvo lugar en septiembre de 2012
en Zaragoza y la segunda edición se llevará a cabo
en junio de 2013 en Tallin, Estonia
Talleres o workshop que son eventos mas pequeños
(12 alumnos, 4 horas) que cada socio organiza
localmente. Estos eventos tienen propósitos de
divulgación a la vez que pueden tener también
objetivos técnicos. Algunos de estos eventos fueron
organizados por los socios de la red para presentar,
explicar y demostrar por los juegos serios y
también muestran cómo diseñar y desarrollar los
juegos serios.
Webinars o seminarios en línea donde un orador
invitado desarrolla un tema en particular. Ejemplos
de seminarios web ya realizadas son las siguientes:
What are Serious Games, Game-Based Learning,
Learning Transfer from Games
Actualmente la comunidad SEGAN cuenta con medio
millar de participantes activos, que contribuyen
regularmente con información, noticias, comentarios y
opiniones. El objetivo es seguir creciendo y ser, de hecho,
una voz importante a nivel europeo en el campo de los
juegos serios.
SEGAN es el complemento ideal de iniciativas como esta
edición especial. Proporciona el entorno adecuado para
propiciar el debate en torno a los artículos que presentamos
en este número especial. Sobre todo porque hemos tenido la
suerte de contar con un conjunto de propuestas de alta
calidad que sin duda proporcionará ideas para futuras
discusiones. Por otra parte, la diversidad de áreas de
Fig. 2 Escola de Verão e Conferência em Saragoça
24
aplicación de SG ha quedado evidenciada. En primer lugar,
I.A. Quintero et al. presentó un estudio sobre el uso de la
televisión digital como un soporte para un SG que promueve
la conciencia ambiental.
M. Guenaga et al. describen el uso de SG para el
desarrollo de habilidades de empleo, donde se describe un
modelo que relaciona claramente los objetivos con el diseño
del juego.
En el ámbito de los negocios y la metodología Lean
tenemos dos perspectivas diferentes: G. Ramos et al.
presentan un modelado y un SG que replica los procesos de
fabricación reales. D. Gomes et al. presentan un SG que
refuerza las habilidades en la herramienta 5S, que es uno de
los componente utilizados en el enfoque Lean.
Finalmente, B. Manero et al. presentan un juego muy
innovador cuyo objetivo es motivar el interés de los alumnos
por en las artes escénicas.
Por tanto, sólo esperamos que tengais mismo placer y que
disfruteis de la lectura de estos artículos como el que hemos
tenido nosotros al su revisión y selección.
Los editores
AGRADECIMIENTOS
La red SEGAN está financiada por la Comisión Europea a
través de su Agencia para la Educación, Audiovisual y
Cultura (EACEA), en el marco del Long-Life Learning
Programm, en su línea KA3 (519332-LLP-1-2011 -1-enKA3-KA3NW).
REFERENCIAS
[1] C.V. Carvalho, “Learning Games”, apresentado em COIED 2012 –
Conferência Online de Informática Educacional, Outubro de 2012
[2] C.V. Carvalho, P. Latorre e F. Serón, “Serious Games Network”, Actas
del III Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica,
Patrimonio e Innovación, Sevilla, Junho de 2012
Samuel Cruz-Lara es miembro del subcomité ISO TC37 / SC4 “Gestión de
Recursos Lingüísticos”, líder del proyecto que definió la norma MLIF
“Multi Lingual Information Framework” [ISO 24616:2012], responsable
del proyecto europeo ITEA2 "EMPATHIC PRODUCTS: Enabling
Intention and Emotion aware products" (ITEA2 11005) en el LORIA, y
miembro del proyecto Interreg-III "ALLEGRO: Interactive Language
Learning tools for German and French". Samuel Cruz-Lara fue miembro
entre 2008 y 2012 del Grupo SYMM (“SYnchronized MultiMedia”) del
W3C (“World Wide Web Consortium”), entre 2009 y 2012 responsable del
proyecto europeo ITEA2 "METAVERSE1: Setting Global Standards
among Real and Virtual Worlds", y co-editor del "Journal of Virtual
Worlds Research" [Volume 4, Number 3, 2011] "MPEG-V and Other
Standards". Temas de investigación: multilingüismo, aprendizaje de
lenguas extranjeras, mundos virtuales et imersivos 3D, realidad aumentada
y detección de emociones
Baltasar Fernandez Manjon es catedrático en el
Departamento de Ingeniería del Software e
Inteligencia Artificial (DISIA) de la Universidad
Complutense de Madrid (UCM). Es el director del
grupo de investigación de e-Learning (www.eucm.es). Es miembro del Grupo de Trabajo 3.3
"Investigación sobre los usos educativos de
Comunicación y Tecnologías de la Información"
International
Federation
for
Information
Processing (IFIP) y del Comité Español de
Normalización en e-learning (AENOR CTN71/SC36 "Tecnologías de la
Información Para El Aprendizaje "). Sus intereses de investigación se
centran en e-learning, los usos educativos de los juegos serios, la aplicación
de los estándares educativos y modelado de usuario, áreas en las que ha
publicado más de 120 trabajos. Es editor asociado del IEEE Transactions
on Learning Technologies, co-organizador y miembro del comité de
programa de varias conferencias (por ejemplo SIIE, ICALT, DIGITEL) y
ha editado varias numeros especiales sobre e-learning: Journal of Universal
Computer Science (Springer, 2005 y 2007), Computers in Human
Behaviour (2008), Education, Technology and Society (2013).
EDITORES
Samuel Cruz-Lara obtuvo el grado de Ingeniero
en Sistemas Computacionales del Instituto
Tecnológico y de Estudios Superiores de
Monterrey, (México, Campus Estado de México)
en 1981, el grado de Master en Informática en
1984 (Universidad Henri Poincaré, Nancy 1,
Francia) y el grado de Doctor en Informática en
1988 (Instituto Nacional Politécnico de Lorena,
Nancy, Francia). Actualmente Samuel Cruz-Lara
es profesor asociado en el Instituto Universitario de Tecnología NancyCharlemagne (Departamento de Informática), Universidad de Lorena
(Nancy, Francia). Es también miembro permanente del LORIA (UMR
7503, equipo SYNALP) un laboratorio de investigación en Informática, que
depende del CNRS, del INRIA y de la Universidad de Lorena (Nancy,
Francia).
Carlos Vaz de Carvalho es doctor en Sistemas de
Información y Tecnología de la Facultad de
Ingeniería, Universidad de Minho. Es profesor en
el Departamento de Ingeniería Informática del
Instituto de Ingeniería (ISEP) de la Universidad
Politécnica de Oporto. Fue investigador en el
INESC (Grupo de Informática Gráfica), una
institución privada en I + D entre 1988 y 1996. A
partir de entonces, desarrolló su carrera científica en el ámbito del elearning en ISEP, donde actualmente es el Director del Grupo de I + D
GILT (Gráficos, Interacción y Tecnologías de Aprendizaje). Dirige o ha
dirigido ocho tesis doctorales y 30 tesis de master, es autor de más de 100
publicaciones y comunicaciones, entre ellas nueve libros (como autor y
editor) y ha participado en más de 20 proyectos nacionales y europeos,
coordinando cinco de ellos..
25
Kroster - Juego para Televisión Digital en MHP.
Proceso de Desarrollo y Consideraciones de Diseño
y de Programación Frente a Aspectos Técnicos
I. Abadía Quintero, M. Morales Rodríguez, Student Member, IEEE, C. Ortegón Barajas, J. Pradilla
Cerón, P. Madriñán and A. Navarro Cadavid, Senior Member, IEEE.
Title— Kroster – game for digital television in MHP
technology. Process development, design and programming
considerations versus technical aspects.
Abstract—This article present the development of Kroster, a
serious game created for digital television using MHP
technology. In the paper we make a description of the process
for the game creation, both from the engineering and the
design point of view, discussing programming and graphic
aspects. We describe some requirements for the development a
t-learning game and the restrictions associated with the TV
platform, specially the MHP development framework.
Index Terms— Digital Television; game; t-learning; MHP;
design and programming; technical aspects.
I. INTRODUCCIÓN
L
A televisión digital permite el acceso a regiones
apartadas, donde hay mayor biodiversidad y al mismo
tiempo se patenta más, la falta de apropiación y
conciencia de la misma [1]. Los contenidos de la televisión
terrestre tradicionalmente se han ocupado de la
“entretención” y muy poco de la educación, entre otras
cosas porque educar sin interactuar es una tarea sino
imposible, al menos muy difícil.
El despliegue de la TV digital en Colombia, utilizando el
estándar europeo DVB-T y posteriormente el DVB-T2 en el
año 2009 abre una serie de oportunidades para llegar con
contenido educativo interactivo a zonas apartadas de la
geografía. El uso del modelo t-learning bajo el concepto de
juegos serios puede ser una oportunidad interesante en un
país con una geografía extensa, donde la televisión y la radio
son los únicos medios de comunicación disponibles en
muchas regiones.
La posibilidad de desarrollo de aplicaciones interactivas
que permite el estándar europeo DVB mediante MHP
(Multimedia Home Platform) [2], así como las experiencias
existentes en el desarrollo de aplicaciones de t-learning,
bien sea usando MHP, Jinga o herramientas propietarias, ha
motivado el desarrollo del trabajo que se presenta en este
artículo, que se basa en el desarrollo de un juego educativo
interactivo para TV digital empleando MHP y el paradigma
de juegos serios. El juego se basa en conceptos de educación
ambiental y conservación de especies en peligro de
extinción propias del país.
I. Abadía, M. Morales, C. Ortegón, J. Pradilla, P. Madriñán and A.
Navarro Cadavid. Laboratorio de Investigación en Informática y
Telecomunicaciones i2t. Universidad Icesi. Calle 18 No. 122-135 Pance,
Cali – Colombia ([email protected], [email protected],
[email protected], [email protected],
[email protected], [email protected])
La creación de un juego para televisión digital se centra
en dos focos de trabajo, programación y diseño; cada área
posee una relación intrínseca con los aspectos técnicos del
medio televisivo y su aplicación con aspectos de
jugabilidad. Ambas áreas deben tener como objetivo
principal realizar un acercamiento al medio, especificando y
determinando los alcances y los obstáculos que se presentan
para cada una, con base en la documentación existente y en
un proceso de prueba/error (en la mayoría de aspectos). El
proceso para el desarrollo de Kroster, en general, fue
progresivo, desarrollando partes del juego y readaptando
aspectos, tanto de diseño como de programación, teniendo
en cuenta los requerimientos que iban surgiendo. Ambos
procesos se desarrollaron de forma independiente y se
retroalimentaron con base en los resultados que arrojaron las
fases de prueba y simulación de cada parte.
Un esquema del proceso de diseño del juego, en general, se
puede observar en la Figura 1. El artículo está dividido de la
siguiente manera: En la sección II se muestra la motivación
y antecedentes del proyecto; en la sección III se hace una
descripción del juego y de las consideraciones de diseño
tanto en los aspectos técnicos como en los aspectos gráficos;
en la sección IV se describe el proceso de programación y
las restricciones asociadas a MHP y al entorno de televisión
en el desarrollo de un juego; en la sección V se discuten los
aspectos de diseño gráfico del juego y las decisiones que se
tomaron a lo largo del proceso de desarrollo, con el fin de
lograr un aspecto gráfico adecuado y una jugabilidad
aceptable. Finalmente, en la sección VI se muestran las
conclusiones y trabajo futuro.
II. MOTIVACIÓN Y ANTECEDENTES
Los juegos serios han crecido en importancia en los
últimos años. Sus antecedentes se remontan al libro de Clark
Abdt, Serious Games [3], y han retomado fuerza en los
últimos 5 años, gracias al desarrollo de las tecnologías de
juegos 3D y las tarjetas gráficas.
En el caso de las aplicaciones para Televisión Interactiva,
las tecnologías disponibles, ya sea MHP ó Jinga, así como la
capacidad computacional de las cajas decodificadoras (Set
Top Boxes - STB), ponen restricciones importantes sobre el
desarrollo y uso de los juegos serios en este medio. En los
siguientes apartados se hace una breve discusión acerca de
los juegos serios y los antecedentes encontrados sobre
juegos para televisión interactiva, que motivaron el trabajo
que aquí se presenta.
26
Figura 1. Proceso de creación del juego Kroster
A. Acerca de los Juegos Serios
Un juego serio, es aquel cuyo propósito principal (sin
importar su naturaleza) se acerca a aspectos relacionados
con la información, la formación y la enseñanza, utilizando
el entretenimiento como principal herramienta de
comunicación [4]. En general, se pueden encontrar
opiniones divididas frente a si los juegos serios se deben
encontrar estrechamente relacionados con objetivos
educativos [5], [6], o si deben estar relacionados con
propósitos informativos y persuasivos enfocados a la
formación [7]. Esta clase de aplicaciones poseen
características de interacción con el usuario, en las que a
través de la diversión, el entretenimiento y en general, el
juego y la lúdica, promueven la transferencia de alguna
clase de información [8]. Desde el punto de vista de su
clasificación, pueden existir juegos de diferentes tipos e
índoles, desde los más simples (como juegos de parejas o
trivias), hasta juegos de alta complejidad que pueden
simular una realidad (juegos de simulación, realidad
aumentada e inmersión del jugador) [9]. Así mismo, se
listan dependiendo del área donde trabajen, ya sea
directamente en ámbitos educativos, aunque se pueden
encontrar aplicaciones en áreas de salud, militar, transporte
y medios informativos [7].
B. En Relación con la Televisión
Aunque no existe, hasta donde conocen los autores, una
relación directa entre juegos serios y televisión, sí se han
definido dos áreas que promueven el entretenimiento
educativo a partir de la interacción con este medio. Por una
parte, se encuentra el t-learning, como una convergencia de
tecnologías que promueven el aprendizaje por medio de la
televisión [10]. Esta área en constante crecimiento, asegura
que en el aprendizaje a través de la televisión, la interacción
surge como un mecanismo fundamental para adquirir y
desarrollar conocimientos, favoreciendo capacidades como
la comunicación, el análisis y el descubrimiento [11].
Por otro lado, se encuentra el edutainment (sigla
resultante de la combinación de education y entertainment) ,
como un concepto que se refiere a segmentos de televisión
que se complementan con elementos de aprendizaje [12], lo
que convierte la experiencia de aprendizaje en algo más
divertido a través de retos y actividades basadas en el
entretenimiento [13], [14].
En general, en el entretenimiento educativo a través de la
televisión, el usuario/jugador, construye sus propios
conocimientos a partir de su contacto con el conocimiento,
utilizando varios enfoques: aprender haciendo, aprender de
los errores, aprendizaje mediante contacto o relación, juegos
de rol y aprendizaje constructivista. Los contenidos,
aplicaciones y juegos pueden tener metas, reglas y modos de
competencia distintas y pueden generar posibilidades de
placer y oportunidades diferentes que motivan al
usuario/jugador a jugar y a entender o asimilar cierta clase
de información específica [15].
C. Algunos Antecedentes de Juegos para Televisión
A continuación se hace una breve revisión de algunas
aplicaciones educativas para televisión, que ilustran los
conceptos expuestos anteriorimente:
1. CBeebies.
Propuesto por la BBC de Londres, es un canal de televisión
cuyo público son niños menores de 6 años y cuyo principal
objetivo es acompañar y reforzar las destrezas preescolares
de los niños. En general, el canal transmite contenidos
audiovisuales y programas de distintos tópicos, y
adicionalmente se puede encontrar contenido interactivo,
desde juegos y trivias, hasta karaokes, que apoyan la
información que se encuentra transmitiendo [16]. La versión
web
del
canal
puede
ser
consultada
en
http://www.bbc.co.uk/cbeebies/.
2. A Turma da Árvore.
Programa de alta audiencia de la televisión brasilera,
dirigido a niños de hasta 6 años con problemas de
analfabetismo. Fue uno de los pioneros en la television
sudamericana en incluir aspectos de interactividad a una
transmisión de televisión. El programa abarca temas de
educación ambiental, salud y conceptos de ciudadanía, por
medio de la historia de un grupo de titeres que viven en lo
alto de un árbol. La versión interactiva del programa,
plantea diferentes canales de comunicación entre el alumno
y el profesor, y presenta juegos interactivos que ayudan al
desarrollo de la historia, y puntos de quiebre a decisión del
usuario [17].
Figura 2. Aplicación Build a truck, que invita al niño a construir un
camión por medio del control remoto [16]
QUINTERO et al.: KROSTER - JUEGO PARA TELEVISIÓN DIGITAL EN MHP. PROCESO DE DESARROLLO Y... 27
Figura 3. Juego “Nem todo lixo é lixo”, del programa A turma da Árvore,
en el que los niños deben clasificar las basuras en distintos grupos
reciclables [17]
3. Rummikub.
Juego matemático proveniente del canal RummiTV, y cuyo
principal objetivo es estimular el aprendizaje de operaciones
matemáticas y capacidades de razonamiento lógico en niños
y jovenes por encima de los 8 años. El juego consiste en una
serie de fichas puestas en un tablero, en donde el jugador
debe competir con otros jugadores para deshacerse de todas
las fichas que posee. La forma de deshacerse de ellas, es
formando grupos de fichas y realizando una serie de
operaciones con ellas (por medio del color o de los dígitos
que representan) [18].
4. Actve Learning.
Es un módulo interactivo desarrollado por la empresa indú
DTH-Tata sky, y se encuentra dirigido a niños de entre 7-12
años. Hace parte de una serie de aplicaciones interactivas
para televisión, que van desde aprendizaje de inglés,
aprendizaje de cocina, juegos y música. Este módulo, es
presentado a modo de trivias en diferentes temas, como
matemáticas, ciencias, alimentación, entre otras, en donde el
niño puede responder, y acumular puntos con los cuales
puede reclamar premios [19].
Figura 4. Interfaz gráfica del juego Rummikub [18].
Figura 5. Interfaz gráfica Actve Learning. [19].
D. Motivación para Kroster
Los países de otras latitudes por fuera de la zona tropical,
centran su visualización del mundo en un ciclo de 4
estaciones, mientras que un país ecuatorial como Colombia,
basa su diferenciación climática en una cuestión de altitud.
Todo el año se encuentran todos los climas gracias a unas
diferencias de altura sobre el nivel del mar. Para alguien
acostumbrado a las 4 estaciones puede parecer muy raro un
país que las tenga siempre, ya que es un asunto espacial y no
temporal. Los animales y las plantas dependen de un hábitat
y es así como funciona en este país de contrastes físicos
atemporales.
Este fenómeno de los pisos térmicos y la diversidad de
fauna que habita a diferentes alturas, desde el nivel del mar
hasta las nieves perpetuas por encima de los cinco mil
metros de altura, motivó el desarrollo de un juego que
permita al jugador aprender de una manera agradable acerca
de la fauna existente en los diferentes pisos térmicos.
Así nace la propuesta de “Kroster”, un paseo de “kros”
(cross) a través de pisos “tér”micos, en 3 niveles que
permiten al usuario, televidente y jugador, tres en uno, hacer
el recorrido cambiando de lugar: en primera persona, en
tercera persona y con vista cenital o elevada.
E. Consideraciones de Diseño
Kroster es un juego cuya temática fundamental es la
concientización hacia la conservación de la biodiversidad.
Su objetivo principal de enseñanza es la asociación lógica
entre pisos térmicos, sus condiciones climáticas y los
ecosistemas presentes en él (fauna y flora). Para lograr este
objetivo se usan capas de información e imágenes
esquemáticas, que comunican al jugador los conceptos
propios de cada piso térmico.
Pero en este proceso de concientización, el cambio de
puntos de vista es esencial. Para quien ha nacido en un lugar
y nunca ha salido de éste, lo único verdadero es su mundo,
no tiene como o con qué compararse y eso hace que no vea
las cosas que lo hacen único y dificulta su propia valoración.
Kroster es un juego con respiración, de estructuración
orgánica: primero el recorrido es subiendo, luego bajando y
por último es un remanso, una analogía del ciclo de la vida.
El inicio: es en tercera persona, a nivel. Subida por una
montaña, desde una perspectiva un poco alejada, pero
permite que el jugador vaya tomando conciencia de lo que
pasa, viéndolo y causándolo al mismo tiempo.
El climax: del juego se logra al llegar a la cima, donde se
cambia de posición y debe lanzarse en primera persona por
un río.
En la primera parte del juego el movimiento bastante
restringido, es muy vertical, hay obstáculos que deben
saltarse, usando flecha arriba en el control, mientras el
descenso es horizontal, los obstáculos están entre la derecha
y la izquierda, y así deben esquivarse por medio de las
flechas de un lado a otro.
Desenlace del juego: por último se llega al mar, donde la
vista cambia a cenital (Figura 6e), ahora el jugador tiene un
panorama más completo, lo ve todo desde arriba,
combinando lo vertical con lo horizontal, en un juego que va
enriqueciendo la experiencia de aprendizaje.
F. Descripción del Juego
Kroster presenta tres niveles, consecuentes con los tres
puntos de vista de parte del jugador, que se deben completar
28
en un tiempo determinado. Al jugador se le asigna un
puntaje dependiendo de los elementos recolectados, el
tiempo empleado y el logro del objetivo: rescatar a una
especie en vía de extinción.
En el primero, el jugador toma el rol de un bicicrossista
(Figura 6b), en tercera persona, que recorre el piso térmico
cálido; en él, debe esquivar obstáculos (i.e., huecos, llantas y
manchas de aceite) y recolectar a una serie de frutos
autóctonos, propios de este ecosistema; al finalizar, debe
rescatar un mono araña. En este nivel, se desarrolla además
un bono (Figura 6c) en el que el jugador debe esquivar
troncos que van cayendo de un árbol y recolectar una serie
de monos, para ganar puntos extra.
El segundo nivel (Figura 6d), presenta al jugador
haciendo rafting en el piso térmico de páramo (por encima
de los 3000 metros); toma como punto de vista la parte
trasera del personaje; el jugador debe esquivar troncos que
bajan por el río y recolectar frailejones, que es un arbusto
propio del páramo, para al final rescatar a un tapir, que es
una especie endémica en peligro de extinción.
Por último, el tercer nivel (Figura 6e), se presenta
mediante una vista cenital, el jugador es el capitán de un
bote y debe rescatar el mayor número de ballenas jorobadas
posibles, en competencia con navíos pesqueros que
intentarán pescarlas.
Se puede acceder a cada uno de los niveles, por medio de
un mapa principal. En él, se brinda información relevante
para cada piso térmico y se resume la puntuación de cada
nivel (Figura 6f).
III. PROCESO DE PROGRAMACIÓN. CONSIDERACIONES
FRENTE A ASPECTOS TÉCNICOS Y RESTRICCIONES DEL
ENTORNO DE DESARROLLO
MHP [2] es el sistema intermediario (middleware) que
fue desarrollado por DVB fórum y estandarizado por ETSI
para el desarrollo y ejecución de aplicaciones interactivas en
el sistema de televisión digital europeo, que buscaba
disponer de una plataforma común que garantizara la
interoperabilidad de aplicaciones independientemente del
fabricante del Receptor, ya fuera un Set Top Box (STB) o
un televisor.
Dada la baja capacidad computacional de los receptores,
los desarrolladores de MHP impusieron restricciones
importantes en el manejo de gráficos y en el manejo de
memoria, por lo que el desarrollo de juegos sobre esta
plataforma difiere de forma considerable del desarrollo
Figura 6. a) Identidad del juego - logotipo b) Piso térmico cálido - Nivel 1;
c) Bonus nivel 1; d) Piso térmico Páramo - Nivel 2; e) Nivel final. Carrera
contra los piratas; y f) Mapa inicial desde donde se acceden a todos los
niveles
sobre otro tipo de plataformas como las consolas de juegos o
computadores.
En la práctica, el despliegue de MHP y de dispositivos
con capacidad de ejecutar aplicaciones MHP ha sido
bastante limitado, lo que impone restricciones adicionales a
un desarrollo como Kroster. A esto se suma la poca
disponibilidad de herramientas de desarrollo amigables, que
permitan que personas con bajos conocimientos de
programación desarrollen aplicaciones en MHP.
Con el fin de superar algunas de las limitaciones del
estandar MHP, el grupo de trabajo desarrolló la librería
TVGame, orientada al desarrollo de juegos, que busca
simplificar el proceso. TVGame es una librería diseñada para
desarrollar juegos en Multimedia Home Platform [MHP],
cuya estructura ha sido construida por el equipo de
desarrollo a lo largo de la implementación de Kroster. Esta
librería está conformada por una serie de clases que le
permiten al desarrollador enfrentar la creación de un juego
de forma amigable, contemplando soluciones a situaciones
referentes al ciclo del juego y el manejo de capas y
animaciones (sprites que son elementos gráficos usados en
los videojuegos, que permiten un uso más eficiente de los
recursos de procesador.). Es una base para el desarrollo de
aplicaciones en MHP y está fundamentada en el ciclo básico
de un juego (Figura 7), en el ciclo de una aplicación y en los
métodos necesarios que se deben definir para que suceda
dicho ciclo (Figura 8).
A. Aspectos de Programación
La implementación de la aplicación Kroster se desarrolló
por medio de la librería TVGame, que facilita el manejo de
imágenes, capas, colisiones y animaciones en el desarrollo
del juego.
Figura 7. Ciclo básico del juego
Figura 8. Ciclo de la aplicación
Como se mencionó la idea principal del desarrollo de
TVGame fue realizar una librería independiente que
permitiera su implementación en el desarrollo de juegos en
MHP y se consideró la exportación de la misma en un
archivo .jar para su posterior distribución e implementación.
Kroster no fue la primera aplicación que se desarrolló con la
librería, pero sí el primer juego completo y con él se
identificó la necesidad de agregar y realizar ciertas
modificaciones a dicha librería para hacerla más completa y
utilizable, conservando siempre su sentido genérico,
contemplado desde el principio.
TVGame consta de una estructura ligera y genérica, en sus
inicios solamente se encontraban las clases básicas para el
manejo y disposición de imágenes, que son catalogadas
como capas, estáticas y en movimiento en el canvas (i.e
Layer.java, ImageLayer.java, RoadLayer.java, Sprite.java,
TiledLayer.java), la carga de recursos gráficos de la
aplicación (Resource.java) y la clase principal del juego en
donde encontramos el ciclo del juego (Figura 7)
(Game.java).
En Kroster las clases Layer.java y LayerManager.java
están dispuestas para el manejo de capas en cada nivel (e.g.,
el fondo, el personaje principal y los objetos que interactúan
directa o indirectamente con él), dándole libertad al
programador para enfocarse en las acciones y los
movimientos dentro del escenario, en lugar de centrar su
atención en la sincronización de los diferentes elementos y
su ubicación en pantalla, como debe hacerse en el MHP
estándar. Pero, debido a que el punto de vista del jugador y
la interacción del personaje con los elementos del fondo y
con los objetos en el espacio son diferentes dependiendo de
qué tan alejados se encuentren de la cámara en el nivel
(debido al efecto de perspectiva), fue necesario el desarrollo
de una clase llamada PerspectiveUtil.java, agregada a la
librería TVGame, que permite el manejo de un mundo visto
en tres dimensiones, tal como se ilustra en la Figura 9.
Resultaba razonable que el programador hiciera uso la
clase PerspectiveUtil.java para darle un aspecto más realista
a los elementos, cumpliendo con la restricción existente de
no sobrepasar las quince capas en escena; pero el primer
nivel (clima cálido) contaba con casi un centenar de
elementos en escena, que complicó la tarea del movimiento
de forma sincrónica y la ubicación verdadera en pantalla en
relación con el jugador. Por esto, esta tarea fue delegada al
manejador de capas, sin fusionar sus lógicas, dándole al
programador la capacidad de controlar el juego de forma
automática (asignando la tarea del manejo perspectivo al
Layer Manager) o de forma manual (considerando los
ajustes necesarios sobre posición en las capas). Sin
embargo, aun con esa adición y modificación a la librería
para el manejo de perspectivas y manejo sincrónico de las
Figura 9. Efecto de perspectiva en el juego. Aunque el trampolín se
encuentra alineado con la palma, el manejo de capas permite superponerlo
dependiendo de la posición del jugador
capas no resultó ser suficiente para la implementación del
segundo nivel, donde se hace uso de un efecto de 3D en
primera persona, en la que los objetos se acercan al jugador
a medida que va bajando por el rio en el recorrido del nivel.
Para realizar el ajuste constante de tamaño de los objetos,
teniendo como referencia la proximidad con el personaje, se
presentaron dos alternativas: la primera, sobrecargar el
procesador del STB modificando el tamaño de las imágenes
en tiempo real, para contar así con un arreglo de imágenes
de diferentes tamaños para pintarlas dinámicamente
dependiendo de su posición en el nivel.; y la segunda, que
resultó ser más efectiva por cuestiones de rendimiento y
optimización de recursos, fue establecer que se precargarían
únicamente cinco tamaños de una misma imagen. La carga
de memoria con imágenes de diferentes tamaños debe
realizarse con especial cuidado porque se sale del control de
la librería y puede detener la aplicación. Para la ejecución de
este proceso de carga de imágenes, se utiliza la clase
Resource.java, usada en la librería TVGame para importar
las imágenes. Esta clase cuenta con la característica de
importar la imagen tan sólo una vez, de tal forma que si en
otro momento se le solicita, la imagen a la que se hace
referencia es la misma que se había cargado, optimizando el
uso de recursos en el STB. Sin embargo si la imagen
cargada originalmente se usa para crear una copia con
características alteradas (como es el caso del tamaño) la
referencia inicial se pierde y la imagen deja de ser la misma.
Esto quiere decir que por cada vez que se modifica el
tamaño de una imagen por medio del método resize() de la
clase Resource.java, se entrega un objeto imagen
completamente nuevo, con espacio propio en memoria. Por
lo tanto, es necesario controlar la operación de cambio de
tamaño se realice una única vez y que la imagen sea
utilizada en cada uno de los objetos que requieran ese
tamaño de imagen.
Para la visualización del río con un efecto de perspectiva,
fue necesario tener en cuenta que las imágenes tipo carretera
aprovechan su característica de ser repetitivas, tanto en su
profundidad como en su simetría; de tal forma que no es
necesario almacenar toda la imagen, ya que con solo una
esquina se puede formar el resto. Su construcción depende
que los detalles de la imagen en la parte superior coincidan
con los de la parte inferior, y que los tamaños de estos
detalles cambien debido a la inclinación de la imagen. Un
ejemplo de esta construcción se puede observar en la Figura
10.
La clase sprite.java, encargada del manejo y el
funcionamiento de los sprites, que son capas del juego cuya
función especial es la animación de elementos, pudiendo
adoptar o cambiar su forma en cualquier momento. Su
Figura 10. Imagen tipo carretera. Construcción del río en el nivel 2
30
utilidad se centra en la sencillez de uso, pues al recibir una
imagen, son capaces de fraccionarla en pequeñas imágenes
como en una línea de tiempo, pintándolas una por una para
obtener la sensación de movimiento. Adicionalmente, dichas
animaciones se pueden configurar para que se muestren tan
sólo algunos de los frames y lograr así movimientos
definidos para determinadas situaciones, (e.g. saltar, dar una
patada, caminar).
Dado que en el segundo nivel los objetos debían salir del
horizonte, navegar sobre el río y finalmente sobrepasar el
personaje en el flotador, el manejo de capas utilizado en el
primer nivel debió replantearse. Debido a que realizar la
priorización de las imágenes de forma manual, o a través de
una clase organizadora que revisara cuales imágenes
tendrían prioridad en la pantalla en un momento específico,
resultaba bastante ineficiente (debido a la cantidad de
validaciones que debían realizarse para cumplir con las
especificaciones); se creó una nueva clase contenedora de
layers, con funciones similares a las ya existentes en la clase
Layer Manager, pero con la posibilidad de manejar tres
espacios (frontal, medio y fondo). Se desarrolló entonces la
clase de tipo layer, llamada SpacialContainer.java, que
debió ser agregada al Layer Manager ya que sobre él recae
la responsabilidad de dibujar todas las capas del nivel.
Para lograr los efectos de profundidad y cambio de
tamaño de las imágenes de acuerdo con el recorrido, se
establece que todas las capas almacenadas en el espacio
frontal y en el espacio del fondo nunca cambien su
priorización a la hora de pintar (e.g., el personaje flotando y
el rio); y que los objetos del espacio medio (MIDDLE) no
tienen una priorización fija, sino que ella cambia de acuerdo
con un nuevo atributo de posición relativa, que puede tomar
tres valores: back, middle y front. La priorización de capas
se muestra en la Figura 11.
La clase SpacialContainer , desarrollada para Kroster, no
se incluyó como parte de la librería TVGame, debido a que
utiliza objetos que no están concebidos en la librería de
juegos, (aquellos con atributo de posición relativa y posición
en el eje Z). Además, se implementó una función para el
cálculo de las posiciones de los elementos en pantalla (para
el cálculo de los ejes X y Y), en función de los siguientes
parámetros, ilustrados en la Figura 12.
• Elevación de la visión (A), medida para determinar
que tan inclinado se está proyectando el suelo, y calcular
así el movimiento que debe realizarse;
• Porcentaje de acercamiento (B), porcentaje de
distancia que hay desde el horizonte hasta el personaje
(C), y debido a que los objetos sobrepasan la posición del
personaje, el porcentaje puede tomar valores negativos;
Figura 11. Priorización de capas para el nivel páramo
Figura 12. Parámetros para determinar la posición de un elemento en
pantalla
• Objetivo en el eje Y (D), posición en el eje Y donde
se encuentra el personaje principal esperando a ser
alcanzado por los objetos circundantes;
• Centro sobre el eje X (F), eje que divide la pantalla
en dos, izquierda y derecha;
• Punto de origen (G), coordenadas en X y Y de donde
parte el objeto; y
• Dimensiones relativas (H), ancho y alto con el que
debe pintarse el objeto en un momento específico.
La clase que contiene la anterior función se encuentra
implementada en DimensionalDealer.java, pero el cálculo
del porcentaje de acercamiento se encuentra dentro de la
clase Objeto3D.java. Ya que estas clases no pertenecen en sí
a la librería de juegos TVGame, no deben tener un orden
específico por paquetes, ni ser genéricas, sino que pueden
ser adaptadas a las necesidades específicas del juego. Las
colisiones entre el personaje y los objetos del río se hacen
sobre el plano XZ, por lo tanto fue necesario crear también
un atributo de profundidad.
A pesar de que la librería de juegos permite redefinir las
colisiones como colisiones avanzadas, no fue posible
adaptar esta función al segundo nivel, pues para pasar por
una colisión redefinida, la librería debe primero revisar las
colisiones absolutas sobre el plano XY. Al estar las
colisiones en el río en el plano XZ, se generan problemas de
manejo entre las dos funcionalidades.
B. Validación y Pruebas
Dadas las condiciones del sistema MHP y ya que los STB
no son computadores de propósito general, el desarrollo de
cada uno de los niveles del juego se hace en un computador
convencional. Antes de cargar el programa en el STB, este
debe ser simulado en un computador que contiene un
emulador de MHO, para luego ser probado en un televisor
por medio de un Set Top Box (STB) con soporte para MHP.
La simulación se realiza a través de un software de
emulación, que le permite al desarrollador tener un ambiente
para probar los Xlets (nombre que se le da a un componente
de software en MHP, y de forma similar el applet en java)
que desarrolle y le brinda una idea de su desempeño en un
STB real. En Kroster, se utilizó el emulador XleTView [20],
cuya configuración y funcionamiento dependen de un
archivo principal desarrollado por el equipo de ingeniería
del proyecto, el cual no se distribuye junto con el paquete
original de XleTView. La simulación en esta herramienta
consiste, básicamente, en hacer uso de la aplicación de
manera local para probar su funcionamiento y desplegarla
como si se tratara de un STB real. En referencia a Kroster,
las pruebas para el desarrollo de la librería se realizaron en
el simulador de escritorio, prescindiendo de algunas
funciones visuales como rotar una imagen o cargar una
imagen traslucida, ya que estas no funcionaban bajo MHP.
Dichas funciones (de la clase Resource.java) no persisten en
la librería y no fueron usadas en el desarrollo.
Para la realización de pruebas en un STB se debe emular
el ambiente bajo el cual trabajará la aplicación en una
estación transmisora real. Para ello se utilizó el laboratorio
de TV del grupo de investigación, que consta de: un
transmisor de laboratorio marca Teleview, que incorpora el
modulador digital con formato DVB, que permite reproducir
un flujo MPEG proveniente de una entrada de tipo DVBASI/SMPTE -310M a desde un servidor de video por medio
de un puerto USB y que convierte el flujo de video en una
señal de aire en el rango de frecuencias 55-956MHz y 9562150 MHz; un STB con soporte MHP, marca Telesystem;
dos antenas, una transmisora, conectada al Teleview y otra
receptora conectada al STB, que capta la señal que es
trasmitida por la estación base. Adicional a ello, para
realizar la transmisión del contenido interactivo, se usa el
sistema OpenCaster [21], una colección de herramientas de
uso libre diseñadas para ejecutar sobre sistemas operativos
Linux, que permite generar, procesar, multiplexar,
reproducir y enviar la aplicación interactiva sobre un
TransportStream MPEG-2 que se emite al aire, de acuerdo
al estándar DVB. Para transmitir la aplicación, es necesario
contar con el código fuente de la misma junto con las
imágenes y los archivos .class, que se generan cuando se
construye la aplicación, los que deben ser transmitidos desde
el Teleview hasta el STB y que se visualizan en la pantalla
de salida conectada a la STB para ejecutar el proceso de
interacción. El montaje de laboratorio se muestra en la
Figura 13.
IV. PROCESO DE DISEÑO. CONSIDERACIONES FRENTE A
ASPECTOS TÉCNICOS
La construcción y el desarrollo de una aplicación para
televisión digital están condicionados por diferentes factores
de tipo técnico, que afectan la forma en que se desarrollan y
se conciben creativamente para este medio [22]. En el caso
específico del desarrollo de la aplicación Kroster, el primer
paso en el ámbito de diseño, fue determinar en papel, las
funcionalidades de los elementos, su estructura general (a
modo de boceto) y, al mismo tiempo, su jugabilidad
(playability).
Figura 13. Montaje de laboratorio Kroster
Adicional a ello, se determinó la identidad del juego
(logotipo y paleta de colores a utilizar), se definieron tanto
sus aspectos iconográficos, como sus características de
interacción, y se seleccionó la tipografía a utilizar. La
restricción técnica relacionada con el peso de las imágenes
para su correcta visualización en el STB, limita en gran
medida la construcción de parámetros para la realización de
una propuesta gráfica y tiene un peso importante en la
definición de aspectos estéticos.
Esto a su vez, restringe la utilización de paletas de
colores variadas y de efectos como degradados y sombras.
Por esto, las imágenes utilizadas son de orden esquemático,
con un alto nivel de contraste, en especial para aquellas cuya
legibilidad era importante para la interacción, las cuales
fueron delineadas con un borde blanco.
En cuanto a la tipografía, a pesar de que se recomienda el
uso de distintas familias tipográficas (e.g., Helvética, Arial o
Verdana) para televisión [23], [24], en la práctica, los dos
STB de pruebas no permitieron la instalación de fuentes
diferentes a las disponibles de fábrica, lo que limitó el uso
de diferentes fuentes tipográficas descritas en la literatura y
en documentación de MHP. Por tanto, se realizaron los
elementos textuales en formato de imagen (Figura 14),
garantizando la claridad de la información y la consistencia
gráfica del juego. Para elementos explicativos de mayor
extensión (como zonas informativas), dada la falta de
información referente a cómo otras fuentes tipográficas
pueden ser usadas en aplicaciones en MHP, se utilizó la
fuente Tiresias, por ser la única disponible instalada en los
STB de pruebas.
El proceso de definición de la interacción del usuario,
estuvo limitada por los medios de entrada con los que se
pretendía que el usuario interactuara, en este caso, el control
remoto. El usuario puede manipular el movimiento del
personaje en cada uno de los niveles con las 4 flechas de
dirección; por otra parte, dos de las teclas de colores y la
tecla enter, se utilizan para acceder a las opciones de
jugabilidad (e.g., acceder al menú o a la ayuda, salir del
juego, elegir un nivel determinado). En la Figura 15 se
puede apreciar la definición de los parámetros de interacción
en los principales lugares de navegación del juego: a) mapa
principal, para elegir un nivel utilizando las flechas y para
entrar al nivel, la tecla enter; b) mapa principal, para obtener
ayuda la tecla azul y para salir del juego la tecla roja; c)
dentro de un nivel, para obtener ayuda la tecla azul y para
desplegar el menú, la tecla verde; d) en el menú, para
desplazarse entre opciones, flechas arriba y abajo y para
escoger una opción, la tecla enter; y e) en las ventanas
contextuales de ayuda e instrucciones, para cerrar la
ventana, la tecla roja y para desplazarse entre slides, las
teclas derecha e izquierda.
Figura 14. Tipografías utilizadas en elementos informativos dentro del
juego
32
Figura 17. Diferencias de proporción y posicionamiento de los
elementos entre la maqueta estática realizada (a) y el montaje en la
emulación en XLeTView (b)
Figura 15. Parámetros de interacción del juego
Al realizar el prototipo del primer nivel, se establecieron
los principales elementos en dos niveles de profundidad,
para emular espacialidad y la sensación de recorrido: la
construcción de un fondo mucho más largo que el tamaño
total de la visualización en pantalla que se desplazará
lentamente; y la determinación de varios niveles de
perspectiva, con algunos elementos estáticos y otros
dinámicos (e.g., nubes en movimiento), para lograr la
percepción de profundidad.
La mayoría de imágenes se exportaron en formato PNG
(Portable Network Graphics), por su condición de
transparencia); otras, como el fondo y la carretera (de tipo
mosaico), en formato JPEG, para garantizar un menor
tamaño de archivo. Para obtener imágenes con un menor
tamaño de archivo, dado que se estaba diseñando con
paletas de colores reducidas, se optó inicialmente por
exportar las imágenes optimizadas para web, con las
opciones PNG-8 con transparencia, reduciendo al máximo la
cantidad de colores utilizados (entre 8 y 6). Tras la
integración del primer nivel y la simulación local en
XleTView, se presentaron falencias en algunos aspectos
como la definición de los bordes y problemas en el tamaño y
la proporción, como resultado de la exportación (Figura 16).
Por esta razón, se modificó de PNG-8 a PNG-24, que
aunque aumenta su tamaño de archivo en algunos kilobytes,
garantiza una correcta visualización.
Por otro lado, dado que la proporción en la que se trabajó
estuvo definida por la resolución de pantalla común en
computadores (1024x768), se presentó un inconveniente con
la visualización de los elementos en la pantalla del televisor
(ver Figura 17); por esto se realizó una corrección
aproximada de la proporción y de la ubicación de los
elementos en pantalla, basándose en una proporción cercana
a los 800x600px. Esta decisión estuvo basada las siguientes
razones:
• XLeTView no cuenta con la posibilidad de emular en
diferentes proporciones de pantalla (por defecto
emula en una ventana estándar aprox. de 800x600);
• no existe una forma para emular el cambio de
proporción entre una pantalla convencional de
computador (4:3) y una pantalla de televisor (16:9);
• no existen herramientas gráficas ni utilidades de
Figura 16. Problemas de definición de las imágenes al optimizarlas en
PNG-8
conversión que permitan exportar imágenes
directamente para televisión y que realicen la
conversión respectiva de un pixel de computador
(1x1) a un pixel de televisión (equivalente a 1,067x1
pixel de computador).
Aunque el primer nivel tenía varios niveles de
profundidad, el usuario no alcanzaba a diferenciar los
elementos que hacían parte del juego de los simplemente
decorativos; por esto, determinó colocar en los elementos
relevantes, es decir, los que el usuario recoge durante el
juego, un halo luminoso con una animación de movimiento
circular (ver Figura 18).
Por otro lado, para animar objetos (e.g., el ciclista) se
utilizan sprites que por su sucesión, simulan la progresión
del movimiento al cambiar de imagen a imagen. Esta
sucesión de imágenes se realiza con un número mínimo de
imágenes, para garantizar un tamaño pequeño de archivos,
pero con la cantidad exacta que permita que se vea un
movimiento fluido. En muchos casos, en especial en los
niveles 2 y 3, se presentaron inconvenientes para determinar
el número de sprites requeridos; además, fue necesario
agregar un sprite en blanco al principio de cada sucesión,
para visualizar de forma correcta la animación.
El proceso de diseño se complementó con la realización
de los prototipos del segundo y tercer nivel, con los
parámetros definidos en la realización y posterior puesta en
marcha del nivel uno.
En la integración de cada nivel, se realizaron correcciones
y adaptaciones, en especial de cambio de imágenes y
detalles gráficos, cuya necesidad se observó durante la
simulación y algunas pruebas con usuarios piloto.
Finalmente, se encontró que el agregar funcionalidades
adicionales al proceso de navegación (e.g., entrar por medio
de una tecla de color y no mediante la tecla enter u obtener
Figura 18. Sprites animados para elementos relevantes en el juego
información mediante una tecla de color y no de forma
automática), resultaba ser perjudicial para el uso amigable
del juego por parte del usuario, debido a una carga excesiva
de información adicional. Por esta razón, fue necesario
realizar cambios considerables en las funcionalidades
relacionadas con la forma de acceder a un nivel y obtener
información acerca del mismo.
REFERENCIAS
[1]
[2]
[3]
V. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO
[4]
El uso de MHP como herramienta para el desarrollo de
juegos ha representado un reto en la implementación de
clases para el manejo de aspectos de lógica y vistas del
juego. En algunos casos fue necesario recurrir a técnicas
empleadas en los primeros juegos de computador, para
poder cumplir las restricciones de MHP.
Establecer un manejo para las perspectivas que se
manejan en la lógica de los juegos es algo que se debe tener
en cuenta, y que a pesar que existen vistas clásicas, resulta
indispensable que el programador determine esto para
facilitar el desarrollo y el despliegue de los gráficos de la
aplicación.
En cuanto al diseño, cabe mencionar que si bien existen
recomendaciones generalizadas en cuanto a aspectos
estéticos, gráficos y de interacción, para la construcción de
aplicaciones, no existen lineamientos de orden técnico
relacionados con estos aspectos, que permitan a un equipo
creativo establecer de manera clara las reglas de creación.
Esto a su vez, ocasiona que los procesos de diseño se
presenten como procesos iterativos de creación y corrección
de aspectos gráficos. A pesar que la realización de este
juego, ha posibilitado la aclaración de muchos de esos
aspectos que se relacionan con lineamientos técnicos, desde
profesiones creativas es indispensable contar con estudios
especializados
que
permitan
establecer
unas
recomendaciones claras en referencia a dichas temáticas, y
que sean consecuentes con las nuevas tecnologías y
realizando una exploración enfocada hacia los nuevos
lenguajes de construcción que se están planteando para
televisión (e.g. HbbTV/HTML5 y CSSTV).
En general, podemos afirmar que si bien debe existir una
optimización de recursos tanto gráficos como de código, es
necesario complementar dicho proceso con el uso de
herramientas externas (como OpenCaster) que permitan
solucionar problemas relacionados con la implementación
de código y de insumos, y con la correcta transmisión de la
aplicación.
El proceso de desarrollo de juegos educativos para la TV
Digital Interactiva es un trabajo multidisciplinar que debe
combinar habilidades técnicas de programación, habilidades
de diseño y usabilidad, así como los conceptos pedagógicos
asociados al medio empleado.
Como parte de la evolución de este trabajo, en la
actualidad se desarrolla una versión de Kroster para HbbTV,
que permitirá comparar aspectos técnicos y restricciones de
usabilidad e interface entre las dos plataformas de TV
interactiva.
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
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34
Iván Abadía. Diseñador gráfico de la Universidad del
Valle (2009) con áreas de interés en diseño de la
interacción, interfaces gráficas, multimedia, usabilidad y
televisión digital. Hace parte del grupo i2t de la Facultad
de Ingeniería de la Universidad Icesi, como Joven
Investigador de Colciencias, en áreas relacionadas con la
televisión digital en Colombia, sus paradigmas, sus
requerimientos técnicos y las posibilidades de este
medio dentro de la sociedad colombiana y el desarrollo
de interfaces gráficas de usuario.
Madelayne
Morales
Rodríguez.
Ingeniera
Telemática de la Universidad Icesi (2012) con interés
en las áreas de planeación y gerencia de proyectos en
tecnologías de la información y las comunicaciones
(TIC) y servicios interactivos. Desde su último año de
carrera es miembro del Grupo de Investigación en
Informática y Telecomunicaciones (i2T) de Icesi, en
el que trabaja en la línea de comunicaciones
inalámbricas. Actualmente hace parte del equipo de
investigadores del Proyecto SUCCESS TV [Servicio universal en
cooperación Colombia-España para sistemas satélite de televisión]
financiado por Colciencias, ejecutado por i2t.
Camilo Ortegón Barajas. Estudiante de Ingenieria
Telemática en la Universidad Icesi. Miembro del
semillero de investigación del grupo de Investigación
i2t de la Universidad Icesi desde 2011.
Patricia Madriñán Rodriguez. Diseñadora Industrial
de la Universidad Pontificia Bolivariana de Medellin
(1994), Especialización en Producción Multimedia
Universidad Politécnica de Valencia (1998), estudiante
de doctorado en Educación con énfasis en mediación
pedagógica, Universidad LaSalle Costa Rica.
Actualmente es investigadora en el grupo i2t de la
Universidad Icesi, en áreas de diseño de interfaces y
usabilidad.
Juan Vicente Pradilla Cerón. Ingeniero de Sistema e
Ingeniero Telemático de la Universidad Icesi, y Master
en Gestión Informática y Telecomunicaciones con
énfasis en Telecomunicaciones de la Universidad Icesi.
Actualmente adelanta sus estudios de Doctorado. Sus
áreas de interés incluyen las redes inalámbricas y las
comunicaciones cuánticas.
Andrés Navarro Cadavid (M’95–SM’11) Ingeniero
Electrónico (1993) y Magister en Gestión de tecnología
(1999) de la Universidad Pontificia Bolivariana en
Medellín, Doctor Ingeniero en Telecomunicación de la
Universitat Politécnica de Valencia (2003). IEEE
Senior Member, Consejero del Programa Nacional de
Electrónica, Telecomunicaciones e Informática, del
Sistema Nacional de C&T en Colombia. Director del
grupo de Investigación i2t de la Universidad Icesi desde 1999, miembro del
Centro de excelencia en TIC – ARTICA.
35
Serious Games para el Desarrollo de
Competencias Orientadas al Empleo
Mariluz Guenaga, Sonia Arranz, Isabel Rubio, Eduardo Aguilar, Alex Ortiz de Guinea, Alex Rayón,
Marijose Bezanilla, Iratxe Menchaca
Title – Serious Games for the development of general skills
oriented to employment
Abstract – This paper presents the research work carried out
by an interdisciplinary group of technologists, educators and
entertainment experts from the University of Deusto to develop
a serious game to work generic skills in job-oriented education.
This innovative serious game focuses on entrepreneurship
skills and problem solving. Technology is a facilitator for a new
teaching methodology, but it also imposes certain restrictions
to be considered by the entire project team.
Index Terms— Employability, Entrepreneurship, Generic
Competencies, Higher Education, Problem Solving, Serious
Games.
I. INTRODUCCIÓN
A
CTUALMENTE nos encontramos inmersos en un
importante cambio de paradigma educativo que viene
determinado, entre otras cosas, por la transición de una
concepción de la enseñanza centrada en la transmisión de
conocimientos, a una nueva concepción centrada en el
estudiante, consensuada internacionalmente, y que apuesta
por el desarrollo de competencias como clave para el logro
de mayores cotas de calidad y equidad educativa [1].
En los últimos años, las competencias se están
incorporando a la educación obligatoria y a la educación
superior casi al mismo tiempo, a pesar de que los orígenes,
MariluzGuenaga es responsable de la unidad de investigación
DeustoTech Learning y profesora doctora del Dpto. de Ingeniería
Informática de la facultad de Ingeniería. Universidad de Deusto. Avda.
Universidades 24, 48007 Bilbao. (email: [email protected])
Sonia Arranz es investigadora en el equipo Innova de la facultad de
Psicología y Educación de la Universidad de Deusto. Avda. Universidades
24, 48007 Bilbao. (email: [email protected])
Isabel Rubio es investigadora en el Instituto de Estudios de Ocio y
profesora doctora de la Facultad de Ciencias Sociales y Humanas. Avda.
Eduardo Aguilar es investigador en el Instituto de Estudios de Ocio y
profesor de la Facultad de Ciencias Sociales y Humanas. Universidad de
Deusto.
Avda.
Universidades
24,
48007
Bilbao.
(email:
[email protected])
Alex Ortiz de Guinea es técnico de investigación en DeustoTech
Learning–Deusto Institute of Technology, Universidad de Deusto. Avda.
Alex Rayón es profesor del Departamento de Tecnologías Industriales
de la facultad de Ingeniería e investigador de DeustoTech Learning.
Universidad de Deusto. Avda. Universidades 24, 48007 Bilbao. (email:
[email protected])
María José Bezanilla es profesora doctora en la Facultad de Psicología y
Educación, investigadora del grupo Innova. Universidad de Deusto. Avda.
Universidades 24, 48007 Bilbao. (email:[email protected])
Iratxe Menchaca es ayudante de investigación en DeustoTech Learning–
Deusto Institute of Technology, Universidad de Deusto. Avda.
el modo de plantearse y el papel que pueden jugar en cada
uno de los niveles educativos pueda ser diferente[2]. No
obstante, las competencias se presentan en ambos casos
como «un instrumento potente para el cambio del paradigma
que supone la educación de la persona en toda su
integridad»[3].
En la Universidad de Deusto (UD)podemos marcar el año
2001 como hito en la incorporación de las competencias en
el modelo educativo, momento en el que se publicó el
Marco Pedagógico de la UD. Fue el fruto de un gran trabajo
de reflexión a nivel institucional y en todas las Facultades,
se definió el perfil de los graduados de Deusto y el mapa de
competencias. En base a ellos se concretaron las
competencias genéricas y específicas a desarrollar en cada
titulación y curso. En 2011 nos planteamos una innovación
importante para trabajar y evaluar las competencias: los
juegos serios, o serious games, como herramienta
innovadora, atractiva y con grandes posibilidades para
nuestro alumnado.
Para ello diseñamos el proyecto Serious Games for
Education (SG4Edu) dentro de la UD y en el marco del
programa Bizkailab apoyado por la Diputación Foral de
Bizkaia. Este proyecto tiene como objetivo desarrollar un
serious game para trabajar y evaluar las competencias para
la empleabilidad, concretamente hemos seleccionado el
espíritu emprendedor y la resolución de problemas. Está
orientado a los alumnos de últimos cursos de grado y
primeros de post-grado, y para llevarlo a cabo hemos unido
la experiencia y conocimientos de cuatro grupos de
investigación:
DeustoTech
Learning,
DeustoTech
Computing, Innova y el Instituto de Estudios del Ocio.
A. Retos del Proyecto
Tras un estudio de publicaciones y proyectos en la línea
del que planteamos en este artículo, hemos encontrado que
cada vez es más frecuente encontrar experiencias de uso de
los videojuegos en educación superior, como por ejemplo el
proyecto europeo Chermug LLP [4]. Con respecto a las
competencias que se trabajan en este estudio, también se
están desarrollando Serious Games específicamente
dirigidos a potenciar el emprendizaje [5] o la resolución de
problemas [6]. Sin embargo, el juego que aquí proponemos
además de integrar dos competencias genéricas
especialmente relevantes para el desarrollo profesional de
los estudiantes universitarios, se ha diseñado desde el
modelo de Aprendizaje Basado en Competencias de la
Universidad de Deusto, teniendo en cuenta aspectos claves
de este modelo como son la importancia de un sistema de
evaluación alineado con las competencias y las
metodologías, o el ofertar un feedback inmediato y relevante
36
a los estudiantes. Pensamos que la incorporación de estas
variables pedagógicas en el diseño de un Serious Game
puede contribuir de forma significativa al desarrollo de los
diferentes elementos que integran estas competencias
genéricas.
Dada la naturaleza innovadora y multidisciplinar del
proyecto se plantean diversos retos tecnológicos, así como
lúdicos y pedagógicos. Entre los primeros podemos
destacar:
- Garantizar la interoperabilidad del desarrollo
realizado para toda la comunidad universitaria. Es
importante que el juego que se desarrolle llegue a la
mayor variedad de plataformas y dispositivos posibles,
dentro delas utilizadas habitualmente por los alumnos.
- Adaptar el alcance del proyecto, y los condicionantes
económicos y temporales existentes, a las necesidades
pedagógicas, con un gameplay interesante que atraiga a
los usuarios.
- Asegurar la correcta transformación de los
planteamientos pedagógicos en mecánica de juego
implementable.
Se han planteado también retos en el ámbito pedagógico y
del ocio. Los retos en este sentido han sido:
Elegir las competencias genéricas a trabajar a
través del juego. En base a diversos criterios, que se
expondrán más adelante, hemos tenido que elegir las
competencias a desarrollar y el nivel en que cada una
será abordada.
Definir el perfil de usuario final, sus
características, gustos y preferencias a la hora de utilizar
las TIC y en concreto en su uso de juegos, consolas y
móviles. Determinamos como público objetivo del
proyecto los estudiantes de últimos cursos de grado y
primero de post-grado, ya que las competencias para el
empleo tienen mayor sentido cuanto más cerca están los
alumnos del mercado laboral. Estos usuarios imponen
una serie de características y condiciones a la hora de
desarrollar un producto lúdico-educativo para ellos.
La transición de actividades presenciales a juegos
online. La dinámica para trabajar las competencias, el
tipo de actividades, la interacción entre alumnos que no
tienen por qué compartir un espacio físico ni temporal, la
narrativa del juego…todo ello ha supuesto un importante
desafío para el equipo.
Los condicionantes impuestos por la propia
tecnología y por el alcance temporal y económico del
proyecto. El proyecto tiene una duración de 12 meses y
un presupuesto de unas 3300 horas de trabajo de todo el
equipo. Los planteamientos propuestos en algunas
ocasiones por el equipo didáctico suponían un esfuerzo
tecnológico demasiado importante para poder abordarlo
dentro del proyecto, por lo que ha sido necesario
rediseñar algunos planteamientos, actividades y enfoques
para adecuarse a la viabilidad del proyecto.
II. UNA APROXIMACIÓN A LOS SERIOUS GAMES
El juego en general, y el videojuego en particular, como
herramienta de aprendizaje se lleva utilizando en la
educación universitaria desde hace unos años. Aunque
generalmente se juega para divertirse, hay quien afirma que
se juega principalmente para aprender, aunque ésta sea una
intención inconsciente[7]. La modalidad de videojuego
denominada Serious Games se caracteriza por haber sido
diseñada especialmente con objetivos educativos, de
entrenamiento e información [8]. Esto no implica que el
juego no tenga que ser divertido, sino que se diseña el
entretenimiento del juego para educar, de forma que el
aprendizaje del estudiante pase a ser divertido [9].
Entre las características distintivas de este tipo de
videojuegos, destacan[10]: estar orientados al entrenamiento
en habilidades o a la comprensión de procesos complejos;
modelizar situaciones de la vida real [11]; y tener intereses
declarados en sus contenidos (políticos, económicos,
psicológicos, religiosos, etc.). Así, y considerando la
definición que en 1970 dio Clark Abt al término Serious
Games[12], para la modelización formal de este juego se
han considerado los siguientes componentes estructurales:
- Objetivos: deben estar claramente definidos y ser
conocidos en todo momento por el jugador. En este
contexto de un Serious Game de ámbito educativo
universitario, quedarán explicitados en los objetivos de
aprendizaje de las competencias que se quieran trabajar.
- Reglas: es el componente donde quedará
determinado el orden de juego, los derechos y
responsabilidades de los jugadores y los objetivos que
debe perseguir cada jugador para alcanzar el reto que se
le propone.
- Reto: determina cuándo se da por completado el
juego. El jugador se enfrentará a problemas para los
cuales tendrá que buscar soluciones, de forma que una
vez resueltos todos, se dará por alcanzado el reto. Para
este Serious Game que se propone, los criterios de cierre
de los escenarios parciales y del final (juego terminado),
se concretarán en resultados de aprendizaje.
- Interacción: es el componente que surge de la propia
mecánica y dinámica del juego [13], y que dará lugar a
todas las experiencias que tenga el jugador. Éstas
emergerán continuamente como resultado del feedback
inmediato que deba ofrecer el juego, y que además
muestre evidencias de progreso para alcanzar el reto
final (criterio de cierre del juego).
Agregando estos componentes se produce la aparición de
diferentes escenarios o contextos, que crean una experiencia
de inmersión donde los jugadores se convierten en parte de
la acción, y sus acciones tienen efectos en el entorno que
modeliza el juego.
Blackman realiza una sinopsis de los juegos en la
industria y en sus aplicaciones[14]. Así, estos videojuegos
se pueden emplear para cumplir objetivos formativos en
áreas como defensa, educación, exploración científica,
sanidad, política pública, comunicación estratégica, gestión
de emergencias, planificación urbana, ingeniería, religión,
política, etc. De este modo, en estas áreas se podrían
emplear juegos para aplicaciones como el incremento de la
habilidad de resolución de problemas, la simulación de
situaciones de escenarios reales, el fomento de la
colaboración, etc.
En lo que a educación se refiere, uno de los más famosos
antepasados de los actuales Serious Games es The Oregon
GUENAGA et al.: SERIOUS GAMES PARA EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS ORIENTADAS AL EMPLEO 37
Trail, creado por tres profesores de historia en 1971. En el
ámbito universitario en España, en el estudio y exposición
de resultados del uso didáctico de los Serious Games,
destacan el proyecto Aprende y Juega con EA, coordinado
desde la Universidad de Alcalá y la UNED en colaboración
con Electronic Arts; el Máster Universitario en Creación,
Diseño e Ingeniería Multimedia de la Universitat Ramón
Llull; el grupo F9 de la Universidad de Barcelona; Grupo
Joven TIC de la Universidat Oberta de Catalunya; o el curso
«Designing serious (video)games: From theory to practical
applications» de la Universidad de Zaragoza.
Fuera de España podemos destacar instituciones como
Futurelab, GaLA (Games and Learning Alliance), SGI
(Serious Games Institute), Innovation in education para la
creación de videojuegos para la educación (Reino Unido); el
proyecto Europeo SimAULA, para la creación de escenarios
de aprendizaje vía simulaciones; las plataformas Learning
Spaces y E-kampus de 3Dsoft de formación para la
educación inmersiva, y empleadas por varias instituciones
educativas y universidades en Colombia; o el trabajo de
Muratet et al. [15] que presenta un estudio en torno a un
Serious Game para la adquisición de conocimientos de
programación.
III. REALIDAD DE LA JUVENTUD EN RELACIÓN AL OCIO
DIGITAL Y EL APRENDIZAJE
El grupo de usuarios para el que se está diseñando el
proyecto es el público universitario, concretamente el que
está cursando los últimos cursos de grado y primeros de
postgrado ofrecidos por la Universidad de Deusto. Esta
decisión, además de identificar el usuario final, dota al
proyecto de la posibilidad de ser experimentado y validado
por alumnos y profesores universitarios en un contexto real.
Asimismo, nos permite reflexionar e incorporar importantes
matices sobre el público destinatario, referido a lo lúdico, la
diversión, el ocio y el aprendizaje.
Nadie duda de la importancia del ocio para todos los
ciudadanos. En el caso de los más jóvenes, son más de un
90% los que lo valoran como bastante o muy importante,
situando al ocio a la par en importancia con las amistades,
los estudios e incluso a la formación y competencia
profesional [16]. Esta importancia valorativa o cualitativa,
se ve refrendada por aspectos cualitativos como la cantidad
de tiempo libre disponible para los jóvenes, que se sitúa
entre 33.9 horas (mujeres) y 34.5 horas (hombres) a la
semana [16]. A este contexto en relación al ocio y el tiempo
libre, se le añade la importancia que para este colectivo de
edad tienen las tecnologías de la Comunicación y la
Información, siendo los usuarios de Internet el 98% de los
jóvenes vascos [17]. Profundizando en las actividades
realizadas, el tiempo dedicado a lo relacionado con
ordenadores, videojuegos y redes sociales en los diferentes
soportes existentes va creciendo [16], en detrimento
fundamentalmente del tiempo dedicado a la televisión [17].
Los aspectos de ocio y lúdicos son especialmente
importantes en el uso de las TIC. El mismo estudio del
Gobierno Vasco [17] vincula, en el primer lugar, el uso de
Internet a los conceptos de entretenimiento (61%). Por otro
lado, resulta interesante reflejar cómo la vinculación de su
uso con “aprender cosas interesantes” supone un 31% en la
población mayor de 30 años y un 24% en la más joven. No
existen diferencias significativas de género en relación al
acceso, aunque sí se encuentran algunas ligeras diferencias
en relación a la asiduidad, siéndolo más los varones[16].
Destaca, asimismo, el crecimiento del número de jóvenes
que participa en comunidades/redes del tipo MySpace,
Facebook, Tuenti[16], siendo del 70% (menores de 20 años)
y del 63% para los mayores de 20 años
En el ámbito de los videojuegos, España se sitúa entre los
cinco países europeos con más consumo [18],con un 24% de
jugadores[19]. En relación a perfil de los usuarios el tramo
de edad de mayor penetración de los videojuegos se sitúa
entre 7 y 34 años, con una media de 32 años [19]. Se
detectan diferencias significativas en relación al género, con
59% de hombres entre los jugadores españoles [18]. Este
dato se confirma en otros estudios[16], que reafirma que los
juegos de ordenador y juegos electrónicos en general son
una actividad más masculina que femenina. Destacan
también las diferencias de género existentes en relación a la
frecuencia de juego, siendo las mujeres jugadoras más
ocasionales que los varones [19].
En relación a las motivaciones, el estudio de GFK [2021]destaca como principal motivación del juego, la
diversión y el entretenimiento. A ésta, se añaden otras
motivaciones en función de las tipologías de jugadores
como auto superación, sensación de control, competitividad,
vivir en mundos de fantasía (jugadores intensivos), concepto
social, el valor funcional del juego como ejercitarse o hacer
deporte mientras que la competición está en un segundo
plano (jugadores casuales).
IV. APRENDIZAJE BASADO EN COMPETENCIAS Y SERIOUS
GAMES
Como hemos comentado anteriormente, se está
produciendo un cambio de paradigma educativo en el que se
introduce el aprendizaje basado en competencias (genéricas
y específicas). Podemos definir las competencias como«la
integración de una serie de elementos (conocimientos,
técnicas, actitudes, procedimientos, valores) que una
persona pone en juego en una situación problemática
concreta demostrando que es capaz de resolverla» [3].
La competencia tiene un carácter integrador, de manera
que se combinan diferentes recursos con el fin de dar
Fig 1. El concepto de competencia en la UD referenciado por Poblete y
García[22](p. 51).Las competencias posibilitan una integración y activación
de conocimientos, normas, técnicas, procedimientos, habilidades, destrezas,
actitudes y valores[23].
38
respuesta a una situación. Tal y como señala de
Miguel[24]actualmente carece de sentido ofrecer a los
estudiantes de forma separada conocimientos y habilidades
por un lado, y valores y actitudes por otro, ya que ni en lo
personal ni en lo profesional se separan ambos
componentes.
Otros elementos clave de las competencias son su
vinculación a un contexto específico, su interrelación con
otras competencias o su relación directa con tareas y
actividades[25].
El aprendizaje desde este enfoque se entiende como
demostración en contextos reales o simulados del dominio
de la competencia o desempeño, lo que «está llevando a las
universidades a introducir nuevos métodos pedagógicos que
favorezcan el desarrollo de estas competencias, así como a
pensar en nuevos sistemas y métodos de evaluación de las
mismas»[26].
Consideramos que las TIC y los serious games en
particular son herramientas de inestimable valor para apoyar
estos nuevos procesos de enseñanza-aprendizaje y
evaluación.
A. ¿Qué Aportan los Serious Games al Desarrollo de
Competencias?
Los serious games, constituyen un escenario privilegiado
para el desarrollo de todos componentes de las competencias
(conceptos, habilidades, actitudes, motivaciones, valores,
etc.), ya que permiten desarrollar vivencias en las que
ponerlos en práctica, entrenándose en situaciones que en
muchas ocasiones son similares a las que encontrarán en
entornos reales. A su vez factores como la multimodalidad y
la ineteractividad [27],así como la motivación que fomenta
la propia actividad lúdica, o su poder para generar
emociones, tienen un importante efecto en el aprendizaje en
general, y en el desarrollo de competencias en especial [28][31].
La relación entre videojuegos y aprendizaje es manifiesta.
Además del aprendizaje específico de ciertas tareas y/o
entrenamiento, en la literatura se recogen aspectos que
confirman que con este tipo de juegos no sólo se adquieren
contenidos sino también determinadas habilidades, y
competencias.
Autores como Gros [32] consideran que favorecen la
autoestima y tienen un factor motivacional, así como la
posibilidad de desarrollar destrezas y estrategias cognitivas
como la capacidad de resolución de problemas, toma de
decisiones, búsqueda y organización de la información,
habilidades perceptivomotrices y razonamiento abstracto.
A todo esto podemos añadir que aumentan la capacidad
de coordinación, percepción espacial y ampliación del
campo visual [33], lo que tiene una incidencia en la lectura y
el manejo eficiente en ambientes 3D. A este respecto, se ha
hallado que los estudiantes de medicina que poseen
experiencia como videojugadores aprenden más rápido y
con mayor eficiencia el manejo de equipos sofisticados de
intervención quirúrgica y de imagenología [34]. También
favorecen la socialización al actuar como instrumentos de
transmisión de pautas de comportamiento, de valores y
actitudes propicias en determinados contextos y mejoran los
procesos cognitivos, así como las habilidades de
razonamiento memoria e interacción social, especialmente
con los juegos de carácter estratégico [32]. En cuanto a las
competencias digitales y el tratamiento de la información, el
entorno de los videojuegos exige por parte de los usuarios
unas habilidades que con las prácticas continuas los hacen
competentes para el tratamiento de la información, para
seleccionar aquello que necesitan para desenvolverse con
éxito en el proceso del juego, actualizar las versiones de los
juegos, descargar las extensiones y actualizaciones de los
mismos e instalarlas [35]. Por otra parte se desarrollan
competencias para la comunicación, pues las comunidades
de videojugadores la facilitan ya que se convierten en
canales comunicativos entre amigos, compañeros y
jugadores ocasionales, por ejemplo, a través de chats o de
herramientas de comunicación directa durante el juego.
Más allá de logros en el desarrollo de competencias
puntuales, debemos recordar que las teorías modernas del
aprendizaje sugieren que el aprendizaje es más efectivo
cuando es activo, experiencial, situado, basado en problemas
y recibe un feedback inmediato [31] y, según un reciente
meta-análisis sobre esta temática [36],la mayor parte de las
experiencias de “Game based learning” se fundamentan en
esos principios
Son muchos los autores que consideran el uso de
videojuegos como un recurso adecuado para el desarrollo de
competencias[10],[30],[37]-[41]mencionando características
como su capacidad para conectar y controlar hechos, la
vivencialidad de las experiencias, la interacción con el
conocimiento y con otras personas, las oportunidades para la
resolución de problemas en contextos reales simulados, su
capacidad para movilizar emociones e incrementar la
motivación para el aprendizaje, y para la mediación de la
conducta, entre otras.
A continuación se mencionan algunas de las experiencias
que se están desarrollando en relación al uso educativo de
los Serious Games para el desarrollo de competencias:
- simSchool. Un simulador para los maestros que
ofrece situaciones de enseñanza en las que se desarrollan
los conocimientos y habilidades necesarios para el éxito
en el aula. La investigación ha indicado que el tiempo de
entrenamiento en el simulador marca una diferencia
significativa en un maestro en relación a la auto-eficacia
y el sentido del locus de control.
- e-Kampus. Es un mundo virtual creado para enseñar
a emprender, en el que los usuarios pueden establecer
relaciones, planificar transacciones financieras, etc.
Permite establecer contactos con emprendedores y
expertos en las temáticas de negocios que actúan como
modelos.
- SciEthicsInteractive. Este proyecto está diseñado
para crear simulaciones virtuales con un enfoque que
integra la ciencia y la ética, en las que estudiantes de
nivel superior de licenciatura y posgrado pueden
experimentar situaciones del mundo real en la seguridad
de un entorno virtual.
V. NUESTRA INVESTIGACIÓN: UN SERIOUS GAME PARA
DESARROLLAR COMPETENCIAS GENÉRICAS EN LA
UNIVERSIDAD DE DEUSTO
La Diputación Foral de Bizkaia (DFB), junto con la
Universidad de Deusto, han apostado por la innovación y el
desarrollo a través del programa BizkaiLab, que «nace con
la finalidad de generar un polo de conocimiento, desarrollo e
innovación social en los ámbitos de interés preferencial para
el Territorio Histórico de Bizkaia». Bizkailabha servido de
marco para el desarrollo del proyecto SG4Edu que aquí
presentamos. El proyecto se desarrolla a lo largo de todo
2012 y en él participa un equipo multidisciplinar formado
por técnicos, pedagogos y expertos en ocio.
En esta primera fase (2012) el proyecto se centra en el
estudio de los serious games en la educación superior, se
han analizado los fundamentos conceptuales en los que se
basan, los productos y proyectos existentes, las experiencias
de utilización y se están desarrollando dos prototipos para su
utilización en diferentes grados y postgrados impartidos en
la Universidad de Deusto. Este artículo presenta la parte del
proyecto que se centra en el desarrollo y evaluación de
competencias para el empleo.
A. Fases del Proyecto
El proyecto se estructura en tres fases:
Fase I. Análisis del estado del arte. Revisión bibliográfica
a nivel internacional, desde el punto de vista pedagógico,
tecnológico y lúdico. Identificación de autores, entidades,
publicaciones y conferencias relevantes en el área. Se
analizan productos comerciales, proyectos experimentales y
empresas que se dedican al desarrollo y comercialización de
serious games. También se estudian las experiencias de
utilización de los serious games en la educación,
centrándonos en la educación superior. El resultado de esta
fase es un informe de revisión del estado del arte publicado
en Julio 2012.
Fase II. Diseño de los pilotos. Basándonos en el
conocimiento adquirido en la fase anterior se diseñan dos
pilotos dentro del proyecto. El Piloto-1 gira en torno a los
grados de Ingeniería, y su objetivo es investigar en el
desarrollo y uso de los seriousgames para la educación en
ingeniería, su impacto en la adquisición de habilidades para
el empleo y hacer un uso experimental de la tecnología en
este contexto (laboratorios remotos, dispositivos móviles,
pizarra digital interactiva, etc.). El Piloto-2está orientado al
desarrollo de competencias genéricas para mejorar la
cualificación para el empleo. Nos basamos en todo el trabajo
realizado por la Universidad de Deusto en la definición del
Modelo de Formación UD y en el diseño de las
competencias genéricas, para desarrollar un piloto que
permita trabajar competencias orientadas al empleo de
forma multinivel, y aplicable a diferentes grados. El
resultado de esta fase es la especificación de diseño de
piloto-1 y piloto-2.
Fase III. Desarrollo y pruebas de los pilotos. Partiendo del
diseño realizado se implementan los dos prototipos de
seriou sgames. Se analizan las tecnologías existentes para su
desarrollo y se utiliza la que aporte ventajas diferenciales,
teniendo en cuenta criterios como la portabilidad, ejecución
multiplataforma, seguimiento de estándares, tecnología
robusta y estable, etc. Se realizan pruebas internas de los
prototipos, llevadas a cabo por miembros internos del
proyecto. Esta fase ha concluido en diciembre de 2012.
B. Competencias a Desarrollar
Cuando hablamos del desarrollo de competencias en
ámbitos universitarios, se distinguen dos tipos de
competencias: las competencias específicas(asociadas a
áreas de conocimiento concretas) y las competencias
genéricas (comunes a diferentes titulaciones y relacionadas
con la formación integral de las personas). Tuning pone de
manifiesto la necesidad de dedicar tiempo y atención al
desarrollo de competencias genéricas, ya que éstas son cada
vez más importantes en la formación de los estudiantes para
su futuro desempeño como profesionales y ciudadanos[42].
Para el serious game diseñado en la Universidad de
Deusto se han seleccionado dos competencias genéricas:
«espíritu emprendedor» y «resolución de problemas». Los
criterios seguidos para elegir estas competencias han sido
los siguientes:
- Competencias que habitualmente se trabajan en los
últimos cursos de grado. Puesto que el juego estaría
dirigido a estudiantes de los dos últimos años de grado,
realizamos un primer análisis de las competencias
trabajadas en esos cursos en todos los grados de nuestra
universidad.
- Posibilidades de “jugabilidad” y de desarrollo. De
las competencias que se repetían con mayor frecuencia,
se analizaron las posibilidades de “jugabilidad” de cada
una de ellas, teniendo en cuenta nuestra capacidad de
desarrollo en función de los medios con los que
contábamos. Esto nos llevó a descartar las competencias
comunicación verbal y escrita, y quedarnos con la
tercera más repetida: Resolución de problemas.
- Empleabilidad: el proyecto debía tener una clara
orientación a potenciar la empleabilidad de los
TABLA I
UN EJEMPLO DE ACTIVIDAD DIRIGIDA A POTENCIAR LA
COMPETENCIA ESPÍRITU EMPRENDEDOR
Actividad:
En su proceso de búsqueda de llaves, el jugador debe
desalojar el paraninfo de la Universidad de Deusto. Para ello
debe ayudar a las personas que actualmente están allí a
resolver diferentes situaciones, el sistema evaluará sus
respuestas teniendo en cuenta estos cuatro indicadores
Nivel de
dominio 1:
Afrontar la realidad habitualmente con iniciativa,
sopesando riesgos y oportunidades y asumiendo las
consecuencias
11. Toma iniciativas ante las situaciones que se le presentan en
el día a día.
2. Sopesa los riesgos y oportunidades, tomando decisiones en
consecuencia
33. Es capaz de anticipar los efectos de las acciones que
emprende
44. Incluye criterios sociales en su toma de decisiones
Indicadores:
TABLA II
UN EJEMPLO DE ACTIVIDAD DIRIGIDA A POTENCIAR LA
COMPETENCIA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS
Actividad:
Partiendo del laberinto de la Universidad de Deusto, donde se
dice que en origen hubo una fuente, al levantar la loseta se
aprecian una gran cantidad de tuberías y manivelas. Se deben
manipular las manivelas que controlan la salida del agua con
el fin de desconectar la alarma de la puerta, anegándola.
Equivocarse en las opciones puede generar variados
problemas, por ejemplo una inundación, etc.
Nivel de
dominio 1:
Identificar y analizar un problema para generar alternativas de
solución, aplicando los métodos aprendidos.
Indicadores:
1. Identifica lo que es y no es un problema y toma la decisión
de abordarlo.
Nivel de
dominio 2:
Utilizar su experiencia y criterio para analizar las causas de
un problema y construir una solución más eficientes y eficaz.
1. Reconoce un problema complejo y es capaz de
descomponerlo en partes manejables.
Indicadores:
40
jugadores, y ese fue el principal motivo para escoger la
competencia Espíritu emprendedor, junto con la creencia
de que era una competencia especialmente adecuada
para ser desarrollada de forma vivencial a través de un
serious game.
En ambos casos, hemos partido de la definición que se
hace de estas competencias en el libro “Aprendizaje basado
en competencias, una propuesta para la evaluación de las
competencias genéricas”, donde además, siguiendo el
modelo de la UD, cada competencia se divide en tres niveles
de dominio, y cada nivel está formado por una serie de
indicadores que nos ayudarán a evaluar el grado de
desarrollo de la competencia por los estudiantes.
Estos indicadores son los que nos han servido de guía a la
hora de ir definiendo las posibles actividades que podríamos
incluir en el juego. En las tablas I y II se presentan dos
fichas de ejemplo de actividades diseñadas para trabajar
estas competencias y los indicadores utilizados para evaluar
su logro.
C. Diseño Tecnológico
En cuanto a la aplicación de la tecnología al contexto de
nuestro juego, por la modalidad de juego escogida, este no
va a requerir sesiones de juego largas, con lo que entra
dentro de lo que llamaríamos “juego casual” [43]. Partiendo
de este dato se ha intentado encontrar una tecnología que
permita el desarrollo de este juego en ambientes distintos,
que encajen en el modo habitual de consumo.
Existen muchas opciones a la hora de desarrollar
aventuras gráficas, como el veterano SCUMM, revitalizado
a través de la reimplementación Open Source SCUMMVM
[44], u otros motores, desarrollados con el e-learning en
mente,
como
eAdventure
[http://e-adventure.eucm.es/tutorial/]. El mayor problema a la hora de desarrollar
nuestra aventura gráfica sobre estos motores es adaptarnos a
las limitaciones que impone su tecnología, que nos
impedirían la integración de minijuegos con diferentes
mecánicas dentro del juego principal y, en la mayoría de
casos, el juego fuera de la plataforma PC/Windows.
Además, su uso requiere el aprendizaje del entorno y
lenguaje de cada motor y, aunque la dificultad de cada uno
difiere enormemente, en cualquier caso esta actividad
representa un esfuerzo no despreciable.
Una vez escogido el desarrollo de un motor propio para la
aventura gráfica, la decisión adicional es la elección de
tecnología en la que se desarrollará. Hemos escogido
desarrollar el juego sobre HTML5 y Javascript, utilizando
Canvas. Si bien es cierto que el rendimiento gráfico de esta
combinación es, a día de hoy y sobre todo en 2d, muy
limitado, también lo es que nuestro diseño no precisa de un
rendimiento elevado, pues se basa en una interacción pointand-click meditada, y no en reacciones de décimas de
segundo, ni en animaciones rápidas. Además, este desarrollo
permitirá el consumo en toda clase de dispositivos, desde
móviles y tablets a ordenadores de escritorio, con el único
requisito de que se cuente con un navegador moderno.
En cuanto a otras tecnologías que se han valorado,
podemos mencionar Unity3D [http://unity3d.com/], un
conocido motor que empleamos en otros desarrollos. A
pesar de que es un motor sólido que permite desarrollos muy
potentes, para este proyecto es demasiado complejo.
Podríamos haber utilizado, manteniendo la filosofía de
ejecución multiplataforma y en navegador, Flash y Java,
pero distintas consideraciones de rendimiento, plugins
necesarios, apertura de la plataforma y experiencia personal
nos han inclinado por la decisión tomada.
La base de código del proyecto se ha desarrollado
intentando mantener en todo momento un enfoque de
reutilización; por ello, se ha desarrollado un motor javascript
que se encarga de procesar un guión de juego en formato
JSON, que a su vez representa las diferentes partes del
juego.
Con un enfoque relativamente clásico, el juego se divide
en escenarios, representados con un fondo de pantalla. Estos
escenarios tienen zonas “calientes” en las que se puede
hacer click, obteniendo como resultado la ejecución de
diferentes tipos de acciones (cambios de estado de juego,
cambios de escenario, cuadros de texto, lanzamiento de
minijuegos). Además de las zonas seleccionables, también
representamos diferentes elementos gráficos que dependen
del estado de juego para determinar si se muestran o no.
Sobre los escenarios/elementos de juego, se ha intentado
desarrollar una GUI. Consiste en un icono de una carpeta
con el logo corporativo de la Universidad que muestra el
menú de utilidades del juego (guardar/borrar partida,
activar/desactivar resaltado de elementos), la puntuación
actual y un icono de mapa que nos permite acceder al mapa
que actúa como nexo entre las estancias.
VI. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO
El proyecto SG4Edu supone una importante aportación al
campo de los Serious Games educativos, tanto por su
orientación al desarrollo y evaluación de competencias
genéricas, como en la orientación a estudiantes
universitarios.
La empleabilidad de los estudiantes y de los recién
graduados es una preocupación de las instituciones de
educación superior. Prepararlos no sólo en conocimientos,
sino en competencias es una tendencia creciente, que la
Universidad de Deusto ha hecho propia desde el año 2001.
Los Serious Game son una herramienta innovadora en este
campo, que aporta grandes posibilidades de trabajo
individual y colaborativo, de atractivo para los alumnos y
profesores, de creación de una dinámica diferente dentro y
fuera del aula.
Desde diciembre de 2012 disponemos de un juego, una
aventura gráfica ambientada en la propia Universidad de
Deusto, a través de la cual los alumnos pueden desarrollar y
evaluar su capacidad de emprendizaje y de resolución de
problemas. Un juego para ser utilizado en PC, pero también
en dispositivos móviles como la tablet, lo cual abre nuevas
posibilidades de mobile-learning.
De cara a 2013 nos planteamos la utilización del juego
desarrollado en diferentes titulaciones de la Universidad de
Deusto. Para ello será necesaria la formación del
profesorado que utilizará el juego como herramienta
educativa. Se realizará un seguimiento de las dinámicas
dentro y fuera del aula.
También nos planteamos trabajar otras competencias
genéricas y/o niveles de dominio, y valorar la adecuación de
ampliar el juego para incluirlas o bien diseñar otros juegos
independientes.
Por último indicar que el trabajo en un equipo
multidisciplinar es muy enriquecedor y necesario para este
tipo de proyectos, pero que plantea la necesidad de conjugar
diferentes puntos de vista, objetivos y prioridades en el
desarrollo del proyecto. La comunicación constante ha sido
fundamental para un buen entendimiento y para realizar un
trabajo realmente colaborativo, en el que cada uno ha
aportado todo su conocimiento y experiencia en la
consecución de los objetivos del proyecto SG4Edu.
AGRADECIMIENTOS
Este proyecto se ha llevado a cabo gracias al programa
BizkaiLab, de la Diputación Foral de Bizkaia, de apoyo a la
investigación en la Universidad de Deusto. En él han
participado los grupos de investigación DeustoTech
Learning, DeustoTech Computing, el Instituto de Estudios
de Ocio y el grupo Innova.
REFERENCIAS
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42
MariluzGuenagaes doctora en Ingeniería Informática por
la Universidad de Deusto (España) con la tesis
“Accesibilidad integral de centros de recursos digitales para
personas con discapacidad visual” (2007). Responsable de
la unidad de investigación DeustoTechLearning y profesora
en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Deusto, adscrita al
departamento de Ingeniería Informática. Sus áreas de investigación,
proyectos y publicaciones se centran en la tecnología educativa y en la
interacción persona-sistema.
Sonia Arranz es Licenciada en Pedagogía por la
Universidad de Deusto (1998). Desde el 2010 es
investigadora en el equipo Innova de la facultad de
Psicología y Educación de la Universidad de Deusto,
siendo sus principales áreas de investigación el uso de
tecnología en educación y el desarrollo y evaluación de
competencias genéricas. Actualmente está realizando su
tesis doctoral sobre la utilización de videojuegos para el
desarrollo de competencias genéricas.
Alex Ortiz de Guinea. Ingeniero Informático (2007,
UPV-EHU) es investigador en DeustoTechLearning en la
Universidad de Deusto (Bilbao, España) desde 2011. Tiene
experiencia como técnico de sistemas y como desarrollador
de software. Su principal línea de investigación es la
accesibilidad y usabilidad de recursos multimedia y el
juego aplicado a la educación.
Alex Rayón es profesor del Departamento de Tecnologías
Industriales de la Facultad de Ingeniería de la Universidad
de Deusto (Bilbao, España) desde 2009. Ingeniero en
Informática, Ingeniero en Organización Industrial y
Máster en Recursos Humanos, está actualmente en
redacción de su tesis "Definir una metodología y un
modelo que haga viable la inteligencia competitiva de las organizaciones
empresariales PYMEs de una manera estructurada y sistematizada". Es
también coordinador TIC-Docencia de la Universidad de Deusto dentro de
la UTIC, así como investigador en DeustoTechLearning, donde cubre sus
áreas de interés para la aplicación de las TIC en docencia, en especial en el
contexto de mLearning.
Isabel Rubio Florido. Licenciada en Pedagogía y Doctora
en Ocio y Potencial Humano por la Universidad de Deusto.
Ha impartido cursos, charlas y comunicaciones
relacionadas con Pedagogía del Ocio, Tecnologías de la
Información y la Comunicación y los Videojuegos ambos
desde el punto de vista educativo, la formación del
profesorado en la integración de las TIC en aula y las TIC en el ámbito de
la discapacidad y las personas mayores. Además forma parte del equipo de
investigación sobre Ocio y Desarrollo Humano de la Universidad de
Deusto. Actualmente imparte docencia en grado y postgrado de la
Universidad de Deusto, además de dirigir el Máster Oficial Universitario en
Dirección de Proyectos de Ocio, Cultura, Turismo, Deporte y Recreación
del Instituto de Estudios de Ocio de la Universidad de Deusto, así como su
Practicum.
María José Bezanilla es doctora en Educación por la
Universidad de Londres (Instituto de Educación) y desde
1995 profesora en la Universidad de Deusto en los grados
de Educación Social y Educación Primaria, Máster de
Innovación y Desarrollo de Competencias en Educación
Superior, del que es Coordinadora, y Máster Erasmus
MundusEuropean Master in LifelongLearning: Policy and
Management. Sus áreas de docencia son los Recursos
Educativos y las Tecnologías de la Información y Comunicación, el
Aprendizaje Basado en Competencias, y el E-learning. Miembro del
equipo de investigación INNOVA, participa en proyectos sobre el uso de
las TIC en el contexto universitario, y el desarrollo de competencias en
educación superior. Comparte sus tareas docentes e investigadoras con
tareas de gestión en la Unidad Técnica de Innovación y Calidad (UTIC), en
al ámbito de la innovación universitaria con particular énfasis en el área
Pedagogía - TIC.
Eduardo Aguilar es licenciado en Pedagogía por la
Universidad de Deusto y Master de Dirección y Gestión del
Conocimiento y la Información por la UOC. Profesor en el
grado de Turismo y en el Titulado en Cultura y Solidaridad,
así como en los Máster Oficiales de Dirección de Proyectos de Ocio,
Organización de Congresos, Eventos y Ferias y Recursos Humanos. Es
miembro del equipo de investigación Ocio y Desarrollo Humano de la
Universidad de Deusto, En los últimos años ha estado trabajando en la
relación entre el ocio, las tecnologías de la información y la comunicación
y los proceso de desarrollo y aprendizaje individual y colectivo.
Iratxe Menchaca es licenciada en Pedagogía por la
Universidad de Deusto , especializada en Gestión e
Innovación de centros educativos y nuevas tecnologías
aplicadas a la educación (Bilbao, 2005). Actualmente es
Investigadora en el ámbito de la Innovación educativa y
asesora pedagógica en la unidad DeustoTechLearning de la
Universidad de Deusto y está cursando un máster oficial en
Tecnología Educativa: E-Learning y gestión del conocimiento. Tiene
amplia experiencia en tutoría de masters online, así como en el diseño
pedagógico de recursos educativos digitales. También ha impartido varios
cursos sobre herramientas 2.0, ciberbullying y seguridad en la red.
43
Desenvolvimento de uma Plataforma para
Jogos de Simulação de Lean Manufacturing
A. Galrão Ramos, M. Pereira Lopes, A. Paulo Ávila
Title - Development of a Platform for Lean Manufacturing
Simulation Games
Abstract - More than ever, the economic globalization is
creating the need to increase business competitiveness. Lean
Manufacturing is a management philosophy oriented for the
elimination of activities that do not create any type of value and
are considered waste. One of the main differences to other
management philosophies is the shop floor focus and operators
involvement. Therefore, the training of all organization levels is
crucial for the success of Lean Manufacturing. Universities
should also participate actively in this process by developing
student’s Lean management skills, promoting better and faster
student integration into their future organizations.
This article proposes a single realistic manufacturing
platform, involving production and assembly operations, to
learn by playing many of the Lean tools like, VSM, 5S, SMED,
Poke-Yoke, Line Balance, TPM, Mizusumashi, Plant Layout,
and JIT/Kanban. This simulation game was built in tight
cooperation with experienced lean companies under the
international program “LLA-Lean Learning Academy”1, and
its main aim is to make bachelor and master courses in applied
sciences more attractive by integrating classic lectures with a
simulated production environment, that could lead to more
motivated students and higher study yields.
The simulation game results show that our approach is
efficient in providing a realistic platform for the effective
learning of Lean principles, tools and mindset, which can be
easily, included into less than two hours course classes.
Index Terms - Lean, Lean Manufacturing, Simulation Games
I. INTRODUÇÃO
A globalização económica coloca as empresas perante
novas oportunidades e desafios à sua criatividade e
capacidade de competir num ambiente em que só os
melhores sobrevivem. Mais do que nunca, as empresas
necessitam de encontrar as formas e os meios para fazerem
face à necessidade de melhorarem continuamente o seu nível
de desempenho.
Uma dessas vias, passa pela eliminação das actividades
que não acrescentam valor aos seus produtos, mas que
representam, muitas vezes, uma parte relativamente
importante do seu custo [1].
A. Galrão Ramos, é docente do Departamento de Engenharia
Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) – Instituto
Politécnico do Porto, Portugal. Email: [email protected].
M. Pereira Lopes, é Professor Adjunto do Departamento de Engenharia
Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) – Instituto
Politécnico do Porto, Portugal. Email: [email protected].
A. Paulo Ávila, é Professor Coordenador do Departamento de
Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP)
– Instituto Politécnico do Porto, Portugal. Email: [email protected].
1
http://www.leanlearningacademy.eu/
O Lean Manufacturing é uma filosofia de gestão
orientada para a eliminação das actividades que não criam
qualquer tipo de valor e, como tal, são consideradas
desperdício [2].
No núcleo desta filosofia, e que a diferencia de outras
filosofias de gestão, está o envolvimento dos operadores no
processo de melhoria contínua, e o princípio de que, quando
há um problema, deve-se chegar o mais próximo possível
deste (gemba, gembutsu, jiu-jitsu), antes de propor uma
solução, em vez de fazê-lo à distância, através de reuniões
de escritório [1][2].
A formação de todos os níveis da organização nesta
metodologia é um factor crítico para o sucesso da sua
implementação e, sabendo isso, as organizações têm vindo a
fazer um esforço significativo nesse sentido.
Pelo seu lado, as universidades também têm vindo a
participar ativamente neste processo, incluindo nos seus
cursos o estudo da filosofia Lean Manufacturing e das suas
ferramentas, tentando, assim, contribuir para uma melhor e
mais rápida integração dos seus diplomados nas
organizações e, consequentemente, melhorar o seu nível de
empregabilidade [3].
Neste artigo é proposto um jogo de simulação de uma
fábrica, que usa uma única plataforma experimental para o
ensino e a aprendizagem das várias ferramentas lean, realista
e facilmente integrável num programa de uma disciplina,
que pode ser usado em complemento de aulas
convencionais, com a vantagem de permitir um ambiente de
ensino-aprendizagem mais estimulante e participativo,
potenciando a obtenção de melhores resultados [4].
II. O PROCESSO DE ENSINO APRENDIZAGEM
Embora o ensino ainda se baseie em grande medida nos
métodos tradicionais, muitas escolas e professores têm feito
várias tentativas de usar métodos não tradicionais com a
esperança de que estes possam melhorar a aprendizagem.
Nos métodos tradicionais de ensino, o método verbal
expositivo, segundo o qual os professores fornecem
informação e os alunos tomam notas dessa informação, tem
sido usado como método de aprendizagem predominante
[5].
Exemplos de métodos não tradicionais de ensino incluem,
mas não estão limitados, a aprendizagem colaborativa, a
aprendizagem activa, a aprendizagem cooperativa,
exercícios práticos, simulações, jogos e dramatização [6].
Hinde e Kovac [7] mostraram que quando são usados
métodos activos de aprendizagem, os alunos obtêm melhores
classificações do que quando são usados métodos
tradicionais, enquanto Siberman [8] refere que os métodos
não tradicionais, como o método activo, conseguem
44
melhores resultados ao nível da compreensão e aquisição de
conceitos, na memória de longo-prazo.
No entanto, esta não é uma matéria consensual. Enquanto
que é claro o efeito positivo dos métodos activos na
melhoria das atitudes para a aprendizagem, o mesmo não
pode ser afirmado para o seu efeito ao nível da
aprendizagem cognitiva [9].
III. OS JOGOS DE SIMULAÇÃO
As simulações fornecem ao aluno uma oportunidade de
experimentar uma determinada situação num ambiente que
está próximo da vida real, através da combinação de
características de jogos (ex. funções e regras) e de simulação
[10].
Quando se utilizam jogos de simulação como metodologia
de ensino, tem-se de definir as regras para os participantes,
uma vez que estes terão de enfrentar desafios de tomadas de
decisão que reproduzem situações reais, mas num cenário
simulado. Antes de se estruturar um jogo é necessário
conhecer todos os seus aspectos [11]:
- Objectivos do jogo;
- Necessidades técnicas (Equipamentos, documentação,
etc.);
- Complexidade das tarefas do jogo;
- Perfil dos participantes;
- Espaço disponível para a actividade.
Para a preparação das actividades dos jogos de simulação
é necessário considerar alguns aspectos, tais como [11]:
- Fase inicial – O facilitador descreve as diversas
actividades aos participantes;
- Discussão preliminar – O facilitador interage com os
participantes para compartilharem experiências e
definirem o melhor caminho para iniciarem os
trabalhos;
- Conclusões após simulação – os participantes têm a
oportunidade de analisar o ocorrido durante a
simulação, avaliando sua actuação e estabelecendo
relações com o resultado obtido;
- Oportunidades de melhoria – todas as conclusões e
análises realizadas pelo grupo servirão de base para o
estabelecimento de melhorias e mudanças.
É importante salientar que os jogos são meios efectivos de
aprendizagem, não é porque são “engraçados”, mas sim
porque são imersivos, obrigam o aluno a tomar
frequentemente decisões importantes e tem objectivos bem
definidos [12].
A. Benefícios da Utilização de Jogos de Simulação
Segundo Grando [13] podem-se identificar as seguintes
vantagens na utilização dos jogos como metodologia de
ensino:
- Introdução e desenvolvimento de conceitos de difícil
compreensão;
- Desenvolvimento de estratégias de resolução de
problemas (desafio dos jogos);
- Aprender a tomar decisões e saber avaliá-las;
- Integração de conhecimentos;
- O jogo requer a participação activa do aluno na
construção do seu próprio conhecimento;
- O jogo favorece a integração social entre os alunos e a
consciencialização do trabalho em grupo;
- A utilização dos jogos é um factor de interesse para os
alunos;
- Entre outras coisas, o jogo favorece o desenvolvimento
da criatividade, do sentido crítico, da participação, da
competição sadia, da observação, das várias formas de
uso da linguagem;
- As actividades com jogos podem ser utilizadas para
desenvolver competências de que os alunos necessitam,
permitindo gerir situações de alunos com diferentes
níveis de conhecimento;
- As actividades com jogos permitem ao professor
identificar e diagnosticar algumas dificuldades dos
alunos.
B. Os Jogos de Simulação Lean
Os jogos de simulação têm sido muito usados para treinar
pessoas (alunos e profissionais) na utilização das
ferramentas lean e para demonstrar os benefícios do Lean
Manufacturing. Embora a completa aprendizagem das
ferramentas lean não possa ser realizada exclusivamente
através dos jogos, estes permitem, não só, que os jogadores
experienciem a interação de determinadas ferramentas lean,
mas também desenvolver a riqueza da discussão,
participação e tomada de decisão que são requisitos
essenciais para a implementação do Lean Manufacturing
com sucesso e que são difíceis de obter através dos métodos
tradicionais de ensino [14].
Apesar da grande variedade de jogos existentes, a
necessidade de criar uma plataforma que:
- permitisse recriar com realidade o ambiente fabril;
- incluísse operações de fabrico através de maquinaria e
operações de montagem;
- permitisse a aplicação de uma forma individual das
diferentes ferramentas lean existentes;
- pudesse ser facilmente embebida em qualquer curso de
engenharia, por substituição directa de uma aula de
ensino tradicional, com duração máxima de 2 horas;
- na qual fosse possível treinar os alunos na
implementação das várias ferramentas lean, sem a
necessidade de ter de apresentar e ambientar os alunos
a um novo cenário sempre que a ferramenta em estudo
se altera;
- seja de baixo custo,
levou ao desenvolvimento do jogo de simulação Lean
Manufacturing que a seguir é apresentado.
IV. DESCRIÇÃO DO JOGO
Neste capítulo apresenta-se a ideia base do jogo que
esteve subjacente à sua criação, o modelo desenvolvido e
quais as soluções adoptadas.
O jogo lean apresentado é um jogo de simulação de um
sistema de produção fabril genérico. Tem como objectivo
permitir que os alunos avaliem e experienciem as
necessidades e os impactos das suas acções na melhoria do
desempenho do sistema produtivo num ambiente próximo do
GALRÃO, LOPES Y ÁVILA: DESENVOLVIMENTO DE UMA PLATAFORMA PARA JOGOS DE SIMULAÇÃO... 45
real. O modo de jogo é experimental, que corresponde à
prática mais atual [15].
A linha de produção do jogo produz um modelo de
esferográfica em três cores distintas, que são embaladas em
caixas de 5 unidades. O objectivo do jogo é recorrer às
ferramentas lean para actuar sobre o sistema produtivo de
forma a incrementar a quantidade de esferográficas
produzidas e embaladas com o menor custo possível. O
custo é representado pelo número de trabalhadores da
fábrica.
A.
O Processo de Aprendizagem
O objectivo pedagógico geral do jogo é permitir a
apresentação, através de métodos verbais, intuitivos e
activos, de ferramentas utilizadas em Lean Manufacturing.
Este objectivo é abordado considerando que cada uma das
ferramentas lean deve ser apresentada e experimentada no
jogo individualmente, permitindo desta forma trabalhar e
avaliar isoladamente o potencial de cada uma das
ferramentas.
Tendo em consideração esta abordagem, foi desenvolvido
um ciclo de aprendizagem constituído por 6 etapas:
- Apresentação da ferramenta;
- Sugestões de melhoria;
- Implementação de melhorias;
- Início da simulação;
- Avaliação do desempenho do jogo;
- Análise dos problemas detectados.
Em cada ciclo, uma ferramenta diferente é apresentada,
são discutidas as diferentes soluções de melhoria que podem
ser introduzidas no jogo com base na ferramenta
apresentada. A partir das sugestões propostas, são
seleccionadas e implementadas as mais importantes e iniciase uma nova simulação do jogo. Após a conclusão da
simulação é avaliada a evolução os indicadores face à
simulação anterior. De seguida, é feita uma análise aos
problemas detectados na simulação após o que uma nova
ferramenta é apresentada, iniciando novo ciclo. Esta
abordagem permite que os participantes identifiquem os
problemas, experimentem as soluções e avaliem
directamente e individualmente o impacto de cada uma das
ferramentas lean no sistema produtivo.
Para suportar o ciclo de aprendizagem, onde cada uma
das ferramentas lean é introduzida individualmente, é
necessário que exista uma plataforma comum para as
diferentes simulações, uma vez que cada ciclo parte dos
resultados obtidos na simulação anterior. Uma vez que a
necessidade de aplicação de cada uma das ferramentas lean
é resultado dos problemas detectados na etapa de simulação,
é importante que estes resultados não variem de forma
significativa independente da equipa que joga o jogo.
Esta plataforma, doravante designada como fábrica, deve
ser construída para que as suas características representem o
funcionamento e permitam observar os principais problemas
que surgem numa fábrica real.
B.
se uma maior proximidade entre o estudo das ferramentas
lean e o seu objecto de aplicação.
A fábrica do jogo simula uma linha de produção através
de um conjunto de actividades de montagem e embalagem
de esferográficas, incluindo uma actividade de fabrico de
etiquetas.
A fábrica produz embalagens com 5 unidades de
esferográficas em 3 cores distintas, preto, azul e vermelho. A
Ilustração 1 apresenta o produto.
Na fábrica existem oito postos de trabalho, cada um é
ocupado por um jogador.
Os postos existentes são:
- Direcção de produção (1 posto);
- Armazenagem (1 posto);
- Transporte (1 posto);
- Montagem (3 postos);
- Embalagem (1 posto);
- Controlo de qualidade (1 posto).
No jogo, para além dos jogadores, participa o Game
Master. O Game Master é um elemento externo à fábrica
que acompanha o desenrolar do jogo, actua como
organizador, é responsável pelas questões referentes às
regras, é árbitro e moderador. É também da responsabilidade
do Game Master a preparação do espaço físico para a
realização do jogo, a apresentação do jogo, do seu objectivo,
do seu funcionamento e do papel a desempenhar por cada
um dos participantes.
Cada simulação é iniciada pelo Game Master ao
transmitir ao Director de Produção as necessidades de
produto. A partir deste instante, o Director de Produção
transmite para os restantes postos de trabalho as respectivas
ordens de produção e de materiais dando início aos fluxos de
informação e de materiais na fábrica.
C.
O Fluxo do Processo
O processo produtivo utilizado na simulação consiste na
montagem e embalagem de esferográficas. O processo
inicia-se com o lançamento das Ordens de Produção e as
Requisições de Materiais pelo Director de Produção, que
são entregues ao responsável do armazém. Este prepara os
materiais e envia-os juntamente com as Ordens de Produção
para os postos de trabalho.
No posto de trabalho 1 monta-se o subconjunto inferior,
composto por mola, carga e corpo inferior. O subconjunto é
transportado para o posto de trabalho 3.
No posto de trabalho 2 produz-se o subconjunto superior,
composto por, botão, pino, clip e corpo superior. O
subconjunto é transportado para o posto de trabalho 3.
No posto de trabalho 3, o operador tem de acoplar o
subconjunto inferior, montado no posto de trabalho 1 com o
subconjunto superior montado no posto de trabalho 2. As
esferográficas são transportadas para o posto de trabalho CQ
(Controlo da Qualidade).
A Fábrica
O principal objectivo que esteve subjacente à concepção
da fábrica é que esta represente a forma convencional de
funcionamento de uma fábrica real. Desta forma, estabelece-
Ilustração 1 - Embalagem com 5 esferográficas
46
No posto de trabalho CQ é realizada a inspecção do
produto. As esferográficas são transportadas para o posto de
trabalho 4. Neste posto de trabalho realiza-se o
embalamento das esferográficas. Para o embalamento são
necessárias embalagens, fitas e etiquetas impressas. A
impressão das etiquetas faz parte da operação de
embalagem.
O produto acabado é finalmente transportado para o
armazém e as Ordens de Produção entregues ao Director de
Produção
Armazenagem
O armazém consiste numa estrutura de suporte vertical
que foi concebida considerando a dimensão dos contentores
utilizados para o transporte (ver ponto referente a transporte)
e a facilidade de acesso aos componentes. No armazém
vertical os componentes foram colocados de forma a serem
facilmente identificados para permitir um abastecimento
eficaz dos postos de trabalho.
Os componentes ficaram organizados em pisos e por
cores, tornando-se mais fácil encontrar os componentes
pretendidos para o abastecimento dos postos de trabalho.
Esta configuração e organização do armazém foram
desenhadas no sentido de proporcionarem uma oportunidade
de implementar a ferramenta 5S.
Transporte
O transporte dos subconjuntos entre os postos de trabalho
é realizado com recurso a um contentor desenhado
especificamente para este efeito (Ilustração 2).
O contentor rack foi desenvolvido para poder transportar
5 unidades, ou quando agrupados para o transporte de 15
unidades. Esta opção tem como propósito criar as condições
para a implementação de uma mudança de um sistema de
produção tipo push para um sistema tipo pull, aplicando, por
exemplo, a ferramenta Kanban.
O transporte dos materiais e esferográficas é feito com
recurso a contentores clássicos. Desta forma introduz-se
diversidade nos formatos dos contentores, o que será útil na
aplicação de ferramentas como, por exemplo, o 5s e o
Mizusumashi.
Montagem
O modelo de esferográfica escolhido foi utilizado em três
cores, azul, vermelho e preto, para introduzir complexidade
no processo. Com as três cores passam a existir três produtos
distintos, o que conduz a uma necessidade:
- de alteração de Setup no posto de trabalho de
embalagem;
- de especificação de características do produto na
inspeção de controlo de qualidade;
- de coordenação entre os diferentes postos de trabalho.
O modelo foi decomposto para definir o processo de
montagem e o número de postos de trabalho necessários
para o efeito. A árvore de produto da esferográfica está
apresentada na Ilustração 3.
A partir da árvore de produto, foram definidos três postos
de trabalho para a montagem da esferográfica. Esta
configuração foi a que, entre as várias experimentadas,
apresentou os valores dos tempos de montagem nos
diferentes postos menos desequilibrados. Desta forma, evitase situações iniciais de desequilíbrio irrealistas.
O posto de trabalho n.º 1 monta o Subconjunto Inferior, o
posto de trabalho n.º 2 monta o Subconjunto Superior e o
posto de trabalho n.º 3 monta a Esferográfica.
Controlo de Qualidade
A introdução de um posto de controlo de qualidade, foi
considerado importante, uma vez que é uma actividade que
está presente na maioria dos processos produtivos.
O controlo de qualidade consiste na verificação, em cada
lote de esferográficas, das seguintes características críticas:
- a cor da esferográfica corresponde com a cor da carga;
- a mola está correctamente posicionada.
A inspecção é realizada após a operação de montagem do
posto de trabalho 3 e antes da embalagem. O seu
posicionamento no processo pretende representar a prática
tradicional das fábricas de inspeccionar os produtos no final
do processo produtivo, antes da embalagem e expedição.
O plano de inspeção adotado é um plano por amostragem,
uma vez que a partir de experiências realizadas com um
plano de inspeção a 100% o bottleneck do processo localizase no posto de Controlo de Qualidade, o que desvirtua o
objetivo principal do jogo ao colocar o foco na inspeção. O
plano de inspeção é apresentado na Ilustração 4.
Embalamento
A embalagem foi desenvolvida de forma a possuir as
características normalmente presentes nas operações de
embalagem de produtos como, por exemplo, permitir a
identificação exterior do produto, possuir uma forma regular
e um código de barras, e cujo tempo de embalamento não
fosse demasiado dependente da motricidade do jogador e
menor que os tempos de montagens dos postos 1, 2 e 3.
Subconjunto Superior
Subconjunto Inferior
Botão
Carga
Pino
Mola
Clip
Corpo Superior
Ilustração 2 - Contentor rack
Corpo Inferior
Ilustração 3 - Árvore de produto da esferográfica
Para a embalagem a utilizar foi definido que deveria ter as
seguintes características:
- forma paralelepipedal;
- capacidade para 5 esferográficas;
- fácil montagem;
- identificação da cor no exterior;
- código de barras;
- reutilizável.
A Ilustração 5 apresenta a solução adoptada para a
embalagem. A embalagem final é constituída por 3
componentes:
- caixa;
- fita de selagem;
- etiqueta código de barras.
A caixa para a embalagem utilizada é obtida a partir de
um modelo de caixa de dobrar. Esta solução torna o
processo de montagem simples e permite a reutilização das
embalagens nas diferentes simulações.
A etiqueta de código de barras tem como função fechar a
caixa e identificar o produto. A utilização deste tipo de
etiqueta permitiu a introdução de um mecanismo para a
impressão das etiquetas no posto de trabalho de embalagem
que tem como objectivo criar condições para a aplicação das
ferramentas Single Minute Exchange of Die (SMED) e Total
Productive Maintenance (TPM). A Ilustração 6 apresenta o
mecanismo de impressão de etiquetas.
A troca de carimbos é efectuada desapertando dois
parafusos que fixam o carimbo ao mecanismo. A Ilustração
7 apresenta a mudança de carimbo no mecanismo.
Layout
O layout dos postos de trabalho foi condicionado pela
dimensão do laboratório de teste. Sendo um elemento que
condiciona diversos aspectos de um processo produtivo, a
sua definição deveria conduzir a um conjunto de
desperdícios do processo, mas de uma forma que não se
afastasse da realidade das empresas. Assim foi definido um
layout que permitisse um fluxo de materiais alinhado com o
processo produtivo e os percursos dos jogadores que
transportam os materiais e produtos entre postos de trabalho.
A Ilustração 8 apresenta o layout inicial da fábrica.
D.
Os Fluxos de Informação
A necessidade de um fluxo de informação documental é
mais um esforço na concepção da fábrica para aproximar o
jogo à realidade fabril. O fluxo de informação da fábrica foi
suportado por um conjunto de documentos que transmitem
as necessidades da linha de produção.
Como características, a documentação desenvolvida
deveria ser intuitiva, de leitura fácil e devidamente
identificada. Para o efeito, foram desenvolvidos os seguintes
documentos:
- Nota de Encomenda;
- Controlo de Produção;
- Requisição de Material;
- Ordem de Produção;
- Instrução de Trabalho;
- Controlo de Qualidade;
- Registo de Não-conformidades.
O documento “Nota de Encomenda” é preenchido pelo
Game Master, e é entregue ao Director de Produção.
Contém as necessidades de produto acabado a produzir.
No documento “Controlo de Produção”, o Diretor de
Produção, regista dados da simulação como as ordens de
produção lançadas, o número do lote, a cor e a quantidade
de peças produzidas, e os tempos de início e fim de cada
ordem de produção.
Ilustração 6 - Mecanismo de impressão de etiquetas
Ilustração 7 - Sistema de fixação do carimbo
Ilustração 4 - Plano de inspeção
Ilustração 5 - Embalagem
Ilustração 8 - Layout inicial
48
O documento “Requisição de Materiais” transmite ao
armazém, as necessidades de materiais em cada posto de
trabalho.
O documento “Ordem de produção” fornecido pelo
Diretor de Produção serve para os jogadores saberem qual a
cor e a quantidade a produzir, bem como para registarem o
tempo inicial e o tempo final de produção de cada operação.
A instrução de trabalho, contem a descrição das
actividades que cada jogador deve realizar no seu posto de
trabalho. Um exemplo é apresentado na Ilustração 9.
No documento “Controlo de Qualidade”, o controlador da
qualidade regista todas as inspeções realizadas e os
resultados obtidos. Se for detectada uma não conformidade,
esta é registada pelo controlador de qualidade no documento
"Registo de Não-conformidades", onde a mesma é descrita.
No final de cada ordem de produção, o Director de
Produção regista a informação recolhida a partir da diferente
documentação em circulação, numa folha desenvolvida em
Microsoft Excel para o efeito (Ilustração 10).
A partir da informação introduzida são calculados
automaticamente os tempos de ciclo e de paragem de cada
posto, o tempo total de produção e de paragem de um lote,
bem como o número de unidades acabadas e a percentagem
de unidades não conformes. Essa informação é
disponibilizada graficamente (Ilustração 11).
E.
Resultados da 1ª Simulação do Jogo
Os resultados apresentados foram obtidos a partir das
simulações efectuadas por 6 grupos de 8 alunos cada (total
de 48 alunos) do Mestrado em Engenharia Mecânica do
Instituto Superior de Engenharia do Porto, durante o ano
lectivo de 2011/2012 [16][17].
A 1ª simulação é parte integrante do 1º ciclo de
aprendizagem, pelo que apresenta características diferentes
dos ciclos seguintes. Neste ciclo são apresentados aos
jogadores os princípios Lean e estes tomam pela primeira
vez contacto com o jogo.
Os resultados obtidos na 1ª simulação vão servir de
referência para o desenvolvimento do jogo e para a
avaliação dos impactos de cada uma das ferramentas lean na
fábrica.
A TABELA apresenta o resumo dos resultados da
simulação. Nesta simulação foram lançadas ordens de
produção para 10 lotes de 15 unidades (4 lotes de cor
Vermelha, 3 lotes de cor Azul e 3 lotes de cor Preta). A
dimensão do lote de 15 unidades tem como objetivo obter
um tempo de processamento por lote nos postos de trabalho
de montagem próximo dos 150s.
Este valor permite traduzir nas fases iniciais do jogo a
natureza repetitiva das operações nos postos de trabalho,
sem se tornar demasiado enfadonha para o jogador, e ter
uma variabilidade dos tempos médios por lote reduzida.
Da encomenda para a produção de 150 esferográficas,
foram concluídas apenas 60, e foi registada uma unidade não
conforme.
Os dados de produção recolhidos permitiram obter os
tempos médios para lotes de 15 unidades por posto de
trabalho na 1º Simulação.
Na fase de análise de problemas os alunos, a partir do
gráfico da Ilustração 12, retiraram as seguintes conclusões:
- não existe um equilíbrio de carga nos diferentes postos
de trabalho (cria a oportunidade para a ferramenta
balanceamento de linhas de produção);
- o posto de trabalho número 4 tem o maior tempo de
ciclo, constituindo um gargalo no fluxo produtivo (cria
a oportunidade para a ferramenta SMED);
- todos os postos de trabalho apresentam tempos de
paragem significativos (cria a oportunidade para a
grande questão: tanto tempo de paragem e tão pouca
produção?).
Adicionalmente os alunos identificaram os seguintes
problemas:
- as movimentações do transportador durante todo o jogo
são qualificadas como "excessivas";
- o tempo de mudança de carimbo é elevado para dar
resposta às necessidades de produção;
Ilustração 9 - Exemplo de uma Instrução de Trabalho
Ilustração 11 - Gráfico resumo
Posto 1
OP/Lote/Cor
Tempo
Inicial
Tempo
Inicial (s)
Tempo
Final
Tempo
Final (s)
OA/30/Vermelho
0:00
0
0:00
OA/31/Preto
0:00
0
0:00
OA/32/Vermelho
0:00
0
0:00
OA/33/Azul
0:04
4
2:58
OB/34/Azul
05:13
313
08:21
OB/35/Preto
08:56
536
11:13
OB/36/Vermelho
11:49
709
14:27
Ilustração
10 - Exemplo
da folha 900
de introdução
OB/37/Vermelho
15:00
17:14
OB/38/Preto
17:52preenchida
1072
20:00
OB/39/Azul
Produção
Total
0
0
0
178
501
673
867
de1034
dados
1200
do
0
0
0
15
15
15
15
PT1
15
13
TABELA I
DADOS ESTATÍSTICOS SIMULAÇÃO INICIAL - ITERAÇÃO 2.
Produção
Vermelho
Azul
Preto
Nº de Peças Total
Nº de Não Conformidades
Nº de Canetas por minuto
Planeado
60
45
45
150
Actual
30
15
15
60
1
3
Estado
NOK
NOK
NOK
NOK
- o inventário no processo produtivo é elevado;
- os períodos de inactividade nos postos de trabalho 1 e 2
são devidos à falta de componentes;
- os períodos de inactividade no posto de trabalho 3
resulta da falta de produto oriundo dos postos de
trabalho 1 e 2;
- os períodos de inactividade no posto de controlo de
qualidade resultam principalmente do facto do tempo
de inspecção ser significativamente menor que os
restantes;
- existe desorganização nos postos de trabalho;
- verifica-se uma movimentação excessiva de
documentos.
A excessiva movimentação do transportador permite a
introdução da temática do layout e a aplicação de
ferramentas como o Spaghetti Diagram.
O inventário de materiais e produtos em curso, os
períodos de inactividade nos postos de trabalho e as faltas de
materiais nos postos de trabalho permite a introdução de
ferramentas de gestão de fluxos como o kanban.
A existência de um posto de controlo de qualidade
permite a introdução de ferramentas como o autocontrolo.
As não conformidades existentes, como o deficiente
posicionamento da mola na carga da esferógráfica permite
que a introdução da ferramenta poke yoke (Ilustração 13).
V. CONCLUSÕES
Os pontos identificados na análise dos resultados da
simulação reflectem a existência das fontes de desperdício
referidas como alvo a eliminar pelo Lean Manufacturing e
que estes são passiveis de ser identificados pelos alunos.
F.
As Ferramentas Lean no Jogo
Os desperdícios identificados pelos alunos no final da 1ª
simulação do jogo, têm uma elevada correspondência com
os desperdícios referidos na literatura lean o que cria as
condições para apresentar e experimentar as diferentes
ferramentas lean.
O Value Stream Mapping (VSM) é a primeira ferramenta
a ser apresentada no jogo. Introduz o conceito de valor e
permite analisar e desenhar os fluxos de materiais e
informação necessários para produzir as esferográficas.
A desorganização nos postos de trabalho serve como
ponto de partida para a implementação da ferramenta 5S.
O tempo duração da mudança de carimbo permite chamar
a atenção para a importância da troca rápida de ferramentas
e desta forma introduzir o SMED [18].
A ferramenta de Balanceamento de Linha pode ser
introduzida uma vez que se verifica uma variação dos
tempos médios de carga nos postos de trabalho.
Este artigo propôs o desenvolvimento de uma plataforma
para um jogo sério, para ser utilizada no âmbito do ensino de
disciplinas de engenharia industrial, que simula o
funcionamento de uma fábrica real, combinando operações
de fabrico e montagem.
As principais contribuições deste trabalho são a criação
de um ambiente fabril real:
- onde os desperdícios não surgem de uma forma
forçada;
- que permite a aplicação de uma forma individual das
diferentes ferramentas lean existentes;
- que permite que as diferentes ferramentas lean utilizem
a mesma fábrica;
- que possa ser jogado no período de duração de uma
aula de duas horas;
As sessões realizadas permitiram concluir que a fábrica
apresenta os problemas típicos que são objecto de
tratamento por parte das ferramentas lean.
O trabalho futuro envolve a inclusão de mais ferramentas
lean no jogo assim como a avaliação da eficiência enquanto
ferramenta de ensino, quando usada de forma independente
ou em complemento a aulas tradicionais, usando grupos de
controlo.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos aos revisores anónimos a sua importante
contribuição para a melhoria deste trabalho.
O presente trabalho foi parcialmente suportado financeiramente
pela UE através do projecto "Lean Learning Academies" ref.
503663-LLP-1-2009-1-BE-ERASMUS-ECUE.
REFERENCIAS
[1]
Ilustração 12 -Tempo de produção por lote de 15 esferográficas
[2]
[3]
[4]
Ilustração 13 - Aplicação da ferramenta poke yoke no jogo
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S. SHINGO, A Revolution in Manufacturing: The SMED System.
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A. Galrão Ramos, é Licenciado (1997) em
Engenharia Mecânica pela Faculdade de Engenharia
da Universidade do Porto e Mestre em Logística
(2009) pela Escola de Gestão do Porto. É docente do
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) do
Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP)
desde 2001. Desenvolveu prática profissional em
várias empresas multinacionais nas áreas de Gestão de Projectos,
Operações e Logística, durante mais de 10 anos. É Director do Laboratório
de Sistemas de Produção (DEM/ISEP) desde 2010 e investigador do
Centro de Investigação e Desenvolvimento em Engenharia Mecânica.
Orientou/orienta teses de Mestrado, e participou/participa em vários
projectos de investigação, nacionais e internacionais, e projectos com
empresas.
M. Pereira Lopes, é Licenciado (1990) em
Engenharia Mecânica pela Faculdade de Engenharia
da Universidade do Porto, Mestre em Logística e
Engenharia Industrial, especialidade de Logística e
Distribuição e Doutorado em Produção e Sistemas
pela Escola de Engenharia da Universidade do Minho.
É Professor Adjunto do Dep. Engenharia Mecânica do
Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) onde exerce actividade há
mais de 18 anos. Desenvolveu prática profissional em várias empresas nas
áreas de Gestão da Produção e Logística, durante 15 anos. É Director do
Mestrado em Gestão de Processos e Operações e investigador do Centro de
Investigação e Desenvolvimento em Engenharia Mecânica do qual foi
Vice-Presidente entre 2005 e 2006. Orientou/orienta mais de 20 teses de
Mestrado e Doutoramento, e participou/participa em vários projectos de
investigação, nacionais e internacionais, e projectos com empresas, que
resultaram em diversas publicações/comunicações e uma patente.
A. Paulo Ávila, é Professor Coordenador do
Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto
Superior de Engenharia do Porto – Instituto
Politécnico do Porto. É licenciado em Engenharia
Mecânica pela Universidade de Coimbra, é Mestre em
Produção
Integrada
por
Computador
pela
Universidade do Minho e é Doutorado na área de
Produção e Sistemas pela mesma Universidade. As suas áreas de interesse
são: Seleção de recursos; Projeto de empresas Ágeis/Virtuais; Otimização
de sistemas produtivos; Sistemas de gestão da qualidade; e Produção
integrada por computador. Regularmente publica nas atas de conferências
internacionais e nacionais, jornais e livros. Simultaneamente é consultor de
várias empresas na área da organização e gestão industrial.
51
E-learning a Escena: De La Dama Boba a Juego
Serio
Borja Manero, Clara Fernández-Vara, Baltasar Fernández-Manjón, Senior Member, IEEE
Title—E-learning to stage: From La DamaBoba to a Serious
Game.
Abstract—In Spain, young people is losing their interest on
(classic) theater.We believe that educational games are an
excellent medium for addressing this issue.
This article describes the design and implementation ofa
videogamebased on “La DamaBoba”, Lope de Vega´s theater
play.Theaim of the videogame is to motivate youngster on
classic theater playsletting studentsbecome familiar with the
plot and the characters before they attend the theater play.This
goal is achieved making avatars interesting to players, by
incorporating different theater techniques within their
personalities and including the elements that can be used as
audiovisualcontents, such as: music, sceneryand dressing.In
this paper we also present the results of the initial evaluation of
the game with master’s students from E-learning subject. In
order to improve the game, we have studied theireffects in
terms of impact on the knowledge improvement, learning
outcomesand student motivation.
Index Terms—Educational Technology, Computer Aided
Instruction, Virtual Learning Environments, Game-based
Learning, Computer Games for Drama Learning, Drama
Serious Games.
I. INTRODUCCIÓN
España el teatro pierde interés para los jóvenes. Lo
dicen las cifras de la media de edad creciente de los
espectadores que cada día acuden a nuestros teatros. El
distanciamiento que se ha detectado entre el teatro y los más
jóvenes (menores de 20 años), es uno de los problemas que
más pueden perjudicar al teatro a medio plazo. Si no se
logra reenganchar a esta generación, y este descenso del
interés marca el comienzo de una tendencia, a medio plazo
el teatro parece abocado a convertirse definitivamente en un
espectáculo para minorías [1].
En el caso particular del teatro clásico es aún peor, los
pocos jóvenes que acuden a ver obras clásicas lo hacen, en
su mayoría, por obligación dentro del marco de campañas
escolares fomentadas por colegios e institutos. Y es muy
común, en estas campañas escolares, ver, desde el escenario,
a los jóvenes mirando con cara de aburrimiento o
conectados con el móvil.
Uno de los factores que pueden explicar el bajo nivel de
consumo de artes escénicas en España es la escasez de
políticas dirigidas a captar públicos de menor edad [2].El
E
N
B. Manero Iglesias y B. Fernández-Manjón son profesores del
Departamento de Ingeniería del Software e Inteligencia Artificial de la
Universidad Complutense de Madrid. (email: [email protected],
[email protected], telf.: +34 913947638).
C. Fernández-Varaes Visiting Scholar en el Massachusetts Institute of
Technology. (email: [email protected])
75,4% de la población declara no ir prácticamente nunca a
ver una obra teatral, mientras que el sector de la población
que lo considera una verdadera alternativa de ocio y acude
al teatro con asiduidad es únicamente del 3,0%. La
audiencia que ha asistido a edades tempranas a actividades
escénicas registra un mayor consumo en la actualidad
(69,1% de los espectadores)[2]. Además, el elevado interés
por el teatro que muestran los asiduos lleva a pensar que es
posible incrementarla asistencia.
Una acción decisiva para el futuro del teatro es salvar la
distancia que se ha abierto con los jóvenes. Detener y,
posteriormente, invertir esta tendencia requiere actuar desde
el conjunto del sector, y que el teatro influya –como sector–
en otros ámbitos, como el educativo. Ofrecer una visión más
atractiva del teatro en los programas educativos aparece
también como una prioridad en la que todo el sector está de
acuerdo [1]. Sin embargo, en la educación reglada, la
formación teatral (y, en particular, en el teatro clásico) no
parece llegar a este público joven, ni lograr dicho objetivo.
En las últimas décadas ha surgido una corriente que
aboga por la necesidad de adaptar el sistema educativo a las
nuevas necesidades que la sociedad de la información
plantea. Una de las alternativas más prometedoras en el
panorama de las tecnologías educativas es el uso de
videojuegos. Según varios estudios, los videojuegosaportan
diversas ventajas como aumentar la motivación, mejorar las
habilidades de resolución de problemas, o fomentar el
aprendizaje activo (learningbydoing). Los juegos educativos
(también llamados juegos serios) pueden ayudar a los
alumnos a construir un entendimiento más reflexivo y
personalizado,[3][4][5][6] y mejoran la actitud de los
alumnos, por lo se están utilizando actualmente para
combatir la desmotivación y el abandono en las actividades
formativas[7].
No obstante, cuando se toma la decisión de sustituir un
contenido educativo concreto por un juego, los educadores
deben sopesar los beneficios potenciales del juego en
referencia a su costo, y el tiempo y esfuerzos necesarios para
su desarrollo e implantación [8] [9]. Por eso, para
comprobar la eficiencia de las nuevas tecnologías en la
enseñanza es necesaria una evaluación profunda, tanto de las
herramientas que se van a utilizar cómo de la repercusión
real que tienen las mismas en el objetivo perseguido.
En este trabajo describimos el diseño y desarrollo de un
juego basado en la obra de teatro clásico La Dama Boba de
Lope de Vega, un juego serio dirigido a su uso en colegios e
institutos, y que trata de aumentar el interés de los jóvenes
por el teatro.
El trabajo se estructura como sigue: en la sección II se
analizan las causas del desinterés de los jóvenes por el teatro
clásico. En la sección III, se incluyen las posibles soluciones
52
que un juego puede aportar a los problemas detectados, y se
describe la creación del juego, incluyendo: las motivaciones,
la estructura del mismo, las diferentes partes relevantes para
la creación, y los aspectos de transformación de obra de
teatro a juego y de juego a juego serio. En la sección IV se
detalla la evaluación que se realizó del juego con los
alumnos de la asignatura de E-learning. Por último, en la
sección V se muestran las líneas de trabajo futuro, y en la
sección VI las principales conclusiones.
motivadores. Para ello, se ha llevado a cabo una evaluación
del juego de la Dama Boba por parte de 8 alumnos de la
asignatura de E-learning del Máster que se imparte en la
Universidad Complutense de Madrid. Esto nos ha permitido
recabar la opinión de expertos sobre el juego desarrollado.
Con esas opiniones, posteriormente, se llevó a cabo una reimplementación del juego con el objetivo de mejorar la
herramienta antes de llevar a cabo el experimento masivo en
colegios e institutos.
II. JÓVENES, TEATRO CLÁSICO Y JUEGOS EDUCATIVOS
III. CREACIÓN DEL JUEGO
Para la creación de este juego basado en La Dama Boba
primero se ha tratado de buscar si existían otras experiencias
similares que se hayan aplicado en la formación reglada.
Como no se han encontrado referencias al respecto, el
primer paso ha sido identificar las posibles causas del
desinterés por el teatro clásico de los más jóvenes. Para esto
se ha consultado bibliografía y se han realizado entrevistas a
profesores identificando, entre otras, las siguientes razones:
1) Falta de comprensión del lenguaje utilizado en la
representación. El lenguaje utilizado en las obras de
teatro clásicas es un lenguaje escrito para una sociedad
de otra época. A los estudiantes les cuesta seguir la
trama y llega un momento en el que se rinden y
desconectan de la acción. Este dato es fácilmente
contrastable con los estudiantes procedentes de
Sudamérica. Estos no sólo siguen mucho más fácilmente
la trama sino que son capaces de captar los chistes y los
giros que el autor incluyó en el texto, cosa que es muy
difícil para el espectador medio español al no estar
familiarizado con el lenguaje.
2) Dificultad de asimilación de información por el
ritmo que tiene el teatro. Las generaciones más jóvenes,
gracias a la proliferación de la televisión y de internet,
están acostumbradas a recibir gran cantidad de
información en periodos de tiempo muy cortos. El teatro
(especialmente el clásico), por su propia naturaleza
narrativa, requiere de tiempos más prolongados, tanto
para la transmisión de información, cómo para la
asimilación de la información recibida.
3) Los jóvenes ven el teatro cómo algo antiguo. En la
sociedad de lo audiovisual, existe una desconexión de
los jóvenes por el teatro por considerarlo de otra época.
4) Consideración de la actividad cómo algo
obligado. En las campañas escolares, los jóvenes van
obligados al teatro. Esto hace que no consideren el
espectáculo cómo algo que han elegido ver.
5) Desconocimiento de la obra que van a ver.
Aunque, en general, los centros educativos dan charlas
sobre la obra que van a ver antes de asistir, se percibe
una falta de entendimiento de la línea argumental de la
obra.
A. Descripción General
La creación del juego de La Dama Boba persigue ofrecer
un entorno interactivo al jugador tratando de paliar algunas
de las causas del desinterés que se han identificado en el
apartado anterior.
Para ello, el primer paso fue la elección del tipo de juego.
Los juegos que más similitudes tienen con las obras de
teatro son los juegos de aventuras. Este tipo de juegos
pueden ser tomados cómo “ficción interactiva”. Convertirse
en un personaje de una ficción de ese tipo, puede ser una
experiencia tanto placentera cómo de aprendizaje
[10].Además, la estructura de una obra de teatro clásico
encaja a la perfección con la de un juego de aventuras.
Estos juegos están diseñados para que el jugador se
comporte de una manera muy concreta (restoring
behaviour), aquella que recreará la historia incrustada dentro
del juego [11]. En nuestro caso, la historia será el argumento
de la obra de teatro. Es decir, que para conseguir ganar en el
juego, el jugador deberá reproducir el comportamiento que
el protagonista tiene en la obra de teatro.
El problema de estos juegos de aventura gráfica, como de
otros, es el coste de implementación para poder anticipar
todas las acciones que al jugador se le puedan ocurrir
[11].Por tanto, es necesario encontrar metodologías de
desarrollo que reduzcan su costo a los limitados
presupuestos habituales en educación, y que permitan el
mantenimiento de los contenidos. Una solución es el uso de
plataformas de desarrollo de juegos, cómo <eAdventure>[12][13], que facilita la creación (y posterior
distribución vía Web) y reduce los costos de desarrollo de
los juegos serios.
La estructura basada en escenas y en personajes que
ofrece <e-Adventure>, ha simplificado mucho la creación
del juego. Partiendo de los dibujos realizados por la
figurinista y de la música usada en la obra de teatro, el
desarrollo del juego ha supuesto un esfuerzo de tres semanas
de trabajo de una persona a tiempo completo. En concreto,
la recreación de la Dama Boba, se ha basado en la versión
del clásico que realizó la compañía de teatro Réplika durante
el festival de Almagro en el 2011. Para su implementación,
se ha asistido a los dos meses de ensayo que tuvo la
compañía.
Al identificar que el desinterés es el principal problema,
el uso de los juegos educativos puede ser especialmente
adecuado para solventarlo.
El objetivo final de este proyecto es la evaluación de la
experiencia formativa con un gran número de alumnos en
colegios e institutos. Antes de llevar a cabo esa experiencia
masiva, ha sido necesario ajustar la herramienta que va a
evaluar la eficacia de los videojuegos cómo elementos
B. Objetivos del Juego
Como el objetivo del juego es abordar los problemas
causantes de la desmotivación, a continuación, se hace un
recorrido por los cinco problemas detectados, incluyendo la
posible solución que plantearía jugar al videojuego antes de
acudir a la representación teatral.
MANERO, VARA Y MANJÓN: E-LEARNING A ESCENA: DE LA DAMA BOBA A JUEGO SERIO
1) Lenguaje raro y difícil
En el juego, se hace una “traducción” o adaptación del
lenguaje usado en la obra hacia un lenguaje más
contemporáneo. Aún así, para no vulgarizar el juego y no
desaprovechar las oportunidades de mostrar al jugador el
lenguaje clásico, hay partes del mismo que conservan el
lenguaje original (en el juego esto no supone un gran
problema ya que el jugador dispone del tiempo que necesite
para leerlo y comprenderlo).
2) Ritmo lento del teatro.
Gracias al formato del video juego, se puede transmitir a
los usuarios la historia con una velocidad de transmisión
mayor de la que el teatro permite. Además, el juego, a
diferencia del teatro, no está temporizado, si no que es el
mismo jugador el que marca la velocidad a la que suceden
los distintos eventos en función de su interacción y
rendimiento dentro del juego.
3) El teatro está desfasado.
Al introducir la obra dentro de un videojuego, se produce
un efecto modernizador del teatro.Además, si finalmente
acuden a ver la obra en el teatro, los jugadores van a tener la
sensación de que los personajes con los que han jugado se
han vuelto de carne y hueso (al verlos en el escenario); al
igual que ocurre en las películas basadas en los videojuegos
que tanto éxito tienen.
4) Actividad obligatoria.
El hecho de jugar a un juego implica tomar la
responsabilidad de su propio aprendizaje. Esto les hace
convertirse en espectactores (espectadores y actores al
mismo tiempo), utilizando la terminología de Augusto
Boal[14]. Los alumnos pasan a ser individuos activos sin
posibilidad de tomar una actitud pasiva y camuflarse en el
grupo. Aunque el juego sea individual, existe una
competitividad informal con otros alumnos y un deseo de
completar el juego no quedándose atrás respecto a sus
compañeros. Y para lograrlo hacen falta aprender aspectos
de la obra de teatro.
5) Desconocimiento de la obra.
Por lo tanto, jugar al juego va a suponer conocer la trama
de la obra, los personajes que intervienen, los lugares dónde
se desarrollará la acción, el vestuario que se utilizará y el
espacio sonoro. Los jugadores acudirán al teatro como si de
la ópera se tratara, es decir, con un libreto detallado que les
adelanta lo que van a presenciar.
C. Estructura del Juego
Algunos autores sostienen que el equilibrio entre el
realismo de la simulación, el nivel de enganche al juego y
un modelo pedagógico adecuado, podría ser la clave para
maximizar el aprendizaje [15-19]. Por tanto, la forma en la
que se diseña el espacio de un juego es básica para contar la
historia que se pretende [11] y para conseguir un aprendizaje
real.
En nuestro juego, a diferencia de la obra de teatro, el
objetivo no es simplemente contar la historia de la obra al
espectador, sino acercar y familiarizar al jugador al mundo
que propone Lope para aumentar su interés. Para ello, se ha
partido de una estructura narrativa: la adaptación de Daniel
Pérez de la obra original de La Dama Boba de Lope de
Vega.
53
Se han elegido los momentos más significativos de la
obra(que se han convertido en los puntos de enlace con la
representación), y, a partir de estos hitos, se ha creado la
línea narrativa del juego. Aun así, ya que se trata de un
juego, se permite al jugador apartarse del orden secuencial
que tiene la obra de teatro. Es decir, se ha elegido aumentar
la jugabilidad del juego, aunque esto suponga que el jugador
se encuentre los acontecimientos de la obra de teatro
desordenados.
Esta decisión de implementación, aunque va en contra de
la forma de contar la historia que tiene el teatro, favorece el
interés de exploración del mundo virtual por parte del
jugador. Éste podrá encontrarse, si así lo desea, a los otros
personajes en un orden diferente del que se los encuentra el
protagonista en la obra de teatro. Aún así, ya que nuestro
objetivo es que el jugador reviva toda la historia de la dama
boba, nos aseguramos de que, aunque el orden que elija sea
diferente al de la obra, el protagonista pase por todas las
escenas importantes.
Para conseguir esto, hay ciertos puntos en eljuego que,
para poder seguir adelante, el jugador debe de haber
recorrido todas las escenas anteriores. Estos puntos los
denominamos cerrojos, y ayudan a controlarla correcta
secuenciación del juego[20].
D. Creación del Personaje
Las obras de teatro clásico suelen tener varios personajes.
Hay algunos con mayor cantidad de texto que otros, pero al
final, es la suma de todos lo que conforma la obra.
En los juegos de aventuras, los personajes son los
elementos que definen la historia [21]. Pero normalmente,
hay un personaje que es diferente al resto: el avatar que va a
ser controlado por el jugador y que, habitualmente, es el
protagonista.
Por eso, el primer paso es elegir qué personaje va a
convertirse en el protagonista del juego. Una vez hecho esto,
para convertir la obra de teatro en un juego, se ha utilizado
la técnica que emplean los actores para crear sus personajes:
contar la historia desde el punto de vista del personaje que
tienen que encarnar. Para ello, los actores crean la secuencia
de sucesos que le ocurren a su personaje durante toda la
obra.
En este caso, se ha elegido a Laurencio, el protagonista
masculino de la obra, para crear el mundo del juego desde
su punto de vista. Todo el juego está desarrollado utilizando
la secuencia de sucesos de ese personaje en la obra.
Según el modelo de Egri[22], el conflicto surge de
personajes que están en oposición. Sus objetivos son
incompatibles, y ninguno de los personajes quiere
abandonarlo. Por tanto, los personajes disponen de una Own
agenda (agenda propia) dónde registran sus objetivos en
cada momento, y sus acciones están motivadas por esos
objetivos [23].
Según Steve Meretzky [24], un personaje tiene que ser
“interesante de jugar”, al igual que un actor tiene que hacer
a su personaje “interesante de ver”. Para conseguir esto,
hemos creado una Own agenda de cada personaje utilizando
la misma técnica que propone Stanislawski[25] a los actores
para la creación de los personajes.
54
Esta técnica afirma que, para que un personaje resulte
interesante “de ver” para un espectador, debe de tener un
objetivo claro en cada momento y un conflicto que le impida
conseguir este objetivo. Cada vez que, a lo largo de la obra,
se produce un cambio en el objetivo de un personaje, se dice
que ha ocurrido un suceso para ese personaje. Aparte de los
objetivos momentáneos de cada personaje (que, en este
caso, quedarían apuntados en la Own agenda de ese
personaje), Stanislawski propone un superobjetivo que está
presente a lo largo de toda la obra y al que ningún objetivo
momentáneo puede oponérsele.
En este juego se ha seguido la misma dinámica para
probar si las mismas normas que valen en un escenario,
valen para hacer un avatar interesante “de jugar”. Para ello,
se ha importado esta técnica sustituyendo a cada uno de los
actores por sus avatares. Cada uno de los personajes que
aparecen en la obra tiene un superobjetivo claramente
definido en cada momento y un conflicto que resolver para
poder alcanzarlo. En el caso del protagonista, además de ese
superobjetivo, hay una serie de sucesos que le ocurren en el
transcurso del juego que cambian tanto sus objetivos
temporales cómo, lógicamente, sus conflictos asociados.
Así, el juego se puede ver como un conjunto se sucesos que
van cambiando el objetivo de nuestro avatar, y con cada
cambio de objetivo, aparece un nuevo conflicto que se
contrapone al nuevo objetivo.
En la figura 1(Fig. 1) se puede ver un ejemplo del flujo de
sucesos del principio del juego. Esta agenda constituye una
parte del conjunto de instrucciones [10] que tiene que
realizar el personaje.
Fig. 1. Flujo de sucesos del personaje principal.
resultó tremendamente confuso para el jugador, que, al
cambiar de una habitación a otra, se encontraba con el
mismo escenario con las puertas rojas en diferente lugar.
Este problema se puede dar muy a menudo en la
transformación de obras de teatro a juegos. El espectador de
teatro tiene la capacidad de crear espacios imaginarios
gracias a la interpretación de los actores. El jugador, en
cambio, no tiene esta posibilidad ya que el juego se
desarrolla en un medio audiovisual que utiliza una
convención diferente.
E. Playworld
El playworld es el mundo del juego, en un sentido
principalmente físico y material. Sus elementos incluyen
tanto los objetos cómo el espacio dónde se manipulan [26].
En nuestro caso, serían todos losaspectos estéticos del juego
(gráficos y música).
Para la creación de los personajes, se han reutilizado los
figurines (dibujos que se realizan para la creación del
vestuario de los actores) que diseñó Agatha Ruíz de la Prada
para la obra. La representación visual de un personaje nos da
mucha información sobre el mismo. El trabajo del
figurinista es captar la esencia del personaje según lo
describe el autor, añadiendo los matices que el director
quiera introducir en su versión. Esta es exactamente la
información que queremos trasladar al jugador para que
descifre quién es el personaje con el que va a explorar el
mundo ficticio. Jugar con esos avatares produce un efecto de
familiarización del jugador con los personajes que después
va a ver en la obra de teatro vestidos de la misma manera.
El espacio en los videojuegos, a diferencia del teatro, no
puede ser vacío [27].Por eso, los escenarios que se han
utilizado en el juego son imaginarios, exceptuando el
primero que es una fotografía del escenario real utilizado en
la representación (durante su estreno).
En la primera versión del juego, se utilizaron los
escenarios reales que se usaban en la obra de teatro, pero no
resultaron atractivos para el jugador. Esto se debe a que, en
la obra real, todos los escenarios se representaban con dos
puertas de madera que cambiaban el espacio escénico
simplemente con su cambio de posición (Ver Fig.2a). Esto
Fig. 2a. Fotografía de la representación durante el estreno. Escenario
real.
Fig. 2b. Escenario real frente a escenario elegido para el juego.
Comparación entre la obra real (2a) y eljuego (2b).
Los escenarios de lugares reales (cómo el que se muestra
en la Fig. 2b) facilitan al futuro espectador la visualización
de los lugares a los que el autor nos quiere llevar en la obra
original, y que, por la elección de una escenografía figurada,
son difíciles de imaginar al ver el escenario desnudo.
Aún así, ya pesar de romper parcialmente la coherencia
estética del juego, se ha conservado el escenario que se
utilizó en la obra en la primera pantalla del juego, para
permitir que el jugador reconozcalo que será la escenografía
de la obra (Ver Fig.3a y 3b).
También se han utilizado las músicas reales que aparecen
en la función para favorecer el efecto dejáecouté en los
futuros espectadores. Inconscientemente, el espectador
asocia una música concreta a una pantalla. De esta manera,
cuando esta música suene durante la representación, evocará
al espectador aquella pantalla jugada y le remitirá al
escenario que en ella se representaba.
F. Del texto dramático al juego
Una de las diferencias entre una obra de teatro y un juego
de teatro es que el juego requiere la participación del
jugador que dé vida al protagonista[11]. El problema que
puede aparecer es que, al seguir el guión de una obra, la
historia resulte tan lineal que convirtamos el programa más
que en un juego, en una historia contada.
Para evitarlo, nada más empezar el juego, se le da un
objetivo al jugador, que coincide con el objetivo que el
personaje tiene en la obra de teatro. Aún así, el deseo de
ganar es sólo una parte de un juego. Por encima de este
deseo estaría el de explorar el mundo ficticio, y por encima,
la de gestionar una situación social[28].
55
Para conseguir que de la exploración resulte un
aprendizaje sobre la obra, continuamente se salta de la
historia al juego y del juego a la historia. Esto se ha
conseguido dividiendo el juego en escenas. Cada escena está
basada en un hecho significativo de la obra de teatro. Una
vez conseguido el enlace con la historia real, se han añadido
otros elementos que enriquecen el juego y evitan que se
convierta en una simple historia narrada. Son estos
elementos los que hacen atractivo el juego, y gracias a los
cuales, se pretende conseguir el interés del jugador.
Estos elementos son:
1) Conversaciones con los otros personajes: Son
conversaciones en las que el protagonista tendrá que
elegir entre una serie de opciones disponibles. Cada
respuesta dada es evaluada para que al final de la misma
el jugador consiga o no lo que quiere del personaje.
2) Puzles:Son retos dónde el oponente no es otro
jugador, sino un problema específico que necesita una
solución o una explicación [11]. Son pequeños juegos
integrados en la historia que el personaje tiene que
resolver para poder avanzar.
G. Del Juego al Juego Serio
Al principio de la implementación, se utilizó lenguaje
contemporáneo durante todo el juego para facilitar la
comprensión de la trama de la obra de teatro. Tras
contrastarlo con varios profesores de la asignatura de lengua
y literatura, se decidió utilizar tanto lenguaje contemporáneo
cómo clásico. De esta manera, en las partes que sean
importantes para la comprensión de le trama, se utiliza un
lenguaje más cercano a los jóvenes. En cambio, en el resto
del juego se utiliza un lenguaje clásico y en verso, para que
tengan la oportunidad de aprender el vocabulario, ya que
mientras juegan pueden leer el texto con más calma y a su
propio ritmo.
En una primera versión del juego, los puzles estaban
enfocados cómo tests para evaluar un conocimiento previo.
El jugador tenía que disponer de un conocimiento anterior al
juego para poder resolver los acertijos que se le proponían.
Según Fernández-Vara, si el conocimiento y las habilidades
que se quieren evaluar en un juego no están en el juego, no
se está haciendo un juego educativo, sino un examen
disfrazado de videojuego [11]. Así que, decidimos eliminar
todas las preguntas que se le proponían al jugador que no
Fig. 3a y 3b. Comparación entre el escenario utilizado en la obra real
(arriba) y el juego (abajo).
Fig. 4. Uno de los puzles tipo drag-and-drop propuestos en el juego.
56
hubieran sido previamente enseñadas en el juego en forma
de pistas no explícitas.
Los puzles propuestos se encuentran incrustados en la
trama. De esa manera, el jugador que resuelve el puzle no se
aparta de la historia porque el mini-juego es parte de la
misma. En este caso los puzles, en realidad, están contando
mini historias que son parte de la historia global.
Todos los acertijos tienen una realimentación (feedback)
instantánea para que el jugador sepa inmediatamente en qué
ha fallado. Además, todas las acciones del jugador se
encuentran registradas para decidir si consigue su objetivo al
final del juego. Muchas de las realimentaciones se dan en
forma de pistas para que el jugador pueda encontrar su error
y aprender a solucionarlo.
Una vez finalizado el juego, se le muestra al jugador una
evaluación para que sepa qué partes del juego ha realizado
con éxito y en cuales ha fallado. Esto puede ser un elemento
motivador para jugar más veces.
IV. EVALUACIÓN FORMATIVA CON ALUMNOS DE
DOCTORADO
Obtener datos fiables de los resultados obtenidos con las
simulaciones resulta crucial para, primero, que los
profesores sepan el grado real de progreso de los alumnos, y
segundo para que los investigadores puedan saber hacia
dónde enfocar sus trabajos [5].
La evaluación real del videojuego se llevará a cabo
cuando se ponga en práctica la actividad en los colegios e
institutos. Aún así, y con el objetivo de afinar la herramienta
para la actividad futura, hemos llevado a cabo una
evaluación formativa previa con 8 alumnos de la asignatura
de E-learning del Máster que se imparte en la Universidad
Complutense de Madrid
Los estudiantes jugaron al juego sin disponer de ninguna
información previa hasta que terminaron. A continuación, se
les pasó un formulario dividido en tres partes que recababa
información sobre: el funcionamiento del juego, su
jugabilidad, y los aspectos pedagógicos del mismo.
Todas las preguntas estaban baremadas de 1 a 7, siendo el
uno un total desacuerdo con la afirmación previa y un 7 un
acuerdo total.
De esta evaluación se sacaron los siguientes resultados:
1) Funcionamiento del juego.Los alumnos, actuando
cómo probadores (beta-testers), detectaron varios errores
que hacían que la herramienta no respondiera cómo se
esperaba. Estos errores se han solucionado.
2) El juego. A la afirmación “El protagonista resulta
un personaje creíble” se obtuvieron 48 sobre 56 puntos.
A la afirmación “Los personajes resultan creíbles” se
obtuvieron 47 sobre 56 puntos.
A la afirmación “El juego es muy divertido” se
obtuvieron 40 puntos sobre 56.
A la afirmación “Los objetivos del juego están claros”
se obtuvieron 52 puntos sobre 56.
Y, 6 de los 8 alumnos consideraron que un jugador
volvería a jugar aljuego.
3) Aspectos pedagógicos. Ninguno de los alumnos
conocía la obra previamente, y a la afirmación “He
aprendido mucho sobre la obra tras jugar una partida” se
obtuvieron50 puntos sobre 56.
Ante la afirmación “Considero interesante tener juegos de
este tipo antes de ver una obra de teatro”, la puntuación
obtenida fue de 49 puntos sobre 56.
De la observación y posterior análisis de la experiencia
con los estudiantes se concluyó la necesidad de ofrecer
información extra a los jugadores sobre el funcionamiento
del juego. Aunque la mayoría de los estudiantes (6 de los 8)
terminaron el juego en menos de 25 minutos, los dos
restantes necesitaron información extra sobre el manejo del
personaje para poder avanzar en el juego.
Todos los estudiantes estuvieron de acuerdo en que el
juego resultaba interesante de “jugar”. Este hecho, aunque
sin demostrar nada por el pequeño tamaño de la muestra, y
debido a que no son el público objetivo final, nos ha llevado
a pensar que, tanto la utilización de los recursos de la obra
(figurines, escenario, música y textos), cómo la creación de
los personajes utilizando el método de Stanislavski, puede
resultar clave a la hora de crear juegos basados en obras de
teatro. De todos modos, este hecho se volverá a estudiar de
un modo más detallado cuando se realice el experimento a
mayor escala.
V. TRABAJO FUTURO
Cómo apuntan diversos autores, son necesarios estudios
más rigurosos que demuestren si la transferencia de
conocimiento gracias a las simulaciones y juegos tiene
lugar, y detectar los casos en los que esa transferencia no
ocurre [9] [29] [30]. Este proyecto nace de esa necesidad.
Para ello, se va a llevar a cabo una evaluación de la
experiencia formativa con un elevado número de alumnos
en diferentes colegios e institutos de la Comunidad de
Madrid. En este momento, los experimentos con
aproximadamente 500 alumnos de 3º de Secundaria de seis
centros diferentes han empezado. El principal objetivo de
ese estudio será descubrir la forma en la que se transmite el
conocimiento, y comprobar si se produce un aumento en la
motivación, usando el juego de La Dama Boba.
En el ámbito de este juego, y siempre a la espera de los
datos obtenidos del estudio masivo, hay varias mejoras
propuestas. Cabe destacar:
1) Utilizando las funcionalidades que nos ofrece <eAdventure>, se va a añadir un sistema de seguimiento
que nos permita reproducir la partida completa que ha
jugado un estudiante. Esto nos va a permitir detectar las
dificultades con las que se encuentran durante eljuego,
además de comparar el tipo de partida que se ha
realizado con el aprendizaje reflejado en el test que
rellenará posteriormente el alumno.
2) La personalidad de un personaje dependiendo de
su forma de hablar es una pieza clave en el mundo
teatral[22]. Por eso, también pretendemos incluir la voz
real de los actores para simular las conversaciones que se
tienen durante eljuego. Esto ayudaría al jugador al
reconocimiento del avatar, que según [23] es una
característica clave para el éxito de un juego.
3) Para aumentar el make-belive (o sensación de
realidad) del jugador, es muy aconsejable la inclusión de
cutscenes (o escenas intermedias)[31]. Por eso, se van a
incluir videos reales de la obra de teatro, y consejos que
los actores (con el vestuario de la obra) dan directamente
a los jugadores, para premiar al jugador cuando tenga
éxito y para ayudarle a entender mejor la trama de la
obra.
VI. CONCLUSIONES
El cine y la televisión han complementado, en muchos
casos, las funciones tradicionales de la literatura: educación,
evasión del mundo real, y entretenimiento, así cómo, crítica
y creación de utopías sociales [32]. Con este juego se
pretenden explorar las posibilidades retóricas que ofrecen
los juegos educativos. Éstas pueden ser una forma
alternativa a la representación y a la narración.
Aunque la transformación de una estructura narrativa a un
juegose haya hecho en múltiples ocasiones (p.ej. todos los
juegos que han partido de una película), en nuestro caso, el
objetivo no es sólo la diversión del jugador, sino el aumento
de su interés por la obra de teatro. Cuando se realiza este
proceso, es fácil caer en el error de crear un simple juego y
no tener en cuenta la finalidad educativa de éste.
El nivel de abstracción visual que hemos utilizado en La
Dama Boba es alto. Esto hace que el nivel de detalle de los
objetos y personajes que aparecen en el juego sea
relativamente bajo. Aunque esto haga que el mundo que
ofrecemos sea menos interesante de explorar, más
restringido y más artificial, a cambio conseguimos que el
jugador siga la línea argumental de la obra de teatro sin
perderse en demasiadas exploraciones del mundo ficticio.
Además, bajar los niveles de abstracción visuales dispara los
costes de desarrollo del juego.
Jugar a La Dama Boba es reconstruir su historia. Estamos
dando al jugador la responsabilidad de crear la historia
encarnando a su protagonista.
El diseñador del juego se tiene que meter en la piel del
personaje para dotar de opciones realistas a su
comportamiento. Si el diseñador realiza esta labor,
conseguirá dar vida a personajes creíbles. Además, teniendo
en cuenta el estudio de las características que hacen
interesante a un avatar [24], podemos afirmar que la
mayoría de los personajes de teatro clásico convertidos en
avatares resultarían interesantes de jugar (sin tener en cuenta
los aspectos puramente estéticos).
La creación de los personajes del juego utilizando una
agenda de objetivos y conflictos para cada uno, nos ha
simplificado mucho el trabajo. Siguiendo esta técnica, los
personajes desarrollados han resultado siempre interesantes
de “jugar” (aunque, por ahora, la única valoración que
tenemos es la realizada con los estudiantes de E-learning), y
hemos evitado los pozos argumentales en los que un
personaje no sabe qué hacer en un momento concreto del
juego.
La creación deljuego en paralelo con el montaje teatral ha
resultado clave. Esto nos ha ofrecido un punto de vista
concreto sobre la obra (el punto de vista del director y del
escenógrafo), que hemos trasladado al videojuego. De otro
modo, se puede caer en el error de crear un juego sin punto
de vista, que, a nuestro entender, resultaría incompleto por
la naturaleza (también incompleta) de los textos dramáticos.
Somos conscientes de que la evaluación con los alumnos
de E-learningtiene un peso limitado por el pequeño número
de alumnos con los que se realizó, y porque no son el
público objetivo al que el juego está orientado. Aún así, ha
resultado muy productiva como evaluación formativa antes
57
de poner en marcha el experimento a una escala mayor. Esta
evaluación ha supuesto una mejora en la implementación del
juego, y ha ayudado a solventar diversos errores con los que
nos hubiéramos encontrado en la evaluación masiva y que,
en ese momento, habrían tenido difícil solución.
Por último, podemos afirmar que (antes de llevar a cabo
la evaluación con los alumnos finales) todos los profesores
de los centros dónde se propuso la evaluación han mostrado
un gran interés tanto en el proyecto cómo en la herramienta
en particular. Además de mostrarnos su confianza en el
éxito del proyecto, han colaborado activamente en la
realización de los test y en la mejora del juego.
Esto nos lleva a pensar que, juegos cómo este pueden ser
una alternativa real a los problemas de desinterés de los
jóvenes por el teatro.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a la compañía de teatro Réplika su permiso
para basar el juego en su versión de la obra. A Agatha Ruíz
de la Prada la cesión de los derechos de uso de sus figurines.
La investigación del grupo e-UCM ha sido parcialmente
financiada por la Comunidad de Madrid (eMadrid
S2009/TIC-1650), el Ministerio de Educación (TIN201021735-C02-02) y la Comisión Europea (SEGAN 519332LLP-1-2011-1-PT-KA3-KA3NW, y GaLA FP7-ICT-20095-258169).
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Borja Manero Iglesiasnació en Madrid en 1975. Es
Licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad
Complutense de Madrid (1999), y Diplomado en Arte
Dramático (2007). En la actualidad es Profesor
Colaborador en el Departamento de Ingeniería del
Software e Inteligencia Artificial de la UCM, donde ejerce
tareas docentes y de investigación.
Su área de investigación es la enseñanza asistida por tecnología, y sus
intereses concretos se centran en la enseñanza de teatro mediante
videojuegos y simulaciones, y la evaluación de estas herramientas.
Clara Fernández Vara es Doctora en Digital Media por el
Georgia Institute of Technology (2009). En la actualidad es
VisitingScholar en el Massachusetts Institute of
Technology. Sus intereses investigadores se centran en la
aplicación de métodos de comentario de texto y
performance al estudio de videojuegos.
Su trabajo se enfoca en los juegos de aventuras, y en las estrategias para
integrar la narrativa en entornos digitales a través de la interacción y de
integración de la narrativa integrada en el espacio.
Baltasar Fernández Manjon IEEE SeniorMember. Es
Doctor en CC Físicas por la Universidad Complutense de
Madrid (1996). En la actualidad es Catedrático en el
Departamento de Ingeniería del Software e Inteligencia
Artificial de la UCM y director del grupo e-UCM de
investigación en e-learning.
Su área de investigación es la enseñanza asistida por
tecnología, y sus intereses concretos se centran en el uso de videojuegos y
simulaciones con propósitos educativos (especialmente en el campo
médico), así como en la integración de este tipo de actividades con las
tecnologías de e-Learning.
59
Seminario Anual de Automática, Electrónica
Industrial e Instrumentación
SAAEI 2012
Alfonso Lago Ferreiro, Senior Member, IEEE, Inmaculada Plaza García, Senior Member, IEEE,
Manuel Caeiro Rodríguez, Senior Member, IEEE
L
presente edición de la Revista Iberoamericana de
Tecnologías del Aprendizaje (RITA) contiene una
selección de artículos que fueron presentados en el congreso
SAAEI 2012 (Seminario Anual de Automática, Electrónica
Industrial e Instrumentación), celebrado el pasado mes de
julio de 2012 en Guimaraes (Portugal).
El Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial
e Instrumentación, SAAEI, es un congreso de carácter anual,
que pretende ser un foro donde los especialistas e
investigadores de universidades, centros de investigación y
empresas puedan poner en común los resultados de su
trabajo, intercambiar ideas y formar consorcios con los que
acometer futuros proyectos con mayor eficacia e impacto.
El congreso tiene un ámbito internacional abierto a
investigadores de todo el mundo. Si bien la mayoría de los
asistentes son de España y el idioma de la mayoría de los
trabajos presentados es el español, también hay asistentes de
otras naciones, siendo representativa la presencia de
latinoamericanos. El congreso se ha celebrado en ciudades
fuera del territorio nacional (Cuba 2001, Francia 2004,
México 2007 y próximamente en Marruecos 2014).
El congreso se articula por áreas temáticas que tratan de
organizar las ponencias presentadas, para agrupar a los
investigadores que trabajan en los mismos campos. Esta
organización facilita el intercambio de ideas y la
divulgación de resultados de investigación. Se pretende que
sea un medio de difusión de resultados más dinámico e
interactivo, ya que su exposición se realiza ante especialistas
del campo de investigación del ponente que pueden
aportarle ideas para mejorarlos, así como aprovecharlos en
sus futuras actuaciones profesionales. Se garantiza de esta
forma el enriquecimiento de la base de conocimientos. Las
áreas temáticas que se utilizaron para organizar las
colaboraciones para la conferencia en esta edición fueron:
Técnicas de Conversión de Potencia; Técnicas de Control en
Convertidores de Potencia; Energías Renovables, Control,
Calidad y Eficiencia de las Redes Eléctricas; Movilidad
Eléctrica y Electrónica del Automóvil; Sistemas de
Automatización y Robótica; Sistemas de Instrumentación y
Medida;
Microsistemas
y
Sistemas
Embebidos;
Aplicaciones Industriales y Aplicaciones Didácticas.
Dentro de la última área temática se firmó un acuerdo de
Cooperación Técnica entre el Comité Permanente del
SAAEI y el Capítulo Español de la Sociedad de Educación
del IEEE. Como parte de este acuerdo y junto con otros
aspectos, se decidió que en cada edición del SAAEI se
A
procedería a la selección de dos ponencias para ser
propuestas para su consideración como posible publicación
en IEEE-RITA.
De los artículos presentados en esta edición, se han
seleccionado los dos que recibieron las valoraciones más
altas por parte de los revisores, tanto en su proceso general
de revisión como en el proceso de defensa en las sesiones
del congreso. El primero de ellos, escrito por Iñigo J.
Oleagordia Aguirre, Mariano Barrón Ruiz, José I. San
Martín Díaz, de la Universidad del País Vasco/ Euskal
Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU), se titula “Plataforma
para Test y Medida basada en PC”. El objetivo global de
este trabajo es poner a disposición del alumnado un entorno
integrado basado en instrumentación virtual que permita
optimizar el aprendizaje a través de la experimentación
utilizando instrumentación electrónica básica. El entorno
comprende: un generador de funciones, un osciloscopio
multicanal y un analizador de espectros. El alumnado
dispone de un laboratorio virtual propedéutico además del
laboratorio tradicional pudiendo no sólo estudiar la teoría
sino también ejercitarse en la práctica de las disciplinas
técnicas. De esta forma, además de complementar las
sesiones prácticas de laboratorio que se realizan en los
estudios relacionados con la instrumentación electrónica el
alumno puede desarrollar, como actividades no presenciales
y semipresenciales, diversas prácticas de test y medida en
circuitos electrónicos. Esta posibilidad se enmarca con la
metodología docente activa que emana de la aplicación del
Espacio Europeo de Educación Superior (EEES). Los tres
instrumentos virtuales (VI) se han desarrollado e
implementado en el entorno LabVIEW 2009 el cual permite
compilar el programa diseñado en un archivo ejecutable. De
esta forma, los alumnos únicamente necesitan disponer de
un PC, una tarjeta de adquisición de datos y una protoboard
para implementar los circuitos electrónicos sometidos a test
y medida.
El segundo artículo seleccionado está escrito por M.
Teixidó, D. Font, T. Pallejà, M. Tresanchez, J. Palacín, de la
Universitat de Lleida, y se titula “Desarrollo de un Caso
Práctico de Aprendizaje Combinando Visión Artificial y un
Brazo Robot”. El objetivo específico del caso práctico de
aprendizaje es detectar un pequeño objeto que se va a situar
de forma aleatoria sobre una superficie acotada, recogerlo
con el brazo robot y situarlo en un recipiente
predeterminado. Los resultados de aprendizaje indican que
la realización del caso práctico permite aumentar la
motivación del los estudiantes de ingeniería y mejorar la
asimilación de conceptos teóricos. Para desarrollar el caso
60
práctico es necesario que el estudiante de ingeniería
combine conocimientos de visión artificial y de control de
un brazo robot educacional.
AGRADECIMIENTOS
Desde esta editorial queremos transmitir nuestro más
sincero agradecimiento a los Comités Organizador y
Permanente del congreso SAAEI 2012, así como a los
revisores y a los autores que han participado en él, puesto
que su trabajo ha permitido que el evento se desarrollase de
forma exitosa. Finalmente, aprovechar estas líneas para
animar a los lectores a que participen en la nueva edición del
congreso que se realizará en el año 2013 en la Universidad
Politécnica de Madrid (www.saaei.org).
Alfonso Lago, nació en Lalín, España, en 1962.
Graduado en Física por la Universidad de Santiago
de Compostela, en 1988, y doctor en Ingeniería
Eléctrica de la Universidad de Vigo, en 1994. En la
actualidad es profesor titular en la Universidad de
Vigo. Su actividad investigadora incluye temas de
fuentes de alimentación conmutadas y control
aplicado a los convertidores de potencia y temas de
innovación educativa. Alfonso Lago es miembro de
la IEEE Industrial Electronics Society, IEEE Power
Electronic Society, IEEE Education Society y la Asociación EPE.
Inmaculada Plaza (M´02-SM´06) es licenciada en
Ciencias Físicas con Grado y Doctora en Ingeniería
Electrónica y Comunicaciones por la Universidad
de Zaragoza. Desde el año 2000 trabaja como
docente en la EUP de Teruel. Es profesora Titular
de Universidad. Sus intereses investigadores se
centran en Calidad (en actividades de I+D+i y en
docencia), Hardware y Software libre y
Electrónica-Sistemas Digitales. Junto con D.
Francisco
Arcega
coordina
el
grupo
interuniversitario de I+D+i EduQTech, primer grupo reconocido por el
Gobierno de Aragón con sede en Teruel en el área Tecnológica. Ha
participado en más de cincuenta proyectos y contratos de I+D y publicado
más de 120 trabajos en congresos y revistas especializadas. Inmaculada
Plaza es Senior Member del IEEE. Ha presidido el Capítulo Español de la
Sociedad de Educación del IEEE, siendo actualmente su Past-Chair.
Manuel Caeiro es Ingeniero de Telecomunicación
(1999) y Doctor Ingeniero de Telecomunicación
(2007) por la Universidad de Vigo. Actualmente es
Profesor Contratado Doctor en el Depto. de
Ingeniería Telemática de la Universidad de Vigo,
impartiendo asignaturas relacionadas con la
Ingeniería del Software y la Arquitectura de
Ordenadores. Su interés investigador se centra en la
aplicación de las TIC a la educación, en especial en
el marco de los lenguajes de modelado educativo.
Manuel es miembro del capítulo español de la Sociedad de Educación del
IEEE con el que colabora activamente en la realización de publicaciones y
eventos.
61
Desarrollo de un Caso Práctico de Aprendizaje
Combinando Visión Artificial y un Brazo Robot
Tomàs Pallejà, Mercè Teixidó, Davinia Font, Marcel Tresanchez, Jordi Palacín, Miembro IEEE
Title—Development of a Learning Case Example Combining
Artificial Vision and a Robotic Arm.
Abstract—This work describes a learning case developed in
the University of Lleida, Spain. This proposal is addressed to
third course engineering students that must combine
knowledge from artificial vision and robotic control to
complete an automation task. The objective is the detection of a
small object placed randomly on a surface to recollect and
store it with a robotic arm. The educational results of this
experience have shown that the development of a learning case
based on the combination of artificial vision and robotics
increases the motivation of the students and improve the
assimilation of theoretical concepts.
Index Terms— Robotic arm, artificial vision, learning
experience, practical case.
Fig. 1. Vista general de la célula de automatización creada para desarrollar
el caso práctico de aprendizaje.
I. INTRODUCCIÓN
El desarrollo del caso práctico requiere la aplicación de
conocimientos de visión artificial, con el objetivo de
detectar el pequeño objeto, y de control de un brazo robot
educacional, con el objetivo de recoger el objeto y
transportarlo adecuadamente hasta la zona o caja de
almacenamiento. En la formulación del caso práctico de
aprendizaje se propone realizar la recogida del objeto
mediante realimentación visual, detectando la posición del
objeto y la posición de la pinza del brazo robot en la imagen
adquirida por la cámara cenital para ordenar pequeños
desplazamientos que acerquen la pinza al objeto.
La estructura del trabajo es la siguiente. La sección II
describe el entorno docente de la propuesta; la sección III
los materiales y métodos utilizados; la sección IV los
resultados obtenidos y la sección V las conclusiones finales.
L
OS experimentos de laboratorio son una parte
fundamental del proceso de aprendizaje ya que permiten
aplicar y asimilar conocimientos y conceptos teóricos [1],[2]
y aumentar la motivación del alumno [3]. En este trabajo se
propone utilizar la robótica para definir un caso práctico de
aprendizaje de forma similar a las propuestas realizadas en
[4], [5], [6] y a otras propuestas basadas en el uso de
simuladores [7], [8], u operando de forma remota mediante
interfaz Web [1] y dispositivos móviles [9].
En este trabajo se describe el desarrollo de un caso
práctico de aprendizaje planteado a estudiantes de tercer
curso de ingeniería de la Escuela Politécnica Superior de la
Universidad de Lleida, España, cuya versión preliminar
centrada en la descripción de los materiales necesarios para
el desarrollo del caso práctico se encuentra en [10]. El caso
práctico propuesto plantea la resolución de un problema de
automatización en un entorno industrial simulado (Fig. 1) en
el que un brazo robot debe recoger un pequeño objeto
situado de forma aleatoria dentro de una zona de recogida
para depositarlo en una determinada zona de almacenaje.
Para poder desarrollar el caso práctico de aprendizaje
propuesto el alumno dispone de una célula de
automatización que incluye (Fig. 1): una cámara cenital
situada sobre el área de recogida, un sistema de iluminación,
un brazo robot educativo, un recipiente de almacenamiento
y un ordenador personal.
Los autores T. Pallejà, M. Tresanchez y J. Palacín son investigadores del
Grupo de Investigación en Robótica de la Universidad de Lleida, España.
Las autoras M. Teixidó y D. Font son investigadoras en formación del
mismo grupo.
Emails: {tpalleja, mteixido, dfont, mtresanchez, palacin}@diei.udl.cat.
II. ENTORNO DOCENTE
El caso práctico de aprendizaje se plantea en una
asignatura universitaria de ingeniería cuyo objetivo es
aportar conocimientos de visión artificial, automática y
robótica al currículum académico del estudiante. La
asignatura ha formado parte del tercer curso de la titulación
de Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas que se ha
impartido en la Escuela Politécnica Superior de la
Universidad de Lleida hasta el curso 2011-12. Actualmente
esta titulación se ha reestructurado en forma de Grado en
Ingeniería Informática.
El objetivo básico de la asignatura en el que se plantea el
caso práctico de aprendizaje es realizar una introducción
práctica a las diversas técnicas y algoritmos aplicables en el
campo de visión artificial. El desarrollo de los conceptos
teóricos de la asignatura es totalmente convencional y tiene
como objetivo proporcionar conocimientos y habilidades. El
desarrollo práctico de la asignatura se basa en el desarrollo
62
de competencias a partir de la realización de casos prácticos
como el descrito en este trabajo. De esta forma el desarrollo
práctico de la asignatura se estructura en tres grandes
bloques: programación avanzada en Matlab, ejemplos de
procesado de imagen, y desarrollo de casos prácticos de
aprendizaje.
A. Programación Avanzada en Matlab
El programa Matlab [11], ampliamente utilizado en
entornos universitarios [12], permite analizar datos,
desarrollar algoritmos y crear modelos o aplicaciones
mediante la utilización de un lenguaje de alto nivel y un
entorno interactivo para el cálculo, la visualización y la
programación de tareas. En la asignatura se utiliza como
herramienta para poder implementar de forma rápida y
atractiva las técnicas y algoritmos de procesado de imágenes
impartidas en el curso. Para ello se parte de la base de que el
alumno está familiarizado en el concepto de programación
informática y de que dicho programa ha sido utilizado con
anterioridad en otras asignaturas de la titulación. De esta
forma el objetivo de este bloque es que el alumno adquiera
conocimientos específicos que le permitan desarrollar
aplicaciones completas en Matlab que dispongan de los
menús y de los elementos gráficos necesarios para que el
resultado final sea compacto y lo más parecido posible a un
programa de control industrial.
B. Introducción al Procesado de Imagen
Una vez adquiridos los conocimientos y habilidades que
permiten crear aplicaciones con una apariencia compacta e
industrial el objetivo es aplicar técnicas y algoritmos de
procesado de imagen. Por ejemplo, modificación de brillo,
contraste o gamma, cálculo de histogramas, filtrado,
segmentación, aplicación de funciones morfológicas y
finalmente la realización de mediciones en las imágenes.
A. Brazo Robot
El brazo robot educacional utilizado en este trabajo es el
Service-Arm Type CS-113 (ver Fig. 2) cuyas
especificaciones técnicas y más datos especializados se
encuentran disponibles en [13]. El diseño del brazo robot
simula el comportamiento mecánico de un robot industrial
de 6 grados de libertad, disponiendo de motores paso a paso
en cada articulación. En la literatura científica existen
diversos ejemplos de utilización de este brazo robot [1] [14].
El brazo robot pesa 8 Kg y tiene una capacidad de carga
teórica de hasta 500g. La Tabla I muestra de forma resumida
la relación entre los diversos motores del brazo robot y el
rango de movimientos de las articulaciones: el movimiento
del primer motor corresponde con el de la cintura, el
segundo se corresponde con el movimiento vertical del
hombro, el tercero se corresponde con el giro del codo
también en sentido vertical, la combinación del cuarto y
quinto motores produce los movimientos de giro e
inclinación de la muñeca y el sexto motor efectúa los
movimientos de abrir y cerrar la pinza.
El brazo robot incorpora una placa de control equipada
con un microcontrolador Z-80A que es el encargado de
recibir órdenes de control a través del puerto paralelo del
ordenador y de controlar la posición de los diversos motores
paso a paso y la velocidad de giro de las articulaciones. Una
de las desventajas de este brazo robot es que no dispone de
realimentación en las articulaciones por lo que es imposible
conocer la posición de las diversas articulaciones al poner en
marcha el dispositivo y, además, cualquier choque o freno
puede provocar una pérdida de pasos en los motores paso a
paso y perderse todas las referencias almacenadas en el
robot.
codo
M3
C. Casos Prácticos de Aprendizaje
El objetivo de este bloque docente es el desarrollo final de
las competencias que permitan que un alumno sea capaz de
desarrollar un sistema que resuelva un problema
determinado mediante la aplicación de conocimientos y
habilidades de visión artificial y de robótica. Para ello se
propone la resolución de diversos problemas prácticos con
una dificultad incremental, siendo el último de ellos el
descrito en este trabajo.
cintura
M1
hombro
M2
pinza
M6
muñeca
M4 y M5
III. MATERIALES Y MÉTODOS
La figura 1 muestra la célula de automatización creada
para desarrollar el caso práctico de aprendizaje, cuyos
elementos característicos más importantes son: una cámara
cenital, una fuente de luz con una cubierta difusa, una zona
de recogida delimitada mediante una línea negra gruesa, un
objeto cúbico de color azul claro y un recipiente de
almacenaje de color azul oscuro. La célula de
automatización incorpora también un ordenador personal
equipado con Windows XP y Matlab donde se aplicarán los
métodos requeridos para el desarrollo experimental del caso
práctico propuesto. Como elementos adicionales se
incorporan dos funciones para acceder al brazo robot y para
acceder a la cámara cenital de la célula de automatización.
Fig. 2. Representación esquemática del brazo robot CS-113.
TABLA I
RANGO DE MOVIMIENTOS DEL BRAZO ROBOT CS-113
motor
M1
M2
M3
M4
M5
M6
articulación
cintura
hombro
codo
paso
0.12º
0.12º
0.08º
muñeca
0.05º
pinza
0.1º
valor (rango)
240º (±120º)
140º (±70º)
100º (±50º)
(180º inclinación)
(360º rotación)
240º (±120º)
PALLEJÀ et al.: DESARROLLO DE UN CASO PRÁCTICO DE APRENDIZAJE COMBINANDO VISIÓN...
Para facilitar la utilización docente del brazo robot las
articulaciones disponen de una serie de marcas de
alineamiento con el objetivo de poder situarlas manualmente
en una misma posición de referencia, proceso que hay que
repetir en caso de cualquier incidencia.
El brazo robot se conecta a un ordenador mediante un
cable paralelo Centronics [15] y se comporta, a todos los
efectos, como una impresora. De hecho, en la mayoría de los
casos puede ser necesario tener instalada una impresora
IBM-Proprinter (de las primeras impresoras de agujas
disponibles para PCs) en el puerto paralelo para que los
modernos sistemas operativos permitan la comunicación de
un programa con el brazo robot. Para enviar cualquier orden
al brazo robot es necesario enviar comandos ASCII a la
impresora. La tabla II muestra los comandos aceptados, por
ejemplo, el código ASCII “C” cierra la pinza del brazo
robot. La comunicación del ordenador con el brazo robot (o
impresora) se realiza de forma unidireccional y para
introducir una mínima realimentación el brazo robot utiliza
la línea ACKNOWLEDGMENT (que indica impresora
ocupada) del puerto Centronics para señalar cuando se ha
terminado la última acción solicitada. De esta forma se
bloquea el envío de instrucciones al brazo robot hasta que se
desactive dicha línea.
B. Cámara del Sistema de Visión
La cámara utilizada para obtener las imágenes de la zona
de recogida es una Labtec® WEBCAM (ver Fig. 3) [16].
Esta cámara incorpora un sensor CMOS con una resolución
de 352x288 píxeles, enfoque manual, frecuencia máxima de
adquisición de 30 imágenes por segundo y una conexión
estándar USB. La cámara puede ser configurada para
generar imágenes en los formatos RGB con 24 bits de
profundidad e I420 con 16 bits de profundidad. En ambos
casos las resoluciones disponibles son 160x120, 176x144,
320x240, 352x288 y 640x480 (con imagen interpolada).
Para facilitar la implementación de algoritmos de
procesado de imagen en un programa interpretado como
Matlab es conveniente utilizar imágenes con poca resolución
para que puedan ejecutarse con una cierta velocidad en un
ordenador normal manteniendo una cierta impresión de
inmediatez y de funcionamiento en tiempo real. La
resolución y formato de imagen por defecto de esta cámara
es RGB, 24 bits de profundidad y 352x288 píxeles,
representando un compromiso óptimo entre rapidez de
procesado e información aportada por la imagen.
C. Sistema de Iluminación
La célula de automatización incorpora un sistema de
iluminación propio para observar experimentalmente la
influencia de la iluminación en el funcionamiento de los
algoritmos de control implementados. El sistema de
iluminación incorpora dos tubos fluorescentes de 36W y un
difusor. La figura 4 muestra la distribución de los niveles de
iluminación existentes en la zona de recogida en el caso de
utilizar únicamente iluminación artificial evitando la
influencia de la luz del sol. Alternativamente, la figura 5
muestra el efecto de la radiación solar indirecta en la
distribución de los niveles de intensidad de iluminación
existentes en la zona de recogida. Se observa mayor
homogeneidad y menor gradiente en el caso de utilizar el
sistema de iluminación de la célula de automatización y, por
63
TABLA II
INSTRUCCIONES DEL BRAZO ROBOT CS-113
comando ASCII
Z
definición
Indica la posición de referencia
(HOME)
Mx1,x2,x3,x4,x5,x6 sign(xi): sentido de rotación (motor i)
abs(xi) : número de pasos a girar (motor
i)
Hm
Memoriza la posición relativa actual de
cada motor: 1≤ m ≤100
Pm,x1,x2,x3, x4,x5,x6 Memoriza una posición relativa con los
pasos de cada motor: 1≤ m ≤100
Gm
Ordena alcanzar una determinada
posición memorizada: 1≤ m ≤100
N
Ordena ir a la posición HOME (ZERO)
C
Cierra la pinza hasta su límite máximo
O
Abre la pinza hasta su límite máximo
Sv
Determina la velocidad de los motores:
1≤ v ≤100
Dt
Detiene el movimiento durante un
tiempo determinado: 1≤ t ≤9 segundos
Lv
Activa la comprobación de los límites
de los motores: v = {0,1}
tanto, será mucho más sencillo que los algoritmos de
procesado de imagen puedan aplicarse de forma óptima con
dichas condiciones de iluminación. En todo caso se
considera importante poder experimentar la influencia de la
iluminación en el funcionamiento general del sistema.
D. Objetos Codificados en Colores
Los dos objetos utilizados son un cubo de goma-espuma
de 55mm de lado, 25g de peso y color azul claro y un
recipiente de plástico de 165x100x75mm y color azul
oscuro (Fig. 6). Ambos objetos se encuentran codificados en
colores para facilitar su detección mediante un sistema de
visión artificial y se dispone también de los mismos objetos
en colores adicionales como el rojo y el verde para permitir
futuras evoluciones del caso práctico propuesto.
El recipiente de almacenamiento se encuentra dentro del
radio de acción del brazo robot aunque situado fuera del
campo de visión de la cámara cenital. El recipiente de
almacenamiento se encuentra sujeto firmemente a la célula
de automatización para que su posición relativa no varíe.
E. Acceso a la Imagen de la Cámara
El acceso a la imagen de la cámara por parte del programa
Matlab puede realizarse de dos formas diferentes: mediante
una toolbox de Matlab o mediante una función gratuita
llamada vcapg2.
Fig. 3. Cámara Labtec® WEBCAM.
64
115
y (mm)
150
110
100
105
50
100
95
0
0
50
100
150
200
x (mm)
250
300
Fig. 4. Distribución de la intensidad de iluminación (lux) utilizando el
sistema de iluminación artificial de la célula de automatización.
570
560
y (mm)
150
550
100
540
50
0
0
530
50
100
150
200
x (mm)
250
adaptador utilizado; la palabra clave “winvideo” permite el
acceso a cualquier cámara USB conectada a un ordenador
con sistema operativo Windows, el número de dispositivo
permite indicar el número de la cámara a la que se quiere
acceder y finalmente el formato debe coincidir con algún
formato soportado por la cámara, en este caso RGB con una
profundidad de color de 24 bits y una resolución de 320x240
píxeles.
300
520
2) Mediante la función gratuita: vcapg2
En el caso de no disponer de la toolbox especializada se
puede optar por utilizar una función compilada en forma de
librería dinámica denominada vcapg2 [17] que se encuentra
disponible de forma gratuita [18]. Esta función realiza una
doble tarea. Cuando se ejecuta por primera vez establece un
enlace de vídeo entre el sistema operativo y cualquier
cámara USB conectada al ordenador, para ello crea una
nueva ventana adicional en la que se visualiza la imagen
capturada por la cámara. Cuando se vuelve a ejecutar
retorna directamente la imagen que se esté visualizando en
ese momento. La figura 8 muestra un código base ilustrativo
del uso de la función.
Fig. 5. Distribución de la intensidad de iluminación (lux) utilizando
iluminación natural.
1) Mediante la toolbox de “Image Acquisition”
El programa MatLab dispone de una librería de funciones
o toolbox de “Image Acquisition” que aporta funciones para
acceder y controlar de forma sencilla la mayoría de tarjetas
de adquisición de imágenes o Frame Grabbers y casi todas
las cámaras que puedan conectarse mediante los buses USB
o FireWire. El único problema de ésta toolbox es que es
opcional y tiene un coste suplementario, pudiéndose dar el
caso de que un centro docente que disponga de Matlab en
sus laboratorios informáticos no disponga de dicha toolbox.
Principalmente, la toolbox “Image Acquisition” está
diseñada para grabar una secuencia de imágenes para su
análisis posterior y ofrece dos modos de trabajo: volcado de
imágenes a disco (logging to disk) o volcado de imágenes a
memoria (logging to memory). Además, en el caso de
utilizar un Frame Grabber externo permite definir diversos
tipos de disparadores o triggers para sincronizar la
adquisición de imágenes con la aparición de un evento
determinado.
El modo de volcado de imágenes en memoria dispone de
una función de visualización previa o preview de la imagen
de la cámara en una ventana especial adicional y de una
función complementaria que permite obtener una
instantánea de la imagen que se esté visualizando en ese
momento (sin haber iniciado técnicamente la adquisición de
imágenes). Estas funciones permiten el acceso visual a la
zona de trabajo en cualquier momento. La figura 7 muestra
un código base ilustrativo del uso de las citadas funciones.
En primer lugar se debe crear un objeto de vídeo para el
% creación del objeto de vídeo de entrada
% videoinput(ADAPTADOR,DISPOSITIVO,FORMATO);
objeto = videoinput(‘winvideo’,1,’RGB24_320x240’);
% activar preview (crea una ventana auxiliar)
preview(objeto);
% inicio del bucle
while condicion
% obtener imagen en forma de matriz con 3 capas
imagen = getsnapshot(objeto);
% código para procesar la imagen y controlar el robot
%…
end
% eliminar el objeto de vídeo al finalizar
delete(objeto);
Fig. 7. Código ejemplo de acceso a la imagen de la cámara mediante las
funciones de la toolbox de Matlab.
% creación del objeto de vídeo de entrada y del preview
vcapg2;
% inicio del bucle
while condicion
% obtener imagen,
% el formato es el que la cámara tenga por defecto
% Labtec: RGB, 8 bits por capa, 352x288 píxeles
imagen = vgapg2;
% código para procesar la imagen y controlar el robot
%…
end
% eliminar el objeto de vídeo al finalizar
clear vcapg2;
Fig. 6. Cubo de goma (izquierda) y recipiente (derecha).
Fig. 8. Código ejemplo de acceso a la imagen de la cámara mediante la
función vcapg2.
65
G. Método Ejemplo de Resolución
En este apartado se describe un método ejemplo que
permite cumplir con los objetivos planteados en el caso
práctico de aprendizaje propuesto en este trabajo.
La figura 10 muestra una imagen obtenida con la cámara
cenital que abarca un área ligeramente superior al rectángulo
negro que delimitada la zona de recogida. En la imagen se
observa el pequeño objeto de color azul claro que se debe
recoger y la pinza del brazo robot en posición abierta que
incorpora dos pequeños triángulos rojos en los extremos
para facilitar su detección visual.
Aplicando técnicas de segmentación [20] a las diversas
capas de color es posible detectar cada uno de estos
elementos que aparecen en la imagen. La figura 11 muestra
los niveles RGB de los píxeles que pertenecen al cubo azul y
la figura 12 los píxeles que pertenecen a las marcas rojas de
la pinza. A partir de esta información se pueden establecer
los límites de segmentación para localizar directamente el
área del pequeño objeto y de la punta de las pinzas en la
figura 10. La Tabla III muestra estos límites y el resultado
de la segmentación realizada.
Fig. 10. Imagen de la zona de recogida obtenida con la cámara cenital.
1
0.8
0.6
nivel
F. Control del Brazo Robot
La comunicación con el brazo robot requiere el envío de
caracteres ASCII al puerto paralelo, cosa que el entorno
Matlab no permite de forma directa. La única alternativa que
permite establecer dicha comunicación es el acceso directo a
los registros de bajo nivel que definen cada uno de los pines
del puerto paralelo del ordenador con el objetivo de simular
su funcionamiento. El resultado de esta aproximación se
encuentra en el desarrollo específico de una función
denominada brazo_robot que permite establecer la
comunicación entre Matlab y el primer puerto paralelo del
ordenador (o lpt1). El brazo robot mantiene activo el pin
BUSY del puerto paralelo como retorno para indicar que
todavía no ha terminado de realizar completamente el
movimiento ordenado. La función brazo_robot supervisa el
estado de este pin y no retorna el control a Matlab hasta que
el brazo robot no indica la realización completa del último
movimiento ordenado.
La función brazo_robot se ofrece de forma gratuita [19] y
se creó a partir de la función ejemplo DIOPRINT. Su único
inconveniente es que requiere la toolbox de “Data
Acquisition” de Matlab ya que las funciones que permiten el
acceso a los registros de bajo nivel se encuentran en dicha
librería. La figura 9 muestra un código base ilustrativo del
uso de esta función y del control del brazo robot mediante
instrucciones ASCII.
0.4
R
G
B
0.2
0
20
40
60
pixel
80
100
120
Fig. 11. Niveles de intensidad RGB de una parte de píxeles pertenecientes
al cubo azul.
1
0.8
% cierre de la pinza (recoger el objeto)
brazo_robot(‘C’);
3
% ir a la posición de referencia 1, luego a la 2 y luego a la
0.6
nivel
% girar el motor 1 10 pasos en sentido de rotación positivo
% girar el motor 3 50 pasos en sentido de rotación negativo
% no mover ningún otro motor
brazo_robot(‘M10,0,-50,0,0,0’);
0.4
0.2
0
R
G
B
5
10
15
20
pixel
brazo_robot(‘G1’);
Fig. 12. Niveles de intensidad RGB de una parte de píxeles pertenecientes a
las marcas rojas de la pinza.
% apertura de la pinza (soltar el objeto)
brazo_robot(‘C’);
% enviar el brazo robot en la posición inicial
brazo_robot(‘N’);
TABLA III
SEGMENTACIÓN POR NIVELES DE COLOR
contorno
cubo
pinza
G < 0.3
R < 0.6 &
G > 0.6 & B > 0.6
R > 0.8 &
G < 0.6 & B < 0.6
Fig. 9. Código ejemplo de control del brazo robot mediante instrucciones
ASCII.
66
Una vez obtenidas las imágenes segmentadas se puede
optar por eliminar el ruido (píxeles aislados) de la
segmentación. A continuación se localiza el centro (o
centroid) del cubo y el centro de las pinzas (Fig. 13)
mediante la realización de la media geométrica de la
posición de los píxeles que forman cada objeto. Una vez
establecido el centro del cubo y el centro de las pinzas, tan
sólo resta mover el brazo robot lentamente para minimizar la
distancia entre ambos centros. Cuando esta distancia alcanza
un valor inferior a un determinado umbral se puede proceder
a cerrar la pinza para atrapar el objeto.
El diagrama de la figura 15 muestra una propuesta de
algoritmo capaz de guiar el brazo robot hasta recoger el
cubo. El algoritmo utiliza como parámetros la altura del
cubo, ac, que se supone conocida y la altura relativa de la
pinza, ap, sobre la superficie de recogida. El algoritmo
utiliza una realimentación visual para ordenar pequeños
desplazamientos del brazo robot que permitan reducir la
distancia entre ambos objetos hasta que la pinza del brazo
robot sea capaz de recoger el pequeño objeto.
d
Fig. 13. Centro de las pinzas (marca amarilla) y centro del cubo (marca
roja).
inicio
ok = falso
ac = 5.5 cm
im = obtenerImagen()
imP = segmentarPinza(im)
imC = segmentarCubo(im)
imP = limpiar(imP)
imC = limpiar(imC)
ap = alturaPinza(imP)
ap < ac
y
ok = falso
no
cp = centro(imP)
cc = centro(imC)
si
El parámetro de la altura relativa de la pinza, ap, puede
estimarse a partir de la distancia, d, que separa los dos
extremos de la pinza (ver Fig. 13). La figura 15 muestra la
curva de calibración que relaciona ambos parámetros, que
puede expresarse mediante la ecuación cuadrática (1):
ap = −0.0172 ⋅ d 2 + 8.1408·d − 601.4660
Una vez que el pequeño objeto azul ha sido recogido por
la pinza, el brazo robot puede ser dirigido a una serie de
posiciones intermedias que le permitan depositar con
suavidad al pequeño objeto en el recipiente de almacenaje
preseleccionado. Esta parte del control del brazo robot es la
que más se parece a la utilización industrial de brazos robots
que está muy centrada en la repetición precisa de una
secuencia de posiciones y acciones prefijadas.
Las posiciones intermedias normalmente se definen
previamente y se almacenan en la memoria interna del brazo
robot. Por ejemplo, la instrucción ’H1’ hace que el sistema
de control del brazo robot memorice la posición absoluta
actual del brazo robot como posición ‘1’. Posición a la que
se puede enviar en cualquier momento al brazo robot
mediante la instrucción ’G1’ (ver Tabla II y Fig. 9).
En el caso práctico propuesto el objetivo es dejar el
pequeño objeto recogido con la pinza en un recipiente de
almacenamiento en forma de caja (con paredes laterales).
Para evitar cualquier roce o colisión durante el transporte es
necesario definir varias posiciones intermedias a las que
dirigir el brazo robot. De esta forma, una vez la pinza se ha
cerrado sobre el objeto se propone la definición de un
mínimo de tres posiciones intermedias secuenciales:
• Posición 1: se encuentra definida sobre el área de
recogida y a unos centímetros de altura. El objetivo de
esta posición es que la pinza y el objeto se eleven
verticalmente para evitar el roce del objeto con la
superficie del área de recogida.
• Posición 2: se encuentra definida dos centímetros por
encima del recipiente de almacenamiento. El objetivo
de esta posición es poder situar el pequeño objeto
sobre el recipiente evitando chocar con sus paredes
durante la trayectoria de transporte.
• Posición 3: se corresponde con la Posición 2 pero con
una altura menor sobre el recipiente de almacenaje. El
objetivo de esta posición es que el pequeño objeto se
deposite con suavidad en su destino definitivo.
subir pinza
medidas
ajuste
350
si
cp ≈ cc
(1)
no
300
si
ap ≈ ac/2
altura (mm)
250
ok = cierto
mover pinza
no
200
150
100
cerrar pinza
bajar pinza
50
0
final
Fig. 15. Diagrama de flujo de un algoritmo que permite localizar y recoger
el cubo.
100
120
140
160
180
distancia (pixels)
200
220
240
Fig. 14. Relación entre la altura relativa de la pinza y su anchura en la
imagen: puntos de medida y ajuste cuadrático.
67
Una vez se ha depositado el pequeño objeto sobre el área
de almacenaje es necesario que el robot ejecute la secuencia
de posiciones de forma inversa para evitar que la pinza
colisione con las paredes del recipiente de almacenaje.
IV. RESULTADOS
Las figuras 16 a 19 muestran diversas imágenes obtenidas
durante el proceso de resolución del caso práctico propuesto
que también se encuentra disponible en la plataforma
YouTube en forma de vídeo [21]. Uno de los puntos
problemáticos de esta propuesta es que sólo se ha podido
utilizar una célula de automatización por lo que el proceso
de prueba y error necesario para resolver el caso práctico ha
originado frecuentemente colas de espera (Fig. 16).
Probablemente el interés suscitado en los estudiantes y la
voluntad de aprender de los errores de los demás es lo que
ha hecho más llevadero todo este proceso.
La figura 17 muestra una imagen obtenida durante el
proceso iterativo de detección y guiado del brazo robot hasta
la recogida del objeto situado de forma aleatoria en el área
de recogida. Esta parte inicial es la que presenta más
dificultad al requerir la aplicación de técnicas de visión
artificial. La figura 18 muestra el brazo robot en la posición
de referencia 1 y finalmente la figura 19 muestra el brazo
robot en la posición de referencia 3, justo antes de abrir la
pinza para depositar el pequeño objeto en el recipiente de
almacenamiento.
A. Valoración del Profesorado
La valoración de la experiencia por parte del profesorado
es totalmente positiva. Se ha observado una mejora
significativa en los resultados docentes y en la motivación
de los estudiantes. Uno de los aspectos más valorados es que
cada estudiante se las ingenió para diferenciarse del resto
mediante la implementación de lazos de realimentación
visual basados en alternativas de resolución diferentes. De
todos los estudiantes implicados en la experiencia tan sólo
uno no pudo ser capaz de resolver el caso práctico en el
tiempo propuesto y el motivo fue la dificultad inherente a su
propuesta de lazo de realimentación.
B. Valoración de los Estudiantes
Un total de 10 estudiantes participaron en esta experiencia
educativa y su valoración de la experiencia ha sido también
totalmente positiva. Los tiempos muertos y colas
ocasionadas por disponer únicamente de una célula de
experimentación no han sido un factor considerado relevante
o importante, por el contrario se ha valorado mucho más la
motivación que genera la posibilidad de aplicar
experimentalmente muchos de los conocimientos adquiridos
en diversas asignaturas de la titulación para conseguir
resolver el caso práctico propuesto.
V. CONCLUSIONES
En este trabajo se presenta un caso práctico de
aprendizaje desarrollado en la Universidad de Lleida,
España. El objetivo del caso práctico es que el estudiante sea
capaz de desarrollar una aplicación que permita que un
brazo robot recoja un pequeño objeto situado de forma
aleatoria en una zona delimitada para depositarlo
posteriormente con suavidad en una zona de almacenaje. El
Fig. 16. Cola de espera durante la realización de los últimos ajustes del
programa de control de la célula de automatización.
Fig. 17. Imagen del proceso de recogida del pequeño objeto.
Fig. 18. Imagen del brazo robot en la posición de referencia 1.
Fig, 19. Imagen del brazo robot en la posición de referencia 3.
desarrollo del caso práctico ha permitido aumentar la
motivación y el interés de los estudiantes en resolver
exitosamente el problema propuesto mediante la
combinación de conocimientos de visión artificial y de
control de un brazo robot educacional lo que ha permitido
alcanzar plenamente los objetivos docentes planteados.
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accedida el 24 de septiembre de 2012.
http://www.youtube.com/watch?v=1pgprHlgIys
Tomàs Pallejà Cabré, es Doctor (2011) e Ingeniero
Informático (2006) por la Universidad de Lleida
(UdL). Actualmente es investigador en el Grupo de
Investigación en Robótica de la UdL y sus áreas de
interés incluyen agricultura de precisión, robótica
móvil y nuevos desarrollos en la interacción persona
ordenador.
Mercè Teixidó Cairol, es Ingeniera Informática
(2008) por la Universidad de Lleida (UdL).
Actualmente es investigadora en formación en el
Grupo de Investigación en Robótica de la UdL y sus
áreas de interés incluyen interacción persona
ordenador, procesado de imagen y el desarrollo de
nuevas aplicaciones robóticas.
Davinia Font Calafell, es Ingeniera Industrial (2010)
por la Universidad Politécnica de Cataluña.
Actualmente es investigadora en formación en el
áreas de interés incluyen el desarrollo de nuevas
aplicaciones robóticas y la agricultura de precisión.
Marcel Tresanchez Ribes, es Doctor (2011) e
Ingeniero Informático (2006) por la Universidad de
Lleida (UdL). Actualmente es investigador en el
áreas de interés incluyen optimización del diseño de
robots móviles, agricultura de precisión y el desarrollo
de nuevas aplicaciones robóticas.
Jordi Palacín Roca, es Doctor (2005) e Ingeniero
Electrónico (1997) por la Universidad de Barcelona.
Actualmente es investigador y director del Grupo de
Investigación en Robótica de la Universidad de Lleida
y sus áreas de interés incluyen el desarrollo de
modelos compactos térmicos, fusión de datos y el
desarrollo de nuevas aplicaciones de procesado de
señal en robótica.
69
Plataforma para Test y Medida Basada en PC
Iñigo J. Oleagordia Aguirre, Mariano Barrón Ruiz, José I. San Martín Díaz
Title— A Platform for
Measurement.
both
PC
based
Test
and
Abstract—The platform contains: a generator of functions, a
multichannel oscilloscope and a spectrum analyser. A
preparatory virtual laboratory is available to the students in
addition to the traditional one so that they are encouraged not
just to follow the theory but to try some practical exercises. In
this way practical sessions in laboratories developed during the
academic year can be supplemented by electronic
instrumentation. Besides this the student can carry out, both
for on-site and blended activities, a wide range of practices
about tests and measurements in electronic circuits. The three
virtual instruments have been developed and set up in a
LabVIEW environment. This way the students just need a PC,
a data catching card and a protoboard so that electronic
circuits can be subjected to tests and measurements.
Index Terms— Electronic instrumentation, LabVIEW,
virtual instrumentation
I. INTRODUCIÓN
M
que la instrumentación tradicional de test y
medida ha sido adecuada para aplicaciones
especializadas, los sistemas basados en un PC constituyen
una nueva clase de equipos de test y medida conocida como
instrumentación virtual (VI) que permite optimizar las
arquitecturas generales de hardware a través del software.
La demanda de una rápida evolución y aumento de la
flexibilidad de los sistemas electrónicos ha llevado a
incrementar el contenido de software en los mismos. En
medida y automatización, la tendencia dominante de los
últimos veinte años ha evolucionado hacia los instrumentos
de test y medida que definen su funcionalidad a través del
software. La VI, emergida hacia 1980, ha estado al frente de
esta tendencia.
Hoy en día, la mayoría de los sistemas de pruebas
modernosincluyen un PC. Éste se ha convertido no sólo en
parte del sistema de test y medida, sino además en una
plataforma de integración esencial, es decir en el centro del
sistema de pruebas. Los procesadores a velocidades de GHz,
buses de alta velocidad, software ampliamente disponible,
operatividad en crecimiento constante y precios bajos, hacen
IENTRAS
Iñigo J. Oleagordia Aguirre es profesor del Dpto. de Tecnología
Electrónica, Universidad del País Vasco/ Euskal Herriko Unibertsitatea
(UPV/EHU), Bilbao 48012 (España). Telef. +34 946014304, Fax: +34
946014300; e-mail: ij.oleagordia@ ehu.es.
Mariano Barrón Ruiz es profesor del Dpto. de Ingeniería de Sistemas y
Automática de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea
(UPV/EHU), Eibar 20600 (España). Telef. +34 946013064, Fax: +34
943033110; e-mail: mariano.barron@ ehu.es.
José I. San Martín Diaz es profesor del Dpto. de Electricidad,
Universidad del País Vasco (UPV/EHU), Eibar 20600 (España). Telef. +34
946013064, Fax: +34 943033110; e-mail: joseignacio.sanmartín@ ehu.es
del PC una plataforma de prueba muy competitiva. La VI ha
adoptado al PC y sus tecnologías para proporcionar avances
muy significativos en los sistemas de test y medida. En un
sistema de instrumentación virtual, al actualizar el PC, el
sistema de prueba en su totalidad se beneficia de la rapidez
del procesador, memoria y periféricos.
En cuanto a la VI se define como un sistema definido por
programación, en donde el software, en función de las
necesidades del usuario, caracteriza la funcionalidad de un
hardware de medida genérico. Un instrumento virtual
comparte muchos de los bloques funcionales de un
instrumento tradicional, pero difiere principalmente en la
posibilidad del usuario de configurar la funcionalidad del
instrumento a través del software. En donde el instrumento
tradicional tiene un firmware embebido definido por el
fabricante, el instrumento virtual tiene un software abierto
definido por el usuario. De este modo, el instrumento virtual
puede ser reconfigurado para diferentes tareas o
completamente redefinido cuando las necesidades de la
aplicación cambian.
El concepto de VI implica la adquisición de señales, el
procesado, análisis, almacenamiento, distribución y
representación de los datos e información relacionados con
la medición de una o varias señales, el interfaz usuariomáquina, monitorización del proceso, la comunicación con
otros equipos, etc.
Las ventajas de los instrumentos virtuales son:
Aumenta la flexibilidad a través de la
reconfiguración software.
Aumenta la vida del sistema ya que se adapta a las
necesidades futuras.
Menor tamaño del sistema al crear múltiples
funcionalidades software para el mismo hardware de
medida. En este caso una tarjeta de adquisición de datos
(DAQ).
Menor coste del sistema, ya que el hardware se puede
reutilizar.
Posibilidad de cumplir los requerimientos de
sistemas que no pueden ser cubiertos por
instrumentos tradicionales a un coste razonable.
Aplicaciones distribuidas mediante la conectividad
de los instrumentos con el fin de compartir tareas
local o remotamente.
II.
ASPECTOS DOCENTES
En este contexto, como ejemplo de aplicación de un
laboratorio virtual local, se ha diseñado, desarrollado e
implementado la plataforma compuesta por: un generador de
funciones, un osciloscopio y un analizador de espectros para
realizar operaciones de test y medida en circuitos
electrónicos. El alumnado puede comprobar la funcionalidad
de la instrumentación virtual, con diversos módulos
70
hardware. La instrumentación virtual se ha desarrollado
mediante el software LabVIEW 2009.
Se ha pretendido que la aplicación sea un ejemplo
ilustrativo de la concepción de un entorno formativo basado
en las técnicas actuales, tanto de los sistemas de adquisición
de datos, como en el uso de herramientas orientadas a la
programación gráfica. En este entorno educativo, una forma
interesante de utilizar la instrumentación virtual es integrarla
con la instrumentación tradicional. Esta estrategia formativa
se ha llevado a la práctica mediante un plan docente basado
en el desarrollo de una serie de prácticas de laboratorio no
presenciales y semipresenciales con el objetivo de introducir
y profundizar en el manejo del instrumental electrónico
básico. Esta alternativa permite aumentar el número de
horas de trabajo práctico fuera del entorno del laboratorio.
Así se consiguen varios objetivos específicos como son:
Optimizar el empleo de la instrumentación
tradicional.
Proporcionar al alumnado la fundamentación teórica
y práctica del software y hardware que conforman la
instrumentación virtual básica de test y medida.
Disminución del uso inadecuado del equipamiento.
Mediante la asimilación previa de la práctica a
realizar evitar que los estudiantes acudan al
laboratorio sin haber hecho un análisis anterior de las
tareas a efectuar.
Plasmar un análisis diferencial de la operatividad de
la generación, adquisición, representación y
procesado de señales con instrumentación virtual
frente a la instrumentación tradicional.
A modo de ejemplo, en la Fig. 1 se muestra el diagrama
en bloques correspondiente a la realización de diferentes
prácticas con el módulo hardware de filtros activos.
Como puede comprobarse, el alumno dispone en el PC
de la plataforma formada por el generador de funciones,
osciloscopio multicanal y analizador de espectros. Con esta
instrumentación virtual y la correspondiente DAQ, el
alumno realiza diversas pruebas de test y medida aplicables
a las distintas configuraciones y topologías de filtros activos.
Como complemento a la formación integral del
alumnado en el campo de la ingeniería electrónica, se
pretende con el material generado:
Impulsar la motivación enfocada hacia la formación de
un criterio de ingeniería teórico-práctico en el campo de
la instrumentación, que permita disminuir la brecha
existente entre el entorno académico e industrial.
El empleo de herramientas y entornos informáticos
actuales.
Familiarizarse con el desarrollo de software para el
diseño, e implementación de instrumentación virtual en
el entorno LabVIEW.
Instruir al alumnado con metodologías activas de trabajo
en equipo, por ejemplo Aprendizaje Cooperativo Basado
en Proyectos [1]. En el ejercicio de su actividad
profesional, como paso previo a la construcción de un
prototipo, primero se desarrolla un modelo al cual se
somete a diferentes pruebas para comprobar sus
especificaciones de diseño.
III. DESARROLLO DE LA PLATAFORMA DE TEST Y MEDIDA
Como se ha mencionado, la operatividad de la plataforma se
basa en la ejecución en paralelo de los tres instrumentos virtuales
correspondientes al generador de funciones, osciloscopio y
analizador de espectros, que junto a la DAQ permiten realizar
pruebas de test y medida a diversos circuitos.
A. Generador de Funciones
Pueden aplicarse diversas metodologías en la generación
por software de una señal analógica. La temporización
puede implementarse mediante software o hardware. En este
caso la señal digital clock, interno o externo determina el
parámetro Update Rate empleado en la generación de la
señal. La generación mediante temporización hardware
presenta las siguientes ventajas:
El periodo de muestreo Ts=1/(Update Rate), es
determinista y está únicamente limitado por las
características de la DAQ empleada.
Se puede emplear trigger en la generación.
La temporización hardware puede ser con buffer o sin él
[2]. En la generación mediante buffer, las muestras se
envían desde el buffer del PC a la memoria FIFO de la DAQ
antes de pasar al convertidor digital analógico (DAC), una
muestra cada vez, para su generación analógica. El envío de
las muestras se efectúa mediante interrupciones o acceso
directo a memoria (DMA). La generación mediante buffer
permite una transferencia de muestras mucho más rápida ya
que éstas son enviadas en bloques en lugar de una por una.
Así mismo la generación con buffer puede ser finita o
continua. En este trabajo se ha empleado la generación
continua mediante buffer con DMA y clock interno.
La frecuencia, fa, de la señal analógica generada [3] está
determinada por las expresiones (1) y (2):
En la Fig. 2 se muestra la gráfica y parametrización de una
señal senoidal generada de 250Hz. El parámetro Update
Rate máximo de la DAQ empleada USB 6211 es de 250 kS/
fa = (Nº de ciclos)*(Update Rate)/(Nº pts. del Buffer)
(1)
Ts=1/Update Rate; Ta=N*Ts; fa=1/Ta=Update Rate/N
(2)
Tamaño del Buffer=100pts.
Nº de ciclos en el buffer= 1
Update Rate=25 KHz
Frecuencia=250 Hz
Fig. 1. Diagrama descriptivo de la operatividad de la plataforma de test y
medida.
Fig. 2. Señal senoidal generada
OLEAGORDIA, BARRÓN Y SAN MARTÍN: PLATAFORMA PARA TEST Y MEDIDA BASADA EN PC
71
En la Fig. 3 se muestra el código del generador empleado
para un canal de salida analógico. Mediante la función Basic
Function Generator.vi se crea una señal (senoidal, cuadrada,
triangular, diente de sierra) cuyas muestras son escritas en el
buffer de forma continua mediante la función DAQmx Write.
A través de la función DAQmx Create Virtual Channel se
establece el canal analógico de salida así como el valor
máximo y mínimo de la señal generada. La operatividad de la
función DAQmx Timing determina el valor del parámetro
Update Rate introducido desde el panel frontal mediante el
controlador etiquetado como F. de Muestreo del reloj junto
con las opciones Sample Clock y Continuous Samples para
una generación continua. En el bucle While se ha colocado
una estructura “Case” que en la primera iteración, mediante la
función “First Call?” activa “DAQmx Start Task”
comenzando la generación continua.
Para desarrollar el panel frontal se ha tomado como
referencia el generador de funciones “PROTEK Sweep
Function Generator 9205” disponible en el laboratorio.
Como la DAQ empleada USB 6211 dispone de dos salidas
analógicas, para aprovechar al máximo sus prestaciones, se
han implementado dos generadores independientes.
El código desarrollado se basa en el de la Fig.3 ampliado
a dos canales analógicos [4], [5]. En ambos generadores se
puede seleccionar independientemente y de forma continua,
sin necesidad de parar el instrumento virtual, el tipo de señal
de salida, frecuencia y amplitud. En la Fig. 4 se muestra el
panel frontal donde además de los controles de selección se
representan gráficamente las dos señales generadas. Aunque
no dispone de toda la funcionalidad de su homólogo, desde
el punto de vista operativo se han implementado las
funciones más básicas e interesantes. La frecuencia máxima
de trabajo es de 2.5 KHz, limitada por la DAQ empleada.
Si se eligiese una frecuencia superior a 2.5 KHz, el propio
generador la ajustaría a la máxima. No obstante, en el panel
frontal se mantienen los botones correspondientes por si se
emplease otra DAQ de prestaciones superiores. En este
caso, debido a la estructura modular del software, la
modificación sería mínima.
En este caso, en lugar de configurar la tarea como salida
analógica mediante la función DAQmx Write se emplea la
función DAQmx Read. En la Fig. 5 se muestra el diagrama
de bloques. Otra diferencia es que de forma concurrente a la
adquisición continua, mediante la técnica streaming to disk,
las muestras se almacenan en un fichero [2].
En el laboratorio se emplean diversos modelos de
osciloscopios, en este contexto, desde la perspectiva
didáctica, se ha optado por implementar uno genérico
limitado a las funciones básicas. En la Fig. 6 se muestra el
panel frontal. En la pantalla gráfica se puede representar las
señales de entrada de hasta 8 canales. La selección se realiza
mediante la activación de los correspondientes
actuadores/indicadores leds. En el panel frontal, el ajuste de
las señales seleccionadas es posible realizarlo mediante los
mandos asociados a cada uno de ellos (voltios/división y
ms/división).
También existe la posibilidad de realizar las operaciones
matemáticas básicas (suma, resta, multiplicación, división)
con dos canales a la vez y de invertir la visualización de
dichas señales. En la Fig.6 se puede apreciar la adquisición
de tres señales por tres canales diferentes (canal 0: senoidal;
canal 1y 3: cuadrada). Una vez finalizada la adquisición,
existe la posibilidad de almacenar las señales deseadas (ya
sean las todos los canales o de alguno en concreto),
modificando ligeramente la programación de la Fig. 5, para
poder analizarlas o recuperarlas posteriormente.
La frecuencia máxima de trabajo de la tarjeta empleada
USB 6211 es de 250 KHz por canal, lo cual implica que en
caso de emplear los 8 canales sería de 31.625 KHz/canal. En
este caso, por el teorema del muestreo, el ancho de banda de
cada canal sería de 15.625 KHz. teóricos. Para desarrollar el
código se ha tomado como base el de la Fig.5
complementado con otros diez subprogramas (subVIs). Por
ejemplo, el que al arrancar el VI pregunte al usuario si desea
una nueva adquisición o por el contrario visualice y procese
las señales correspondientes a una adquisición anterior.
B. Osciloscopio
El analizador de espectros permite representar y analizar
una señal en el dominio de la frecuencia [6]. De forma
similar al osciloscopio, al activar este instrumento virtual
aparece un cuadro de diálogo en el cual se pregunta al
usuario si desea efectuar el análisis de señales adquiridas
anteriormente o de una nueva adquisición, Fig. 7.
En el caso de elegir NUEVA ADQUISICIÓN, ésta es continua con
buffer. En la Fig. 10 se muestra el panel frontal el cual dispone de
tres secciones. En la primera se parametriza la adquisición
definiendo el número de muestras por canal, la frecuencia de
muestreo y la ventana. En las otras dos secciones se representan
en el dominio del tiempo y de la frecuencia las señales de entrada
y salida de los circuitos sometidos a test y medida. Se han
dispuesto dos canales (8 y 9) de la tarjeta de adquisición
asociados a las señales de entrada, y ocho canales (0…7) para
adquirir diferentes señales del circuito bajo prueba.
De forma similar al desarrollo de los demás VIs se ha seguido
una metodología modular top-down. En la Fig. 8 se muestra el
código del subVI “FFT.vi” que calcula y representa gráficamente
la FFT de una señal.
La metodología empleada para implementar el
osciloscopio es similar a la del generador. Se utiliza
adquisición continua con buffer circular.
Fig. 3. Generación continua de una señal analógica
C. Analizador de Espectros
72
Fig. 4. Generación de dos señales analógicas
Fig. 5. Adquisición continua con buffer y almacenamiento mediante la técnica disk streaming
.
Fig. 6. Interfaz gráfica de usuario (panel frontal) del instrumento virtual osciloscopio
73
G( s )
Vi ( s )
V
Fig. 7. Cuadro de diálogo
o( s )
AV
1
RC ( 3
RCS
AV ) S
RC
2
S
2
AV
1
R2
(3)
R1
Particularizando esta ecuación a las especificaciones de
diseño del apartado anterior, frecuencia central 250 Hz y
ancho de banda 100 HC, se obtiene: C= 0.1 µF, R=6.34 KΩ,
para la resistencia de 2R se toma el valor normalizado de
12.7 KΩ. R1 = R2 = 4.7 KΩ. En la Fig.11 se muestra la
respuesta en frecuencia obtenida con el programa Filter Pro
(Texas Instruments). Empleando los entornos de diseño
referidos se obtendrían gráficas similares.
Fig. 8. SubVI para el cálculo de la FFT de una señal
Fig. 9. Esquema de un filtro paso de banda de segundo orden
IV MÓDULOS HARDWARE
3B
Con la finalidad de incrementar la operatividad de la
plataforma de test y medida se han implementado cuatro
módulos hardware. Están formados por las cuatro topologías
de filtros activos, paso bajo, paso alto, paso banda y rechazo
de banda con células de Sallen Key y filtros de Rauch (Multi
Feed-Back). Para el diseño de los filtros se han empleado
diversos entornos y programas como: Multisim, Matlab
ambos con licencia y Scilab y Filter Pro de libre
distribución. En la Fig. 9 se muestra el esquema de uno de
los filtros del módulo filtros paso de banda.
A modo de ejemplo en la Fig. 10 la señal de entrada
corresponde a una señal cuadrada de 6 Vpp de amplitud y 250
Hz obtenida con el generador virtual de la Fig.4 y adquirida por
el canal 9 de la DAQ. La señal de salida corresponde a la de un
filtro activo de paso banda de 2º orden de Butterworth
implementado con una célula de Sallen Key. La frecuencia
central del filtro es 250 Hz y el ancho de banda 100 Hz. Las
gráficas de las señales evidencian la operatividad del filtro y la
concordancia entre el dominio del tiempo y la frecuencia. El
referido filtro pasa banda corresponde a uno de 2º orden de
Butterworth implementado con una célula de Sallen Key cuya
función de transferencia es:
Fig. 11. Respuesta. en frecuencia del filtro paso de banda de segundo orden
Fig. 12. Representación temporal de la señal filtrada
.
Fig.10. Interfaz gráfica de usuario (panel frontal) del instrumento virtual analizador de espectros
74
Fig. 15. Simulación en el entorno NI Multisim
Fig. 13. Representación en el dominio de la frecuencia de la señal filtrada
Así mismo con objeto de integrar la funcionalidad de la
instrumentación tradicional con la virtual, se ha testeado el
referido módulo hardware con el osciloscopio Tektronix TDS
2002B, obteniéndose los resultados de las Fig. 12 y Fig. 13.
Fig. 16. Representación de las señales en el osciloscopio virtual
A. Análisis de las Señales
Como aplicación de la teoría, en la Fig. 8, las señal de
entrada se modela por la serie trigonométrica de Fourier.
2 V
v( t )
pp
[sin(
1
t)
sin( 3
1
t)
3
2 V
b1
pp
2 V
2 6
3 . 82
sin( 5
t)
......
5
b3
pp
1 . 27
(4)
3
Como consecuencia del filtrado se atenúan los armónicos
de orden superior al primero mientras que éste es
amplificado por el filtro activo. En este contexto, y como se
aprecia en las Fig. 8 y Fig. 12 la señal de salida “se asemeja”
en el dominio del tiempo a una señal triangular. Esta
semejanza se comprueba mediante el análisis frecuencial. El
primer y tercer armónico de una señal triangular tienen por
valor:
4 V
b1
pp
2
4 11 . 6
2
4 V
4 .7
b3
9
pp
2
0 . 52
(5)
B Aplicación Docente
Como aplicación del plan docente basado en el desarrollo
de diversas de prácticas de laboratorio no presenciales y
semipresenciales, a modo de ejemplo, se muestran cuatro
gráficas del funcionamiento como multivibrador astable del
CI 555. En las Figs. 14 y Fig. 15 se muestra el circuito
esquemático y simulación en el entorno NI Multisim.
Fig. 14. Circuito esquemático en el entorno NI Multisim
Fig. 17. Representación de las señales en el osciloscopio digital
En la Fig.16 se muestran las señales obtenidas en el
osciloscopio virtual anteriormente descrito y adquiridas con
la DAQ del circuito real implementado en una protoboard y
alimentado a 5 V de la propia DAQ. Finalmente en la Fig.
17 se muestran las mismas señales esta vez con
instrumentación tradicional y en el marco de una práctica
semipresencial. En ambas se aprecian las interferencias
debidas a los acoplos existentes
C Efectividad Docente
Sobre la efectividad docente de esta aplicación en su
primer curso de operatividad, convenimos en indicar de su
amplia utilización, concretamente en las asignaturas de
Instrumentación Electrónica (EUITI Eibar) y Empleo del
Ordenador en la Instrumentación de Panel (EUITI Bilbao),
ambas impartidas con la metodología de Aprendizaje
Cooperativo Basado en Proyectos. En este contexto de
aprendizaje activo, dos de los resultados de aprendizaje, que
evidencian una mejora significativa en la actividad docente,
han sido: I) el diseño y construcción de una tarjeta de
adquisición de datos de bajo coste basada en el
microcontrolador PIC18F2550, Fig. 18, que sustituye a la
DAQ aunque con prestaciones inferiores y II) la
implementación de un segundo módulo hardware para
ampliar las prácticas de test y medida con circuitos
electrónicos basados en amplificadores operacionales. En la
75
Fig.19. se muestra diversos circuitos implementados en una
protoboard.
La comunicación entre la tarjeta y el PC se realiza
mediante el protocolo USB. Su implementación se efectúa
emulando un puerto virtual RS232 haciendo uso de las
librerías disponibles en el compilador CCCS. Para
administrar este protocolo se utiliza el µC PIC18F2550 con
el módulo USB integrado que se ocupará de implementar
todas las especificaciones eléctricas del protocolo. De esta
forma mediante las librerías del compilador de C CCS se
establece la conexión USB de forma fiable y posteriormente
con las librerías de emulación CDC se crea un puerto COM
virtual.
Mediante esta técnica y utilizando las funciones VISA del
entorno LabVIEW se modifica el subVI correspondiente a la
adquisición de datos tanto para el osciloscopio como
analizador de espectros [7].
Así mismo, sobre todo para las actividades no
presenciales el alumnado dispone de la información, tanto
de software como hardware, contenida en las siguientes
páginas web:
Tutorial: Adquisición de Datos y acondicionamiento
de la señal (bilingüe) [8].
Entorno Multimedia Accesible Local o Remotamente
para el Desarrollo de Prácticas de Microcontroladores
con Instrumentación Virtual [9].
realización eficaz de las tareas encomendadas, por lo tanto
no se entiende como un producto acabado sino, más bien,
como un empeño tentativo de rediseñar el proceso de
enseñanza-aprendizaje.
A falta de una evaluación en profundidad, por parte del
alumnado, sobre la efectividad docente de esta aplicación en
su primer curso de operatividad, se ha realizado una
encuesta a los alumnos de ambos centros implicados para
testear la influencia de la misma sobre todo en su proceso de
aprendizaje. La idea básica se ha centrado en analizar los
siguientes seis apartados cada uno de ellos con
aproximadamente 10 preguntas empleando una escala de
Likert de 5 puntos (1-total desacuerdo a 5-total acuerdo).
1- La adecuación de la propuesta a las directrices que se
han dado para completar la guía docente.
2- La coherencia entre las diversas partes de la
propuesta, de manera que exista una relación
coherente entre las competencias declaradas, las tareas
propuestas y el sistema de evaluación empleado.
3- Si las tareas programadas abordan adecuadamente las
competencias programadas.
4.- La motivación en el alumnado mediante el trabajo en
el laboratorio y una actitud proactiva.
5.- Establecimiento de conexiones con otras asignaturas
de la estructura curricular.
6.- Favorecer el trabajo en equipo.
Del análisis realizado con diferentes señales y módulos se
comprueba experimentalmente la funcionalidad de la
instrumentación virtual implementada y por ende la
operatividad didáctica y funcional de la plataforma
desarrollada.
Así mismo se ha incluido un apartado de recomendaciones
En las Tablas I y II se muestra el resultado promediado de
la evaluación correspondiente a los seis apartados. Los datos
se han obtenido efectuando un análisis de varianza a las
encuestas en los dos centros universitarios anteriormente
citados.
VI. CONCLUSIONES
V. EVALUACIÓN
Los autores entendemos como evaluación la puesta en
valor del trabajo realizado. De cara a su operatividad, el
objetivo global de la evaluación sobre la eficacia de esta
aplicación es disponer de información para aplicar
mecanismos correctores que nos permitan poder tener un
buen seguimiento del alumno de cara a lo que es la
Fig. 18. Tarjeta de adquisición de datos basada en el µC PIC18F2550
Fig. 19. Implementación en una protoboard de diversos circuitos con
AOIs.
La originalidad del trabajo se ha orientado hacia la
posibilidad de proporcionar al alumno material didáctico en
una nueva metodología del proceso enseñanza-aprendizaje
correspondiente a un primer ciclo de la ingeniería en el
campo de la electrónica industrial, aunque también es
aplicable a otras áreas tecnológicas. De forma resumida los
aspectos más significativos se centran en:
1.- La generación de material de estudio y aprendizaje
en un plan docente basado en el desarrollo de
prácticas de laboratorio no presenciales y
semipresenciales con el objetivo de introducir y
profundizar en el manejo del instrumental electrónico
básico.
2.- El empleo de la plataforma de test y medida está
orientada hacia el desarrollo de competencias tanto
genéricas como específicas para el futuro ejercicio de
la profesión.
3.- El diseño e implementación de todo el sistema se ha
realizado teniendo en cuenta que el protagonista sea el
alumnado a través de su proceso de aprendizaje y no
la propia aplicación.
4.- La metodología implícita estimula la participación y
favorece el trabajo en equipo redundando en un
incremento de la eficiencia y autonomía del
alumnado.
5.- Con la edición y puesta en práctica de este material
docente se incide en hacer más prácticas en el proceso
de aprendizaje, recalcando que en ingeniería saber es
hacer.
76
TABLA I
VALORACIÓN EN LA EUITI DE BILBAO.
Apartado
Media
1
2
3
4
5
6
7.5
7.7
7.8
8.1
6.5
7.1
TABLA II
VALORACIÓN EN LA EUITI DE EIBAR.
Apartado
Media
1
2
3
4
5
6
7.8
8.1
8.2
8.5
7.5
7.8
Como reflexión final, los autores creemos que hay que
continuar realizando experiencias de este tipo, por lo que
suponen de reflexión y modernización de estructura,
programas y metodologías docentes y discentes.
AGRADECIMIENTOS
El presente trabajo se ha desarrollado dentro del Proyecto
de Innovación Educativa PIE 2011-13 Cod. 6383 financiado
por la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko
Unibertsitatea UPV/EHU.
REFERENCIAS
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
Iñigo J. Oleagordia Aguirre, José I. San Martín Díaz, José J. San
Martín Díaz, “Una Experiencia de Aprendizaje Cooperativo Basado en
Proyectos. I - Aspectos Metodológicos”, Una Experiencia de
Aprendizaje Cooperativo Basado en Proyectos. II – Prototipo
Experimental” Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial e
Instrumentación, SAAEI’11, Actas del Congreso, pp. 597-602, pp. 603608 Badajoz, España, 2011.
B. Mihura, “LabVIEW for Data Acquisition” Ed. Prentice Hall, New
Jersey, 2001.
M. L. Chugani, A. R. Samant, M. Cerna”, LabVIEW . Signal
Processing”. Ed. Prentice Hall, New Jersey, 1998.
J. R. Lajara, J. Pelegrí, “LabVIEW. Entorno Gráfico de programación”
Ed. Marcombo, Barcelona, 2011.
L. Sokoloff “Applications in LabVIEW”. Ed. Prentice Hall, New
Jersey 2004.
C. L. Clark, “LabVIEW. Digital Signal Processing and Digital
Communications”, Ed. Mc Graw-Hill New York 2003.
A. M. Lázaro, D. B. Solé, J. Olivé, J.Prat, F, J. Sánchez,
“Instrumentació virtual. Adquisició, processament y análisi de
señyal”. Ed. Edicions UPC, Barcelona, 19974.
http://www.ehu.es/daq_tutorial/ Pagina web de un tutorial sobre
sistemas de adquisición de datos en el entorno LabVIEW. Fecha
último acceso (27/10/2012)
http://www.ehu.es/micros-virtual/ Entorno multimedia de prácticas
con microcontroladores en el entorno LabVIEW Fecha último acceso
(22/10/2012).
Iñigo Javier Oleagordia Aguirre (Bilbao, 1954)
Licenciado en Ciencias Físicas (1977), especialidad
en Electrónica y Automática. Finalizados estos
estudios comenzó su carrera docente en la
Universidad del País Vasco (UPV/EHU) en
ingeniería electrónica. Comenzó investigando en
aplicaciones informáticas aplicadas a la docencia
universitaria, realizando la tesis doctoral Sistema
para el diseño de la simulación, caracterización y
control de procesos físicos. (UPV/EHU, 1996).
Su actividad docente e investigadora se centra en la instrumentación
electrónica y la edición de material docente aplicando tecnologías de la
información y comunicación (TICs). Los resultados de las investigaciones
se han publicado en diversas revistas y congresos nacionales e
internacionales. También colabora con diversas empresas en aspectos
técnicos y de formación. El profesor Oleagordia consiguió el Segundo
premio en el 1st Concurso Iberoamericano CITA 98 celebrado en Madrid.
Mariano Barrón Ruiz (San Vicente de la
Sonsierra, La Rioja 1953). Licenciado en Ciencias
Físicas (1975), especialidad en Electrónica y
Automática. Actualmente es Profesor Titular en el
Departamento de Ingeniería de Sistemas y
Automática de la Universidad del País Vasco
(UPV/EHU). Ha diseñado numerosos equipos
destinados a la docencia práctica de los
microcontroladores y la electrónica, por los que ha
recibido varios premios (“Electronics Lab”. Second
Prize in Design2K Contest y Premio al Mejor Equipo Hardware
TAEE2000; “Personal Electronics Laboratory” Winning Hardware Track in
the 1st European Contest on Microelectronics Education, 2002; “Talking
Calculator”, Honorable Mention in AVR 2006 Design Contest). Sus áreas
de interés más importantes son: instrumentación virtual, laboratorios
remotos, desarrollos electrónicos y uso pedagógico de las nuevas
tecnologías.
José Ignacio San Martín Díaz (Baquedano,
Navarra, 1958). Obtuvo el Grado de Ingeniero
Industrial, especialidad Ingeniería Eléctrica, en la
Universidad del País Vasco, en 2003.En 2009,
obtuvo el Grado de Doctor Ingeniero Industrial por
la Universidad del País Vasco. Actualmente es
Profesor Titular en el Departamento de Ingeniería
Eléctrica de la Universidad del País Vasco. Sus
líneas de investigación están enfocadas hacia las tecnologías de Generación
Distribuida, Micro-redes Eléctricas y Pilas de Combustible.
Recibió el Primer Premio del Consejo Internacional de Grandes Redes
Eléctricas (CIGRE), en relación al Trabajo Técnico presentado en el XII
Encuentro Regional Ibero Americano de CIGRE, celebrado en Foz de
Iguazú (Brasil) en mayo de 2007.
VAEP-RITA (http://webs.uvigo.es/cesei/VAEP-RITA)
Revisores
Addison Salazar Afanador,
Universidad Politécnica de Valencia, España
Alberto Jorge Lebre Cardoso,
Universidad de Coimbra, Portugal
Alfredo Ortiz Fernández,
Universidad de Cantabria, España
Alfredo Rosado Muñoz,
Universidad de Valencia, España
Amaia Méndez Zorrilla,
Universidad de Deusto, España
Ana Arruarte Lasa,
Universidad del País Vasco, España
André Luís Alice Raabe,
Universidade do Vale do Itajaí, Brasil
Angel García Beltrán,
Universidad Politécnica de Madrid, España
Angel Mora Bonilla,
Universidad de Málaga, España
Angélica de Antonio Jiménez,
Antonio Barrientos Cruz,
Antonio Navarro Martín,
Universidad Complutense de Madrid, España
Antonio Sarasa Cabezuelo,
Basil M. Al-Hadithi,
Universidad Alfonso X El Sabio, España
Basilio Pueo Ortega,
Universidad de Alicante, España
Begoña García Zapirain,
Carmen Fernández Chamizo,
Cecilio Angulo Bahón,
Universidad Politécnica de Catalunya, España
César Alberto Collazos Ordóñez,
Universidad del Cauca, Colombia
Crescencio Bravo Santos,
Universidad de Castilla-La Mancha, España
Daniel Montesinos i Miracle,
Daniel Mozos Muñoz,
David Benito Pertusa,
Universidad Pública de Navarra, España
Elio San Cristobal Ruiz,
UNED, España
Faraón Llorens Largo,
Francisco Javier Faulin Fajardo,
Gabriel Díaz Orueta, UNED, España
Gerardo Aranguren Aramendía,
Gloria Zaballa Pérez,
Gracia Ester Martín Garzón,
Universidad de Almeria, España
Ismar Frango Silveira,
Universidad de Cruzeiro do Sul, Brasil
Javier Areitio Bertolin,
Javier González Castaño,
Joaquín Roca Dorda,
Universidad Politécnica de Cartagena, España
Jorge Alberto Fonseca e Trindade,
Escola Superior de Tecnología y Gestión,
Portugal
Jorge Munilla Fajardo,
José Alexandre Carvalho Gonçalves,
Instituto Politécnico de Bragança, Portugal
Jose Ángel Irastorza Teja,
José Angel Martí Arias,
Universidad de la Habana, Cuba
José Ignacio García Quintanilla,
José Javier López Monfort,
José Luis Guzmán Sánchez,
Universidad de Almeria, España
José Luis Sánchez Romero,
José Ramón Fernández Bernárdez,
Juan Carlos Soto Merino,
Universidad del Pais Vasco, España
Juan I. Asensio Pérez, Universidad de
Valladolid, España
Juan Meléndez,
Juan Suardíaz Muro,
Universidad Politécnica de Cartagena, España
Juan Vicente Capella Hernández,
Lluís Vicent Safont,
Universidad Ramón Llul, España
Luis Benigno Corrales Barrios,
Universidad de Camagüey, Cuba
Luis de la Fuente Valentín,
Universidad Carlos III, España
Luis Fernando Mantilla Peñalba,
Luis Gomes,
Universidade Nova de Lisboa, Portugal
Luis Gómez Déniz,
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria,
España
Luis Zorzano Martínez,
Universidad de La Rioja, España
Luisa Aleyda Garcia González,
Universidade de São Paulo, Brasil
Manuel Benito Gómez,
Universidad del Pais Vasco, España
Manuel Domínguez Dorado,
Universidad de Extremadura, España
Manuel Gromaz Campos,
Centro de Supercomputación de Galicia,
España
Manuel Pérez Cota,
Margarita Cabrera Bean,
Maria Antonia Martínez Carreras,
Universidad de Murcia, España
Mario Muñoz Organero,
Universidad de Carlos III, España
Marta Costa Rosatelli,
Universidad Católica de Santos, Brasil
Mercedes Caridad Sebastián,
Universidad Carlos III, España
Miguel Angel Gómez Laso,
Miguel Ángel Redondo Duque,
Universidad de Castilla-La Mancha, España
Miguel Angel Salido,
Miguel Romá Romero,
Nourdine Aliane,
Universidad Europea de Madrid, España
Oriol Gomis Bellmunt,
Rafael Pastor Vargas, UNED, España
Raúl Antonio Aguilar Vera,
Universidad Autónoma de Yucatán, México
Robert Piqué López,
Rocael Hernández,
Universidad Galileo, Guatemala
Sergio Martín Gutiérrez,
UNED, España
Silvia Sanz Santamaría,
Timothy Read,
UNED, España
Víctor González Barbone,
Universidad de la República, Uruguay
Víctor Manuel Moreno Sáiz,
Victoria Abreu Sernández,
Yod Samuel Martín García,
Equipo Técnico: Diego Estévez González,
VAEP-RITA es una publicación lanzada por el Capítulo Español de la Sociedad de Educación del IEEE (CESEI).
Nuestro agradecimiento a los apoyos recibidos desde el año 2006 por el Ministerio Español de Educación y Ciencia
a través de la acción complementaria TSI2005-24068-E, el Ministerio Español de Ciencia e Innovación a través de
la acciones complementarias TSI2007-30679-E, y TIN2009-07333-E/TSI. Gracias también a la Universidade de
Vigo por el apoyo en esta nueva etapa.
VAEP-RITA
(Viene de la Portada)
EDICIÓN ESPECIAL SAAEI 2012
Editores Invitados: Alfonso Lago Ferreiro, Senior Member, IEEE, Inmaculada Plaza García,
Senior Member, IEEE, Manuel Caeiro Rodríguez, Senior Member, IEEE
Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial e Instrumentación SAAEI 2012………...
…………………………….………………....…... Alfonso Lago Ferreiro, Senior Member, IEEE
Inmaculada Plaza G., Senior Member, IEEE, Manuel Caeiro R., Senior Member, IEEE
59
Desarrollo de un Caso Práctico de Aprendizaje Combinando Visión Artificial y un Brazo Robot
…………………………………………………… Tomàs Pallejà, Mercè Teixidó, Davinia Font,
Marcel Tresanchez, Jordi Palacín, Miembro IEEE
61
Plataforma para Test y Medida Basada en PC …………………………………………….……
…………………... Iñigo J. Oleagordia Aguirre, Mariano Barrón Ruiz, José I. San Martín Díaz
69
VAEP-RITA é uma publicação da Sociedade de Educação do IEEE, gerida pelo Capitulo
Espanhol e apoiada pela Universidade de Vigo, España.
VAEP-RITA is a publication of the IEEE Education Society, managed by its Spanish
Chapter, and supported by the Universidade de Vigo, España.
Vol. 1, Num. 1, 03/2013
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Capítulo Español y apoyada por la Universidade de Vigo, España.

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