Herramientas interactivas basadas en tecnología web: aplicación al campo de la automática como caso de estudio

Abstract

Actualmente, en el campo de la educación hay nuevos métodos y técnicas en el aprendizaje y la enseñanza fundamentados en las nuevas tecnologías de la información y la comunicación. Estos métodos permiten a los educadores encontrar técnicas innovadoras para mejorar sus tareas en la enseñanza: herramientas multimedia, sistemas de hipertexto, sistemas interactivos, intercambio de información entre educador y estudiante a través de Internet, acceso a información desde cualquier punto del mundo sin restricciones de tiempo, etc., donde la gran revolución se produjo con la World Wide Web (WWW). Estas nuevas técnicas y métodos han mostrado su influencia, ventajas y desventajas que las nuevas tecnologías de de la información y la comunicación han ofrecido a la educación. Sin embrago, dentro del campo de la ingeniería una de las técnicas con mayor impacto fue la aparición de las herramientas interactivas. Aunque la interactividad puede ser definida desde varios puntos de vista, desde el punto de vista de la educación se puede definir como una colección de ventanas gráficas con componentes activos, dinámicos y/o interactivos, los cuales buscan facilitar la comprensión dealgunos conceptos. Las herramientas interactivas se han establecido como un complemento excelente para la enseñanza en la ingeniería. Estas nuevas herramientas ayudan a los estudiantes en el aprendizaje de conceptos complejos. Una amplia variedad de herramientas interactivas han sido creadas usando entornos como Easy Java Simulations y Sysquake, presentándose como soporte a la enseñanza de control mostrando conceptos con diferentes niveles de complejidad. Estas herramientas son muy potentes pero están limitadas al ser usadas en cualquier tipo de dispositivos, ya que suelen requerir ficheros ejecutables o maquinas virtuales para que sean ejecutadas. Teniendo en cuenta que el uso de los teléfonos inteligentes y tabletas se está incrementando cada día y está siendo bastante habitual que los estudiantes accedan al material educacional desde estos dispositivos,, es necesario por tanto evaluar nuevas alternativas que permitan el desarrollo de herramientas interactivas para hacer frente a esta desventaja. Este proyecto presenta una solución basada en estándares web, específicamente los de World Wide Web Consortium (W3C). Los estándares W3C definen una plataforma web abierta para el desarrollo de aplicaciones que tienen el potencial sin precedentes de permitir a los desarrolladores construir experiencias ricas en interactividad, impulsadas el manejo de sistemas con gran cantidad de datos, y que son accesibles desde cualquier dispositivo con un navegador web. Este proyecto presenta una solución que consiste en una librería, la cual permite que las herramientas interactivas creadas puedan ser usadas en cualquier dispositivo que contenga un navegador web que implemente estos estándares y permitiendo también la integración de las herramientas con el contenido de cualquier página web. También se presentan en este proyecto varios ejemplos de las capacidades de la librería, mediante la creación de herramientas interactivas de sistemas de control básicos: sistema de primer orden, sistema de segundo orden, efecto de un cero sobre un sistema y un controlador PID. Por otra parte, se muestran otros pequeños estudios como la posibilidad de calcular los datos de los procesos a través de internet o la posibilidad de crear una interfaz gráfica de usuario que utiliza la librería para crear herramientas interactivas./ Currently, in the education field, there are new methods and techniques in learning and teaching based on the new information and communication technologies. These methods allow educators to find innovative techniques to improve their teaching tasks: multimedia tools, hypertext systems, interactive systems, information exchange between teacher and student over the Internet, access information from anywhere in the world without time restrictions, etc., where the greatest revolution was produced by the World Wide Web (WWW). These new techniques and methods have shown the influence, advantages and disadvantages that the new information and communication technologies have offered to education. However, from an engineering education point of view, the biggest impact was with the appearance of interactive tools. Although interactivity can be defined from several points of view, from an education point of view it can be defined as a collection of graphical windows with active, dynamic and/or interactive components, which are intended to explain a few concepts. Interactive tools have been established as an excellent complement to control education. These new tools helping students in learning complex concepts. A wide variety of different interactive tools have been created using environments as Easy Java Simulations and Sysquake. These tools have been presented as a greater support for control education showing concepts with distinct levels of complexity. These tools are very powerful but they are limited to be used in any type of devices, since they require executable files or virtual machines to run. Notice that the use of Smartphones and Tablets is increasing everyday and it is being quite usual that students access to educational material from such devices. Thus, it is necessary to evaluate new alternatives allowing to develop interactive tools to face this disadvantage. This project presents a solution based on web standards, specifically the World Wide Web Consortium (W3C). W3C standards define an Open Web Platform for application development that has the unprecedented potential to enable developers to build rich interactive experiences, powered by vast data stores, that are available on any device having a web browser. Thus, this project presents a solution based on a library, which allows the interactive tools created to be used in any device that contains a web browser and implements those standards, and also allowing the integration of interactive tools with the content of any website. In addition, this project presents several examples of the captivity of the library, by means of the creation of tools for basic control systems: first-order system, second-order system, zero effect, and a PID-based control. On the other hand, it is also briefly shown the possibility of performing the process data calculation through the Internet and the possibility to create a graphical user interface that uses the library to create graphically interactive tools