Memoria ID12-0198. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2012-2013

García Vasallo, Beatriz

Rabanillo de la Fuente, Miguel Ángel

Rengel Estévez, Raúl

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Memoria ID12-0198. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2012-2013.El principal objetivo del presente Proyecto de Innovación Docente ha sido mejorar
de forma coordinada la docencia de las asignaturas impartidas por el Área de Electrónica relativas a la materia Computadores así como las optativas Diseño de Circuitos Lógicos Asistido por Ordenador (que se ha impartido por primera vez en este curso académico) y Sistemas de Entrada/Salida (que por ser una asignatura de cuarto curso se impartirá desde el próximo año académico), pertenecientes al Grado de Ingeniería Informática de Sistemas de Información (Escuela Politécnica Superior de Zamora). En particular, nos hemos propuesto abordar los siguientes puntos:
• Mejora de la calidad de la docencia en las asignaturas de la materia Computadores (Arquitectura de Computadores I y II, en primer y segundo curso,
respectivamente) para optimizar la adquisición de competencias que permitan abordar fácilmente las asignaturas optativas más avanzadas: Diseño de
Circuitos Lógicos Asistido por Ordenador (tercer curso) y Sistemas de Entrada/Salida (cuarto curso). Se ha tratado de determinar qué contenidos y actividades prácticas se deben desarrollar con mayor detenimiento para facilitar
la asimilación de los contenidos prácticos de asignaturas más avanzadas en
las que la adquisición de competencias previas es necesaria.
• Diseño y puesta en marcha de la asignatura optativa Diseño de Circuitos Lógicos Asistido por Ordenador (segundo semestre, tercer curso), que se ha
impartido por primera vez este curso académico, lo que ha implicado que este
punto sea el de mayor importancia. Se trata de la adaptación al EEES de la
asignatura en la cual se basa, esto es, Sistemas Digitales (Ingeniería Técnica
en Informática de Gestión). En su diseño se ha tenido en cuenta fundamentalmente el uso de materiales actualizados, que han aportado un valor añadido clave para la adquisición adecuada de las competencias específicas de
la titulación. Por su carácter, esta asignatura es eminentemente práctica, para lo que se ha requerido la preparación de material docente adecuado y,
sobre todo, actual. Se ha tenido en cuenta para el cumplimiento de este objetivo que en esta asignatura son muy necesarias las competencias adquiridas en el resto de las asignaturas de la materia Computadores.
• Preparación de la asignatura optativa Sistemas de Entrada Salida (segundo
semestre, cuarto curso). Por ser una asignatura de cuarto año se impartirá a
partir del próximo curso académico; no obstante, siendo el objetivo principal
del presente Proyecto ofrecer una docencia coordinada del total de asignaturas relativas, es necesario también abordar este punto para prever la
docencia en el próximo periodo docente. Para el desarrollo de esta asignatura también son necesarias las competencias adquiridas en las asignaturas de
la materia Computadores

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 VICERRECTORADO DE DOCENCIA                                          Patio de Escuelas nº1, 37071 – Salamanca         Informe final del Proyecto de Innovación Docente ID2012/198  “Ejecución de materiales docentes en las asignaturas de la materia Computadores en el Grado en  Ingeniería  In‐formática en Sistemas de Información”      Participantes: Beatriz García Vasallo   Miguel Ángel Rabanillo de la Fuente   Raúl Rengel Estévez  Departamento de Física Aplicada Escuela Politécnica Superior de Zamora, Campus Viriato    - 2 - Datos del Proyecto de Innovación Docente  TÍTULO: Ejecución de materiales docentes en las asignaturas de la materia Computadores en el Grado en Ingeniería Informática en Sistemas de Información REFERENCIA: ID2012/198  PDI RESPONSABLE: BEATRIZ GARCÍA VASALLO  CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE ZAMORA MIEMBROS DEL EQUIPO:  BEATRIZ GARCÍA VASALLO  MIGUEL ÁNGEL RABANILLO DE L A FUENTE RAÚL RENGEL ESTÉVEZ DURACIÓN: CURSO ACADÉMICO 2012/13  SUBVENCIÓN CONCEDIDA: 200 €   OBJETIVOS El  principal  objetivo  del  presente  Proyecto  de  Innovación  Docente  ha  sido mejorar de forma coordinada la docencia de las asignaturas impartidas por el Área de Electróni‐ca relativas a la materia Computadores así como las optativas Diseño de Circuitos Lógi‐cos Asistido por Ordenador (que se ha impartido por primera vez en este curso acadé‐mico) y Sistemas de Entrada/Salida (que por ser una asignatura de cuarto curso se  im‐partirá desde el próximo año académico), pertenecientes al Grado de  Ingeniería  Infor‐mática de Sistemas de Información (Escuela Politécnica Superior de Zamora). En particu‐lar, nos hemos propuesto abordar los siguientes puntos: • Mejora de  la calidad de  la docencia en  las asignaturas de  la materia Compu‐tadores  (Arquitectura  de  Computadores  I  y  II,  en  primer  y  segundo  curso, respectivamente) para optimizar  la adquisición de  competencias que permi‐tan  abordar  fácilmente  las  asignaturas  optativas más  avanzadas: Diseño  de Circuitos Lógicos Asistido por Ordenador  (tercer curso) y Sistemas de Entra‐da/Salida (cuarto curso). Se ha tratado de determinar qué contenidos y acti‐   - 3 - vidades prácticas se deben desarrollar con mayor detenimiento para facilitar la asimilación de  los contenidos  prácticos  de  asignaturas más  avanzadas  en las que  la  adquisición de competencias previas es necesaria. • Diseño y puesta en marcha de  la asignatura optativa Diseño de Circuitos Ló‐gicos Asistido por  Ordenador  (segundo  semestre,  tercer  curso),  que  se  ha impartido por primera vez este curso académico, lo que ha implicado que este punto sea el de mayor  importancia.  Se  trata de  la adaptación al EEES de  la asignatura en  la cual  se basa, esto es,  Sistemas Digitales  (Ingeniería Técnica en  Informática  de Gestión). En su diseño se ha tenido en cuenta fundamen‐talmente el uso de materiales actualizados, que han aportado un valor aña‐dido  clave para  la  adquisición adecuada de  las  competencias específicas de la titulación. Por su carácter, esta asignatura es eminentemente práctica, pa‐ra  lo que  se ha  requerido  la preparación  de material  docente  adecuado  y, sobre todo, actual. Se ha tenido en cuenta para el cumplimiento de este ob‐jetivo  que  en  esta  asignatura  son muy necesarias  las competencias adquiri‐das en el resto de las asignaturas de la materia Computadores. • Preparación  de  la  asignatura  optativa  Sistemas  de  Entrada  Salida  (segundo semestre, cuarto curso). Por ser una asignatura de cuarto año se  impartirá a partir del próximo curso académico; no obstante, siendo el objetivo principal del presente Proyecto ofrecer una docencia  coordinada del  total de asigna‐turas  relativas,  es  necesario  también  abordar  este  punto  para  prever  la docencia  en  el próximo periodo docente. Para el desarrollo de esta asignatu‐ra también son necesarias  las competencias adquiridas en  las asignaturas de la materia Computadores.  ACTUACIONES REALIZADAS El cumplimiento de estos objetivos se ha realizado en diferentes fases organizadas co‐mo se especifica a continuación: • En primer  lugar se han realizado diferentes reuniones de coordinación entre los profesores  implicados en  las asignaturas que  se pretenden  innovar para determinar  los objetivos concretos a conseguir, esto es,  los conceptos y ac‐tividades, que serán eminentemente prácticas, que conviene desarrollar para la  consecución  de  los  objetivos  descritos  anteriormente.  Se  ha  tenido  en cuenta el propósito de  facilitar una mejor asimilación de las asignaturas más avanzadas. Las primeras reuniones de coordinación se realizaron a lo largo de la primera  quincena de diciembre  y han  continuado a  lo  largo del segundo    - 4 - cuatrimestre del presente curso académico. • Con anterioridad a  la  impartición de  la  asignatura Diseño de Circuitos  Lógi‐cos Asistido por Ordenador, se han preparado  los sistemas electrónicos para su uso durante esta asignatura. En concreto, a lo largo del mes de enero se ha elaborado el material docente necesario para la  impartición de  la asignatura. Esto  incluye, además de material docente que consideremos adecuado para el desarrollo de  las clases  teóricas y  los documentos digitales previstos para dejar disponibles en el espacio de  la asignatura en Studium,  la  implementa‐ción  física de los  sistemas  electrónicos  necesarios  para  las  demostraciones prácticas.  Cabe añadir que para  la correcta consecución de esta actuación  la financiación solicitada en este Proyecto ha resultado fundamental. • A lo largo del período de impartición de las asignaturas objeto de este Proyec‐to, se han  realizado diversos análisis y  reuniones periódicas de coordinación entre los profesores para verificar el grado de cumplimiento de  los objetivos fijados, así como para establecer acciones de mejora cuando éstas han  sido necesarias para la correcta consecución de los objetivos propuestos. Finalmente se ha elaborado el  informe de resultados que expone a continuación don‐de  se  recogen  todos  los aspectos  relevantes para  la  consecución de  los objetivos del proyecto.  RESULTADOS Y CONCLUSIONES Para abordar el primer objetivo general, como se ha mencionado previamente, se reali‐zaron varias reuniones para determinar los puntos que debían tratarse en profundidad en las asignaturas obligatorias de  los primeros cursos (Arquitectura de Computadores I y  II, que se imparten en el segundo cuatrimestre de primer curso y en el primer cuatri‐mestre de segundo  curso) para mejorar en  la medida de  lo posible  la  asimilación de contenidos y  la adquisición de  competencias por parte de  los  alumnos de  las  asigna‐turas  optativas  de cursos superiores (Diseño Lógico Asistido por Ordenador y Sistemas de Entrada/Salida). Se determinó focalizar en las experiencias prácticas que realizaban los alumnos que afianzaran la adquisición permanente de las competencias más importantes. Además, se hizo especial hincapié en las experiencias y demostraciones llevadas a cabo en el Laboratorio de Electrónica, donde se realizan y explican los esquemas circuitales más importantes. De  forma  esquemática,  las  diferentes  prácticas  en  las  asignaturas  afectadas  son  fun‐damentalmente las siguientes: • Arquitectura  de  Computadores  I:  Realización  en  protoboard  de  circuitos    - 5 - combinacionales  y  secuenciales mediante  la  utilización  de  circuitos  integra‐dos  (diferentes puertas  lógicas, biestables de  tipo  JK, etc) y diferentes com‐ponentes discretos como LEDs adicionales, visualizadores de siete segmentos, etc. • Arquitectura  de  Computadores  II:  Trabajo  con micronand  8085  (realización de determinados programas en  lenguaje ensamblador,  incluyendo diferentes puntos como  lecturas de teclado, escritura en memoria, operaciones aritmé‐ticas…). Cabe  señalar que en esta asignatura  la parte práctica  realizada con simuladores en el Aula de Informática es importante (empleo de simuladores de CPU 8085 y 8086). • Diseño de Circuitos Lógicos Asistido por Ordenador: Prácticas con FPGAs que incluyen, entre otras actividades,  la realización de circuitos sumadores y res‐tadores con números aleatorios mostrando operandos y resultado en display, diseño de un driver VGA para monitor, control de memoria RAM, control de un display de siete segmentos). • Sistemas  de  Entrada/Salida:  Entre  otras,  prácticas  con  microcontroladores como  Arduino  y diferentes sensores y actuadores (se trata de una previsión para el curso 2013‐14 que estará sujeta a la adquisición de suficiente material complementario). Se determinó que, por  sus  características,  los  contenidos  teóricos  y  las experiencias prácticas de Arquitectura de Computadores  I son  fundamentales especialmente en co‐rrelación con Diseño de Circuitos Lógicos Asistido por Ordenador y que los de Arquitec‐tura  de  Computadores  II  pueden  ser  importantes  para  las  de  Sistemas  de  Entra‐da/Salida, si bien la correlación no es tan marcada en este caso. Como hemos visto, va‐rias experiencias  consisten en el  trabajo  con  simuladores y exigen  su  impartición en el Aula de  Informática, como es el caso de Arquitectura de Computadores II, si bien por la complejidad de su tratamiento en coordinación con el resto de actividades, rela‐cionadas con el funcionamiento de sistemas electrónicos reales, no se ha tratado en pro‐fundidad este punto en el presente Proyecto. Los objetivos parciales determinados durante las reuniones de coordinación fueron los si‐guientes: (1) Conseguir que los alumnos trabajaran de la forma más autónoma posible en el  Laboratorio de  Electrónica en Arquitectura de Computadores  I, de manera que tanto  la realización de circuitos en protoboard como el conexionado de  los diferentes componentes  discretos  disponibles  no  presentara  problemas  en  el  futuro;  para  su consecución se han empleado metodologías anteriores (evaluación de prácticas me‐diante vídeos, libertad relativa en la elección de los circuitos implementados) mejora‐das con  la experiencia de cursos anteriores.  (2) Conseguir una  comprensión en pro‐   - 6 - fundidad del funcionamiento de circuitos combinacionales y secuenciales para  la com‐prensión de  las primeras experiencias con FPGAs en Diseño de Circuitos Lógicos Asisti‐do  por Ordenador,  por  lo  que  se  ha  hecho  hincapié  en  la  explicación  teórica de  los mismos y el diseño de circuitos durante los seminarios destinados a este fin. La distancia temporal que  separa  ambas  asignaturas  (dos  cursos  académicos) hace  imprescindible que  la  competencia  adquirida  sea  sólida para que  se mantenga durante este tiempo. Adicionalmente, hemos apreciado que el  seminario habitualmente  impartido  sobre el funcionamiento de FPGAs es bastante adecuado por el interés que presenta su funcio‐namiento para  los alumnos, pero es necesario acercarlo más en el tiempo a las asigna‐turas optativas (por ejemplo, durante el segundo curso, durante el periodo de impar‐tición de Arquitectura de Computadores II, en un seminario extraordinario en el que se presenten las asignaturas optativas cuya docencia es responsabilidad del Área de Elec‐trónica). Esta cuestión será tenida en cuenta para el futuro.  El segundo objetivo tratado en este Proyecto ha sido la elaboración del material docen‐te necesario para la impartición de la asignatura Diseño de Circuitos Lógicos Asistido por Ordenador. Como ejemplo, mencionamos el diseño del driver VGA para monitor que consiste en  realizar un barrido  en pantalla  y mostrar  los  colores en  líneas  con  letras parpadeantes. En  la  figura  1  se muestra uno de los montajes realizados durante el pe‐riodo de impartición de la asignatura. En este caso, se trasladó uno de los sistemas FPGA al Aula de Informática para el trabajo. Tras  la  impartición  y  evaluación  de  esta  asignatura,  se  ha  encontrado  como  puntos fuertes de la misma  la gran cantidad de experiencias de  tipo práctico que se  realizan, la conexión con la realidad de la práctica profesional futura, y la experiencia con mate‐rial completamente actualizado. Los alumnos han mostrado un gran interés en la reali‐zación de  las diferentes experiencias prácticas y  las calificaciones obtenidas, en conse‐cuencia, han sido muy satisfactorias (100% de aprobados; más concretamente, de los 7 alumnos matriculados 4 de ellos han conseguido la calificación de notable y 3, de sobre‐saliente). Entre los puntos débiles encontramos la contrapartida del empleo de material completamente actualizado, que obliga a realizar una revisión cada curso. Asimismo, pa‐ra la mayoría de las experiencias son necesarios tanto los sistemas electrónicos y com‐ponentes discretos como el empleo del ordenador. Este problema se ha podido subsa‐nar bien llevando ordenadores portátiles (tanto el profesor como los estudiantes) al La‐boratorio de Electrónica, bien llevando las FPGAs al Aula de Informática. Para el futuro nos planteamos completar el equipamiento del Laboratorio de Electrónica con ordena‐dores portátiles que soporten el software necesario, de manera que este laboratorio sea lo más completo y autónomo posible.    - 7 -           Figura 1. Sistema experimental con FPGA. Como objetivo final de este Proyecto, se han determinado las líneas a seguir en la asigna‐tura Sistemas de Entrada/Salida. Asimismo, se ha elaborado parte del material docente que se empleará durante el desarrollo de  la misma. En particular, se ha elaborado un robot controlado mediante un Arduino y que  incorpora un sensor de ultrasonido que permite calcular  la distancia a  la que está situado un posible obstáculo y un puente H para el control de  los servomotores cuyo movimiento permite esquivar dicho obstácu‐lo de forma programada. En la Figura 2 se observa el robot fabricado.            Figura 2. Sistema controlado mediante Arduino: un robot que elude obstáculos.    - 8 - En resumen, consideramos que todos los objetivos marcados en el presente Proyecto de Innovación Docente han  sido  conseguidos. Asimismo,  la observación de  los  resultados abre líneas de actuación futuras (consideración de un seminario al finalizar la asignatura Arquitectura de Computadores II donde se presente el material que se empleará en las asignaturas optativas, inclusión de ordenadores portátiles en el Laboratorio de Electróni‐ca). Con este Proyecto consideramos que se ha alcanzado un notable  impacto sobre  la docencia de la Electrónica en el Grado de Ingeniería Informática en Sistemas de Informa‐ción, de manera que se ha mejorado la calidad del aprendizaje de los estudiantes, ade‐más de aumentar  el  grado  de motivación  hacia  las materias,  tanto  obligatorias  co‐mo  optativas, ofertadas. Creemos que redundará muy positivamente en la motivación, el grado de interés y, en consecuencia, la calidad de los conocimientos adquiridos.   JUSTIFICACIÓN DE GASTO La financiación solicitada en el presente Proyecto ha permitido la realización de los obje‐tivos marcados en base a los siguientes puntos: • Se han continuado las tareas comenzadas en cursos anteriores relativas a la elaboración de materiales docentes consistentes en demostraciones prácti‐cas de sistemas electrónicos de especial interés para los ingenieros informáti‐cos, precisamente por su carácter práctico. • Se han diseñado nuevos materiales docentes de tipo práctico para las asignatu‐ras de nueva impartición. Así, hemos empleado el material adquirido para aplicaciones electrónicas que han posibi‐litado la mejora de la comprensión, por parte de los alumnos, tanto del funcionamiento como de las posibilidades reales de los circuitos estudiados.  

Ejecución de materiales docentes en las asignaturas de la materia Computadores en el Grado en Ingeniería Informática en Sistemas de Información

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