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CAPITULO I

MARCO TEÓRICO

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1 ASPECTOS HISTÓRICOS

1.1 HISTORIA DE LA FÍSICA

“La Física, ciencia que se ocupa de los componentes fundamentales del Universo, de las fuerzas

que éstos ejercen entre sí y de los efectos de dichas fuerzas. En ocasiones la física moderna

incorpora elementos de los tres aspectos mencionados, como ocurre con las leyes de simetría y

conservación de la energía, el momento, la carga o la paridad”1.

La física está estrechamente relacionada con las demás ciencias naturales, y en cierto modo las

engloba a todas. La química, por ejemplo, se ocupa de la interacción de los átomos para formar

moléculas; gran parte de la geología moderna es en esencia un estudio de la física de la tierra y se

conoce como geofísica; la astronomía trata de la física de las estrellas y del espacio exterior.

Incluso los sistemas vivos están constituidos por partículas fundamentales que siguen el mismo

tipo de leyes que las partículas más sencillas estudiadas tradicionalmente por los físicos.

El hincapié que la física moderna hace en la interacción entre partículas (el llamado

planteamiento microscópico) necesita muchas veces como complemento un enfoque

macroscópico que se ocupe de elementos o sistemas de partículas más extensos. Este

planteamiento macroscópico es indispensable en la aplicación de la física a numerosas

tecnologías modernas. Por ejemplo, la termodinámica, una rama de la física desarrollada durante

el siglo XIX, se ocupa de determinar y cuantificar las propiedades de un sistema en su conjunto, y

resulta útil en otros campos de la física; también constituye la base de las ingenierías química y

mecánica. Propiedades como la temperatura, la presión o el volumen de un gas carecen de sentido

para un átomo o molécula individual: estos conceptos termodinámicos sólo pueden aplicarse

directamente a un sistema muy grande de estas partículas. No obstante, hay un nexo entre los

enfoques microscópico y macroscópico: otra rama de la física, conocida como mecánica

estadística, explica la forma de relacionar desde un punto de vista estadístico la presión y la

temperatura con el movimiento de los átomos y las moléculas.

1 Fuente: Enciclopedia Encarta 2003

3

Hasta principios del siglo XIX, era frecuente que los físicos fueran al mismo tiempo

matemáticos, filósofos, químicos, biólogos o ingenieros. En la actualidad el ámbito de la física ha

crecido tanto que, con muy pocas excepciones, los físicos modernos tienen que limitar su

atención a una o dos ramas de su ciencia. Una vez que se descubren y comprenden los aspectos

fundamentales de un nuevo campo, éste pasa a ser de interés para los ingenieros y otros

científicos. Por ejemplo, los descubrimientos del siglo XIX en electricidad y magnetismo forman

hoy parte del terreno de los ingenieros electrónicos y de comunicaciones; las propiedades de la

materia descubiertas a comienzos del siglo XX han encontrado aplicación en la electrónica; los

descubrimientos de la física nuclear, muchos de ellos posteriores a 1950, son la base de los

trabajos de los ingenieros nucleares.

1.2 HISTORIA DE LA ESTÁTICA

“Estática, parte de la física que estudia los cuerpos sobre los que actúan fuerzas y momentos

cuyas resultantes son nulas, de forma que permanecen en reposo o en movimiento no acelerado.

El objeto de la estática es determinar la fuerza resultante y el momento resultante de todas las

fuerzas que actúan sobre un cuerpo para poder establecer sus condiciones de equilibrio”2.

Un sistema de fuerzas que actúa sobre un cuerpo puede ser reemplazado por una fuerza resultante

y por un momento resultante que produzcan sobre el cuerpo el mismo efecto que todas las fuerzas

y todos los momentos actuando conjuntamente. Como la fuerza resultante provoca un

movimiento de traslación en el cuerpo y el momento resultante un movimiento de rotación, para

que el cuerpo se encuentre en equilibrio debe cumplirse, simultáneamente, que la fuerza

resultante y el momento resultante sean nulos. No obstante, equilibrio no es sinónimo de reposo,

ya que una fuerza resultante nula y un momento resultante nulo implican una aceleración lineal y

angular nula, respectivamente, pero el cuerpo puede encontrarse en reposo o tener un movimiento

rectilíneo y uniforme. Así, un cuerpo está en equilibrio cuando se encuentra en reposo o cuando

se mueve con movimiento rectilíneo y uniforme.

2 Fuente: Enciclopedia Encarta 2003

4

Esta condición de equilibrio implica que una fuerza aislada aplicada sobre un cuerpo no puede

producir por sí sola equilibrio y que, en un cuerpo en equilibrio, cada fuerza es igual y opuesta a

la resultante de todas las demás. Así, dos fuerzas iguales y opuestas, actuando sobre la misma

línea de acción, sí producen equilibrio.

El equilibrio puede ser de tres clases: estable, inestable e indiferente. Si un cuerpo está

suspendido, el equilibrio será estable si el centro de gravedad está por debajo del punto de

suspensión; inestable si está por encima, e indiferente si coinciden ambos puntos. Si un cuerpo

está apoyado, el equilibrio será estable cuando la vertical que pasa por el centro de gravedad

caiga dentro de su base de sustentación; inestable cuando pase por el límite de dicha base, e

indiferente cuando la base de sustentación sea tal que la vertical del centro de gravedad pase

siempre por ella.

1.2.1 IMPORTANCIA DE LA ESTÁTICA

Antes de mediados del siglo XVIII los trabajos de construcción a gran escala se ponían en manos

de los ingenieros militares. La ingeniería militar englobaba tareas tales como la preparación de

mapas topográficos, la ubicación, diseño y construcción de carreteras y puentes, y la construcción

de fuertes y muelles. Sin embargo, en el siglo XVIII se empezó a utilizar el término ingeniería

civil o de caminos para designar a los trabajos de ingeniería efectuados con propósitos no

militares. Debido al aumento de la utilización de maquinaria en el siglo XIX como consecuencia

de la Revolución Industrial, la ingeniería mecánica se consolidó como rama independiente de la

ingeniería; posteriormente ocurrió lo mismo con la ingeniería de minas.

Los avances técnicos del siglo XIX ampliaron en gran medida el campo de la ingeniería e

introdujeron un gran número de especializaciones. Las incesantes demandas del entorno

socioeconómico del siglo XX han incrementado aún más su campo de acción; y se ha producido

una gran diferenciación de disciplinas, con distinción de múltiples ramas en ámbitos tales como

la aeronáutica, la química, la construcción naval, de caminos, canales y puertos, las

telecomunicaciones, la electrónica, la ingeniería industrial, naval, militar, de minas y geología e

5

informática. Además en los últimos tiempos se han incorporado campos del conocimiento que

antes eran ajenos a la ingeniería como la investigación genética y nuclear.

El ingeniero que desarrolla su actividad en una de las ramas o especialización de la ingeniería ha

de tener conocimientos básicos de otras áreas afines, ya que muchos problemas que se presentan

en ingeniería son complejos y están interrelacionados. Por ejemplo, un ingeniero químico que

tiene que diseñar una planta para el refinamiento electrolítico de minerales metálicos debe

enfrentarse al diseño de estructuras, maquinaria, dispositivos eléctricos, además de los problemas

estrictamente químicos.

La Ingeniería Mecánica propiamente dicha reúne todos los conocimientos científicos y técnicos

para la dirección de la producción, la conservación y la reparación de maquinaria e instalaciones,

equipos y sistemas de producción industrial, así como el estudio tecnológico especializado de

diferentes materiales, productos o procesos; la proyección de máquinas herramientas para la

industria manufacturera, minera y construcción y otras fines industriales como la agricultura.

Estudia la proyección de máquinas de vapor, motores de combustión interna y otras máquinas y

motores no eléctricos, utilizados para propulsar locomotoras de ferrocarriles, vehículos de

transporte por carretera o aeronaves o para hacer funcionar instalaciones industriales, los sistemas

de propulsión para buques, centrales generadoras de energía, sistemas de calefacción y

ventilación, bombas, cascos y superestructuras de buques, fuselajes y trenes de aterrizaje y otros

equipos para aeronaves, carrocerías, sistemas de suspensión y frenos para vehículos automotores.

Estudia el diseño y montaje de sistemas y equipos de calefacción, ventilación y refrigeración;

instalaciones y equipos mecánicos para la producción, control y utilización de energía nuclear.

Implementa y estudia el diseño de partes o elementos (salvo los eléctricos o electrónicos) de

aparatos o productos como procesadores de texto, ordenadores, instrumentos de precisión,

cámaras y proyectores; especifica y verifica métodos de producción o instalación y el

funcionamiento de maquinaria agrícola y de otras máquinas, mecanismos, herramientas, motores,

instalaciones o equipos industriales; el establecimiento de normas y procedimientos de control

para garantizar la seguridad y el funcionamiento eficaz.

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PRIMEROS ARTILUGIOS MECÁNICOS: CHINA, EGIPTO, GRECIA:

El antiguo Dios de Egipto, TOT, era recordado y venerado como inventor de las matemáticas, la

astronomía y la ingeniería. A través de su voluntad y poder, mantenía las fuerzas del Cielo y la

Tierra en equilibrio. Sus grandes dotes para las matemáticas celestiales le permitieron aplicar

correctamente las leyes sobre las cuales descansaban los fundamentos y el mantenimiento del

universo. Así mismo, se dice que TOT enseñó a los primeros egipcios los principios de la

geometría y la agrimensura, la medicina y la botánica. Según afirma la leyenda, fue el inventor de

los números, de las letras del alfabeto y de las artes de leer y escribir. Era el gran Señor de la

Magia, capaz de mover objetos con el poder de la voz, el autor de todas las obras sobre cada rama

de la ciencia, tanto humana como divina.

Arquímedes (287-212 a.C.), notable matemático e inventor griego, que escribió importantes obras

sobre geometría plana y del espacio, aritmética y mecánica. Nació en Siracusa, Sicilia, y se educó

en Alejandría, Egipto. En el campo de las matemáticas puras, se anticipó a muchos de los

descubrimientos de la ciencia moderna, como el cálculo integral, con sus estudios de áreas y

volúmenes de figuras sólidas curvadas y de áreas de figuras planas. Demostró también que el

volumen de una esfera es dos tercios del volumen del cilindro que la circunscribe.

En mecánica, Arquímedes definió la ley de la palanca y se le reconoce como el inventor de la

polea compuesta. Durante su estancia en Egipto inventó el ‘tornillo sin fin’ para elevar el agua de

nivel. Arquímedes es conocido sobre todo por el descubrimiento de la ley de la hidrostática, el

llamado principio de Arquímedes, que establece que todo cuerpo sumergido en un fluido

experimenta una pérdida de peso igual al peso del volumen del fluido que desaloja (véase

Mecánica de fluidos). Se dice que este descubrimiento lo hizo mientras se bañaba, al comprobar

cómo el agua se desplazaba y se desbordaba.

Arquímedes pasó la mayor parte de su vida en Sicilia, en Siracusa y sus alrededores, dedicado a

la investigación y los experimentos. Aunque no tuvo ningún cargo público, durante la conquista

de Sicilia por los romanos se puso a disposición de las autoridades de la ciudad y muchos de sus

instrumentos mecánicos se utilizaron en la defensa de Siracusa. Entre la maquinaria de guerra

7

cuya invención se le atribuye está la catapulta y un sistema de espejos —quizá legendario— que

incendiaba las embarcaciones enemigas al enfocarlas con los rayos del sol.

Al ser conquistada Siracusa, durante la segunda Guerra Púnica, fue asesinado por un soldado

romano que le encontró dibujando un diagrama matemático en la arena. Se cuenta que

Arquímedes estaba tan absorto en las operaciones que ofendió al intruso al decirle: “No

desordenes mis diagramas”. Todavía subsisten muchas de sus obras sobre matemáticas y

mecánica, como el Tratado de los cuerpos flotantes, El arenario y Sobre la esfera y el cilindro.

Todas ellas muestran el rigor y la imaginación de su pensamiento matemático

Herón de Alejandría (c. 20-62 d.C.), matemático y científico griego. Su nombre también podría

ser Hero (aproximadamente 18 escritores griegos se llamaron Hero o Herón, creándose cierta

dificultad a la hora de su identificación). Herón de Alejandría nació probablemente en Egipto y

realizó su trabajo en Alejandría (Egipto). Escribió al menos 13 obras sobre mecánica,

matemáticas y físicas. Inventó varios instrumentos mecánicos, gran parte de ellos para uso

práctico: la aelípila, una máquina a vapor giratoria; la fuente de Herón, un aparato neumático que

produce un chorro vertical de agua por la presión del aire y la dioptra, un primitivo instrumento

geodésico. Sin embargo, es conocido sobre todo como matemático tanto en el campo de la

geometría como en el de la geodesia (una rama de las matemáticas que se encarga de la

determinación del tamaño y configuración de la Tierra, y de la ubicación de áreas concretas de la

misma). Herón trató los problemas de las mediciones terrestres con mucho más éxito que

cualquier otro de su generación. También inventó un método de aproximación a las raíces

cuadradas y cúbicas de números que no las tienen exactas. A Herón se le ha atribuido en algunas

ocasiones el haber desarrollado la fórmula para hallar el área de un triángulo en función de sus

lados, pero esta fórmula, probablemente, había sido desarrollada antes de su época.

1.2.2 LA ESTÁTICA EN LA VIDA MODERNA

La ciencia moderna surgió tras el renacimiento, en el siglo XVI y comienzos del XVII, cuando

cuatro astrónomos destacados lograron interpretar de forma muy satisfactoria el comportamiento

de los cuerpos celestes. El astrónomo polaco Nicolás Copérnico propuso un sistema

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heliocéntrico, en el que los planetas giran alrededor del Sol. Sin embargo, Copérnico estaba

convencido de que las órbitas planetarias eran circulares, por lo que su sistema requería unas

elaboraciones casi tan complicadas como el sistema de Tolomeo al que pretendía sustituir. El

astrónomo danés Tycho Brahe adoptó una fórmula de compromiso entre los sistemas de

Copérnico y Tolomeo; según él, los planetas giraban en torno al Sol, mientras que el Sol giraba

alrededor de la Tierra. Brahe era un gran observador y realizó una serie de medidas

increíblemente precisas. Esto proporcionó a su ayudante Johannes Kepler los datos para atacar al

sistema de Tolomeo y enunciar tres leyes que se ajustaban a una teoría heliocéntrica modificada.

Galileo, que había oído hablar de la invención del telescopio, construyó uno, y en 1609 pudo

confirmar el sistema heliocéntrico observando las fases del planeta Venus. También descubrió las

irregularidades en la superficie de la Luna, los cuatro satélites de Júpiter más brillantes, las

manchas solares y muchas estrellas de la Vía Láctea. Los intereses de Galileo no se limitaban a la

astronomía: empleando planos inclinados y un reloj de agua perfeccionado ya había demostrado

que los objetos tardan lo mismo en caer, independientemente de su masa (lo que invalidaba los

postulados de Aristóteles), y que la velocidad de los mismos aumenta de forma uniforme con el

tiempo de caída. Los descubrimientos astronómicos de Galileo y sus trabajos sobre mecánica

precedieron la obra del matemático y físico británico del siglo XVII Isaac Newton, uno de los

científicos más grandes de la historia.

LAS LEYES DEL MOVIMIENTO GALILEO E ISAAC NEWTON.

Galileo nació en Pisa en el año 1564. Empezó estudiando para médico en la Universidad pisana,

pero pronto su vocación por las matemáticas y la física le desvió de la medicina. Su primer

descubrimiento, la ley del péndulo, lo realizó cuando sólo tenía diez y siete años. Estaba en la

catedral de Pisa cuando vio que para encender una lámpara, la retiraban hacia un lado. Al dejar de

retenerla, una vez encendida, la lámpara oscilaba como un péndulo, con movimientos que eran

cada vez menores, pero de igual duración. A falta de cronómetro, Galileo midió el compás

regular de las oscilaciones de la lámpara valiéndose de los latidos de su propio pulso. En el año

1586 realizó interesantes descubrimientos de hidrostática, que le dieron celebridad y pronto fue

nombrado profesor de matemáticas de la Universidad de Pisa. Allí continuó sus estudios sobre la

caída de los cuerpos. Galileo llegó a la conclusión de que la velocidad de un cuerpo al caer

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depende del tiempo que ha estado cayendo, esto es, que al empezar va despacio y aumenta su

velocidad a cada unidad de tiempo, y que los espacios recorridos al caer son proporcionales a los

cuadrados de los periodos de tiempo durante los cuales el cuerpo ha estado cayendo. Como se ve

en la formulación de estos principios, Galileo podía formular la Ley de la Gravedad, aunque sin

darle el carácter de Ley del Universo, que es lo que hace sublime la Ley de Gravitación Universal

de Newton. Mientras el estudio de la estática se remonta al tiempo de los filósofos griegos, la

primera contribución importante a la dinámica fue hecha por Galileo (1564-1642). Los

experimentos de Galileo sobre cuerpos uniformemente acelerados condujeron a Newton (1642-

1727) a formular sus leyes fundamentales del movimiento.

La primera y tercera leyes de Newton del movimiento se usaron ampliamente en estática para

estudiar a los cuerpos en reposo y las fuerzas que actuaban sobre ellos. Estas dos leyes se

emplean también en dinámica; de hecho son suficientes para el estudio del movimiento de los

cuerpos cuando no hay aceleración. Pero cuando los cuerpos están acelerados, es necesario

utilizar la segunda ley de Newton para relacionar el movimiento del cuerpo con las fuerzas que

actúan sobre él.

1.3 ASPECTOS PEDAGÓGICOS

1.3.1 MEDIOS DE ENSEÑANZA

En el proceso de Enseñanza-Aprendizaje los medios de enseñanza constituyen un factor clave

dentro del proceso didáctico. Ellos favorecen que la comunicación bidireccional que existe entre

los protagonistas pueda establecerse de manera más efectiva. En este proceso de comunicación

intervienen diversos componentes como son: la información, el mensaje, el canal, el emisor, el

receptor, la codificación y descodificación. En la comunicación, cuando el cambio de actitud que

se produce en el sujeto, después de interactuar estos componentes, es duradero, decimos que se

ha producido el aprendizaje.

Los medios de enseñanza desde hace muchos años han servido de apoyo para aumentar la

efectividad del trabajo de profesor, sin llegar a sustituir la función educativa y humana de

maestro, así como racionalizar la carga de trabajo de los estudiantes y el tiempo necesario para su

10

formación científica, y para elevar la motivación hacia la enseñanza y el aprendizaje. Hay que

tener en cuenta la influencia que ejercen los medios en la formación de la personalidad de los

alumnos. Los medios reducen el tiempo dedicado al aprendizaje porque objetivan la enseñanza y

activan las funciones intelectuales para la adquisición del conocimiento, además, garantizan la

asimilación de lo esencial.3

Es importante destacar que los medios de enseñanza se encuentran estrechamente vinculados a

los métodos para posibilitar el logro de los objetivos planteados y se pueden clasificar de diversas

formas de acuerdo a distintos criterios:4

Según el grado de objetividad, yendo de los más concretos a los más abstractos.

Según sus características materiales.

Según la etapa generacional, valorando el momento de aparecer en la enseñanza.

Según el libro de texto o el programa de la asignatura.

Según la función didáctica que realizan.

Siguiendo esta clasificación los medios se agrupan en:

Medios de transmisión de información.

Medios de experimentación.

Medios de entrenamiento.

Medios de programación de la enseñanza.

Medios de control del aprendizaje.

Los medios de transmisión de la información son los más utilizados y tienen la función básica de

transmitir a los alumnos la información acerca de los diferentes contenidos de estudio. Se pueden

dividir en5:

Medios de Percepción directa (Elementos tridimensionales como objetos originales y

reproducciones; tableros didácticos como el pizarrón y el mural; elementos gráficos como

3 Fuente: González Castro V. Medios de Enseñanza. Editorial de libros para la educación. Ciudad Habana, 1979, (1): 7-20. 4 Fuente: Enciclopedia Encarta 2003. 5 Fuente: González Castro V. Medios de Enseñanza. Editorial de libros para la educación. Ciudad Habana, 1979. (1): 7-20

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mapas, láminas y carteles; y en materiales impresos como la literatura docente, los libros, las

revistas y los periódicos).

Medios de proyección de imágenes fijas (opacas o transparentes: diapositivas y retro

transparencias).

Medios sonoros (naturales o técnicos).

Medios de proyección de imágenes en movimientos (cine, televisión y software).

Con el desarrollo científico técnico han aparecido equipos y tecnologías que el profesor puede

utilizar con el objetivo de mejorar la calidad del proceso de Enseñanza-Aprendizaje. Sin

embargo, los medios técnicos no siempre están disponibles y algunos de ellos tienen una

tecnología compleja, lo que hace más difícil su utilización de forma habitual en todas las

facultades. Los medios más simples que se han estado utilizando desde épocas remotas

constituyen una gran ayuda en el proceso y son más asequibles al trabajo del profesor.

El primero de los medios es el de percepción directa; para su utilización no necesita recursos

técnicos. Solo requiere, como su nombre lo dice, la percepción directa, lograda mediante los

analizadores, fundamentalmente la vista y el tacto. Tienen como característica fundamental que

permiten la permanencia y la estabilidad de la información durante un tiempo prolongado, lo que

permite la percepción de la realidad objetiva o su reproducción con detenimiento, p ero con el

tiempo los objetivos se hacen indiferentes al habituarse el individuo a ellos y a la falta de

estímulos que llamen la atención hacia los mismos. Tienen un gran valor didáctico en

dependencia del uso que el profesor pueda hacer de ellos.

En este grupo tenemos a la Pizarra, que se enclava dentro del grupo como tablero didáctico. La

pizarra es uno de los medios más tradicionales que tiene una escuela, tan antigua como la

enseñanza. No se concibe un aula sin una pizarra. La pizarra forma parte del aula, de tal manera

que ha llegado a ser sinónimo de enseñanza. En los primeros años del siglo pasado existían el

pizarrón del aula y la pizarra individual del alumno, que consistía en un trozo rectangular o

cuadrado de pizarra con marco de madera. Se escribía con lápiz también de pizarra.6

6 Fuente: Rosell Puig W. Introducción al estudio de los medios de enseñanza. ISCM-H, 1982. (1,2,3)

12

Los medios de proyección de imágenes fijas constituyen también elementos muy utilizados. Este

medio es el que utiliza recursos técnicos constituidos por instrumentos ópticos del tipo de las

linternas de proyección o proyectores, para formar una pantalla de imagen estática de un objeto

dado, la cuál es percibida a través de un analizador visual por un grupo de personas al mismo

tiempo. Estos medios se utilizan generalmente con el objetivo de reforzar con ilustraciones la

explicación oral del profesor, fundamentalmente cuando no se puede observar directamente el

objeto o el fenómeno, ya sea por el tamaño del mismo, la distancia a que se encuentra o el tiempo

transcurrido, o cuando no se necesita representar el movimiento.

Un elemento a tener en cuenta en este tipo de medio es la calidad de la imagen proyectada, la

cuál depende mucho de las características de objeto que se proyecta, la luminosidad del equipo de

proyección, el tipo de pantalla y las condiciones del local de proyección. Para ello se recomienda

comprobar la calidad de la proyección antes de comenzar la clase para evitar cualquier tipo de

contratiempo que pueda presentarse durante la exposición.

Los medios de proyección fija según la naturaleza del objeto que se utiliza para proyectar se

clasifican en: opacos y transparentes.

Las proyecciones opacas se caracterizan por utilizar objetos que no dejan pasar la luz a través de

ellos, sino que la reflejan sobre una superficie. En este caso tenemos las monedas, las hojas de los

árboles, etc. La gran desventaja del medio es que para la proyección se necesita el oscurecimiento

total del aula o local, lo que dificulta la toma de notas por parte de los alumnos.7

En el caso de las proyecciones transparentes, éstas se distinguen, como su nombre lo indica por

utilizar objetos que permitan el paso de la luz a través de ellos. Estos objetos generalmente son

planos y pueden ser muy variados de acuerdo a sus características materiales. Así, por ejemplo,

tenemos el vidrio, el plástico o el acetato de celulosa.4 Este tipo de proyección tiene mayor uso

que las opacas, pues al dejar pasar la luz a través del objeto se aprovecha mucho mejor la

potencia de la fuente luminosa, obteniéndose imágenes más claras y brillantes sin necesidad de

7 Fuente: Afanasiev V. El enfoque sistémico aplicado al conocimiento social. Rev. Ciencias médicas. URSS, 1979. 1(3).

13

oscurecer totalmente el local. Entre las proyecciones transparentes, las más utilizadas en el medio

son las diapositivas y las retro transparencias, constituidas éstas últimas, de láminas de acetato de

celulosa.

Las diapositivas son fragmentos de películas fotográficas del tipo positiva directa de 35 mm. pero

que tienen un solo fotograma, el cuál está montado en un soporte en forma de marco que puede

ser de plástico, cartón o metal. Este tipo de material se visualiza con un equipo denominado

Diascopio.4 La principal desventaja es que se pierden con facilidad si no están clasificadas y

ordenadas correctamente. Es muy frecuente que se dejen olvidadas en el equipo de proyección.

Las diapositivas pueden mejorar o animar nuestra presentación. Las diapositivas efectivas se

enlazan firmes y lógicamente con su charla, pero no deben ser una reproducción palabra por

palabra de lo que se dice. Deben señalarse los hechos, y las diapositivas ilustrar y enfatizar tales

hechos. La diapositiva ideal transmite su mensaje rápidamente sin que se diga una sola palabra,

hablando por sí misma, en forma clara y simple.

La elaboración de las diapositivas tiene su base fundamental en la fotografía, por tanto, para

obtener diapositivas de buena calidad deben estar elaboradas por técnicos especializados en

ilustración y fotografía, aunque también es muy importante que el profesor interesado trabaje

estrechamente vinculado con los especialistas para garantizar la calidad del material.

Este tipo de medio poco a poco ha sido desplazado por las nuevas tecnologías de la información

donde se presentan programas o software que permiten proyectar, a través de computadoras y

otros equipos muy sofisticados, una imagen de mucha mejor calidad, así como de realizar y

presentar resultados investigativos traducidos en gráficos y tablas para los cuales antes se

empleaba el uso de diapositivas.

1.3.2 SOFTWARE ORIENTADO A LA DOCENCIA

Hoy en día se enfrenta la enorme tarea de mejorar la enseñanza de las ciencias para satisfacer las

demandas y desafíos de una economía globalizada. Las salas de clase de la región deben ser

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transformadas en centros de aprendizaje abierto que ofrezcan programas de ciencias basados en la

práctica, el pensamiento y la realidad. Las tecnologías modernas, si son utilizadas en forma

apropiada, ofrecen a todos el potencial para poder llegar a alcanzar la vanguardia de la enseñanza

de ciencias y para ello es necesaria la creación e implantación de software de simuladores que

apoyen a la educación, utilizando los últimos conceptos e ideas de la educación virtual, de

tecnologías avanzadas y modos apropiados de enseñanza.

Este entorno cada día adquiere más importancia, porque para ser activo en el nuevo espacio

social se requieren nuevos conocimientos y destrezas que habrán de ser aprendidos en los

procesos educativos.

Las nuevas tecnologías de la información y de las comunicaciones están transformando la

sociedad y en particular los procesos educativos. El teléfono, la radio y televisión, el dinero

electrónico, las redes telemáticas, las tecnologías multimedia, la realidad virtual y de simulación

son tecnologías a tener en cuenta.

Dicha transformación es lo suficientemente importante como para que pueda ser comparada con

las grandes revoluciones técnicas como la escritura, imprenta, que transformaron la educación.

Lo cierto es que el entorno digital emergente exige diseñar nuevas acciones educativas,

complementarias a las ya existentes. Desde dicha perspectiva, las computadoras personales

constituyen medios técnicos de especial significación para el contexto metodológico actual. El

valor didáctico de los medios técnicos se lo imprime el contexto metodológico en el que se

explotan sus cualidades.

A criterio de numerosos autores8 los medios e incluso los que son fruto de las nuevas tecnologías,

no definen ´per sé´ un determinado modelo educativo, aún cuando condicionan en gran medida la

metodología empleada en la enseñanza y el aprendizaje. En este sentido, Cark y Salomón (1986)

expresan que “los medios de enseñanza no son en sí mismos factores causales del aprendizaje,

pero pueden propiciar de hecho la utilización de metodologías innovadoras en el aula”9. En

8 Fuente: González Castro, V., 1990; Escudero Muñoz, J.M., 1992; Pons, J. de P., 1992; Romero Morante, J., 200 9 Fuente: Cark y Salomón, 1986, citados por Pons, J. de P., 1992, pág. 148

15

especial, acerca del uso de las computadoras personales, muchos llaman a interrogarse en qué

medida las mismas pueden “… contribuir a cambiar la metodología de enseñanza, el contexto

educativo o los instrumentos puestos al servicio del profesor”6. Tal interrogante no puede parecer

exagerada, pues éstos pueden adoptar, de una manera dinámica, las características de otros

medios, al poseer una capacidad de representación e integración no antes vista, de aquí que se

consideren metamedios, como señalan Kay (1984) y Pons, J. de P. (1992).

Sin embargo, a pesar de las potencialidades de los nuevos medios técnicos para facilitar la

representación, modelación e interacción con la realidad, el valor pedagógico de los mismos se lo

imprime el contexto metodológico en el que se explotan sus cualidades10. Refiriéndose,

específicamente a la diversidad de los resultados obtenidos con el uso de computadoras

personales para facilitar el aprendizaje, y haciéndolo desde una perspectiva sociocultural, Pifarré,

M. y Jaume S. (2000) referenciando a Clemens y Sarama (1997) y a Salomón y Perkins (1998),

expresan que las mismas pueden explicarse por las características de las variables del contexto

educativo, entre las que señalan: el contenido de aprendizaje, las características de las actividades

de enseñanza y aprendizaje, la función del profesor, la interacción entre los alumnos, entre otras.

Los medios técnicos que se emplean en contextos metodológicos, pueden o no ser diseñados con

estos fines. Puede tratarse de materiales ad hoc (software para aprender un contenido curricular,

un programa de televisión para ejercitar algún idioma extranjero, etc.), diseñados con fines

didácticos, y adecuadamente fundamentada su explotación desde posiciones psicopedagógicas o

productos no diseñados originalmente con fines didácticos, pero poseedores de potencialidades

aprovechables con estos fines. Tanto en el contexto de la enseñanza, como de la actividad

científica contemporáneas, es muy frecuente la explotación de la computadora para la simulación

de procesos y fenómenos, y así acceder a su esencialidad a partir de la modelación.

A decir de González Castro, V. (1990), la simulación “… resume toda la teoría relacionada con el

proceso en el cuál se sustituyen las situaciones reales por otras creadas artificialmente… y de las

cuáles el estudiante debe aprender ciertas acciones, habilidades, hábitos, etc., que posteriormente

deberá transferir a la situación de la vida real con igual efectividad”. Para este propio autor, la

10 Fuente: Jiménez, J.A., 1992; Romero Morante, J., 2000; Pifarré, Manolo y Jaume Sanuy, 2000

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misma intenta romper la diferencia que hay entre el aprendizaje de conceptos en el ámbito teórico

y su transferencia a situaciones prácticas. O sea, y como explícitamente lo reconoce, considera la

simulación como una actividad en la que el estudiante no acumula información teórica, sino que

la lleva a la práctica, con lo cuál esta se identifica con el entrenamiento puramente.

Sin embargo, ello es desestimar las potencialidades de la simulación como fuente de obtención de

conocimientos. La simulación inicia con la modelación de una parte de la realidad, en la que

ocurren procesos o fenómenos que por lo general no pueden ser estudiados por su velocidad,

complejidad, por lo costoso de su estudio por vía experimental, etc. Esta implica, en primera

instancia, la construcción de un modelo, que representando lo real, posibilita más fácilmente su

estudio.

En segundo término, la puesta en funcionamiento del mismo, con lo cuál se estudia virtualmente

ese proceso o fenómeno, penetrando en su esencialidad. Considerando entonces que el modelo

reproduce fielmente las características de la realidad, “… es posible hacer predicciones, evaluar

comportamientos y adquirir conocimientos con relación a la realidad modelada"11. En la

simulación computarizada, por su parte, “se trata de presentar el funcionamiento de un sistema o

dispositivo a través de la realización de una analogía matemática, realizada sobre ordenador”12.

El empleo de la simulación en el proceso de formación de profesionales tiene sus

particularidades, dadas en la explotación de simulaciones que modelen actividades de aplicación,

preferiblemente incluyendo la presencia de instrumentos virtuales (Martín Rodríguez, A., et. Al.,

2001), funcionamiento de circuitos, dispositivos, procesos productivos, etc., con vistas a

potenciar una actuación de los futuros profesionales acorde a los requerimientos de su futuro

contexto laboral.

Respecto a la contrastación experimental tradicional, la simulación ofrece las siguientes ventajas:

Ofrece la posibilidad de repetir, en condiciones idénticas y a partir de su modelación,

procesos y fenómenos, algo difícil de lograr en condiciones reales, y por tanto, estudiar

11 Fuente: Sureda Negre, J., 1986 12 Fuente: Sevillano García, Ma. L., 1995, pág. 273.

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sistemáticamente sus comportamientos hasta lograr los objetivos deseados. Se optimiza así el

proceso de aprendizaje.

Elimina los riesgos que siempre se presentan en la interacción con la realidad, tanto para

dispositivos, instrumentos, etc., como para los estudiantes; con lo que se crea confianza en

ellos para implicarse en el estudio de esa realidad.

Permite la retroalimentación inmediata, pues los efectos que se logran en el funcionamiento

del sistema, fenómeno o proceso que se simula, como resultado de introducir modificaciones

en determinados parámetros, resultan inmediatos: lo que permite corregir la actuación del

estudiante en cada momento.

Cuando se utiliza la simulación con el objetivo de sistematizar la realización de acciones que

caracterizan la actuación del sujeto en cierto contexto, ayuda a optimizar dicha actuación.

Las características y ventajas antes referidas, evidencian que en el proceso de simulación pueden

desarrollarse acciones orientadas a la consecución de un determinado fin u objetivo. ¿Puede

entonces, considerarse la simulación un procedimiento metodológico? Existe consenso entre la

mayoría de los autores consultados13, en entender los procedimientos como un conjunto de

acciones ordenadas, orientadas a la consecución de una meta u objetivo.

Ubicándolo dentro del contexto metodológico, el procedimiento deviene instrumentación del

método, “… es un detalle del método, es decir, es una operación particular práctica o intelectual

de la actividad del profesor o de los alumnos”14; el que a su vez se instrumenta a través del

correspondiente sistema de medios que emplea la persona para la consecución de la tarea. A

pesar de ello, y como señalan algunos autores11 de la misma manera que no se puede concebir el

método como un conjunto de procedimientos, el procedimiento fuera del contexto del método,

pierde su significación.

13 Fuente: Lerner, I. Ya y Skatkin, M.N., 1981; Amaros y Llorens, 1986; Diseño curricular base, 1989; García Nadal, R., et. al., 1992; Coll y Valls, 1992; Pozo y Gómez Crespo, 2001 14 Fuente: Labarrere Reyes, G. y Valdivia Pairol, G.E., 2001, pág. 106.

18

Visto desde el proceso de enseñanza, el procedimiento es un conjunto de acciones del profesor

encaminadas al logro de un objetivo, que jerárquicamente se deriva del que orienta al método que

se emplea para dirigir el aprendizaje de los estudiantes, y que tienen lugar por medio del conjunto

de experiencias de naturaleza cognitiva e instrumental que ha acumulado, así como de los

correspondientes soportes técnicos. Desde el aprendizaje, el procedimiento constituye el conjunto

de acciones que desarrolla el estudiante para ir penetrando gradualmente en la realidad que

estudia, y la consiguiente construcción de un sistema cognitivo-instrumental que le permitirá

seguir penetrando en ella.

La simulación, por tanto, se constituye en procedimiento, tanto para la formación de conceptos y

construcción en general de conocimientos, como para la aplicación de éstos a nuevos contextos a

los que, por diversas razones, el estudiante no puede acceder desde el contexto metodológico

donde se desarrolla su aprendizaje.

Desde el punto de vista metodológico, a pesar de las potencialidades para ejecutar acciones

orientadas a la consecución de determinados fines, la simulación se identifica como

procedimiento metodológico, y no como método propiamente, por varias razones:

La modelación de la realidad que tiene lugar como resultado de la simulación, no constituye

un elemento determinante para penetrar en la esencia de la misma y llegar a conocerla: es

necesario el empleo de procedimientos que la complementen metodológicamente y alcanzar

entonces los objetivos planificados.

Como muchos de los simuladores no son diseñados con fines didácticos, su contextualización

debe realizarse por medio de acciones colaterales que debe realizar el profesor para que su

explotación esté en correspondencia con objetivos, contenidos, métodos, etc., del contexto

educativo donde se emplean. Es necesaria una “reconstrucción” pedagógica de los mismos.

La interacción de los simuladores propician con la realidad que se modela en los mismos, por

lo general, es personal, de aquí que sea necesario el diseño de tareas que permitan la

interacción entre los estudiantes.

19

Como se ha expresado anteriormente, la simulación puede utilizarse como procedimiento, tanto

para la formación de conceptos, como para la sistematización de conocimientos e

instrumentaciones. En el primer caso, su objetivo fundamental es la actualización de

conocimientos, a partir de las exigencias de esa parte de la realidad modelada; en el segundo, la

sistematización de instrumentaciones, tomando como referente las invariantes instrumentales que

caracterizan la actuación de los profesionales de ese contexto.

Generalmente el proceso de simulación se desarrolla a través de las siguientes etapas:

Presentación de la simulación. Se realiza por lo general, por medio de una representación

esquemática del circuito, dispositivo, proceso o fenómeno a simular; con lo cuál se ubica en

la parte de la realidad que se estudiará.

Emisión de hipótesis por parte de los estudiantes. En esta etapa se promueve la emisión de

hipótesis por parte de los estudiantes acerca del comportamiento del circuito, dispositivo,

profeso o fenómeno a simular, ante las condiciones determinadas y los parámetros prefijados,

a través del diseño de tareas con estos fines; de modo que el poder predictivo de los mismos

se toma como indicador de sus conocimientos e instrumentaciones.

Determinación de las acciones óptimas. En esta etapa se determinan las acciones que se

consideran optimizan la interacción de los estudiantes con la realidad que se modela. Para

ello, se recomienda tomar como referentes los invariantes estructurales de actuación de los

profesionales de la rama correspondiente, en esa realidad que se modela.

Constatación de la efectividad del proceso de simulación. Ello puede realizarse por medio

de tareas que permitan aplicar, a nuevas situaciones, los conocimientos e instrumentaciones

construidos durante el proceso de simulación. Ello incluye, nuevas simulaciones, a partir de la

modelación de procesos, fenómenos, circuitos, etc., de mayor complejidad.

Para ser usado como procedimiento metodológico para la sistematización de acciones, o sea,

básicamente como entrenador, se recomienda que la simulación cuente con las siguientes etapas:

20

Presentación de la simulación. Se realiza, por lo general, por medio de una representación

esquemática del circuito, dispositivo, proceso o fenómeno a simular; con lo cuál se ubica en

la parte de la realidad que se estudiará. A diferencia de su empleo para la formación de

conceptos, en este caso los estudiantes ya han comenzado a conocer esta realidad, poseen los

conocimientos básicos para interactuar con ella, y de lo que se trata, es de llevar las acciones

propias de la solución de problemas en esta área del conocimiento, hasta el nivel de habilidad.

Emisión de hipótesis por parte de los estudiantes. Con el sistema de conocimientos que

poseen los estudiantes sobre esta parte de la realidad, éstos pueden pronosticar el

comportamiento del circuito, dispositivo, proceso o fenómeno a simular; y en particular, la

influencia de los parámetros fundamentales en el comportamiento del mismo.

Determinación de las acciones a sistematizar. Una vez precisados los parámetros

fundamentales que determinan el comportamiento del circuito, dispositivo, proceso o

fenómeno que se modela, es posible determinar el sistema de acciones a desarrollar para

interactuar con el mismo. La simulación dará la posibilidad, como ningún otro procedimiento,

de sistematizar este sistema de acciones, hasta que éstas alcancen el nivel de habilidad.

Diseñar una actividad experimental. En esta etapa se realizará el diseño de una actividad,

donde se constate experimentalmente, el comportamiento del circuito, dispositivo, proceso o

fenómeno que se modeló, ahora en la práctica. Aunque la planificación de la interacción con

la realidad supone la inclusión de nuevas acciones, serán de mucha utilidad las sistematizadas

durante la simulación. Este será el mejor modo de transferir a la realidad, en el contexto

pedagógico, lo aprendido durante la simulación.

Independientemente de sus potencialidades implícitas, los medios técnicos de enseñanza carecen

de valor didáctico fuera de un contexto metodológico que complemente esas potencialidades

inherentes. Ello explica porqué, aún cuando la computadora personal puede ser definida como

metamedio por el número de prestaciones que ofrece, su empleo no determina la existencia de un

nuevo modelo educativo.

21

El empleo de la simulación computarizada parece restringido exclusivamente al desarrollo de

habilidades como resultado de la sistematización, en contextos virtuales, de acciones por parte de

los estudiantes; desestimando su explotación como fuente de obtención de conocimiento, a partir

de la modelación de la realidad que se puede lograr en éstas y que ayuda, como a veces ningún

otro procedimiento, a penetrar en su esencia. A pesar de sus posibilidades como fuente de

generación de acciones orientadas a fines u objetivos, la simulación no puede conceptuarse como

método propiamente. La naturaleza de la misma, las características de los simuladores

empleados, hacen necesario una complementación metodológica para que sean explotados en el

estudio de la realidad, con el empleo de otros procedimientos.

1.4 MODELADO DE SISTEMAS

Un modelo es una abstracción de la realidad que captura la esencia funcional del sistema, con el

detalle suficiente como para que pueda utilizarse en la investigación y la experimentación en

lugar del sistema real, con menos riesgo, tiempo y coste. Un modelo es un conjunto formado por

otros dos conjuntos:

Un conjunto de variables.

Un conjunto de relaciones entre las variables del modelo.

Las variables del modelo representan habitualmente magnitudes físicas del sistema que se

modela; las relaciones describen su comportamiento ante una cierta clase de situaciones.

Es posible realizar distintos tipos de clasificaciones de modelos. Un ejemplo de clasificación es la

que califica a los modelos de:

Físico. En algunos casos se puede construir un sistema físico cuyo comportamiento

represente el del sistema en estudio, por ejemplo, un modelo a escala de un barco.

Mental. Para mantener un vaso en equilibrio, el cerebro no precisa conocer la formulación

matemática de la ley de la gravitación universal, sino que a partir de cierta formulación

intuitiva se sirve de ella para efectuar el control del sistema.

22

Gráfico. Del mismo modo, pueden ser útiles gráficos que representen el comportamiento del

sistema ante distintas situaciones.

Matemático. En muchas situaciones, el comportamiento de los sistemas permite hacer uso de

las leyes físicas, químicas, etc., que los gobiernan, con las que se puede elaborar el modelo

del sistema preciso.

Computarizado. Con la aparición del computador como herramienta de cálculo y control, se

han elaborado programas que les permiten, en ciertos casos, adaptarse al sistema que se desea

controlar, con objeto de cumplir unas ciertas especificaciones.

Tipos de modelos.

Existe una gran cantidad de técnicas de modelado, y por ello, es posible construir una gran

cantidad de modelos para un sistema dado.

En la figura 1.3 se recoge en un pequeño diagrama algunas de las posibilidades de modelado más

comunes:

Figura 1.3

En la figura 1.3 se marcan con un recuadro etiquetado SIMULACIÓN aquellos modelos

susceptibles de ser empleados en simulación.

MODELO

FÍSICO SIMBÓLICO

SIMULACIÓN SIMULACIÓN

CUALITATIVO REGLAS

MATEMÁTICO

ANALÍTICO

ESTÁTICO DINÁMICO

NUMÉRICO

SIMULACIÓN

23

1.5 MODELO DE CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPOS

El paradigma de construcción de prototipos comienza con la recolección de requisitos, el

desarrollador y el usuario definen y encuentran los objetivos globales para el desarrollo del

software, identifican los requisitos conocidos y las áreas del esquema en donde es obligatoria una

definición más amplia.

Entonces aparece un “diseño rápido” el cuál se centra en una representación de esos aspectos del

software que serán visibles para el usuario. El mismo diseño rápido lleva a la construcción de un

prototipo, el cuál es evaluado por el usuario y lo utiliza para refinar los requisitos del software a

desarrollar, la interacción ocurre cuando el prototipo satisface las necesidades del usuario a la vez

que permite que el desarrollador comprenda mejor lo que se necesita hacer.

Lo ideal es que el prototipo sirva como un mecanismo para identificar los requisitos del software,

si se construye un prototipo de trabajo, el desarrollador intenta hacer uso de los fragmentos del

programa ya existentes o aplica herramientas que permiten generar rápidamente programas de

trabajo.

“En la mayoría de los proyectos, el primer sistema construido apenas se puede utilizar. Puede ser

demasiado lento, demasiado grande o torpe en su uso, o las tres a la vez. No hay alternativa sino

comenzar de nuevo y construir una versión rediseñada en la que se resuelven esos problemas.

Cuando se utiliza un concepto nuevo de sistema o una tecnología nueva, se tiene que construir un

sistema que no sirva y se tenga que tirar, porque incluso la mejor planificación no es omnisciente

como para que esté perfecta la primera vez. Por tanto, la pregunta sobre la gestión no es si

construir un sistema piloto y tirarlo. Tendrá que hacerlo. La única pregunta es si planificar de

antemano construir un desechable o prometer entregárselo a los clientes…”15

15 Ingeniería de Software. Un enfoque práctico. Cuarta edición. Roger S. Presuman. Pág. 24

24

1.6 MODELOS DE PROTOTIPOS

Un prototipo es una versión preliminar de un sistema de información o software con fines de

demostración o evaluación.

La construcción de prototipos puede ser una paradigma efectivo para la ingeniería del software,

la clave es definir las reglas del juego al comienzo; es decir, el usuario y el desarrollador se deben

poner de acuerdo en que el prototipo se construya para servir como un mecanismo de definición

de requisitos, entonces se descarta en una parte y se realiza el software con una visión hacia la

calidad y la facilidad de mantenimiento.

El prototipo puede servir como “un primer sistema”, aunque este puede ser una visión idealizada,

tanto a usuarios como a desarrolladores les gusta el paradigma de construcción de prototipos, a

los usuarios les gusta el sistema real y a los que desarrollan les gusta construir algo

inmediatamente, sin embargo, la construcción de prototipos puede ser problemática por las

razones siguientes:

Construir / revisar

maquetas

El usuario prueba la maqueta

Escuchar al usuario

25

El usuario ve lo que parece ser una versión del trabajo del software, sin saber que con la prisa

de hacer que funcione no se ha tenido en cuenta la calidad del software global o la facilidad

de mantenimiento a largo plazo. Cuando se informa de que el producto se debe construir otra

vez para que se puedan mantener los niveles altos de calidad, el cliente no lo entiende y pide

que se apliquen “unos pequeños ajustes” para que se pueda hacer del prototipo un producto

final. De forma demasiado frecuente la gestión de desarrollo del software es muy lenta.

El desarrollador a menudo hace compromisos de implementación para hacer que el prototipo

funcione rápidamente, se puede utilizar un sistema operativo o lenguaje de programación

inadecuado simplemente porque está disponible y porque es conocido; un algoritmo eficiente

se puede implementar simplemente para demostrar la capacidad. Después de algún tiempo, el

desarrollador debe familiarizarse con estas selecciones y olvidarse de las razones por las que

son inadecuadas. La selección menos ideal ahora es una parte integral del sistema.

Para la construcción de prototipos es necesario:

La identificación de los requerimientos.

Un diseño rápido.

Utilizar el prototipo.

Revisar y mejorarlo.

El prototipo puede ser eliminado si no cumple los requerimientos.

El prototipo puede llegar a ser parte del producto final.

Ventajas de la construcción de prototipos:

Útiles cuando los requerimientos son cambiantes.

Cuando no se conoce bien la aplicación.

Cuando el usuario no se quiere comprometer con los requerimientos.

Cuando se quiere probar una arquitectura o tecnología nueva.

Cuando se requiere rapidez en el desarrollo.

Desventajas de la construcción de prototipos:

No se conoce cuando se tendrá un producto aceptable.

26

No se sabe cuantas iteraciones serán necesarias.

Da una falsa ilusión al usuario sobre la velocidad de desarrollo.

Se puede volver el producto aun y cuando no este con los estándares requeridos.

1.7 CREACIÓN DE PROTOTIPOS DE SOFTWARE

El análisis hay que hacerlo independientemente del paradigma de ingeniería de software que se

aplique, sin embargo, la forma que toma este análisis varía.

En algunos casos es posible aplicar los principios operativos del análisis y obtener un modelo de

software del que se pueda desarrollar un diseño, en otras situaciones, se realizan recopilaciones

de requisitos u otras técnicas; se aplican los principios del análisis y se construye un modelo del

software a fabricar denominado prototipo para que lo valore el usuario y el desarrollador.

Se justifica la técnica de la creación de prototipos de esta manera:

Los métodos actuales más recomendados para definir los requisitos de sistemas de negocio

están diseñados para establecer un conjunto definitivo, completo, consistente y correcto de

requisitos antes de que el usuario diseñe, construya, vea o experimente el sistema. La habitual

y repetida experiencia industrial indica que a pesar del uso de técnicas rigurosas, en muchos

casos los usuarios todavía rechazan las aplicaciones por no considerarlas correctas o

completas cuando se han terminado. Consecuentemente se necesita una cara y prologada

revisión para armonizar la especificación original con la prueba definitiva de las necesidades

operativas reales. En el peor de los casos, en vez de hacer una remodelación del sistema

entregado, se abandona. Los desarrolladores pueden construir y probar en contra de las

especificaciones pero los usuarios aceptan o rechazan en función de las realidades operativas

actuales y verdaderas.

Aunque la cita anterior representa una visión extremista, su argumento fundamental es de peso,

en muchos, pero no en todos los casos, la construcción de un prototipo, emparejada

27

probablemente con métodos sistemáticos de análisis supone un enfoque eficaz de la ingeniería del

software.

1.8 SELECCIÓN DEL ENFOQUE DE CREACIÓN DE PROTOTIPOS

El paradigma de creación de prototipos puede ser de dos tipos:

Prototipo Cerrado. Se denomina a menudo prototipo desechable este prototipo sirve

únicamente como una basta demostración de los requisitos, después se desecha, y se hace una

ingeniería del software con un paradigma diferente.

Prototipo Abierto. Denominado prototipo evolutivo, emplea el prototipo como primera parte

de una actividad de análisis a la que seguirá el diseño y la construcción, el prototipo de

software es la primera evolución del sistema terminado.

Antes de poder elegir un enfoque abierto o cerrado, es necesario determinar si se puede crear un

prototipo del sistema a construir. Se pueden definir varios factores candidatos a la creación de

prototipos: área de aplicación, complejidad, características del usuario y del proyecto.

Cualquier aplicación que cree pantallas visuales dinámicas, interactúe intensamente con el ser

humano o demande algoritmos o procedimientos de combinaciones que deban crearse de manera

progresiva, es un buen candidato para la creación de un prototipo. Sin embargo, estas áreas de

aplicación deben ponderarse con la complejidad de la aplicación.

Como el usuario debe interactuar con el prototipo en fases posteriores es esencial que:

Se destinan recursos del usuario a la evaluación y refinamiento del prototipo.

El usuario sea capaz de tomar decisiones inmediatas sobre los requisitos.

En el siguiente cuadro se muestran un conjunto de seis típicas respuestas a cada una de las

preguntas específicas que ayudarán en la selección del enfoque de creación de prototipos:

28

Selección del enfoque apropiado de creación de prototipos:

PreguntaPrototipo desechable

Prototipo evolutivo

Trabajo preliminar adicional requerido

¿Se entiende el dominio de la aplicación? Si Si No¿Se puede modelar el problema? Si Si No¿Está el usuario suficientemente seguro de los requisitos básicos del sistema? Si/No Si/No No¿Están establecidos los requisitos y son estables? No Si Si¿Hay requisitos ambiguos? Si No Si¿Hay contradicciones en los requisitos? Si No Si

1.9 MÉTODOS Y HERRAMIENTAS PARA EL DESARROLLO DE PROTOTIPOS

Para que la creación del prototipo de software sea efectiva debe desarrollarse rápidamente para

que el usuario pueda valorar los resultados y recomendar los cambios oportunos. Para poder crear

prototipos rápidos hay disponibles tres clases genéricas de métodos y herramientas:

Técnicas de cuarta generación.

Componentes de software reutilizables.

Especificaciones formales y entornos para prototipos.

Técnicas de cuarta generación. Comprenden una amplia gama de lenguajes de consulta e

informes de bases de datos, generadores de programas y aplicaciones y de otros lenguajes no

procedimentales de muy alto nivel. Estas técnicas permiten generar código ejecutable

rápidamente son ideales para la creación rápida de prototipos.

Componentes de software reutilizables. Otro enfoque para crear prototipos rápidamente es

ensamblar más que construir el prototipo mediante un conjunto de componentes software

existente. Un componente software puede ser una estructura de datos, un programa o un

29

módulo. En todos los casos se debe diseñar el componente software de manera que permita

ser reutilizado sin un conocimiento detallado de su funcionamiento interno.

La combinación de prototipos con la reutilización de componentes de programa sólo

funcionará si se desarrolla un sistema bibliotecario de manera que los componentes

existentes estén catalogados y puedan recogerse.

Especificaciones formales y entornos para prototipos. Durante las pasadas dos décadas, se

han desarrollado varios lenguajes formales de especificación y herramientas como sustitutos

de las técnicas de especificación con lenguaje natural. Hoy en día los desarrolladores de estos

lenguajes formales están desarrollando entornos interactivos que:

o Permitan al analista crear interactivamente una especificación basada en lenguaje de un

sistema o software.

o Invoquen herramientas automáticas que traducen la especificación basada en el lenguaje

en código ejecutable.

o Permitan al usuario usar el código ejecutable del prototipo para refinar los requisitos

formales.