Herramienta educacional para el diseño y configuración de redes
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Herramienta educacional para el diseño y configuración de redes
IEEE-RITA Vol. 5, Núm. 1, Feb. 2010 15 Herramienta educacional para el diseño y configuración de redes de comunicaciones Sergio Cabrero, Xabiel G. Pañeda, Roberto García, David Melendi, Rafael Orea Title— Educational tool for the design and configuration of communication networks. Abstract—In this paper, we describe a simple tool for the design of communication networks. On the one hand, it provides an interface for students, where they can add, remove or configure components. Been a web application, pupils can work everywhere, which promotes an informal learning environment. On the other hand, professors can visualize student’s projects and gather reports about their activity. In conclusion, it is a tool that provides a soft transition to more professional tools. Resumen—En este artículo se describe una herramienta sencilla y flexible para que los estudiantes se inicien en el mundo de las redes de comunicaciones. Por un lado, se cuenta con un interfaz donde los alumnos pueden añadir, configurar y relacionar los componentes de una red; así como adjuntar documentación relacionada. Además, al tratarse de una aplicación web, los alumnos pueden acceder desde cualquier lugar, promoviendo un aprendizaje más relajado. Por otro lado, el profesor dispone de informes para monitorizar la actividad de los alumnos y detectar problemas conceptuales. En definitiva, es una herramienta que ofrece una transición suave entre el desconocimiento y entornos más avanzados. Index Terms—Education, Educational Technology, Communication engineering education, Communication Systems I. INTRODUCCIÓN El diseño de redes de comunicaciones es una competencia fundamental para los estudios relacionados con el campo de las telecomunicaciones o la informática. Podríamos definir una red de comunicaciones como un conjunto de dispositivos y tecnologías (protocolos) que nos permiten transmitir información (voz, datos…) entre puntos distantes. La creciente presencia de estos sistemas en nuestra sociedad hace imprescindible la formación de profesionales en esta área; para los cuales, un conocimiento adecuado del diseño, la configuración o el mantenimiento de las mismas es un requisito presente y futuro. Existen ciertas tareas que se realizan durante el diseño de una red. En primer lugar, deben hallarse las tecnologías adecuadas para las necesidades de comunicación que se planteen. Posteriormente, se elegirán los componentes a Manuscript received January 25, 2010. S. Cabrero, X. G. Pañeda, R. García, D. Melendi y R. Orea pertenecen al Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Edificio Polivalente de Viesques, Campus de Viesques, 33207, Gijón, España. utilizar, con sus interfaces y conexiones; dando lugar a la topología de la red. Para llevar a cabo este proceso con fiabilidad, son necesarios amplios conocimientos sobre las tecnologías, los componentes y los servicios que se desean proveer. Además, distintos tipos de redes tendrán distintos requisitos, pudiendo existir grandes diferencias. Por ejemplo, siendo ambas redes de comunicaciones, no es lo mismo una red de un gran operador de telefonía, que una red dedicada a compartir documentos en una pyme. Los requisitos del servicio son completamente distintos, por lo que también lo serán los componentes y tecnologías utilizadas. Más aún, el nivel de complejidad en cada uno de estos casos será dispar. En la primera, habrá un gran número de antenas, dando cobertura a todo un país. En esencia, estas antenas deberán estar correctamente conectadas con otros dispositivos, que transportarán la voz de los usuarios y que, ocasionalmente, se interconectarán con otras redes. El segundo caso es un entorno mucho más restringido. Habrá un número limitado de PCs pertenecientes a los empleados. Estos se conectarán a uno o varios dispositivos, que les permitirán comunicarse para realizar el intercambio de documentos. Por tanto, a pesar de ser ambas redes de comunicaciones, existen notables diferencias conceptuales y un gran salto en su nivel de complejidad. Adquirir todos los conocimientos necesarios para realizar este tipo de trabajo es una tarea ardua. Los alumnos que se aproximan a estos conceptos por primera vez pueden encontrarse perdidos. Por estas razones, creemos que los profesores deben guiar el trabajo de los alumnos y realizar un seguimiento adecuado. En caso contrario, se corre el riesgo de avanzar a conceptos muy complejos, sin dominar previamente los más básicos; de empezar a correr antes de caminar. Como analizaremos más tarde, las herramientas usadas en la práctica docente suelen ser complejas y, en ocasiones, orientadas al campo profesional. A pesar de la gran utilidad que tienen, la cantidad de posibilidades puede abrumar al estudiante novel, produciéndole una sensación de desbordamiento. En ciertas ocasiones, es posible encontrarse con estudiantes que las usan de forma mecánica, sin saber como utilizar la mayoría de las opciones que ofrecen. En este artículo se propone una aplicación mucho más sencilla, que proporcione al profesor y al alumno las herramientas necesarias para realizar un aprendizaje guiado y basado en los conceptos esenciales que se quieran transmitir. Se trata de un entorno tele-educativo compartido por alumnos y profesores. Ha sido diseñado para guiar al alumno sobre ISSN 1932-8540 © IEEE 16 IEEE-RITA Vol. 5, Núm. 1, Feb. 2010 conocimientos básicos de elementos de red, interfaces de comunicación o conexionado entre los mismos. En definitiva, los conceptos más básicos que le prepararán para aprender, con más facilidad, otros conceptos y herramientas más avanzadas. El resto del artículo se organiza como sigue. A continuación, se analizan trabajos relacionados desde el punto de vista docente y técnico. En III se comentan los objetivos planteados para la herramienta propuesta. En IV se analiza su diseño en profundidad. Los aspectos más relevantes de su implementación se comentan en V. En la Sección VI se esquematiza un proyecto de innovación docente que incluiría la herramienta. Finalmente, las secciones VII y VIII exponen las conclusiones y trabajos futuros. II. TRABAJOS RELACIONADOS Los estudiantes de los nuevos grados de Ingeniería de Telecomunicación o Ingeniería Informática deberán formarse en mayor o menor medida en el campo de las redes de comunicación. Dado que estos contenidos poseen una orientación eminentemente práctica, el conocido como “conocimiento inerte”, producido por el aprendizaje basado en memorización [1], es totalmente inútil. Por tanto, se procura que los estudiantes lleguen a niveles más altos de la taxonomía de Bloom [5]. Deben ser capaces de usar ese conocimiento para analizar sistemas existentes y diseñar nuevos (nivel 4). Para ello, la tendencia del profesor debe ir hacia al aprendizaje activo [2], induciendo al alumno a no ser un simple espectador de sus clases. Existen varios métodos y guías para conseguir estos objetivos [3], pero sin duda uno de los más interesantes en ingeniería es el aprendizaje basado en problemas o en proyectos [4]. En la actualidad, es habitual que los docentes propongan pequeñas tareas, como puede ser la realización de proyectos de diseño de redes de forma individual o grupal. Con este fin, pueden utilizarse algunas de las herramientas de diseño de redes existentes; aunque, normalmente, estas irán mucho más allá de las necesidades planteadas [6-9] o se quedarán en meras aplicaciones de dibujo o esquemas [10]. Entre las aplicaciones más utilizadas por docentes y alumnos, podemos destacar Packet Tracer creado por la empresa Cisco con fines formativos. Esta herramienta permite realizar y simular esquemas de red. Además, soporta multitud de elementos y tecnologías de red. Por tanto, puede considerarse muy adecuada para el entrenamiento de profesionales en el campo. No obstante, puede resultar demasiado compleja para un alumno de primeros cursos de Ingeniería. Otras herramientas son los simuladores OPNET [7], ns-2 [8] o su sucesor ns-3 [9]. OPNET cuenta con un interfaz gráfico elaborado y puede ser utilizado para la docencia. Sin embargo, en general, al ser herramientas orientadas al mundo profesional o la investigación, ofrecen demasiadas opciones. Su aprendizaje es lento y complicado, siendo inadecuadas para inexpertos. Por último, destacar que existen otras iniciativas de innovación docente que apuestan por herramientas en el mundo de las redes. Ese es el caso del simulador para MPLS propuesto en [11], o la herramienta diseñada para analizar protocolos de nivel de aplicación en [12]. Ambas proponen aplicaciones en la línea de nuestra propuesta, pero orientadas a otros aspectos. La herramienta diseñada en este artículo busca una utilidad distinta a la de los trabajos analizados. Esta orientada a un alumno que tiene su primer contacto con el mundo de las redes de comunicación y debe adquirir los conceptos básicos. Se va más allá de una simple herramienta que permite hacer esquemas de red, como Microsoft Visio [10], y se guía al alumno para adentrarse en algunos aspectos de configuración de la red. Sin embargo, para no caer en la alta complejidad de las otras herramientas analizadas, su uso es tan sencillo como el de la propia herramienta de dibujo. III. OBJETIVOS Para la concepción y desarrollo de esta herramienta se han considerado varios objetivos fundamentales. Todos ellos van encaminados a obtener una herramienta educativa y útil, tanto para alumnos, como para profesores. En primer lugar, la herramienta está orientada a trabajar conceptos sencillos, como la funcionalidad de los elementos de una red o su organización en la topología. Por tanto, el manejo de la herramienta debe ser también sencillo y su curva de aprendizaje rápida. De lo contrario, se malgastaría el tiempo de los alumnos aprendiendo a utilizar la herramienta con el simple fin de que aprendan cuestiones básicas; lo que no sería eficiente. Otra meta planteada es conseguir una elevada disponibilidad. Se pretende que los alumnos puedan trabajar desde cualquier sitio, teniendo siempre sus perfiles y trabajos disponibles. Así, se fomentará el trabajo autónomo del estudiante en los cursos que la utilicen. Por ejemplo, los alumnos podrán comenzar el diseño de una nueva red en clase, siguiendo el encargo y las instrucciones del profesor, y continuarlo en casa de forma independiente. Además, los profesores podrán acceder a los trabajos de los alumnos de una manera sencilla, bien mientras los realizan, o bien una vez acabados. Se permitirá al profesor controlar la actividad de los alumnos, con las posibilidades que esto conlleva a la hora de evaluar y mejorar la dinámica de trabajo. Se ha considerado importante que la herramienta sea adaptable a las necesidades de las asignaturas en las que se utilice. Por tanto, se podrán configurar diversos aspectos como, por ejemplo, los elementos de red a utilizar o los parámetros de los mismos. De este modo, se podrán estudiar redes de telecomunicación de distinto tipo y complejidad; utilizando unos elementos u otros. Por ejemplo, se podrá configurar la herramienta con elementos típicos de una red de computadores o de una red de telefonía móvil. O también, se podría comenzar el curso permitiendo sólo la ubicación de componentes en una topología e ir añadiendo nuevos conceptos, tales como direccionamiento IP o tipo de interfaz de red. En definitiva, la herramienta deberá ser lo suficientemente flexible para que sea posible variar tanto el contexto, como la dificultad de los conceptos que se desean ejercitar en ella. Por último, recalcar que no se pretende que esta sea una herramienta profesional en el diseño de redes, ni un simulador. ISSN 1932-8540 © IEEE S. CABRERO et al.: HERRAMIENTA EDUCACIONAL PARA EL DISEÑO Y CONFIGURACIÓN DE REDES... Simplemente, se desea una herramienta para dar los primeros pasos ágilmente. Cuando el alumno domine los conceptos básicos con esta herramienta, estará en disposición de hacer una transición suave hacia herramientas más potentes y complejas. Es decir, se propone un aprendizaje de conceptos gradual reduciendo el escalón que existe con los métodos actuales. IV. DESCRIPCIÓN DE LA HERRAMIENTA Con estos objetivos en mente, se ha desarrollado una herramienta basada en tecnologías Web, con un interfaz sencillo e inspirado en la estructura de menús habitual de los programas de dibujo o de edición de textos. A pesar de las posibles limitaciones, se ha preferido realizar una aplicación web, frente a una tradicional de escritorio, porque así se multiplican las posibilidades de accesibilidad, colaboración e interacción. Una herramienta web permite que estudiantes y profesores trabajen sobre un mismo entorno centralizado. Se evitan así engorrosos problemas que podrían surgir en la distribución o actualización de la herramienta. Además, se podría permitir el acceso desde cualquier punto conectado a Internet conservando los datos de perfil y los trabajos previos. Todo esto sin necesidad de instalar la aplicación o transportar esos datos en ningún tipo de soporte. En definitiva, se ha considerado que una aplicación web era la más apropiada, pese a sus posibles carencias o los problemas que pueda ocasionar un entorno centralizado si se pierden los datos. Durante todo el proceso de diseño se ha tenido especial cuidado con el interfaz proporcionado a los usuarios finales (profesores y alumnos). En una aplicación educativa es importante que una interacción demasiado compleja no se interponga en la tarea de aprendizaje. El usuario debe encontrarse cómodo utilizando la aplicación, para que los conceptos puedan ser asimilados con mayor fluidez. Por esa razón, el interfaz mostrado se asemeja al de otros programas conocidos por el usuario, como editores de texto o de dibujo. En ese sentido, también se persigue que aspectos como los iconos o la terminología utilizados sean lo más parecidos posible a otras herramientas más profesionales. De esta forma, 17 se podrá hacer un tránsito suave hacia esas plataformas. Se ha dividido el espacio en un menú horizontal desplegable en la parte superior y un área de edición en la parte inferior (ver Figura 1). Además, los menús se han diseñado de forma lógica con la actividad que se esté realizando y, por ejemplo, no será posible activar acciones que no tengan sentido en un instante determinado. Se darán más detalles cuando se comenten los distintos perfiles de usuario (alumno / profesor) en detalle. Con esto se pretende que el aprendizaje sea lo más intuitivo posible y que el usuario la domine completamente tras un breve periodo de tiempo. Asimismo, se ha cuidado el aspecto visual de la aplicación, intentando hacerlo agradable y atractivo. De esta forma, el trabajo se hará más llevadero y el aprendizaje más sencillo. Al tratarse de una aplicación web, está deberá ser desplegada en un servidor web y se podrá acceder a la misma sabiendo su dirección o URL (Uniform Resource Locator). Para diferenciar a los distintos usuarios, alumnos o profesores, estos deberán introducir su nombre y una contraseña. A partir de ahí, entrarán en la parte de la aplicación que les corresponda según su perfil. Se ha diseñado una parte de la aplicación para el rol de alumno, destinada a trabajar en el diseño de redes, y otra para el rol de profesor, con el objeto de controlar el acceso a los alumnos y monitorizar su actividad. A continuación se explican ambos roles con más detalle. A. Rol de alumno La finalidad de los alumnos en la aplicación es la creación de gráficos representando las topologías de red deseadas. Por tanto, una vez el alumno accede a la aplicación, se le presentan una serie de menús destinados a este fin. La Figura 2 muestra las opciones disponibles para el alumno. Para que el uso de la aplicación sea aún más sencillo, sólo se muestran como activas aquellas que puede realizar. Por ejemplo, no es posible configurar un elemento de red, si no se ha seleccionado. La unidad fundamental de trabajo es lo que se ha denominado el gráfico de red, o simplemente gráfico. Éste representa los elementos de la red utilizando símbolos reconocibles, similares a los existentes en otras aplicaciones. Además, se muestran las conexiones que unen esos elementos mediante líneas. En definitiva, se trata de una representación sencilla, Fig. 1. El aspecto de la herramienta es sencillo y atractivo para crear una mayor aceptación por parte de los alumnos. Se encuentra un menú en la parte superior y un área de edición en la inferior. ISSN 1932-8540 © IEEE 18 IEEE-RITA Vol. 5, Núm. 1, Feb. 2010 pero clara, que nos enseña de un vistazo la topología creada. El alumno puede crear, guardar o editar sus propios gráficos mediante el menú “Gráfico”. Éstos quedan almacenados en el servidor, estando siempre disponibles para que el alumno trabaje desde cualquier sitio. Fig. 2. Estructura del menú del alumno. Una vez se ha abierto un gráfico, se podrán añadir elementos al mismo. Para ello, se debe seleccionar el elemento que se desee en el menú “Insertar”. Tal y como se verá en la Sección V, los elementos listados en este menú pueden ser modificados editando un archivo de configuración. Cuando el alumno elige un elemento, debe colocarlo en algún punto de la zona de edición. Posteriormente, haciendo “click” sobre él, podrá ser seleccionarlo o deseleccionarlo. Para facilitar la claridad de presentación de los gráficos, un elemento seleccionado puede ser arrastrado a cualquier punto de la zona de edición. En ese momento, se cambian tanto su posición, como la de las posibles conexiones asociadas a él. Cuando un elemento ha sido elegido, se activan las opciones de configuración para el mismo (en el menú “Elemento”). Este menú ofrece opciones relativas a el elemento en sí (editar o eliminar), sus interfaces de red (crear, eliminar, listar) y sus conexiones con otros (crear, eliminar). En primer lugar, el comando editar está destinado a modificar los metadatos del elemento (nombre, descripción, etc.), a los que se asignan valores por defecto al insertarlo. También por defecto, el elemento se introducirá en la red sin interfaces y estos deberán ser añadidos por el estudiante. El proceso para añadir un interfaz es totalmente guiado y consta de tres pasos, ilustrados gráficamente en la Figura 3: seleccionar el elemento (Figura 3a), seleccionar la opción “Crear Interfaz” del menú “Elemento” (Figura 3b) y definir las características del mismo (Figura 3c). Como veremos en la Sección V, las características de los interfaces son también configurables. Se pueden consultar los interfaces de un elemento usando la opción “Listar Interfaces”; además de eliminarlos con “Eliminar Interfaz”. Por último, una vez existan interfaces en, al menos, un par de elementos, podrá crearse una conexión entre ellos. Simplemente se deberá seleccionar la opción añadir conexión (“Crear Conexión”). A continuación, se seleccionan los dispositivos y cuales de sus interfaces serán conectados. Por supuesto, éste sería un proceso repetitivo, incluso tedioso, a la hora de configurar redes de un tamaño grande. Sin embargo, se ha diseñado así intencionadamente, para que el alumno sea en todo momento consciente de cómo se establecen las conexiones y los elementos necesarios para las mismas. Además de todas las opciones destinadas a crear gráficos, la herramienta posee un módulo de documentación. El alumno puede generar informes automáticos incluyendo la configuración de los distintos elementos, interfaces y conexiones en un gráfico. Por otro lado, también se da la posibilidad de que el alumno adjunte otros archivos al informe. Se ha hecho así, porque una práctica habitual en los proyectos de este tipo es complementar el diseño de la red con una documentación más elaborada, que incluya aspectos tales como presupuestos, modelos de los dispositivos elegidos, etc. Los alumnos podrían realizar esta documentación de manera independiente a la aplicación, por ejemplo usando un procesador de textos estándar. Luego, podrán guardar esa documentación junto con el gráfico. De esta forma, el profesor tendrá acceso a toda la información que precisa para la evaluación y el alumno podrá almacenarla de manera organizada. Por último, mediante el menú “Usuario”, se da la opción al alumno de modificar sus datos personales, su contraseña o salir de la aplicación. Mientras que a través la opción “Ayuda” puede consultar un manual básico del funcionamiento de la herramienta. B. Rol de profesor Cuando un usuario se autentifica como profesor en la aplicación, accede a una parte distinta de la aplicación. Aunque el diseño se conserva, muchas de las funciones presentadas en el menú serán distintas (ver Figura 4). Una de esas opciones, “Alumnos”, nos permite añadir nuevos alumnos, ver los alumnos ya incorporados a la herramienta y denegar el acceso a aquellos que se considere oportuno. El menú “Profesores” nos permite hacer esto mismo, pero con otros profesores del curso. El sistema se ha dejado abierto para que cualquier profesor pueda añadir, ver y eliminar otros profesores. Aunque esto podría tener algún inconveniente en un sistema más grande, consideramos que no generará problemas; ya que no se espera un número elevado de profesores en la asignatura. En otras palabras, todos los profesores se consideran de confianza. ISSN 1932-8540 © IEEE S. CABRERO et al.: HERRAMIENTA EDUCACIONAL PARA EL DISEÑO Y CONFIGURACIÓN DE REDES... 19 de los trabajos realizados por los estudiantes, como para realizar un seguimiento continuo a alto nivel. No obstante, puede ser útil observar la actividad de los alumnos más en detalle. La opción “Monitorización” ofrece esta posibilidad. El profesor puede configurar qué eventos de los alumnos monitorizar y acceder a un registro para cada alumno donde se listen esas acciones. Por ejemplo, se podrá monitorizar cada vez que un alumno borra o añade un elemento a la red. La Figura 5 muestra las opciones posibles en la versión actual. Fig. 4. Estructura del menú de profesor. Los registros se ofrecen al profesor como archivos de texto donde cada línea es un evento del alumno. Para cada uno se indica la fecha y la hora en que se ha producido, así como un texto explicativo. A continuación se muestra un extracto del registro perteneciente a un alumno: 17-09-2009 19:15:25->Usuario Conectado: Sergio 17-09-2009 19:15:40->Recupera el gráfico Red 1 17-09-2009 19:15:46->Inserta el elemento Switch 4 17-09-2009 19:15:55->Inserta un interfaz en el elemento Switch 4 17-09-2009 19:16:09->Elimina el elemento ServidorWeb Un análisis detallado del contenido de estos registros puede dar muchas pistas sobre fallos conceptuales de un alumno. En la siguiente lista se muestran algunos ejemplos de la información que se puede obtener y que podría usarse tanto en la evaluación, como en el seguimiento: Conceptos aprendidos. Cuando un alumno es capaz de insertar y utilizar correctamente un elemento de red, o una característica de un interfaz correctamente. Fig. 3. Para crear un interfaz simplemente hay que seleccionar un elemento (a), activar la opción “Crear Interfaz” (b) y configurar las propiedades del interfaz. Tanto las características, como las distintas opciones son configurables por el profesor. Aparte de las funciones más administrativas, se proveen otras orientadas a la función pedagógica. En primer lugar, se permite que el profesor pueda visualizar todos los gráficos de los alumnos. Se puede acceder a la lista de gráficos de cada uno a través de la lista de alumnos. Por simplicidad, no se permite al profesor modificar los trabajos de alumnos (el modo corrección entraría dentro de los trabajos futuros). Una vez abierto un gráfico, el profesor puede descargar toda la documentación asociada a él; tanto el informe generado automáticamente, como la adjuntada por los alumnos. Estas opciones son suficientes para permitir tanto la corrección final Errores de concepto o dudas. En el caso contrario al anterior, si un alumno intenta repetidas veces conectar dos elementos que no deberían estarlo o interfaces de distinto tipo; se le podrá convocar a una tutoría. Facilidad de aprendizaje. Si el alumno ha realizado sus ejercicios a la primera, o ha necesitado intentos. Trabajo del alumno. Si existe un trabajo diario o se ha dejado todo el trabajo para última hora. Bastaría con controlar las fechas en las que el estudiante se ha conectado y sus acciones durante esas conexiones. En definitiva, se dota al profesor de una información muy valiosa para el seguimiento y evaluación de sus pupilos durante un curso. Aunque se considera que éste es un primer paso interesante, la evolución de la herramienta podría dirigirse al análisis automatizado de los eventos de los ISSN 1932-8540 © IEEE 20 IEEE-RITA Vol. 5, Núm. 1, Feb. 2010 alumnos. De manera semejante a otros sistemas, por ejemplo los sistemas de detección de intrusiones en una red; la herramienta podría ser capaz de procesar los eventos generados por un alumno y transformarlos en informes de seguimiento para el profesor. En ellos, se identificarían la evolución del alumno en términos de aprendizaje; tales como los conceptos aprendidos o el tiempo empleado en ellos. Por último, al igual que los alumnos, los profesores también disponen de una ayuda y posibilidad de cambiar sus datos a través del menú “Usuario”. herramienta con distintos fines. Supongamos que se quiere realizar un curso sobre redes de área local (LAN) y otro sobre redes de telefonía móvil UMTS. En el primer caso, los componentes incluidos podrían ser: routers, firewalls, PCs, switches, etc. En el segundo caso, una red podría incluir: antenas, RNS, RNC, etc. Esta herramienta podría utilizarse en ambos cursos. Bastaría con cambiar el archivo de configuración de los componentes. En el siguiente ejemplo se muestra como se añadiría un nuevo elemento “Punto de Acceso” a la aplicación: <elementos> <elemento nombre="Router" simbolo="ImagenRouter.svg" /> <elemento nombre="Switch" simbolo="ImagenSwich.svg" /> ... <elemento nombre=”Punto de acceso” simbolo=”ImagenAP.svg “/> </elementos> Fig. 5. Opciones de monitorización mostradas al profesor. V. IMPLEMENTACIÓN Tal y como se ha mencionado, la implementación de la herramienta se ha realizado utilizando tecnologías web. Se han utilizado lenguajes como Javascript, Ajax y el formato SVG (Scalable Vector Graphics) para presentar el interfaz de usuario. Además, se ha utilizado el lenguaje dinámico PHP para programar el núcleo de la aplicación y acceso a los datos en el lado del servidor. La base de datos MySQL se ha utilizado para guardar los datos de los usuarios, así como información sobre los gráficos de red. Finalmente, XML se utiliza para modelar los archivos de configuración de la aplicación. Esta implementación se ha dividido en cinco paquetes, tal y como se muestra en la Figura 6. El paquete principal implementa la “Lógica de negocio”. Es donde se incluyen las funcionalidades soportadas por la aplicación. El paquete “Interfaz de usuario” presenta estas funciones a los usuarios y los otros paquetes están relacionados con el modelo de datos utilizado. Se encargan de acceder a los datos de usuarios o gráficos (“Acceso BD”), validar los datos introducidos (“Validación”) por el usuario o aplicar la configuración de la herramienta (“Configuración del Sistema”). Se trata, por tanto, de una arquitectura multicapa que permite la escalabilidad tanto horizontal como vertical en caso de que se quieran añadir nuevas características. Desde el punto de vista docente, la característica más potente es la posibilidad de cambiar aspectos de configuración de la herramienta, simplemente cambiando algunos archivos. Como se ha comentado, distintos cursos podrían utilizar esta Del mismo modo, existe la posibilidad de configurar los parámetros presentes en los interfaces de comunicaciones. Por ejemplo, podría configurarse el protocolo que utilizan, su velocidad, su modo de transmisión (dúplex/simplex) o cualquier otro parámetro que el profesor considere oportuno incluir. Por simplicidad, se consideran un grupo de características comunes a los interfaces de red para todos los componentes que pueden ser insertados. Lógicamente, en el mundo real, distintos interfaces soportan distintas características. Aunque podría considerarse para futuras ampliaciones de la aplicación, habrá que estudiar el efecto que podría tener en los alumnos introducir ese nuevo nivel de complejidad. A continuación se muestra un ejemplo de la configuración realizada para añadir una nueva característica a los interfaces red “Direccionamiento del Interfaz” y una nueva opción a una característica existente “802.11g”: <interfaz> <caracteristica nombre="Tipo"> <opcion>Ethernet</opcion> <opcion>Gigabit Ethernet</opcion> <opcion>802.11g</opcion> </caracteristica> <caracteristica nombre="PoE"> <opcion>Si</opcion> <opcion>No</opcion> </caracteristica> … <caracteristica nombre="Direccionamiento del Interfaz"> <opcion>Público</opcion> <opcion>Privado</opcion> </caracteristica> </interfaz> La configuración realizada por el profesor, u otra persona encargada de la instalación, es completamente transparente al alumno. A la hora de crear sus gráficos, al alumno se le presentarán aquellas opciones que el profesor haya determinado. Esta característica se considera una novedad significativa frente a otras aplicaciones; ya que permite adaptar la aplicación al contexto del curso e incluso al transcurso del mismo. Esto implica que los alumnos aprenden en un entorno más guiado y el profesor podrá adaptar la herramienta a sus demandas. ISSN 1932-8540 © IEEE S. CABRERO et al.: HERRAMIENTA EDUCACIONAL PARA EL DISEÑO Y CONFIGURACIÓN DE REDES... 21 switch, PC, router. Se les encarga que realicen un esquema de red sencillo para la próxima sesión: dos PC conectados a un Switch, conectado a un Router. Sesión 2. Se comentan y resuelven las dificultades que hayan podido surgir. Se les encarga ahora un esquema de red más complejo, con estos mismos elementos: una red local de una oficina con varias subredes. Sesiones posteriores. Se van introduciendo sucesivamente nuevos elementos de red: firewalls, puntos de acceso inalámbrico, etc. Se hacen ejercicios cortos con ellos. Fig. 6. Diagrama de los distintos paquetes de la aplicación. VI. PROYECTO DE INNOVACIÓN DOCENTE En esta sección, se esquematiza un proyecto de innovación docente en el que se podría incluir la herramienta presentada en este artículo. Este tipo de proyectos son fundamentales para la correcta implantación de un nuevo método didáctico. De esta forma, se reduce el riesgo de implantar nuevos métodos de manera incorrecta. Además, es posible medir su repercusión, positiva o negativa, al final del mismo. Este editor de redes, considerado como un nuevo método de aprendizaje, no es una excepción. Por tanto, su incorporación en una asignatura o curso podría seguir las indicaciones dadas aquí. Vamos a considerar que el proyecto se enmarca en una asignatura introductoria sobre redes IP y que previamente en esa asignatura se utilizaba otra herramienta más compleja (por ejemplo: Packet Tracer). Debido a las limitaciones de espacio, se expondrán únicamente los principios fundamentales. Se comenzará con los objetivos del proyecto. A continuación, se describirá brevemente la metodología a seguir. Finalmente, se indicarán algunos detalles sobre el seguimiento y la evaluación del mismo. A. Objetivos La herramienta educacional está destinada a introducir conceptos sobre redes de comunicaciones. Por tanto, el objetivo principal del proyecto será que los alumnos adquieran estos conceptos de una forma gradual y sencilla. Además, existirán otros objetivos secundarios. En primer lugar, al finalizar el trabajo con la herramienta, el alumno deberá ser capaz de utilizar funciones básicas de otras herramientas más complejas. Por parte del profesor, este proyecto deberá permitir detectar los problemas conceptuales de los alumnos; así como evaluar su ritmo de trabajo y aprendizaje. B. Metodología La metodología de este proyecto de innovación deberá basarse en pequeñas sesiones prácticas, complementadas con el trabajo personal de los alumnos. Podría organizarse de la siguiente forma: Sesión 1. Se introduce la herramienta a los alumnos, con unos componentes básicos cargados. Por ejemplo: Práctica final. Se pide a los alumnos que diseñen un esquema de red en un proyecto mayor. Este esquema incluirá todos los elementos vistos en clase. Durante este proceso, el profesor monitorizará la actividad de los alumnos periódicamente. De esta forma, podrá ver qué alumnos están trabajando, cuales lo están dejando para el final; quienes van bien, o quienes tienen dificultades. Fin de práctica. Se corrigen y comentan los resultados de la práctica con los alumnos. Sesión final. Se encarga a los alumnos que reproduzcan total o parcialmente su práctica final, pero en un programa más complejo, por ejemplo Packet Tracer. Se observarán las diferencias y las dificultades. En especial, se comprobará si estos son capaces de empezar a usar ese programa en poco tiempo y el editor ha reducido la curva de aprendizaje. C. Evaluación del proyecto de innovación docente Una parte fundamental de un proyecto de innovación docente es la evaluación del mismo. En cierto modo, unos buenos resultados de los alumnos pueden determinar el éxito del proyecto. Sin embargo, esta variable es dependiente de otros factores. Por tanto, la evaluación debe basarse también en otros criterios. Es posible entregar cuestionarios a los alumnos y a los profesores preguntándoles sobre su nivel de satisfacción general, dificultades e impresiones. En los cuestionarios para los alumnos, se les debería preguntar sobre las dificultades que han encontrado en el uso de la herramienta y su percepción de los conceptos aprendidos. En cuanto a los profesores, es interesante conocer su impresión sobre el funcionamiento de la herramienta y su influencia sobre el aprendizaje del alumno. Para saber si este proyecto introduce alguna mejora con respecto a una situación anterior, los resultados de los alumnos pueden ser comparados con los de años anteriores. Para juzgar si las diferencias se deben al cambio de metodología o a otros factores; se puede utilizar un parámetro de comparación. Por ejemplo, este parámetro podría ser una valoración subjetiva del profesor o los resultados en otra asignatura con el mismo grupo de alumno. La repetición del proyecto en años sucesivos podrá dar lugar a una comparación mas justa. Destacar que el proceso de evaluación del proyecto de innovación es de vital importancia. No sólo es útil para refinar la metodología docente, sino también es fundamental para priorizar los trabajos futuros a realizar sobre la herramienta. ISSN 1932-8540 © IEEE 22 IEEE-RITA Vol. 5, Núm. 1, Feb. 2010 [5] VII. CONCLUSIONES El diseño y configuración de redes es una materia que se presta al aprendizaje práctico de los conceptos. Sin embargo, las herramientas utilizadas habitualmente no son las más adecuadas para los alumnos noveles. Como se ha visto, pueden ser complejas y más orientadas al mundo profesional o investigador. Es por ello que se ha diseñado una herramienta sencilla, pero que comparte los principios de los entornos profesionales para el diseño de redes. Por esto, se propone como el primer paso en la enseñanza de estos conceptos. La herramienta dota a profesores y alumnos de recursos adecuados para este fin. Las funcionalidades ofrecidas permiten que el profesor pueda guiar adecuadamente a los alumnos, adaptando la aplicación a los conceptos específicos del curso y monitorizando la actividad de los alumnos. Esto debería hacer más eficiente la metodología de enseñanza de los profesores, empleando menos su tiempo en enseñar el funcionamiento de las herramientas y empleándolo en transmitir conceptos. Consecuentemente, también se agilizará la asimilación por parte de los alumnos. Además, estos se verán beneficiados por la posibilidad de trabajar libremente y de manera sencilla, al ser una herramienta basada en web. A falta de una evaluación formal, enmarcada en un proyecto de innovación docente similar al descrito en VI; la evaluación informal ha arrojado unos resultados satisfactorios. Los usuarios alumno han conseguido realizar gráficos de red, recibiendo unas pocas indicaciones. Los usuarios con rol de profesor también han sido capaces de entender la mecánica de revisión de gráficos y documentaciones de forma sencilla. Por supuesto, también se han detectado posibles mejoras. Las más relevantes se comentan en la siguiente sección. Bloom, B.S., Engelhart, M.D., Furst, E.J., Hill,W.H. y Krathwohl, D.R., “Taxonomy of educational objectives: The classification of educational goals,” Handbook 1: Cognitive domain. Nueva York, David McKay, 1956. [6] Cisco,“Packet tracer”, http://www.cisco.com/web/learning/netacad/course_catalog/PacketTrace r.html, visitado por última vez en Septiembre 2009. [7] OPNET Technologies, “OPNET modeler: making networks and applications perform”, http://www.opnet.com/, visitado por última vez en Septiembre 2009. [8] Information Sciences Institute, “The network simulator: ns-2”, http://nsnam.isi.edu/nsnam/index.php/Main_Page, visitado por última vez en Septiembre 2009. [9] “The ns-3 network simulator”, http://www.nsnam.org/, visitado por última vez en Septiembre 2009. [10] Microsoft, “Microsoft Visio 2007”, http://office.microsoft.com/eses/visio/, visitado por última vez en Septiembre 2009. [11] Domínguez, M., Rodríguez, F. J., González, J. L. “Simulador MPLS para Innovación Pedagógica en el Área de Ingeniería Telemática”. En Revista Iberoamericana de Tecnologías del Aprendizaje, Núm. 1, Vol. 2, pp 27-34, 2007. [12] Melendi, D., Pañeda, X. G., García, R., García, V. “Sistemas para la realización y evaluación de prácticas de protocolos de nivel de aplicación”. En Revista Iberoamericana de Tecnologías del Aprendizaje, Núm. 2, Vol. 4, pp 109-116, 2009. VIII. TRABAJO FUTURO Los trabajos futuros han comenzado con la introducción de esta herramienta en una asignatura como parte de un proyecto de innovación docente. Su evaluación exhaustiva y la observación de los usuarios, tanto alumnos como profesores, determinará en gran medida la evolución de este trabajo. Sin embargo, ya se pueden proponer algunas mejoras: la posibilidad de que los profesores puedan modificar los trabajos a modo corrección, guardando distintas versiones para que los alumnos comparen; la inclusión de anotaciones tipo post-it; la generación automática de informes de monitorización; o la creación de una herramienta que ayude a los profesores a configurar la herramienta (elementos e interfaces). REFERENCIAS [1] [2] [3] [4] Bereiter, C. y Scardamalia, M., “Cognitive coping strategies and the problem of “inert knowledge””. Thinking and Learning Skills: Research and Open Question, vol. 2, pp.65-80, Hillsdale, NJ, Erlbaum. 1985. Bonwell, C.C. and J.A. Eison, “Active Learning: Creating Excitement in the Classroom,” ASHE-ERIC Higher Education Report No. 1, George Washington University, Washington, D.C., 1991. A. W. Chickering and Z. F. Gamson, “Seven principles for good practice in undergraduate education,” AAHE Bull., vol. 39, pp. 3–7, 1987. Barrows, H.S., Tamblyn, R.M., “Problem Based Learning: an Approach to Medical Education,” New York: Springer, 1980. ISSN 1932-8540 © IEEE Sergio Cabrero Barros es Ingeniero de Telecomunicación y Profesor Ayudante del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo, Es especialista en servicios de audio/vídeo sobre redes móviles ad.hoc. Xabiel G. Pañeda es Doctor e Ingeniero en Informática y Profesor Titular de Universidad Interino del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Es miembro de diferentes organizaciones, plataformas y comités de investigación como el SYMM (Synchronized Multimedia) del W3C. Especialista en servicios de audio/vídeo para Internet. Roberto García Fernández es Doctor e Ingeniero de Telecomunicación y Profesor Titular de Universidad del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Es especialista en redes de cable e integración servicios de audio/vídeo sobre las mismas. David Melendi Palacio es Doctor e Ingeniero en Informática y Profesor Titular de Universidad Interino del Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Es miembro de diferentes organizaciones, plataformas y comités de investigación como el SYMM (Synchronized Multimedia) del W3C. Especialista en servicios de audio/vídeo para Internet. Rafael Orea Area es Ingeniero en Informática e Investigador Contratado en el Área de Ingeniería Telemática del Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo. Ha trabajado en diferentes empresas dirigiendo proyectos TI para la administración pública. Recientemente ha obtenido el Diploma en Estudios Avanzados en Dirección de Proyectos de la Universidad de Oviedo. Es especialista en servicios TV en Internet.