Control Parental: Mi Colegio con Sanders

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE INFORMÁTICA DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA DE COMPUTADORES Y AUTOMÁTICA TRABAJO DE FIN DE GRADO Grado en Ingeniería Informática Facultad de Informática Universidad Complutense de Madrid Control Parental: Mi Colegio con Sanders Parental Control: My School with Sanders Iván Rodríguez Novoa Carlos Sanz Tomero Dirigido por: Matilde Santos Peñas Curso académico 2020-21 Agradecimientos Queremos dar las gracias a nuestras directoras, Matilde Santos Peñas y Maria Victoria Lopez Lopez por su ayuda y apoyo, sin su guía este trabajo no habría sido posible. Gracias a nuestros familiares, por su apoyo constante, por brindarnos la oportunidad de crecer y seguir adelante con su esfuerzo constante. A nuestros amigos y compañeros por acompañarnos en esta experiencia universitaria, por esos momentos de de desconexión que tanto ayudan a despejar la mente. Resumen En la actualidad, los jóvenes comienzan a tener más interiorizado el uso de las redes y las nuevas tecnologías en general, pero en muchas ocasiones no tienen conocimiento de los problemas que puede ocasionar la utilización incorrecta o un abuso del uso de estos medios. Ejemplos de este problema social se muestran en el informe sobre ’El Estado Mundial de la Infancia’, redactado por UNICEF, que recuerda que los menores deben ser protegidos frente a los riesgos que puede ocasionar el uso de Internet, y no porque sea un entorno malo en sí, ya que como se dice en el informe, esa tecnología está en el centro de nuestras vidas. Pero cuanto más se reduzcan los riesgos asociados a su mal uso, más beneficios tendremos derivados de sus ventajas, sobre todo, las nuevas generaciones. Este Trabajo de Fin de Grado surge de una colaboración con la Fundación Sanders. Es una organización que desarrolla actividades de aprendizaje social y emocional para menores en riesgo de exclusión. Resulta de una acción llevada a cabo para paliar los problemas que surgieron con motivo de la pandemia del Covid19. Las familias más desfavorecidas no tenían medios para poder desarrollar la educación de sus menores con tecnologías que les permitieran trabajar desde casa. La Fundación Sanders donó herramientas computacionales para algunos de esos niños desfavorecidos, pero como parte de su objetivo educacional, pidieron un seguimiento de las horas dedicadas al uso de estos medios para evitar su uso incorrecto. En este trabajo se ha desarrollado una aplicación Android que permite a los tutores y profesores monitorizar las horas de uso de los dispositivos tecnológicos cedidos a los estudiantes. Esto les permitirá tomar acciones orientadas a un mejor aprovechamiento de estos recursos. Primero se investigaron distintas herramientas que ya existen y que se usan para monitorizar dispositivos, con el fin de estudiar su modo de operación. A continuación se desarrolla la aplicación móvil. Se describen con detalle el desarrollo, así como todas las herramientas y servicios utilizados, y su implementación. Por último se muestran los resultados, con una secuencia de pasos que describen cómo se utiliza la aplicación y su utilidad. 4 Los resultados son satisfactorios y es muy gratificante haber contribuido a mejorar la calidad de educación y sobre todo a proteger a los menores de un uso incorrecto de las nuevas tecnologías, y de ayudarles a utilizar bien estos recursos. Palabras clave: Fundación Sanders, educación digital, control parental, Android Studio, Firebase. 5 Abstract At present, young people are beginning to have more internalized the use of networks and new technologies in general, but in many cases they are not aware of the problems that the incorrect use or abuse of the use of these means can cause. Examples of this social problem are shown in the report on ’The State of the World’s Children’, written by UNICEF, which recalls that minors must be protected against the risks that the use of the Internet can cause, and not because it is an environment bad in itself, since as stated in the report, that technology is at the center of our lives. But the more the risks associated with its misuse are reduced, the more benefits we will have derived from its advantages, especially the new generations. This Final Degree Project arises from a collaboration with the Sanders Foundation. It is an organization that develops social and emotional learning activities for minors at risk of exclusion. It is the result of an action carried out to alleviate the problems that arose due to the Covid-19 pandemic. The most disadvantaged families did not have the means to develop the education of their minors with technologies that would allow them to work from home. The Sanders Foundation donated computer tools for some of those underprivileged children, but as part of their educational goal, they asked for hours spent using these media to be tracked to prevent misuse. In this work, an Android application has been developed that allows tutors and teachers to monitor the hours of use of technological devices given to students. This will allow them to take actions aimed at making better use of these resources. First, different tools that already exist and are used to monitor devices were investigated, in order to study their mode of operation. The mobile application is developed below. The development is described in detail, as well as all the tools and services used, and their implementation. Finally, the results are shown, with a sequence of steps that describe how the application is used and its usefulness. The results are satisfactory and it is very gratifying to have con- 6 tributed to improve the quality of education and, above all, to protect minors from misuse of new technologies, and to help them make good use of these resources. Keywords: Sanders Foundation, digital education, parental control, Android Studio, Firebase. Índice general 1. Introducción 11 1.1. Motivación ............................ 11 1.2. Fundación Sanders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.3. Objetivos Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4. Asignaturas relacionadas y conocimientos adquiridos . . . . . 13 1.5. Estructura de la Memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.6. Motivation............................. 15 1.7. Sanders Foundation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.8. General objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.9. Related subjects and acquired knowledge . . . . . . . . . . . . 17 1.10. Report structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2. Estado del Arte 19 2.1. Herramientas de Control Parental . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.1.1. Qustodio ......................... 19 2.1.2. FamilyLink........................ 24 2.2. Otras herramientas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3. Resumen de los datos recogidos . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3. Desarrollo de la aplicación 39 3.1. Introducción............................ 39 3.2. Organización de roles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3. Firebase.............................. 39 3.4. Laaplicación ........................... 41 3.4.1. Entorno de desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.4.2. Estructura del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.4.3. Integración de Firebase . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.4.4. Elementos de Firebase Cloud Firestore . . . . . . . . . 45 3.4.5. Autentificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.4.6. Menú principal y opciones . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.4.7. Listado de webs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 7 8ÍNDICE GENERAL 4. Resultados obtenidos 63 4.1. Autentificación .......................... 63 4.2. Inicio y menú de opciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.3. Listadewebs ........................... 65 4.4. Resumen de los resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 5. Conclusiones y Trabajo Futuro 71 5.1. Conclusiones ........................... 71 5.2. TrabajoFuturo .......................... 72 5.3. Conclusions............................ 73 5.4. Futurework............................ 74 6. Aportación de los alumnos 75 6.1. Aportación del alumno Iván Rodríguez Novoa . . . . . . . . . 75 6.2. Aportación del alumno Carlos Sanz Tomero . . . . . . . . . . 78 Índice de figuras 1.1. Logo de la Fundación Sanders . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1. Panel de Control de Qustodio . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2. Usuario agregado a Qustodio para su control . . . . . . . . . 21 2.3. Restricciones de acceso de la herramienta Qustodio . . . . . . 21 2.4. Registro de actividad del menor con Qustodio . . . . . . . . . 22 2.5. Restricción de tiempo establecida para el uso . . . . . . . . . 22 2.6. Bloqueo de actividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.7. Bloqueo por tiempo de uso: tiempo agotado . . . . . . . . . . 24 2.8. Panel de miembros de la herramienta Family Link . . . . . . . 25 2.9. Vista del controlador de Family Link . . . . . . . . . . . . . . 26 2.10. Resumen de los controles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.11. Configuración Parental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.12. Permisos de Chrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.13. Sitios web bloqueados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.14. Acceso web bloqueado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.15. Información de uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.16. Permisos de aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.17.Límitehorario........................... 34 2.18.Límitedeuso........................... 35 3.1. Diagrama principal con los roles . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.2. Diagrama del control web de la aplicación . . . . . . . . . . . 40 3.3. Firebase Analytics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.4. Proveedores disponibles para Firebase . . . . . . . . . . . . . 43 3.5. Cuentas de varios usuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.6. Estructura del cloud Firestore . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.7. Interfaz de Android Studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.8. Contenido del archivo AndroidManifest.xml . . . . . . . . . . 46 3.9. Directorio de clases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.10. Directorio de interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.11. Apartado Gradle Scripts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3.12. Configuración de build.gradle a nivel de proyecto . . . . . . . 48 9 16 CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN educational experience in after-school programs that help minors at risk of social and economic exclusion. Due to the pandemic caused by Covid-19, the training of schoolchildren from disadvantaged families was complicated by not being able to attend face-to-face classes in schools. To reinforce this education, several methods were proposed, such as support with extracurricular jobs, maintaining communication through WhatsApp between workers and families, but it did not have the expected efficiency. The general direction of education obtained a donation of digital devices such as tablets, among others, by organizations that are responsible for supporting developing countries with technologies. One of them is Profuturo [15], which had sufficient funding to be able to carry out the purposes of access to technology for many students. However, these tablets had a problem. The organization used them in the countries with its own application for use without an internet connection. But when you wanted to use it online, they prevented or blocked utilities that students needed, such as the configuration of access limits to websites, application downloads, etc. They could do a Google Play installation and configure the parental control system, but they had to go device by device to configure access for each application. In addition, the free use of these tools were not prepared for a large number of devices, and some applications were only capable of monitoring the use of a single device. In the end, they tried setting up a gmail account, whose password the educators with access to the account had, but it was not a very convenient or easy way to implement it in practice. When testing some of the applications, it was found that they were useful, but it was not possible to adapt it to his case since it did not allow the necessary flexibility for a good control of the student. Currently the devices they are receiving are second-hand computers, which are loaded with the Maxmadrid [12] operating system, a system developed with Linux, since there are no means to pay for Windows licenses. In addition, the Community of Madrid has a platform called Educamadrid, which they use in educational centers, which is an advantage when using this Maxmadrid operating system, since there is a community of teachers that provides support in any educational center in the Community. from Madrid to that platform. The centers served are I + I centers, where they refer schoolchildren who have a greater risk of exclusion, and prevention centers, to which families are assigned to prevent them from reaching the exclusion phase. 1.8. General objectives The main objective of this work is to develop an Android application to help control and monitor the devices of schoolchildren in order to make exclusively academic use of them and at established times. To achieve this objective, the following sub-objectives were proposed: 1.9. RELATED SUBJECTS AND ACQUIRED KNOWLEDGE 17 Solve uncontrolled access to the internet by students. Do some research on existing similar apps. Develop an interface that is easy for teachers and students to understand and navigate. Integrate a well-documented and easy-to-understand database environment. 1.9. Related subjects and acquired knowledge In this work we have used knowledge learned throughout the degree such as: Programming Technology, since the application is developed in Java. Databases, because we first looked for several options for data management until we found one that was the most convincing, in addition to structuring a model for managing that data and executing queries on the database itself. Interactive Systems Design, because it is where you learn to manage projects and how to develop a correct and simple navigation structure between the created interfaces. In this work we have acquired knowledge such as: Learn to use a new application, specifically Android Studio. Manage a NoSQL database like Firebase, in addition to using the tools it provides. Use a text composition system such as LaTeX to carry out this report. 1.10. Report structure The rest of the document is organized as follows: Chapter 1: This chapter explains the motivation to do the job, as well as the general and specific objectives. Chapter 2: This chapter contains research on existing parental control tools, as well as their analysis and comparison. Chapter 3: This chapter describes the development of the application made, the tools used and their architecture. 18 CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN Chapter 4: The results obtained from the development are shown, explaining step by step the navigation between the interfaces as well as their functionality. Chapter 5: This chapter presents the conclusions and possible future work. Chapter 6: The contributions of each of the students are exposed, explaining each section with the problems that have appeared and how they have been solved. Source code can be downloaded from GitHub repository: https://github.com/TFG-Ivan-Carlos/MiColegioConSanders Capítulo 2 Estado del Arte Las nuevas tecnologías están a la orden del día. Por ello, el primer paso en todo desarrollo de un trabajo es realizar un análisis del mercado, para comprobar la existencia de herramientas o software desarrollado similares a los que se pretende diseñar. Como se ha dicho, hoy en día, los jóvenes utilizan las tecnologías digitales de manera habitual, pero no se puede confirmar que hagan un buen uso de ellas. La relación parental y escolar es necesaria para un correcto control de los menores en cuanto su acceso a Internet; además para los padres es complicado afrontar la enseñanza de sus hijos en un medio que no ellos pueden no dominar, en [7] se recoge la experiencia en la sistematización de acciones relacionadas con el papel que cumplen los Centros de Padres y Apoderados en los procesos de búsqueda de una educación de calidad para sus hijos. Existen estudios relacionados con el patrón de uso a la red como en [18] y, sobretodo, de las redes sociales según el rango de edades, donde se investiga el comportamiento y el factor de riesgo de estos jóvenes, y cómo afecta el control parental. Existen distintas aplicaciones que permiten controlar el buen uso de los dispositivos que proporcionan el acceso a la red. Hay estudios, como [13], que analizan el efecto de estas aplicaciones sobre los jóvenes y el conocimiento de sus mayores sobre ellos. En este apartado investigamos más a fondo lo que estas herramientas pueden proporcionar. 2.1. Herramientas de Control Parental 2.1.1. Qustodio Qustodio [16] es una aplicación de control parental que permite monitorizar las actividades y accesos de los menores a Internet. Qustodio es una de las primeras aplicaciones que hemos investigado para conocer la metodología que deberíamos usar para crear un software del mismo estilo. Esta 19 20 CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE Figura 2.1: Panel de Control de Qustodio herramienta es compatible con Windows, Mac OS, Android, iOs y kindle. Además sus productos están orientados a familias, escuelas y empresas. Desarrollo de Qustodio Primero se ha analizado la versión de prueba gratuita, y pasados 3 días se debe pasar a la versión premium. Una vez instalado el software tanto en nuestro dispositivo como en el que queremos controlar, pasamos a ver el panel de control desde el navegador, como se aprecia en la Figura 2.1. En este panel de control se muestra un resumen donde se recogen todas las actividades que se han realizado en el dispositivo controlado, la cronología de cada acción, y en qué momento se ha realizado. También se pueden observar las reglas, donde se configuran las restricciones del dispositivo. En el apartado de "Tus dispositivos"se pueden agregar los dispositivos de los jóvenes que se quieran controlar. En el caso de la Figura 2.2, se agrega un dispositivo Android de un hijo. Restricciones Tras configurar alguna restricción, como el límite de tiempo mostrado en la Figura 2.5, y el acceso que se muestra en la Figura 2.3 a ciertas páginas web, se puede ver toda la actividad (Figura 2.4). Además si en el dispositivo se intenta acceder a un sitio web o aplicación no permitido, salta el control donde se solicita la contraseña de la cuenta (Figura 2.6), la cual el menor bajo control no debería saber. 2.1. HERRAMIENTAS DE CONTROL PARENTAL 21 Figura 2.2: Usuario agregado a Qustodio para su control Figura 2.3: Restricciones de acceso de la herramienta Qustodio 22 CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE Figura 2.4: Registro de actividad del menor con Qustodio Figura 2.5: Restricción de tiempo establecida para el uso 2.1. HERRAMIENTAS DE CONTROL PARENTAL 23 Figura 2.6: Bloqueo de actividad Tiempo agotado También se puede definir un tiempo máximo de uso. Una vez agotado este tiempo, el dispositivo no permite acceder a ninguna aplicación, mostrando una pantalla como la de la Figura 2.7. Ventajas Los puntos fuertes de esta herramienta son lo siguientes: Control de acceso de todas las aplicaciones instaladas y sitios web. Control de tiempo de uso del dispositivo. Notificación de las aplicaciones instaladas vía correo electrónico. Visualización de los sitios web visitados, además de la fecha correspondiente. Se pueden agregar varios dispositivos. También presenta algunas desventajas, como: 24 CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE Figura 2.7: Bloqueo por tiempo de uso: tiempo agotado Desventajas Al ser una versión de prueba no se ha podido acceder a todas las funcionalidades. El bloqueo no es del todo seguro, ya que si la persona controlada descubre la contraseña puede acceder a cualquier sitio. Una vez acabado el tiempo de uso, no bloquea el dispositivo completamente. 2.1.2. Family Link Family Link [5] es un software desarrollado por Google que permite controlar el uso de un dispositivo con otro. Es una aplicación orientada al control de los dispositivos móviles, que se puede encontrar en la Play Store aunque también se puede configurar desde un ordenador. Se puede gestionar la configuración del dispositivo para realizar todo tipo de control, descargas y compras en Google Play, filtros de búsqueda de Google Chrome, Youtube, ubicación, etc. Por ejemplo, dentro de los filtros de Google Chrome, además de activar una búsqueda segura, podemos gestionar sitios web manualmente. Al hacerlo, si el dispositivo controlado intenta acceder a algún sitio web bloqueado, necesita pedir permiso, en cuyo casi se envía un correo a la cuenta 2.1. HERRAMIENTAS DE CONTROL PARENTAL 25 Figura 2.8: Panel de miembros de la herramienta Family Link de los tutores o mayores encargados, que deciden si permitirlo o no. Desarrollo de Family Link Cuando se instala la aplicación en los dispositivos, en la versión de los padres o tutores, pedirá si queremos crear una familia. Lo que realiza es un enlace de cuentas donde la cuenta de Google de los padres es el controlador, y los dispositivos asociados son los hijos. Se pueden agregar varias cuentas a la familia, hasta un límite de 6 miembros. De esta forma, cada aplicación que se instale en el dispositivo controlado lo notificará al correo de los padres. Una vez creada se puede observar el panel de miembros de la familia (Figura 2.8). Vistas Desde el dispositivo controlador se observa un panel de control (Figura 2.9) donde se guarda un resumen de todas las actividades y restricciones que se han configurado. Por otra parte, desde el dispositivo controlado solamente se puede observar lo que ven los padres (Figura 2.10). Como se ha dicho, si se quiere realizar alguna acción, necesita pedir permiso para hacerla, es decir, se manda una solicitud al correo electrónico de los padres y estos deciden si dan su permiso. Configuración Se puede gestionar la configuración del dispositivo para realizar todo tipo de control, descargas y compras en Google Play, filtros de búsqueda 32 CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE Figura 2.15: Información de uso 2.2. OTRAS HERRAMIENTAS 33 Figura 2.16: Permisos de aplicaciones 34 CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE Figura 2.17: Límite horario 2.2. OTRAS HERRAMIENTAS 35 Figura 2.18: Límite de uso 36 CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE menores a Internet. Este software está únicamente disponible para GooglePlay, Apple Store y APPGallery. Se pueden restringir aplicaciones por categorias, así como aplicaciones en concreto, por ejemplo, para que el usuario no pueda instalar cierto tipos de aplicaciones, o sólo pueda usarlas durante cierto tiempo. Kidbox [3]: KidBox es un programa de control parental y de contenidos para los más pequeños. No sólo ayuda a limitar los lugares a los que pueden ir los niños, o el tiempo de uso y la franja horaria desde la que pueden utilizar el ordenador, sino que también propone una interfaz especialmente adaptada para ellos, de forma que les resulte atractivo el uso o la navegación a través de KidBox. Además presenta contenidos especialmente adaptados para menores, previamente supervisados. KidBox se encuentra todavía en fase beta y su uso es gratuito. Funciona para sistemas Windows SP, Vista y 7. También envían un informe de actividad y podemos saber qué páginas han estado consultando y, en caso de no considerarlas, adecuadas bloquearlas. Wefisy [9]: es un programa para Windows gratuito que permite a los menores navegar seguros por Internet. Permite bloquear sitios web seleccionando entre más de 30 categorías: pornografía (incluye dominios XXX), phishing, malware, redes sociales, etc., y definir su propia lista blanca y lista negra, determinar horarios de uso, bloquear aplicaciones de P2P, bloquear aplicaciones de mensajería, otras aplicaciones y puertos. Además cuenta con un tutorial en su web para iniciar a los adultos que quieran usar el programa de una forma sencilla. Kaspersky SafeKids [10]: es otra aplicación para móviles de la compañía Kaspersky Lab. Tiene muchas funcionalidades ya mencionadas en otras aplicaciones. También dispone de filtros para contenidos descargables, pudiendo limitar las descargas de Internet, y notificar su descarga. Tambien permite filtros web tan precisos como busquedas de informacion de temas como alcohol, tabaco, contenido para adultos etc. 2.3. Resumen de los datos recogidos Tras la recogida de datos, mostrada en la Tabla 2.1, la aplicación a desarrollar tendrá todas las características comunes, además de otras funcionalidades como un registro horario de entrada y salida de la aplicación, y un resumen del tiempo que ha usado el dispositivo por día, con el fin de encontrar un modelo de control mejor para corregir el acceso a la red. 2.3. RESUMEN DE LOS DATOS RECOGIDOS 37 Cuadro 2.1: Tabla de recogida de datos Software Control web Limite de apps Visor web límite de uso Localización Qustodio 3 3 3 3 3 Family Link 3 3 7 3 3 Kroha 3 3 7 3 3 Kidbox 3 7 3 7 7 Wefisy 3 3 7 3 7 Kaspersky 3 3 7 3 3 38 CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE Capítulo 3 Desarrollo de la aplicación 3.1. Introducción En este capítulo se describe el desarrollo la aplicación, los esquemas implementados, y la organización de roles. También se indica cómo se quiere utilizar el sistema, y una explicación del gestor de la base de datos que se ha usado, así como la presentación del entorno de desarrollo y la integración de la base de datos con el entorno. Además se exponen algunas de las funcionalidades desarrolladas con fragmentos de código. Se ha tomado la decisión de desarrollar la aplicación en un sistema Android, y que acepte gran parte de las versiones que existen. El objetivo de ayudar a docentes y estudiantes a usar herramientas de aprendizaje en aplicaciones móviles es lo que nos ha llevado a desarrollar esta herramienta en Android, para que llegue a la máxima cantidad de gente posible. 3.2. Organización de roles Primero se ha desarrollado un diagrama de clases, utilizando Lucidchart [11], herramienta de diagramación basada en la web, (Figura 3.1), antes de asignar funcionalidades a la aplicación. Por ello cada clase es el rol de una persona en concreto, que puede ser profesor, alumno o administrador. Además, generamos un escenario de uso para uno de los posibles procesos que se podría realizar en la aplicación, reflejado en la Figura 3.2. A modo de ejemplo, en este caso se muestra una de las tareas principales de la herramienta, que es el control web. 3.3. Firebase En cuanto a la gestión de datos, se ha utilizado Firebase [6], una plataforma para el desarrollo de aplicaciones web y aplicaciones móviles desarrollada 39 40 CAPÍTULO 3. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN Figura 3.1: Diagrama principal con los roles Figura 3.2: Diagrama del control web de la aplicación 3.4. LA APLICACIÓN 41 por Google. Está ubicada en la nube, integrada con Google Cloud Platform [8]. Usa un conjunto de herramientas para la creación y sincronización de proyectos, con un amplio conjunto de herramientas multiplataforma, y admite variedad de lenguajes de programación. Tiene una documentación muy amplia y accesible con todas las operaciones necesarias para la gestión de los proyectos. En la aplicación a desarrollar se han hecho uso de los siguientes servicios de Firebase: 1. Firebase Analytics: Es una aplicación gratuita que proporciona información (también visual) sobre el uso de la aplicación por parte de los usuarios (Figura 3.3). 2. Firebase Authentification: Este servicio permite autentificar a los usuarios utilizando únicamente código del lado del cliente. Permite la autenticación con distintos proveedores como Facebook, GitHub, Yahoo, Microsoft, etc. como se muestra en la Figura 3.4 En nuestra aplicación se permite la autenticación por correo electrónico. Creamos varias cuentas de prueba con varios usuarios, como se muestra en la Figura 3.5. 3. Firebase Cloud Firestore: Para la gestión de datos de los usuarios de la aplicación, se ha usado el servicio FireStore (Figura 3.6), un servicio de almacenamiento de datos derivado de Google Cloud Platform adaptado para Firebase. Es una base de datos NoSQL[2] que se organiza en forma de documentos agrupados en colecciones, en los que se pueden incluir campos de varios tipos como String, array, boolean, timestamps, objects, entre otros. 3.4. La aplicación 3.4.1. Entorno de desarrollo Se ha utilizado Android Studio (Figura 3.7), el entorno de desarrollo integrado (IDE) oficial para desarrollar apps para el sistema operativo Android. Admite varios lenguajes de programación. Para esta aplicación se ha decidido usar Java, ya que es el lenguaje con el que más cómodos nos hemos sentido, además de ser uno de los aprendidos a lo largo del grado. 3.4.2. Estructura del proyecto La estructura de los proyectos de Android Studio está dividida en varias partes. Las más importantes son: Lo primero que se aprecia es la carpeta manifests/. Todos los proyectos 48 CAPÍTULO 3. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN Figura 3.11: Apartado Gradle Scripts Figura 3.12: Configuración de build.gradle a nivel de proyecto 3.4. LA APLICACIÓN 49 Figura 3.13: Configuración de build.gradle a nivel de aplicación 50 CAPÍTULO 3. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN Figura 3.14: Estructura de datos de un usuario profesor campos en común, como el colegio y la clase a la que pertenecen. El usuario con rol de profesor (Figura 3.14) contiene un campo de control de uso de la aplicación, para que los alumnos de los que sea su tutor no pasen del límite de horas asignado. Como el control de la red es algo muy complejo y fácil de evitar, se decidió que cada profesor tuviera una lista de webs, revisadas con anterioridad por parte del profesor, permitidas. De esta manera los alumnos únicamente tendrán acceso a las webs que su tutor haya aceptado. El usuario con rol de alumno (Figura 3.15), tiene un campo característico: el registro de horas de uso de la aplicación. Este registro es calculado mediante la fecha y hora en la que el alumno ha iniciado sesión y el momento en que cierra sesión. 3.4.5. Autentificación El primer servicio desarrollado fue la lógica de autentificación gestionada por Firebase Authetification. Está formado por dos clases Java, AuthActivity.java (Figura 3.16), con el proceso de inicio de sesión, y RegActivity.java (Figura 3.17), donde se aloja la lógica del registro. Entendemos que el inicio de sesión se realiza para un usuario que haya sido registrado previamente. Para este proceso basta con llamar a una función de FirebaseAuth llamada signInWithEmailAndPassword(). Esta llamada se encarga de hacer las comprobaciones necesarias para que un usuario que no esté registrado no acceda al sistema. En esta llamada agregamos un evento 3.4. LA APLICACIÓN 51 Figura 3.15: Estructura de datos de un usuario alumno de finalización, addOnCompleteListener, que a su vez llama a un método, onComplete(), donde hacemos las comprobaciones de si ha resultado exitosa la operación. Si ha habido algún fallo se muestra una alerta; en caso contrario la aplicación redirige a la pantalla del menú principal. La funcionalidad del registro sigue la misma estructura que la del inicio de sesión, únicamente cambia la llamada a la función, la cual es createUserWithEmailAndPassword(), que realiza las comprobaciones de que ese usuario ya exista en el sistema. Para redirigir a otra pantalla se usa un Intent, un objeto que proporciona vinculación en tiempo de ejecución entre componentes separados, como dos actividades, en este caso para iniciar otra actividad. 3.4.6. Menú principal y opciones El menú principal está formado por una clase Java, HomeActivity.java, y varios fragmentos reunidos en un directorio ui/. La clase HomeActivity.java (Figura 3.18) se encarga de la configuración de la barra de navegación donde se definen los Fragments. Un Fragment representa un comportamiento o una parte de la interfaz de usuario en una FragmentActivity. Pueden combinarse varios fragmentos en una sola actividad para crear una interfaz multipanel, y volver a usar un fragmento en diferentes actividades. Se puede pensar en un fragmento como una sección modular de una actividad que tiene un ciclo de vida propio, que recibe sus propios eventos de entrada, y que se puede agregar o quitar mientras la actividad se esté ejecutando. En HomeFragment 52 CAPÍTULO 3. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN Figura 3.16: Lógica de inicio de sesión Figura 3.17: Lógica de registro 3.4. LA APLICACIÓN 53 Figura 3.18: Contenido del archivo HomeActivity.java (Figura 3.19) están las funciones de cerrar sesión, donde además se encuentra la lógica encargada del registro horario (Figura 3.20), y el acceso a la lista de webs. Se llama a un Intent para que cargue la actividad WebList explicada más adelante, que básicamente contiene los elementos de la pantalla principal. El acceso a los demás fragmentos es único para un usuario con el rol de profesor, ya que se recogen funciones de consultas a la base de datos, a las cuales no debe tener acceso un alumno. Estas funcionalidades son: Consultar la actividad de un alumno en concreto, funcionalidad alojada en el fragmento AlumnoFragment.java (Figura 3.21). Para ello se realiza una consulta en Firestore, recogiendo la referencia del documento de Firestore con la id del alumno y mostrando sus datos (Figura 3.22). Consultar la actividad de los alumnos de una clase (Figura 3.23), operación que se encuentra en el fragmento CursosFragment.java. Introduciendo el campo clase se hace una consulta en Firestore que devuelve los alumnos de esa clase, mostrándolos en rojo o en verde dependiendo de un límite de uso de horas determinado por el profesor. 54 CAPÍTULO 3. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN Figura 3.19: Contenido del archivo HomeFragment.java 3.4. LA APLICACIÓN 55 Figura 3.20: Lógica del registro de uso 56 CAPÍTULO 3. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN Figura 3.21: Contenido del archivo AlumnoFragment.java 3.4. LA APLICACIÓN 57 Figura 3.22: Lógica de consulta de un alumno 64 CAPÍTULO 4. RESULTADOS OBTENIDOS Figura 4.1: Pantalla de autentificación Figura 4.2: Pantalla de registro 4.3. LISTA DE WEBS 65 Figura 4.3: Pantalla de Inicio Dentro de la opción Alumno vemos un campo, donde se debe introducir el correo de alumno que se quiere consultar, una vez introducido pinchamos en el botón Çonsultar 2 se ve el contenido mostrado en la Figura 4.5, donde se ven los valores asignados a ese alumno seguido de dos botones, uno para editar los campos y otro para eliminar el usuario. En la opción de Cursos, vemos un campo donde se introduce una clase con el formato número-letra, por ejemplo, 3A, seguido de un botón para consultar los alumnos de esa clase. Si ejecutamos una consulta, vemos el contenido de la Figura 4.6, una lista de alumnos donde se ve el registro de las horas de cada uno de ellos, aquellos que no se han pasado ningún día del límite de horas de uso, determinado por el profesor, aparecen sobre un cuadro verde, y en rojo los alumnos que al menos algún día han estado más tiempo del asignado. 4.3. Lista de webs Esta funcionalidad es distinta según el tipo de usuario, como se observa en la Figura 4.7, si el usuario tiene el rol de profesor, aparecerá un botón para agregar una url a la lista, así como un campo de texto para que escriba 66 CAPÍTULO 4. RESULTADOS OBTENIDOS Figura 4.4: Menú de opciones Figura 4.5: Alumno Consultado 4.3. LISTA DE WEBS 67 Figura 4.6: Menú de opciones 68 CAPÍTULO 4. RESULTADOS OBTENIDOS Figura 4.7: Listado de webs, versión del profesor el sitio web que desee, debajo del botón de agregar, aparece una lista de lo sitios web que ha agregado el profesor. Por el contrario, si el usuario tiene el rol de alumno se mostrará el contenido que observamos en la Figura 4.8, un campo para escribir la web que quiera el usuario, un botón donde puede solicitar la agregación de un sitio web y la lista de sitios a los que puede acceder. Si se hace click en un elemento de la lista de webs, se mostrará el contenido de la web dentro de la propia aplicación, como se muestra en la Figura 4.9. De esta forma se evita que los alumnos accedan al navegador. 4.4. Resumen de los resultados La aplicación tiene las funcionalidades previstas y hemos visto cómo hemos llegado a estos resultados partiendo desde cero, reflejandolos en una serie de pantallas y explicando en cada apartado su función y cómo se ven representados los escenarios de uso, además de ver más a fondo las opciones que tiene cada tipo de usuario y cómo debe responder el sistema. 4.4. RESUMEN DE LOS RESULTADOS 69 Figura 4.8: Listado de webs, versión del alumno Figura 4.9: Contenido de la web cargada 70 CAPÍTULO 4. RESULTADOS OBTENIDOS Capítulo 5 Conclusiones y Trabajo Futuro Este capítulo cierra la memoria con las conclusiones obtenidas tras la realización de este trabajo de fin de grado, así como presentando algunas de las dificultades que han ido apareciendo a lo largo de su desarrollo, y las soluciones planteadas. Por último se propondrán trabajos futuros que pueden ampliar el proyecto, para mejorarlo y que sea más completo. 5.1. Conclusiones Se ha conseguido desarrollar una aplicación para el sistema operativo Android, con el fin de proporcionar una solución a la problemática planteada por la Fundación Sanders sobre el control de uso de los dispositivos digitales que han repartido a familias desfavorecidas. La motivación que nos ha llevado a realizar este proyecto, surgió de una reunión con Alma Orozco, representante de la Fundación Sanders, que nos explicó la problemática que tenían con el uso de estas tabletas por menores de algunas familias dentro el ámbito de la educación. Una vez entendimos el problema, ayudar a esas familias era razón más que suficiente para ponerse a trabajar. En una primera fase comenzamos a investigar las distintas aplicaciones que existían en el mercado. Descubrimos que eran todas muy parecidas, y que apuntaban siempre al control de otras aplicaciones y a tener un registro de actividades, demás de tener dos modos de uso, una versión para padres o tutores y otra para los menores, teniendo distintas vistas y opciones para cada uno. Tras este estudio y análisis, decidimos comenzar el desarrollo de una aplicación Android, ya que es el sistema operativo que más porcentaje de usuarios 71 72 CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO tiene, para así llegar al mayor número de personas posible. Para el desarrollo de la herramienta, utilizando los conocimientos y aplicaciones descritas en los capítulos de la memoria, intentamos diseñarla de forma que el menor no se sienta controlado en todo momento, pero que a la vez se asegurara un uso únicamente académico de los dispositivos digitales puestos a su servicio por la Fundación Sanders con ese fin. El proyecto ha conseguido que hayamos desarrollado una aplicación que cumple con los objetivos principales propuestos: limitar el acceso a un listado de sitios web determinados por un profesor, que sólo se navegue por páginas con contenido exclusivamente educativo, y limitar el tiempo de uso. Además los datos de las webs que son académicas se cargan en la propia aplicación, sin necesidad de ejecutar el navegador del dispositivo, para así evitar que entren en sitios no deseados. También hemos logrado que el usuario profesor pueda monitorizar el tiempo de uso que hacen los alumnos de esta aplicación, consultando una clase concreta, de forma que si detecta una acción sospechosa, se encargue él mismo de tomar las medidas correspondientes. Hemos partido de cero para diseñar una aplicación que puede ser la base de la solución que busca la Fundación Sanders. Para hacerla más completa, se podría ampliar y mejorar, aumentando los casos de uso y estudiando cómo hacer una carga de datos masiva, para que sea lo más eficiente posible en situaciones reales, de forma que resulte útil y robusta. 5.2. Trabajo Futuro A la vista de los resultados, nos planteamos como posibles trabajos futuros los siguientes: Implementar la carga de usuarios de forma que se detecte y se evite que un usuario mal intencionado intente crear una cuenta con el rol de profesor. De esta manera se evita desarrollar dos versiones de la aplicación, como hacen muchas de las aplicaciones ya existentes. Desarrollar una solución para que el profesor reciba un informe semanal con el registro de uso que han tenido los alumnos de una clase de estos dispositivos digitales. Implementar un sistema de comunicación entre alumno y profesor, como una bandeja de entrada de un correo electrónico; así los alumnos pueden preguntar sus dudas o solicitar sitios web que les pueda interesar. 5.3. CONCLUSIONS 73 Crear una base de datos mejor optimizada y con una estructura más avanzada para la carga de datos de varios colegios a la vez. Hacer una plantilla de diseño para que la aplicación sea más atractiva visualmente para todos los usuarios, y que resulte fácil y cómoda de usar. Desarrollar una secuencia de tests para asegurar el correcto funcionamiento de la aplicación. This chapter closes the report with the conclusions obtained after completing this final degree project, as well as presenting some of the difficulties that have appeared throughout its development, and the solutions proposed. Finally, future works will be proposed that can expand the project, to improve it and make it more complete. 5.3. Conclusions An application for the Android operating system has been developed in order to provide a solution to the problem raised by the Sanders Foundation regarding the control of the use of digital devices that have been distributed to disadvantaged families. The motivation that has led us to carry out this project arose from a meeting with Alma Orozco, representative of the Sanders Foundation, who explained to us the problems they had with the use of these tablets by minors from some families within the field of education. Once we understood the problem, helping those families was more than enough reason to get to work. In a first phase we began to investigate the different applications that existed in the market. We discovered that they were all very similar, and that they always aimed to control other applications and have an activity log, in addition to having two modes of use, a version for parents or guardians and another for minors, having different views and options for each one. After this study and analysis, we decided to start the development of an Android application, since it is the operating system with the highest percentage of users, in order to reach as many people as possible. For the development of the tool, using the knowledge and applications described in the chapters of the report, we try to design it in such a way that the minor does not feel controlled at all times, but at the same time ensures a solely academic use of digital devices placed at your service by the Sanders Foundation for that purpose. 80 CAPÍTULO 6. APORTACIÓN DE LOS ALUMNOS Bibliografía [1] Isabel Bartau-Rojas, Ana Aierbe-Barandiaran, and Eider OreguiGonzález. 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