Resultados obtenidos en la aplicación de una herramienta multimedia como complemento docente en una asignatura de procesadores digitales de señal

1 RESULTADOS OBTENIDOS EN LA APLICACIÓN DE UNA HERRAMIENTA MULTIMEDIA COMO COMPLEMENTO DOCENTE EN UNA ASIGNATURA DE PROCESADORES DIGITALES DE SEÑAL Se gio Galla do, Ja ie Lillo, Se gio To al, Fede ico Ba e o Uni e sidad de Se illa. [email p o ec ed] RESUMEN El p esen e abajo desc ibe una aplicación mul imedia desa ollada en el Depa amen o de Ingenie ía Elec ónica de la Escuela Supe io de Ingenie os de Se illa, así como los esul ados académicos de i ados de su u ilización como he amien a me odológica docen e. La he amien a, un CD in e ac i o, ha sido desa ollada como sis ema de ayuda en la enseñanza en una asigna u a de P ocesado es Digi ales de Señal. El empleo de es e CD acili a y agiliza el p oceso de ap endizaje y asimilación de los es udian es en la asigna u a, omen ando su pa icipación. El CD mul imedia se emplea, con g an éxi o, en las clases de la asigna u a “Complemen o de Sis emas Elec ónicos Digi ales”, de e ce cu so de Ingenie o Supe io de Telecomunicación de la Uni e sidad de Se illa, como con i man los esul ados académicos mos ados al inal del p esen e documen o. 1. INTRODUCCIÓN La Uni e sidad es á su iendo una me amo osis p o ocada po la apa ición de las NNTT (Nue as ecnologías). Los sis emas educa i os se es án iendo cla amen e in luenciados po la sociedad de la in o mación que expe imen amos y que pe mi e la in oducción de nue as écnicas y mé odos docen es has a aho a impensables. La ealidad educa i a ac ual es á suje a a dos é minos undamen ales. A un lado enemos la inse ción p og esi a de nue os ecu sos, medios y equipos in o má icos y audio isuales en las uni e sidades, ins i uciones, emp esas y en los hoga es, omen ados po p og amas y sub enciones, como es el caso del p og ama Ad iano. Po o a pa e, la mayo ía de los sec o es de la sociedad han su ido cambios que han supues o g andes a ances en las Tecnologías de la In o mación y de la Comunicación (TIC). Exis e, sin duda, una elación mu ua en e es os dos enómenos, ya que la apa ición de es as nue as ecnologías son las que han p opiciado la in oducción de és as en los cen os educa i os, y conc e amen e en la uni e sidad. Pa a aseando a Salinas (1997) pod íamos deci que las expe iencias de enseñanza─ap endizaje a a és de las elecomunicaciones o ecen la posibilidad de desa olla acciones de o mación bajo una concepción de enseñanza lexible y pueden p o oca los cambios en las concepciones: la o ma de unciona el aula, la de inición de los p ocesos didác icos, la iden idad del docen e, e c. Cambios en los ecu sos básicos: con enidos (ma e iales), in aes uc u as (acceso a las edes, alumnos con conexión a In e ne ). Cambios en las p ác icas de los docen es, de los es udian es ( ans o ma de "escuchado es pasi os" a ges o es ac i os de su p opio p oyec o de au o o mación). Según es o, podemos a i ma que el docen e debe ecicla se y adap a se en su me odología de enseñanza y no nega se al empleo de ecu sos elemá icos y elemen os mul imedia p esen es en la sociedad, como he amien as de abajo que nos lle en a mejo a la calidad de la enseñanza. 2 Es e cambio implica un comp omiso de e olución en el papel an o del p o eso como del alumno, desapa eciendo la clásica igu a de p o eso es en sus a iles, como simple ansmiso de in o mación, y alumnos en sus pupi es, adqui iendo un papel me amen e pasi o. Las NNTT omen an un ap endizaje más ac i o sin que es a esponsabilidad ecaiga de o ma absolu a sob e el docen e, pe mi en que el alumno a ance de o ma indi idual en sus conocimien os sin some e se a ho a ios ni emplazamien os imp escindibles lo que esponde a las posibilidades y necesidades de cada alumno, hacen el ap endizaje más pa icipa i o e in e ac i o, o ecen un ap endizaje mayo en un meno iempo, e c. En de ini i a, podemos admi i la necesidad de su uso (especialmen e de las he amien as mul imedia, los diseños Web, la ealidad i ual, e c.) y, po an o, de ealiza nue as he amien as basadas en ellas como la p esen ada en el p esen e documen o. Además, y ahondando en lo an e io , en las Escuelas de Ingenie ía de España se es á p oduciendo un no able cambio en los planes de es udio que es á a ec ando no ablemen e a la me odología docen e. Es e cambio se aduce en el mayo peso de las clases de ipo p ác ico en búsqueda de omen a el concep o ap ende - ealizando. El obje i o pe seguido no es o o que simpli ica la docencia de ma e ias que son complicadas de impa i empleando el mé odo de enseñanza adicional. La ealización de la he amien a mul imedia que se p esen a puede conside a se un p ime paso en la eno ación de los mé odos pedagógicos asociados a la asigna u a “Complemen o de Sis emas Elec ónicos Digi ales” obliga o ia de e ce cu so de Ingenie ía de Telecomunicación, impa ida en la Escuela Supe io de Ingenie os de la Uni e sidad de Se illa. Es e CD in e ac i o o ma pa e de un conjun o de he amien as diseñadas con el obje i o de inc emen a la calidad de la enseñanza, e aluada an o a ni el de cali icaciones como de capacidad esolu i a del alumnado en e a p oblemas p ác icos ela i os a sis emas p ocesado es de señal. Alguna de es as he amien as ya se encuen an desa olladas, como es el caso de un simulado del p ocesado digi al de señal, en adelan e DSPs (Digi al Signal P ocesso ) o el p opio CD mul imedia que se p esen a en el a ículo, mien as que o as es án aún en p oceso de ealización, como es el modelado 3D (en es dimensiones) del labo a o io de p ác icas y la ealización de un labo a o io i ual accesible desde la Web. 2. OBJETIVO DE LA HERRAMIENTA MULTIMEDIA Se p e ende el diseño e implemen ación de una aplicación mul imedia que pueda se empleada en el desa ollo no mal de clases eó icas y p ác icas y que pe mi a al alumno a anza en sus conocimien os, a la ez que es udia o epasa concep os eó icos elacionados con los emas es udiados. Es a he amien a ha sido desa ollada como CD in e ac i o, u ilizando pa a ello el so wa e de animación de la i ma Mac omedia® denominado Di ec o ®. Pa a el diseño del CD mul imedia se ha seguido las siguien es pau as: • Desc ipción de los concep os undamen ales de la asigna u a. • Con enido es uc u ado. • Lenguaje g á ico en e a lenguaje esc i o. • Ma e ial po able e in e ac i o. • He amien a asínc ona de enseñanza. 3 3. DESCRIPCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL CD INTERACTIVO El CD se es uc u a en nue e unidades emá icas, de ipo eó ico y p ác ico, necesa ias pa a la ealización de cua o abajos eales o ien ados a in oduci al alumno en la me odología de p og amación y las aplicaciones ípicas de una amilia de DSPs de al as p es aciones: la amilia TMS320C3x® de Texas Ins umen s. El p esen e CD ha sido ealizado empleando el paque e So wa e Mac omedia Di ec o ®. Es e so wa e nos pe mi e c ea elemen os mul imedia con ela i a acilidad, a la ez que esul a un paque e so wa e muy po en e y e sá il al pe mi i combina imágenes, sonidos, animación, ex o y con enidos en ídeo, odo en un único a chi o ejecu able. Una de sus muchas cualidades es la g an calidad de ep oducción de las p esen aciones. Mac omedia Di ec o ® es una he amien a undamen almen e isual, basada en obje os y cuya p og amación se ealiza con Lingo®. El usua io puede in e ac ua con el CD mul imedia median e bo ones de paso de página y menús que pe mi en a anza en el con enido, cambia de bloque emá ico y solici a ayuda sob e el manejo de la p opia he amien a. Uno de los elemen os más in e esan es del CD mul imedia diseñado es la base de da os de ins ucciones y egis os. Es a u ilidad, pe mi e el uso de la he amien a no sólo como lib o elec ónico pa a au oap endizaje o como me odología docen e u ilizada po el p o eso , sino que ambién o ece la posibilidad de uso po pa e del alumno du an e la ealización de los abajos p ác icos como he amien a de ayuda y apoyo en la p og amación del DSP, omen ando así su u ilización. En las bases de da os, el usua io puede consul a in o mación ela i a al juego de ins ucciones del DSP ( o ma o o sin axis, desc ipción y ejemplos de uso) ela i a a la p og amación de sus pe i é icos y egis os in e nos. Ambas bases de da os se isualizan en en anas adicionales que pueden man ene se ac i as de o ma simul ánea al es o de lecciones del CD mul imedia, de modo que agilizan la ealización del abajo p ác ico (p og amación) po pa e del alumno (se puedan esol e las dudas sob e la sin axis y modo de empleo de las ins ucciones en cuan o se p esen en, así como sob e la con igu ación de los egis os y pe i é icos in e nos del DSP). 4. METODOLOGÍA DOCENTE EMPLEADA El obje o de la he amien a mul imedia diseñada se di ide undamen almen e en dos bloques, a sabe : Po una pa e, el CD in e ac i o se emplea du an e las clases an o eó icas como p ác icas, es o acili a la labo del docen e, és e no debe ecu i de o ma con inuada a los adicionales elemen os de enseñanza como son la esc i u a en piza a, o ex ensas y ediosas explicaciones en las cuales los alumnos suelen pe de se, po pa e del alumno, dispone de odo el ma e ial de an emano, en o ma o magné ico (e incluso du an e las p opias clases en el caso de la pa e p ác ica), lo que colabo a en una mayo a ención du an e las clases, el alumno no debe some e se a la a dua a ea de ecopila apun es du an e oda la sesión de clase. En la igu a 1 se mues a un esquema donde se de alla la es uc u a de la docencia de la asigna u a así como la me odología docen e empleada y las he amien as p esen es en cada bloque. La me odología de la asigna u a es como sigue: 4 • Clases eó icas: se impa en como clases magis ales donde el p o eso , de mane a complemen a ia a los adicionales medios docen es, emplea el CD mul imedia du an e las explicaciones, acili ando la comp ensión po pa e del alumnado g acias al p edominio del lenguaje g á ico en e al e bal y a los elemen os hipe media de la he amien a. Los alumnos se en ali iados de la a ea de ecopilación de apun es y simplemen e deben oma ano aciones si lo conside an opo uno, concen ándose más en las explicaciones, y adqui iendo una ac i ud más ac i a y pa icipa i a. El con enido de las clases eó icas se basa en la in oducción de los sis emas p ocesado es de señal, los concep os, a qui ec u as, juego de ins ucciones, pe i é icos, e c., pa icula izando sob e la amilia de DSPs TMS320C3X de Texas Ins umen s®. • Clases P ác icas. Las clases p ác icas se di iden en dos secciones, a sabe : 1. Semina ios eó icos: Se impa en po pa e del docen e de mane a muy simila a la pa e eó ica, apoyándose aún más sob e la he amien a mul imedia du an e las explicaciones. Po pa e del alumno, és e dispone de un PC con la he amien a ins alada, pudiendo a anza sob e las p opias explicaciones y amilia iza se con la misma. El con enido didác ico de es e bloque se cen a sob e el ap endizaje en el manejo de una he amien a de simulación que se emplea á en las p ác icas u eladas, la he amien a de simulación SIM3X®, la explicación del uncionamien o del sis ema de desa ollo sob e el que se ealiza án las p ác icas, la implemen ación de aplicaciones sob e los sis emas eales, se pa icula iza sob e los conocimien os necesa ios pa a desa olla un p oyec o p ác ico, in oduciendo al alumno median e la he amien a mul imedia en el esquele o del código de p og amación de a ios ejemplos p ác icos que se ealiza án de o ma eal sob e el DSK (De elopemen Sys em Ki ). 2. P ác icas u eladas. Du an e es a e apa se dispone de dos he amien as más, an o po pa e del docen e como po pa e del alumno, a sabe : a. Simulado SIM3X, el simulado nos pe mi i á depu a el código p og amado en los dis in os ejemplos que pos e io men e se implemen a an sob e el DSK. Los ejemplos aumen an p og esi amen e en complejidad, y se di iden en cua o bloques: • Realización de ope aciones a i mé icas y ges ión de ablas. • P ocesamien o de señales de audio. • Implemen ación de un gene ado digi al de ondas senoidales, iangula es y cuad adas. • Implemen ación de il os digi ales, FIR (Fini e Impulsi e esponse) y IIR (In ini e Impulsi e Response). b. Sis ema de desa ollo, es el sis ema ísico sob e el cual i án implemen ados los ejemplos desa ollados du an e la e apa an e io , con la p og amación eal de los ejemplos en el DSK se pod á comp oba que el código desa ollado se compo a adecuadamen e y con las condiciones de con o no del DSK adecuadas. Además, an o el p o eso como el alumno disponen de la he amien a mul imedia en los PCs, donde se de alla el esquele o de los ejemplos, así como los concep os y conocimien os necesa ios, al como el juego de ins ucciones, implemen ado median e una base de da os, los modos de di eccionamien o, la es uc u a de la memo ia, los pe i é icos, e c., pudiendo ecu i a la he amien a mul imedia en cualquie momen o pa a esol e las dudas pun uales que le ayan su giendo. El papel del alumno y del p o eso cambia adicalmen e, el p o eso no es sa u ado con nume osas consul as sob e aspec os pun uales, como iene siendo habi ual en 5 las clases p ác icas, sino que es eque ido pa a consul as más p o undas o complemen a ias a los p opios ejemplos. El alumno po su pa e adquie e una mayo au onomía, mayo con ianza en sí mismo, es capaz de desa olla las aplicaciones p ác icamen e de o ma indi idual, lo que e ue za la idea de que la asimilación de conocimien os ha sido un éxi o. De o ma pa alela a la p opia docencia de la asigna u a, el p oceso de au oap endizaje del alumno en su luga habi ual de es udio ambién se complemen a con el CD mul imedia, es o, jun o con las ano aciones/apun es y la bibliog a ía ecomendada, ya usadas habi ualmen e po pa e del alumno p o ocan que el g ado de inse ción de la he amien a mul imedia se p oduzca en odos los ni eles de la enseñanza de la asigna u a. P o eso P o eso PC Cen o de Cálculo P o eso Cen o de Cálculo Alumnos Alumnos Alumnos Alumno Apun es Po á il Po á il Po á il CD Mul imedia Simulado SIM3X CD Mul imedia CD´s Mul imedia CD´s Mul imedia CD Mul imedia Clases Magis ales Semina ios Teó icos Clases Teó icas Clases P ác icas Au oap endizaje Asigna u a: “Complemen o de sis emas digi ales” Es udio Sis ema de Desa ollo Lib os P ác icas Tu eladas Apun es Figu a1. Esquema de la me odología docen e empleada y he amien as u ilizadas en la asigna u a Complemen o de Sis emas Elec ónicos 5. RESULTADOS ACADÉMICOS Los obje i os pe seguidos con el uso de es a he amien a son: 1. Fomen a el seguimien o de la asigna u a po pa e del alumno. 2. Mejo a los esul ados académicos en la misma. La he amien a mul imedia ue in oducida a comienzos del cu so académico 2001-2002, con el obje o de mejo a la calidad de la enseñanza y aumen a el g ado de seguimien o y pa icipación del alumno en la misma. 6 Pa a analiza el seguimien o de la asigna u a po pa e del alumno, se han es udiado los cu sos académicos 2000-01, en el cual aún no se había in oducido la he amien a mul imedia, el cu so 2001-02, en el que se in oduce po p ime a ez en la me odología docen e, el 2002- 03, úl imo esul ado disponible y en el que se puede conside a asen ado el mé odo didác ico. Se ha omado como ac o e aluado del g ado de seguimien o, el po cen aje de alumnos p esen ados en la p ime a con oca o ia de la asigna u a. 2000-012001-02 2002-03 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 AÑO ACADÉMICO PORCENTAJE DE PRESENTADOS Figu a 2. Po cen aje de alumnos p esen ados a la p ime a con oca o ia de la asigna u a Complemen o de Sis emas Elec ónicos. Podemos obse a , igu a 2, que el po cen aje de alumnos p esen ados a la p ime a con oca o ia de la asigna u a ha aumen ado signi ica i amen e, log ándose el cumplimien o del p ime o de los obje i os plan eados: los alumnos siguen la asigna u a du an e el cu so, no limi ándose a es udia la al inal o en pe iodos no lec i os. Po o a pa e, el g ado de asimilación de concep os en la asigna u a se ha e aluado median e una ep esen ación ponde ada de las cali icaciones ob enidas po los alumnos a lo la go del cu so. La ponde ación se ha ealizado al como se mues a en la abla 1. La no a máxima, ma ícula de hono , se ponde a con un alo de cua o, sob esalien e iene un alo de es pun os, y se disminuye p og esi amen e has a llega a la no a de suspenso, que se penaliza con pun uación nega i a, conc e amen e con un pun o nega i o. Los alumnos no p esen ados penalizan aún más que los suspensos, con dos pun os nega i os. De es e modo, no sólo se es ealis a en cuan o a las no as ob enidas sino que además se penaliza la labo docen e en elación a la ausencia del alumnado a los exámenes, que comúnmen e se debe a que el alumno deja de asis i a las clases de la asigna u a, no sigue la asigna u a, o simplemen e no se conside a capaci ado a p esen a se a los exámenes en la con oca o ia que le co esponde, necesi ando más iempo pa a asimila es os conocimien os. Índices de ponde ación (Indicado en e -2 y 4) Ma ícula de Hono ……..………………………..………………...…………………………………. 4 Sob esalien e………………………………………………………………………..……………….... 3 No able…………………………………………………………………………………..…...………... 2 Ap obado………………………………………………………………………….………...…………. 1 Suspenso……………………………………………………………………………..……………..... -1 No P esen ado………………………………………………………………………………………... -2 Tabla 1. Índices de ponde ación empleados en la asigna u a. 7 Si ep esen amos g á icamen e, en unción a los índices de ponde ación, las cali icaciones ob enidas po los alumnos a lo la go de los cu sos académicos analizados, igu a 6, pod emos obse a como el ni el de asimilación de la ma e ia, medida como índice de cali icaciones al inal del cu so, aumen a con una endencia ap oximadamen e exponencial, de lo cual pod emos deduci que la he amien a mul imedia ambién ha con ibuido a mejo a el g ado de asimilación de la ma e ia y, po an o, ha cumplido con las expec a i as p opues as. 2000-01 2001-02 2002-03 -0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 AÑO ACADÉMICO ÍNDICE DE PONDERACIÓN . Figu a 3. Media de las cali icaciones anuales ponde adas de los alumnos de la asigna u a. De los an e io es esul ados se deduce que la in oducción de la nue a he amien a pedagógica ha esul ado de g an u ilidad pa a el desa ollo de la ac i idad docen e y el aumen o en la calidad y ap o echamien o de la enseñanza. 6. CONCLUSIONES La ealización de es e CD mul imedia puede conside a se un p ime paso hacia la eno ación de los mé odos pedagógicos y docen es, pa a adap a los a las nue as ecnologías y a los cambios sociales que las ciencias de la in o mación comienzan a ae consigo, asociados a la asigna u a “Complemen o de Sis emas Elec ónicos Digi ales”, de e ce cu so de Ingenie ía de Telecomunicación en la Escuela Supe io de Ingenie os de Se illa. Po supues o, es muy di ícil p e e la o ma que adop a án las he amien as educa i as a la go plazo, aunque no pa ece muy a iesgado a i ma , dado los excelen es esul ados ob enidos, que el camino que se ha seguido ealizando es e CD mul imedia se gene aliza á en unos años, a la ho a de plan ea la me odología docen e de cualquie asigna u a. La he amien a desa ollada p e ende se i de complemen o y, undamen almen e, ayuda en la impa ición de las clases eó icas y p ác icas. En la mayo ía de las asigna u as asociadas a las ca e as écnicas, el iempo y los ecu sos dedicados a las asigna u as suelen se insu icien es, dado el olumen de in o mación que se debe ansmi i , pa a ga an iza la asimilación del ema io po pa e del alumnado. Po ello, y una ez que la ecnología lo pe mi e, una ayuda y apoyo a la docencia como puede se es e ipo de ma e ial didác ico es casi imp escindible. Los esul ados ob enidos, en cuan o a acep ación del mé odo e impac o en la e olución académica de los alumnos en el caso conc e o en el que se ha aplicado, así lo demues a. 8 7. BIBLIOGRAFÍA [1] BARRERO F., TORAL S. y MILLÁN R. “Fundamen os, Es uc u a y P og amación de los P ocesado es Digi ales de Señal: Familia TMS320C3x de Texas Ins umen s”. ISBN 84-688-4757-7, 2003. [2] BARRERO F., TORAL S. y MILLÁN R. “Diseño de Sis emas Elec ónicos Digi ales basados en el P ocesado TMS320C3x de Texas Ins umen s: Una Visión P ác ica”. ISBN 84-688-4758-5, 2003. 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