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CAPITULO I
MARCO TEÓRICO
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1 ASPECTOS HISTÓRICOS
1.1 HISTORIA DE LA FÍSICA
“La Física, ciencia que se ocupa de los componentes fundamentales del Universo, de las fuerzas
que éstos ejercen entre sí y de los efectos de dichas fuerzas. En ocasiones la física moderna
incorpora elementos de los tres aspectos mencionados, como ocurre con las leyes de simetría y
conservación de la energía, el momento, la carga o la paridad”1.
La física está estrechamente relacionada con las demás ciencias naturales, y en cierto modo las
engloba a todas. La química, por ejemplo, se ocupa de la interacción de los átomos para formar
moléculas; gran parte de la geología moderna es en esencia un estudio de la física de la tierra y se
conoce como geofísica; la astronomía trata de la física de las estrellas y del espacio exterior.
Incluso los sistemas vivos están constituidos por partículas fundamentales que siguen el mismo
tipo de leyes que las partículas más sencillas estudiadas tradicionalmente por los físicos.
El hincapié que la física moderna hace en la interacción entre partículas (el llamado
planteamiento microscópico) necesita muchas veces como complemento un enfoque
macroscópico que se ocupe de elementos o sistemas de partículas más extensos. Este
planteamiento macroscópico es indispensable en la aplicación de la física a numerosas
tecnologías modernas. Por ejemplo, la termodinámica, una rama de la física desarrollada durante
el siglo XIX, se ocupa de determinar y cuantificar las propiedades de un sistema en su conjunto, y
resulta útil en otros campos de la física; también constituye la base de las ingenierías química y
mecánica. Propiedades como la temperatura, la presión o el volumen de un gas carecen de sentido
para un átomo o molécula individual: estos conceptos termodinámicos sólo pueden aplicarse
directamente a un sistema muy grande de estas partículas. No obstante, hay un nexo entre los
enfoques microscópico y macroscópico: otra rama de la física, conocida como mecánica
estadística, explica la forma de relacionar desde un punto de vista estadístico la presión y la
temperatura con el movimiento de los átomos y las moléculas.
1 Fuente: Enciclopedia Encarta 2003
3
Hasta principios del siglo XIX, era frecuente que los físicos fueran al mismo tiempo
matemáticos, filósofos, químicos, biólogos o ingenieros. En la actualidad el ámbito de la física ha
crecido tanto que, con muy pocas excepciones, los físicos modernos tienen que limitar su
atención a una o dos ramas de su ciencia. Una vez que se descubren y comprenden los aspectos
fundamentales de un nuevo campo, éste pasa a ser de interés para los ingenieros y otros
científicos. Por ejemplo, los descubrimientos del siglo XIX en electricidad y magnetismo forman
hoy parte del terreno de los ingenieros electrónicos y de comunicaciones; las propiedades de la
materia descubiertas a comienzos del siglo XX han encontrado aplicación en la electrónica; los
descubrimientos de la física nuclear, muchos de ellos posteriores a 1950, son la base de los
trabajos de los ingenieros nucleares.
1.2 HISTORIA DE LA ESTÁTICA
“Estática, parte de la física que estudia los cuerpos sobre los que actúan fuerzas y momentos
cuyas resultantes son nulas, de forma que permanecen en reposo o en movimiento no acelerado.
El objeto de la estática es determinar la fuerza resultante y el momento resultante de todas las
fuerzas que actúan sobre un cuerpo para poder establecer sus condiciones de equilibrio”2.
Un sistema de fuerzas que actúa sobre un cuerpo puede ser reemplazado por una fuerza resultante
y por un momento resultante que produzcan sobre el cuerpo el mismo efecto que todas las fuerzas
y todos los momentos actuando conjuntamente. Como la fuerza resultante provoca un
movimiento de traslación en el cuerpo y el momento resultante un movimiento de rotación, para
que el cuerpo se encuentre en equilibrio debe cumplirse, simultáneamente, que la fuerza
resultante y el momento resultante sean nulos. No obstante, equilibrio no es sinónimo de reposo,
ya que una fuerza resultante nula y un momento resultante nulo implican una aceleración lineal y
angular nula, respectivamente, pero el cuerpo puede encontrarse en reposo o tener un movimiento
rectilíneo y uniforme. Así, un cuerpo está en equilibrio cuando se encuentra en reposo o cuando
se mueve con movimiento rectilíneo y uniforme.
2 Fuente: Enciclopedia Encarta 2003
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Esta condición de equilibrio implica que una fuerza aislada aplicada sobre un cuerpo no puede
producir por sí sola equilibrio y que, en un cuerpo en equilibrio, cada fuerza es igual y opuesta a
la resultante de todas las demás. Así, dos fuerzas iguales y opuestas, actuando sobre la misma
línea de acción, sí producen equilibrio.
El equilibrio puede ser de tres clases: estable, inestable e indiferente. Si un cuerpo está
suspendido, el equilibrio será estable si el centro de gravedad está por debajo del punto de
suspensión; inestable si está por encima, e indiferente si coinciden ambos puntos. Si un cuerpo
está apoyado, el equilibrio será estable cuando la vertical que pasa por el centro de gravedad
caiga dentro de su base de sustentación; inestable cuando pase por el límite de dicha base, e
indiferente cuando la base de sustentación sea tal que la vertical del centro de gravedad pase
siempre por ella.
1.2.1 IMPORTANCIA DE LA ESTÁTICA
Antes de mediados del siglo XVIII los trabajos de construcción a gran escala se ponían en manos
de los ingenieros militares. La ingeniería militar englobaba tareas tales como la preparación de
mapas topográficos, la ubicación, diseño y construcción de carreteras y puentes, y la construcción
de fuertes y muelles. Sin embargo, en el siglo XVIII se empezó a utilizar el término ingeniería
civil o de caminos para designar a los trabajos de ingeniería efectuados con propósitos no
militares. Debido al aumento de la utilización de maquinaria en el siglo XIX como consecuencia
de la Revolución Industrial, la ingeniería mecánica se consolidó como rama independiente de la
ingeniería; posteriormente ocurrió lo mismo con la ingeniería de minas.
Los avances técnicos del siglo XIX ampliaron en gran medida el campo de la ingeniería e
introdujeron un gran número de especializaciones. Las incesantes demandas del entorno
socioeconómico del siglo XX han incrementado aún más su campo de acción; y se ha producido
una gran diferenciación de disciplinas, con distinción de múltiples ramas en ámbitos tales como
la aeronáutica, la química, la construcción naval, de caminos, canales y puertos, las
telecomunicaciones, la electrónica, la ingeniería industrial, naval, militar, de minas y geología e
5
informática. Además en los últimos tiempos se han incorporado campos del conocimiento que
antes eran ajenos a la ingeniería como la investigación genética y nuclear.
El ingeniero que desarrolla su actividad en una de las ramas o especialización de la ingeniería ha
de tener conocimientos básicos de otras áreas afines, ya que muchos problemas que se presentan
en ingeniería son complejos y están interrelacionados. Por ejemplo, un ingeniero químico que
tiene que diseñar una planta para el refinamiento electrolítico de minerales metálicos debe
enfrentarse al diseño de estructuras, maquinaria, dispositivos eléctricos, además de los problemas
estrictamente químicos.
La Ingeniería Mecánica propiamente dicha reúne todos los conocimientos científicos y técnicos
para la dirección de la producción, la conservación y la reparación de maquinaria e instalaciones,
equipos y sistemas de producción industrial, así como el estudio tecnológico especializado de
diferentes materiales, productos o procesos; la proyección de máquinas herramientas para la
industria manufacturera, minera y construcción y otras fines industriales como la agricultura.
Estudia la proyección de máquinas de vapor, motores de combustión interna y otras máquinas y
motores no eléctricos, utilizados para propulsar locomotoras de ferrocarriles, vehículos de
transporte por carretera o aeronaves o para hacer funcionar instalaciones industriales, los sistemas
de propulsión para buques, centrales generadoras de energía, sistemas de calefacción y
ventilación, bombas, cascos y superestructuras de buques, fuselajes y trenes de aterrizaje y otros
equipos para aeronaves, carrocerías, sistemas de suspensión y frenos para vehículos automotores.
Estudia el diseño y montaje de sistemas y equipos de calefacción, ventilación y refrigeración;
instalaciones y equipos mecánicos para la producción, control y utilización de energía nuclear.
Implementa y estudia el diseño de partes o elementos (salvo los eléctricos o electrónicos) de
aparatos o productos como procesadores de texto, ordenadores, instrumentos de precisión,
cámaras y proyectores; especifica y verifica métodos de producción o instalación y el
funcionamiento de maquinaria agrícola y de otras máquinas, mecanismos, herramientas, motores,
instalaciones o equipos industriales; el establecimiento de normas y procedimientos de control
para garantizar la seguridad y el funcionamiento eficaz.
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PRIMEROS ARTILUGIOS MECÁNICOS: CHINA, EGIPTO, GRECIA:
El antiguo Dios de Egipto, TOT, era recordado y venerado como inventor de las matemáticas, la
astronomía y la ingeniería. A través de su voluntad y poder, mantenía las fuerzas del Cielo y la
Tierra en equilibrio. Sus grandes dotes para las matemáticas celestiales le permitieron aplicar
correctamente las leyes sobre las cuales descansaban los fundamentos y el mantenimiento del
universo. Así mismo, se dice que TOT enseñó a los primeros egipcios los principios de la
geometría y la agrimensura, la medicina y la botánica. Según afirma la leyenda, fue el inventor de
los números, de las letras del alfabeto y de las artes de leer y escribir. Era el gran Señor de la
Magia, capaz de mover objetos con el poder de la voz, el autor de todas las obras sobre cada rama
de la ciencia, tanto humana como divina.
Arquímedes (287-212 a.C.), notable matemático e inventor griego, que escribió importantes obras
sobre geometría plana y del espacio, aritmética y mecánica. Nació en Siracusa, Sicilia, y se educó
en Alejandría, Egipto. En el campo de las matemáticas puras, se anticipó a muchos de los
descubrimientos de la ciencia moderna, como el cálculo integral, con sus estudios de áreas y
volúmenes de figuras sólidas curvadas y de áreas de figuras planas. Demostró también que el
volumen de una esfera es dos tercios del volumen del cilindro que la circunscribe.
En mecánica, Arquímedes definió la ley de la palanca y se le reconoce como el inventor de la
polea compuesta. Durante su estancia en Egipto inventó el ‘tornillo sin fin’ para elevar el agua de
nivel. Arquímedes es conocido sobre todo por el descubrimiento de la ley de la hidrostática, el
llamado principio de Arquímedes, que establece que todo cuerpo sumergido en un fluido
experimenta una pérdida de peso igual al peso del volumen del fluido que desaloja (véase
Mecánica de fluidos). Se dice que este descubrimiento lo hizo mientras se bañaba, al comprobar
cómo el agua se desplazaba y se desbordaba.
Arquímedes pasó la mayor parte de su vida en Sicilia, en Siracusa y sus alrededores, dedicado a
la investigación y los experimentos. Aunque no tuvo ningún cargo público, durante la conquista
de Sicilia por los romanos se puso a disposición de las autoridades de la ciudad y muchos de sus
instrumentos mecánicos se utilizaron en la defensa de Siracusa. Entre la maquinaria de guerra
7
cuya invención se le atribuye está la catapulta y un sistema de espejos —quizá legendario— que
incendiaba las embarcaciones enemigas al enfocarlas con los rayos del sol.
Al ser conquistada Siracusa, durante la segunda Guerra Púnica, fue asesinado por un soldado
romano que le encontró dibujando un diagrama matemático en la arena. Se cuenta que
Arquímedes estaba tan absorto en las operaciones que ofendió al intruso al decirle: “No
desordenes mis diagramas”. Todavía subsisten muchas de sus obras sobre matemáticas y
mecánica, como el Tratado de los cuerpos flotantes, El arenario y Sobre la esfera y el cilindro.
Todas ellas muestran el rigor y la imaginación de su pensamiento matemático
Herón de Alejandría (c. 20-62 d.C.), matemático y científico griego. Su nombre también podría
ser Hero (aproximadamente 18 escritores griegos se llamaron Hero o Herón, creándose cierta
dificultad a la hora de su identificación). Herón de Alejandría nació probablemente en Egipto y
realizó su trabajo en Alejandría (Egipto). Escribió al menos 13 obras sobre mecánica,
matemáticas y físicas. Inventó varios instrumentos mecánicos, gran parte de ellos para uso
práctico: la aelípila, una máquina a vapor giratoria; la fuente de Herón, un aparato neumático que
produce un chorro vertical de agua por la presión del aire y la dioptra, un primitivo instrumento
geodésico. Sin embargo, es conocido sobre todo como matemático tanto en el campo de la
geometría como en el de la geodesia (una rama de las matemáticas que se encarga de la
determinación del tamaño y configuración de la Tierra, y de la ubicación de áreas concretas de la
misma). Herón trató los problemas de las mediciones terrestres con mucho más éxito que
cualquier otro de su generación. También inventó un método de aproximación a las raíces
cuadradas y cúbicas de números que no las tienen exactas. A Herón se le ha atribuido en algunas
ocasiones el haber desarrollado la fórmula para hallar el área de un triángulo en función de sus
lados, pero esta fórmula, probablemente, había sido desarrollada antes de su época.
1.2.2 LA ESTÁTICA EN LA VIDA MODERNA
La ciencia moderna surgió tras el renacimiento, en el siglo XVI y comienzos del XVII, cuando
cuatro astrónomos destacados lograron interpretar de forma muy satisfactoria el comportamiento
de los cuerpos celestes. El astrónomo polaco Nicolás Copérnico propuso un sistema
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heliocéntrico, en el que los planetas giran alrededor del Sol. Sin embargo, Copérnico estaba
convencido de que las órbitas planetarias eran circulares, por lo que su sistema requería unas
elaboraciones casi tan complicadas como el sistema de Tolomeo al que pretendía sustituir. El
astrónomo danés Tycho Brahe adoptó una fórmula de compromiso entre los sistemas de
Copérnico y Tolomeo; según él, los planetas giraban en torno al Sol, mientras que el Sol giraba
alrededor de la Tierra. Brahe era un gran observador y realizó una serie de medidas
increíblemente precisas. Esto proporcionó a su ayudante Johannes Kepler los datos para atacar al
sistema de Tolomeo y enunciar tres leyes que se ajustaban a una teoría heliocéntrica modificada.
Galileo, que había oído hablar de la invención del telescopio, construyó uno, y en 1609 pudo
confirmar el sistema heliocéntrico observando las fases del planeta Venus. También descubrió las
irregularidades en la superficie de la Luna, los cuatro satélites de Júpiter más brillantes, las
manchas solares y muchas estrellas de la Vía Láctea. Los intereses de Galileo no se limitaban a la
astronomía: empleando planos inclinados y un reloj de agua perfeccionado ya había demostrado
que los objetos tardan lo mismo en caer, independientemente de su masa (lo que invalidaba los
postulados de Aristóteles), y que la velocidad de los mismos aumenta de forma uniforme con el
tiempo de caída. Los descubrimientos astronómicos de Galileo y sus trabajos sobre mecánica
precedieron la obra del matemático y físico británico del siglo XVII Isaac Newton, uno de los
científicos más grandes de la historia.
LAS LEYES DEL MOVIMIENTO GALILEO E ISAAC NEWTON.
Galileo nació en Pisa en el año 1564. Empezó estudiando para médico en la Universidad pisana,
pero pronto su vocación por las matemáticas y la física le desvió de la medicina. Su primer
descubrimiento, la ley del péndulo, lo realizó cuando sólo tenía diez y siete años. Estaba en la
catedral de Pisa cuando vio que para encender una lámpara, la retiraban hacia un lado. Al dejar de
retenerla, una vez encendida, la lámpara oscilaba como un péndulo, con movimientos que eran
cada vez menores, pero de igual duración. A falta de cronómetro, Galileo midió el compás
regular de las oscilaciones de la lámpara valiéndose de los latidos de su propio pulso. En el año
1586 realizó interesantes descubrimientos de hidrostática, que le dieron celebridad y pronto fue
nombrado profesor de matemáticas de la Universidad de Pisa. Allí continuó sus estudios sobre la
caída de los cuerpos. Galileo llegó a la conclusión de que la velocidad de un cuerpo al caer
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depende del tiempo que ha estado cayendo, esto es, que al empezar va despacio y aumenta su
velocidad a cada unidad de tiempo, y que los espacios recorridos al caer son proporcionales a los
cuadrados de los periodos de tiempo durante los cuales el cuerpo ha estado cayendo. Como se ve
en la formulación de estos principios, Galileo podía formular la Ley de la Gravedad, aunque sin
darle el carácter de Ley del Universo, que es lo que hace sublime la Ley de Gravitación Universal
de Newton. Mientras el estudio de la estática se remonta al tiempo de los filósofos griegos, la
primera contribución importante a la dinámica fue hecha por Galileo (1564-1642). Los
experimentos de Galileo sobre cuerpos uniformemente acelerados condujeron a Newton (1642-
1727) a formular sus leyes fundamentales del movimiento.
La primera y tercera leyes de Newton del movimiento se usaron ampliamente en estática para
estudiar a los cuerpos en reposo y las fuerzas que actuaban sobre ellos. Estas dos leyes se
emplean también en dinámica; de hecho son suficientes para el estudio del movimiento de los
cuerpos cuando no hay aceleración. Pero cuando los cuerpos están acelerados, es necesario
utilizar la segunda ley de Newton para relacionar el movimiento del cuerpo con las fuerzas que
actúan sobre él.
1.3 ASPECTOS PEDAGÓGICOS
1.3.1 MEDIOS DE ENSEÑANZA
En el proceso de Enseñanza-Aprendizaje los medios de enseñanza constituyen un factor clave
dentro del proceso didáctico. Ellos favorecen que la comunicación bidireccional que existe entre
los protagonistas pueda establecerse de manera más efectiva. En este proceso de comunicación
intervienen diversos componentes como son: la información, el mensaje, el canal, el emisor, el
receptor, la codificación y descodificación. En la comunicación, cuando el cambio de actitud que
se produce en el sujeto, después de interactuar estos componentes, es duradero, decimos que se
ha producido el aprendizaje.
Los medios de enseñanza desde hace muchos años han servido de apoyo para aumentar la
efectividad del trabajo de profesor, sin llegar a sustituir la función educativa y humana de
maestro, así como racionalizar la carga de trabajo de los estudiantes y el tiempo necesario para su
10
formación científica, y para elevar la motivación hacia la enseñanza y el aprendizaje. Hay que
tener en cuenta la influencia que ejercen los medios en la formación de la personalidad de los
alumnos. Los medios reducen el tiempo dedicado al aprendizaje porque objetivan la enseñanza y
activan las funciones intelectuales para la adquisición del conocimiento, además, garantizan la
asimilación de lo esencial.3
Es importante destacar que los medios de enseñanza se encuentran estrechamente vinculados a
los métodos para posibilitar el logro de los objetivos planteados y se pueden clasificar de diversas
formas de acuerdo a distintos criterios:4
Según el grado de objetividad, yendo de los más concretos a los más abstractos.
Según sus características materiales.
Según la etapa generacional, valorando el momento de aparecer en la enseñanza.
Según el libro de texto o el programa de la asignatura.
Según la función didáctica que realizan.
Siguiendo esta clasificación los medios se agrupan en:
Medios de transmisión de información.
Medios de experimentación.
Medios de entrenamiento.
Medios de programación de la enseñanza.
Medios de control del aprendizaje.
Los medios de transmisión de la información son los más utilizados y tienen la función básica de
transmitir a los alumnos la información acerca de los diferentes contenidos de estudio. Se pueden
dividir en5:
Medios de Percepción directa (Elementos tridimensionales como objetos originales y
reproducciones; tableros didácticos como el pizarrón y el mural; elementos gráficos como
3 Fuente: González Castro V. Medios de Enseñanza. Editorial de libros para la educación. Ciudad Habana, 1979, (1): 7-20. 4 Fuente: Enciclopedia Encarta 2003. 5 Fuente: González Castro V. Medios de Enseñanza. Editorial de libros para la educación. Ciudad Habana, 1979. (1): 7-20
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mapas, láminas y carteles; y en materiales impresos como la literatura docente, los libros, las
revistas y los periódicos).
Medios de proyección de imágenes fijas (opacas o transparentes: diapositivas y retro
transparencias).
Medios sonoros (naturales o técnicos).
Medios de proyección de imágenes en movimientos (cine, televisión y software).
Con el desarrollo científico técnico han aparecido equipos y tecnologías que el profesor puede
utilizar con el objetivo de mejorar la calidad del proceso de Enseñanza-Aprendizaje. Sin
embargo, los medios técnicos no siempre están disponibles y algunos de ellos tienen una
tecnología compleja, lo que hace más difícil su utilización de forma habitual en todas las
facultades. Los medios más simples que se han estado utilizando desde épocas remotas
constituyen una gran ayuda en el proceso y son más asequibles al trabajo del profesor.
El primero de los medios es el de percepción directa; para su utilización no necesita recursos
técnicos. Solo requiere, como su nombre lo dice, la percepción directa, lograda mediante los
analizadores, fundamentalmente la vista y el tacto. Tienen como característica fundamental que
permiten la permanencia y la estabilidad de la información durante un tiempo prolongado, lo que
permite la percepción de la realidad objetiva o su reproducción con detenimiento, p ero con el
tiempo los objetivos se hacen indiferentes al habituarse el individuo a ellos y a la falta de
estímulos que llamen la atención hacia los mismos. Tienen un gran valor didáctico en
dependencia del uso que el profesor pueda hacer de ellos.
En este grupo tenemos a la Pizarra, que se enclava dentro del grupo como tablero didáctico. La
pizarra es uno de los medios más tradicionales que tiene una escuela, tan antigua como la
enseñanza. No se concibe un aula sin una pizarra. La pizarra forma parte del aula, de tal manera
que ha llegado a ser sinónimo de enseñanza. En los primeros años del siglo pasado existían el
pizarrón del aula y la pizarra individual del alumno, que consistía en un trozo rectangular o
cuadrado de pizarra con marco de madera. Se escribía con lápiz también de pizarra.6
6 Fuente: Rosell Puig W. Introducción al estudio de los medios de enseñanza. ISCM-H, 1982. (1,2,3)
12
Los medios de proyección de imágenes fijas constituyen también elementos muy utilizados. Este
medio es el que utiliza recursos técnicos constituidos por instrumentos ópticos del tipo de las
linternas de proyección o proyectores, para formar una pantalla de imagen estática de un objeto
dado, la cuál es percibida a través de un analizador visual por un grupo de personas al mismo
tiempo. Estos medios se utilizan generalmente con el objetivo de reforzar con ilustraciones la
explicación oral del profesor, fundamentalmente cuando no se puede observar directamente el
objeto o el fenómeno, ya sea por el tamaño del mismo, la distancia a que se encuentra o el tiempo
transcurrido, o cuando no se necesita representar el movimiento.
Un elemento a tener en cuenta en este tipo de medio es la calidad de la imagen proyectada, la
cuál depende mucho de las características de objeto que se proyecta, la luminosidad del equipo de
proyección, el tipo de pantalla y las condiciones del local de proyección. Para ello se recomienda
comprobar la calidad de la proyección antes de comenzar la clase para evitar cualquier tipo de
contratiempo que pueda presentarse durante la exposición.
Los medios de proyección fija según la naturaleza del objeto que se utiliza para proyectar se
clasifican en: opacos y transparentes.
Las proyecciones opacas se caracterizan por utilizar objetos que no dejan pasar la luz a través de
ellos, sino que la reflejan sobre una superficie. En este caso tenemos las monedas, las hojas de los
árboles, etc. La gran desventaja del medio es que para la proyección se necesita el oscurecimiento
total del aula o local, lo que dificulta la toma de notas por parte de los alumnos.7
En el caso de las proyecciones transparentes, éstas se distinguen, como su nombre lo indica por
utilizar objetos que permitan el paso de la luz a través de ellos. Estos objetos generalmente son
planos y pueden ser muy variados de acuerdo a sus características materiales. Así, por ejemplo,
tenemos el vidrio, el plástico o el acetato de celulosa.4 Este tipo de proyección tiene mayor uso
que las opacas, pues al dejar pasar la luz a través del objeto se aprovecha mucho mejor la
potencia de la fuente luminosa, obteniéndose imágenes más claras y brillantes sin necesidad de
7 Fuente: Afanasiev V. El enfoque sistémico aplicado al conocimiento social. Rev. Ciencias médicas. URSS, 1979. 1(3).
13
oscurecer totalmente el local. Entre las proyecciones transparentes, las más utilizadas en el medio
son las diapositivas y las retro transparencias, constituidas éstas últimas, de láminas de acetato de
celulosa.
Las diapositivas son fragmentos de películas fotográficas del tipo positiva directa de 35 mm. pero
que tienen un solo fotograma, el cuál está montado en un soporte en forma de marco que puede
ser de plástico, cartón o metal. Este tipo de material se visualiza con un equipo denominado
Diascopio.4 La principal desventaja es que se pierden con facilidad si no están clasificadas y
ordenadas correctamente. Es muy frecuente que se dejen olvidadas en el equipo de proyección.
Las diapositivas pueden mejorar o animar nuestra presentación. Las diapositivas efectivas se
enlazan firmes y lógicamente con su charla, pero no deben ser una reproducción palabra por
palabra de lo que se dice. Deben señalarse los hechos, y las diapositivas ilustrar y enfatizar tales
hechos. La diapositiva ideal transmite su mensaje rápidamente sin que se diga una sola palabra,
hablando por sí misma, en forma clara y simple.
La elaboración de las diapositivas tiene su base fundamental en la fotografía, por tanto, para
obtener diapositivas de buena calidad deben estar elaboradas por técnicos especializados en
ilustración y fotografía, aunque también es muy importante que el profesor interesado trabaje
estrechamente vinculado con los especialistas para garantizar la calidad del material.
Este tipo de medio poco a poco ha sido desplazado por las nuevas tecnologías de la información
donde se presentan programas o software que permiten proyectar, a través de computadoras y
otros equipos muy sofisticados, una imagen de mucha mejor calidad, así como de realizar y
presentar resultados investigativos traducidos en gráficos y tablas para los cuales antes se
empleaba el uso de diapositivas.
1.3.2 SOFTWARE ORIENTADO A LA DOCENCIA
Hoy en día se enfrenta la enorme tarea de mejorar la enseñanza de las ciencias para satisfacer las
demandas y desafíos de una economía globalizada. Las salas de clase de la región deben ser
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transformadas en centros de aprendizaje abierto que ofrezcan programas de ciencias basados en la
práctica, el pensamiento y la realidad. Las tecnologías modernas, si son utilizadas en forma
apropiada, ofrecen a todos el potencial para poder llegar a alcanzar la vanguardia de la enseñanza
de ciencias y para ello es necesaria la creación e implantación de software de simuladores que
apoyen a la educación, utilizando los últimos conceptos e ideas de la educación virtual, de
tecnologías avanzadas y modos apropiados de enseñanza.
Este entorno cada día adquiere más importancia, porque para ser activo en el nuevo espacio
social se requieren nuevos conocimientos y destrezas que habrán de ser aprendidos en los
procesos educativos.
Las nuevas tecnologías de la información y de las comunicaciones están transformando la
sociedad y en particular los procesos educativos. El teléfono, la radio y televisión, el dinero
electrónico, las redes telemáticas, las tecnologías multimedia, la realidad virtual y de simulación
son tecnologías a tener en cuenta.
Dicha transformación es lo suficientemente importante como para que pueda ser comparada con
las grandes revoluciones técnicas como la escritura, imprenta, que transformaron la educación.
Lo cierto es que el entorno digital emergente exige diseñar nuevas acciones educativas,
complementarias a las ya existentes. Desde dicha perspectiva, las computadoras personales
constituyen medios técnicos de especial significación para el contexto metodológico actual. El
valor didáctico de los medios técnicos se lo imprime el contexto metodológico en el que se
explotan sus cualidades.
A criterio de numerosos autores8 los medios e incluso los que son fruto de las nuevas tecnologías,
no definen ´per sé´ un determinado modelo educativo, aún cuando condicionan en gran medida la
metodología empleada en la enseñanza y el aprendizaje. En este sentido, Cark y Salomón (1986)
expresan que “los medios de enseñanza no son en sí mismos factores causales del aprendizaje,
pero pueden propiciar de hecho la utilización de metodologías innovadoras en el aula”9. En
8 Fuente: González Castro, V., 1990; Escudero Muñoz, J.M., 1992; Pons, J. de P., 1992; Romero Morante, J., 200 9 Fuente: Cark y Salomón, 1986, citados por Pons, J. de P., 1992, pág. 148
15
especial, acerca del uso de las computadoras personales, muchos llaman a interrogarse en qué
medida las mismas pueden “… contribuir a cambiar la metodología de enseñanza, el contexto
educativo o los instrumentos puestos al servicio del profesor”6. Tal interrogante no puede parecer
exagerada, pues éstos pueden adoptar, de una manera dinámica, las características de otros
medios, al poseer una capacidad de representación e integración no antes vista, de aquí que se
consideren metamedios, como señalan Kay (1984) y Pons, J. de P. (1992).
Sin embargo, a pesar de las potencialidades de los nuevos medios técnicos para facilitar la
representación, modelación e interacción con la realidad, el valor pedagógico de los mismos se lo
imprime el contexto metodológico en el que se explotan sus cualidades10. Refiriéndose,
específicamente a la diversidad de los resultados obtenidos con el uso de computadoras
personales para facilitar el aprendizaje, y haciéndolo desde una perspectiva sociocultural, Pifarré,
M. y Jaume S. (2000) referenciando a Clemens y Sarama (1997) y a Salomón y Perkins (1998),
expresan que las mismas pueden explicarse por las características de las variables del contexto
educativo, entre las que señalan: el contenido de aprendizaje, las características de las actividades
de enseñanza y aprendizaje, la función del profesor, la interacción entre los alumnos, entre otras.
Los medios técnicos que se emplean en contextos metodológicos, pueden o no ser diseñados con
estos fines. Puede tratarse de materiales ad hoc (software para aprender un contenido curricular,
un programa de televisión para ejercitar algún idioma extranjero, etc.), diseñados con fines
didácticos, y adecuadamente fundamentada su explotación desde posiciones psicopedagógicas o
productos no diseñados originalmente con fines didácticos, pero poseedores de potencialidades
aprovechables con estos fines. Tanto en el contexto de la enseñanza, como de la actividad
científica contemporáneas, es muy frecuente la explotación de la computadora para la simulación
de procesos y fenómenos, y así acceder a su esencialidad a partir de la modelación.
A decir de González Castro, V. (1990), la simulación “… resume toda la teoría relacionada con el
proceso en el cuál se sustituyen las situaciones reales por otras creadas artificialmente… y de las
cuáles el estudiante debe aprender ciertas acciones, habilidades, hábitos, etc., que posteriormente
deberá transferir a la situación de la vida real con igual efectividad”. Para este propio autor, la
10 Fuente: Jiménez, J.A., 1992; Romero Morante, J., 2000; Pifarré, Manolo y Jaume Sanuy, 2000
16
misma intenta romper la diferencia que hay entre el aprendizaje de conceptos en el ámbito teórico
y su transferencia a situaciones prácticas. O sea, y como explícitamente lo reconoce, considera la
simulación como una actividad en la que el estudiante no acumula información teórica, sino que
la lleva a la práctica, con lo cuál esta se identifica con el entrenamiento puramente.
Sin embargo, ello es desestimar las potencialidades de la simulación como fuente de obtención de
conocimientos. La simulación inicia con la modelación de una parte de la realidad, en la que
ocurren procesos o fenómenos que por lo general no pueden ser estudiados por su velocidad,
complejidad, por lo costoso de su estudio por vía experimental, etc. Esta implica, en primera
instancia, la construcción de un modelo, que representando lo real, posibilita más fácilmente su
estudio.
En segundo término, la puesta en funcionamiento del mismo, con lo cuál se estudia virtualmente
ese proceso o fenómeno, penetrando en su esencialidad. Considerando entonces que el modelo
reproduce fielmente las características de la realidad, “… es posible hacer predicciones, evaluar
comportamientos y adquirir conocimientos con relación a la realidad modelada"11. En la
simulación computarizada, por su parte, “se trata de presentar el funcionamiento de un sistema o
dispositivo a través de la realización de una analogía matemática, realizada sobre ordenador”12.
El empleo de la simulación en el proceso de formación de profesionales tiene sus
particularidades, dadas en la explotación de simulaciones que modelen actividades de aplicación,
preferiblemente incluyendo la presencia de instrumentos virtuales (Martín Rodríguez, A., et. Al.,
2001), funcionamiento de circuitos, dispositivos, procesos productivos, etc., con vistas a
potenciar una actuación de los futuros profesionales acorde a los requerimientos de su futuro
contexto laboral.
Respecto a la contrastación experimental tradicional, la simulación ofrece las siguientes ventajas:
Ofrece la posibilidad de repetir, en condiciones idénticas y a partir de su modelación,
procesos y fenómenos, algo difícil de lograr en condiciones reales, y por tanto, estudiar
11 Fuente: Sureda Negre, J., 1986 12 Fuente: Sevillano García, Ma. L., 1995, pág. 273.
17
sistemáticamente sus comportamientos hasta lograr los objetivos deseados. Se optimiza así el
proceso de aprendizaje.
Elimina los riesgos que siempre se presentan en la interacción con la realidad, tanto para
dispositivos, instrumentos, etc., como para los estudiantes; con lo que se crea confianza en
ellos para implicarse en el estudio de esa realidad.
Permite la retroalimentación inmediata, pues los efectos que se logran en el funcionamiento
del sistema, fenómeno o proceso que se simula, como resultado de introducir modificaciones
en determinados parámetros, resultan inmediatos: lo que permite corregir la actuación del
estudiante en cada momento.
Cuando se utiliza la simulación con el objetivo de sistematizar la realización de acciones que
caracterizan la actuación del sujeto en cierto contexto, ayuda a optimizar dicha actuación.
Las características y ventajas antes referidas, evidencian que en el proceso de simulación pueden
desarrollarse acciones orientadas a la consecución de un determinado fin u objetivo. ¿Puede
entonces, considerarse la simulación un procedimiento metodológico? Existe consenso entre la
mayoría de los autores consultados13, en entender los procedimientos como un conjunto de
acciones ordenadas, orientadas a la consecución de una meta u objetivo.
Ubicándolo dentro del contexto metodológico, el procedimiento deviene instrumentación del
método, “… es un detalle del método, es decir, es una operación particular práctica o intelectual
de la actividad del profesor o de los alumnos”14; el que a su vez se instrumenta a través del
correspondiente sistema de medios que emplea la persona para la consecución de la tarea. A
pesar de ello, y como señalan algunos autores11 de la misma manera que no se puede concebir el
método como un conjunto de procedimientos, el procedimiento fuera del contexto del método,
pierde su significación.
13 Fuente: Lerner, I. Ya y Skatkin, M.N., 1981; Amaros y Llorens, 1986; Diseño curricular base, 1989; García Nadal, R., et. al., 1992; Coll y Valls, 1992; Pozo y Gómez Crespo, 2001 14 Fuente: Labarrere Reyes, G. y Valdivia Pairol, G.E., 2001, pág. 106.
18
Visto desde el proceso de enseñanza, el procedimiento es un conjunto de acciones del profesor
encaminadas al logro de un objetivo, que jerárquicamente se deriva del que orienta al método que
se emplea para dirigir el aprendizaje de los estudiantes, y que tienen lugar por medio del conjunto
de experiencias de naturaleza cognitiva e instrumental que ha acumulado, así como de los
correspondientes soportes técnicos. Desde el aprendizaje, el procedimiento constituye el conjunto
de acciones que desarrolla el estudiante para ir penetrando gradualmente en la realidad que
estudia, y la consiguiente construcción de un sistema cognitivo-instrumental que le permitirá
seguir penetrando en ella.
La simulación, por tanto, se constituye en procedimiento, tanto para la formación de conceptos y
construcción en general de conocimientos, como para la aplicación de éstos a nuevos contextos a
los que, por diversas razones, el estudiante no puede acceder desde el contexto metodológico
donde se desarrolla su aprendizaje.
Desde el punto de vista metodológico, a pesar de las potencialidades para ejecutar acciones
orientadas a la consecución de determinados fines, la simulación se identifica como
procedimiento metodológico, y no como método propiamente, por varias razones:
La modelación de la realidad que tiene lugar como resultado de la simulación, no constituye
un elemento determinante para penetrar en la esencia de la misma y llegar a conocerla: es
necesario el empleo de procedimientos que la complementen metodológicamente y alcanzar
entonces los objetivos planificados.
Como muchos de los simuladores no son diseñados con fines didácticos, su contextualización
debe realizarse por medio de acciones colaterales que debe realizar el profesor para que su
explotación esté en correspondencia con objetivos, contenidos, métodos, etc., del contexto
educativo donde se emplean. Es necesaria una “reconstrucción” pedagógica de los mismos.
La interacción de los simuladores propician con la realidad que se modela en los mismos, por
lo general, es personal, de aquí que sea necesario el diseño de tareas que permitan la
interacción entre los estudiantes.
19
Como se ha expresado anteriormente, la simulación puede utilizarse como procedimiento, tanto
para la formación de conceptos, como para la sistematización de conocimientos e
instrumentaciones. En el primer caso, su objetivo fundamental es la actualización de
conocimientos, a partir de las exigencias de esa parte de la realidad modelada; en el segundo, la
sistematización de instrumentaciones, tomando como referente las invariantes instrumentales que
caracterizan la actuación de los profesionales de ese contexto.
Generalmente el proceso de simulación se desarrolla a través de las siguientes etapas:
Presentación de la simulación. Se realiza por lo general, por medio de una representación
esquemática del circuito, dispositivo, proceso o fenómeno a simular; con lo cuál se ubica en
la parte de la realidad que se estudiará.
Emisión de hipótesis por parte de los estudiantes. En esta etapa se promueve la emisión de
hipótesis por parte de los estudiantes acerca del comportamiento del circuito, dispositivo,
profeso o fenómeno a simular, ante las condiciones determinadas y los parámetros prefijados,
a través del diseño de tareas con estos fines; de modo que el poder predictivo de los mismos
se toma como indicador de sus conocimientos e instrumentaciones.
Determinación de las acciones óptimas. En esta etapa se determinan las acciones que se
consideran optimizan la interacción de los estudiantes con la realidad que se modela. Para
ello, se recomienda tomar como referentes los invariantes estructurales de actuación de los
profesionales de la rama correspondiente, en esa realidad que se modela.
Constatación de la efectividad del proceso de simulación. Ello puede realizarse por medio
de tareas que permitan aplicar, a nuevas situaciones, los conocimientos e instrumentaciones
construidos durante el proceso de simulación. Ello incluye, nuevas simulaciones, a partir de la
modelación de procesos, fenómenos, circuitos, etc., de mayor complejidad.
Para ser usado como procedimiento metodológico para la sistematización de acciones, o sea,
básicamente como entrenador, se recomienda que la simulación cuente con las siguientes etapas:
20
Presentación de la simulación. Se realiza, por lo general, por medio de una representación
esquemática del circuito, dispositivo, proceso o fenómeno a simular; con lo cuál se ubica en
la parte de la realidad que se estudiará. A diferencia de su empleo para la formación de
conceptos, en este caso los estudiantes ya han comenzado a conocer esta realidad, poseen los
conocimientos básicos para interactuar con ella, y de lo que se trata, es de llevar las acciones
propias de la solución de problemas en esta área del conocimiento, hasta el nivel de habilidad.
Emisión de hipótesis por parte de los estudiantes. Con el sistema de conocimientos que
poseen los estudiantes sobre esta parte de la realidad, éstos pueden pronosticar el
comportamiento del circuito, dispositivo, proceso o fenómeno a simular; y en particular, la
influencia de los parámetros fundamentales en el comportamiento del mismo.
Determinación de las acciones a sistematizar. Una vez precisados los parámetros
fundamentales que determinan el comportamiento del circuito, dispositivo, proceso o
fenómeno que se modela, es posible determinar el sistema de acciones a desarrollar para
interactuar con el mismo. La simulación dará la posibilidad, como ningún otro procedimiento,
de sistematizar este sistema de acciones, hasta que éstas alcancen el nivel de habilidad.
Diseñar una actividad experimental. En esta etapa se realizará el diseño de una actividad,
donde se constate experimentalmente, el comportamiento del circuito, dispositivo, proceso o
fenómeno que se modeló, ahora en la práctica. Aunque la planificación de la interacción con
la realidad supone la inclusión de nuevas acciones, serán de mucha utilidad las sistematizadas
durante la simulación. Este será el mejor modo de transferir a la realidad, en el contexto
pedagógico, lo aprendido durante la simulación.
Independientemente de sus potencialidades implícitas, los medios técnicos de enseñanza carecen
de valor didáctico fuera de un contexto metodológico que complemente esas potencialidades
inherentes. Ello explica porqué, aún cuando la computadora personal puede ser definida como
metamedio por el número de prestaciones que ofrece, su empleo no determina la existencia de un
nuevo modelo educativo.
21
El empleo de la simulación computarizada parece restringido exclusivamente al desarrollo de
habilidades como resultado de la sistematización, en contextos virtuales, de acciones por parte de
los estudiantes; desestimando su explotación como fuente de obtención de conocimiento, a partir
de la modelación de la realidad que se puede lograr en éstas y que ayuda, como a veces ningún
otro procedimiento, a penetrar en su esencia. A pesar de sus posibilidades como fuente de
generación de acciones orientadas a fines u objetivos, la simulación no puede conceptuarse como
método propiamente. La naturaleza de la misma, las características de los simuladores
empleados, hacen necesario una complementación metodológica para que sean explotados en el
estudio de la realidad, con el empleo de otros procedimientos.
1.4 MODELADO DE SISTEMAS
Un modelo es una abstracción de la realidad que captura la esencia funcional del sistema, con el
detalle suficiente como para que pueda utilizarse en la investigación y la experimentación en
lugar del sistema real, con menos riesgo, tiempo y coste. Un modelo es un conjunto formado por
otros dos conjuntos:
Un conjunto de variables.
Un conjunto de relaciones entre las variables del modelo.
Las variables del modelo representan habitualmente magnitudes físicas del sistema que se
modela; las relaciones describen su comportamiento ante una cierta clase de situaciones.
Es posible realizar distintos tipos de clasificaciones de modelos. Un ejemplo de clasificación es la
que califica a los modelos de:
Físico. En algunos casos se puede construir un sistema físico cuyo comportamiento
represente el del sistema en estudio, por ejemplo, un modelo a escala de un barco.
Mental. Para mantener un vaso en equilibrio, el cerebro no precisa conocer la formulación
matemática de la ley de la gravitación universal, sino que a partir de cierta formulación
intuitiva se sirve de ella para efectuar el control del sistema.
22
Gráfico. Del mismo modo, pueden ser útiles gráficos que representen el comportamiento del
sistema ante distintas situaciones.
Matemático. En muchas situaciones, el comportamiento de los sistemas permite hacer uso de
las leyes físicas, químicas, etc., que los gobiernan, con las que se puede elaborar el modelo
del sistema preciso.
Computarizado. Con la aparición del computador como herramienta de cálculo y control, se
han elaborado programas que les permiten, en ciertos casos, adaptarse al sistema que se desea
controlar, con objeto de cumplir unas ciertas especificaciones.
Tipos de modelos.
Existe una gran cantidad de técnicas de modelado, y por ello, es posible construir una gran
cantidad de modelos para un sistema dado.
En la figura 1.3 se recoge en un pequeño diagrama algunas de las posibilidades de modelado más
comunes:
Figura 1.3
En la figura 1.3 se marcan con un recuadro etiquetado SIMULACIÓN aquellos modelos
susceptibles de ser empleados en simulación.
MODELO
FÍSICO SIMBÓLICO
SIMULACIÓN SIMULACIÓN
CUALITATIVO REGLAS
MATEMÁTICO
ANALÍTICO
ESTÁTICO DINÁMICO
NUMÉRICO
SIMULACIÓN
23
1.5 MODELO DE CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPOS
El paradigma de construcción de prototipos comienza con la recolección de requisitos, el
desarrollador y el usuario definen y encuentran los objetivos globales para el desarrollo del
software, identifican los requisitos conocidos y las áreas del esquema en donde es obligatoria una
definición más amplia.
Entonces aparece un “diseño rápido” el cuál se centra en una representación de esos aspectos del
software que serán visibles para el usuario. El mismo diseño rápido lleva a la construcción de un
prototipo, el cuál es evaluado por el usuario y lo utiliza para refinar los requisitos del software a
desarrollar, la interacción ocurre cuando el prototipo satisface las necesidades del usuario a la vez
que permite que el desarrollador comprenda mejor lo que se necesita hacer.
Lo ideal es que el prototipo sirva como un mecanismo para identificar los requisitos del software,
si se construye un prototipo de trabajo, el desarrollador intenta hacer uso de los fragmentos del
programa ya existentes o aplica herramientas que permiten generar rápidamente programas de
trabajo.
“En la mayoría de los proyectos, el primer sistema construido apenas se puede utilizar. Puede ser
demasiado lento, demasiado grande o torpe en su uso, o las tres a la vez. No hay alternativa sino
comenzar de nuevo y construir una versión rediseñada en la que se resuelven esos problemas.
Cuando se utiliza un concepto nuevo de sistema o una tecnología nueva, se tiene que construir un
sistema que no sirva y se tenga que tirar, porque incluso la mejor planificación no es omnisciente
como para que esté perfecta la primera vez. Por tanto, la pregunta sobre la gestión no es si
construir un sistema piloto y tirarlo. Tendrá que hacerlo. La única pregunta es si planificar de
antemano construir un desechable o prometer entregárselo a los clientes…”15
15 Ingeniería de Software. Un enfoque práctico. Cuarta edición. Roger S. Presuman. Pág. 24
24
1.6 MODELOS DE PROTOTIPOS
Un prototipo es una versión preliminar de un sistema de información o software con fines de
demostración o evaluación.
La construcción de prototipos puede ser una paradigma efectivo para la ingeniería del software,
la clave es definir las reglas del juego al comienzo; es decir, el usuario y el desarrollador se deben
poner de acuerdo en que el prototipo se construya para servir como un mecanismo de definición
de requisitos, entonces se descarta en una parte y se realiza el software con una visión hacia la
calidad y la facilidad de mantenimiento.
El prototipo puede servir como “un primer sistema”, aunque este puede ser una visión idealizada,
tanto a usuarios como a desarrolladores les gusta el paradigma de construcción de prototipos, a
los usuarios les gusta el sistema real y a los que desarrollan les gusta construir algo
inmediatamente, sin embargo, la construcción de prototipos puede ser problemática por las
razones siguientes:
Construir / revisar
maquetas
El usuario prueba la maqueta
Escuchar al usuario
25
El usuario ve lo que parece ser una versión del trabajo del software, sin saber que con la prisa
de hacer que funcione no se ha tenido en cuenta la calidad del software global o la facilidad
de mantenimiento a largo plazo. Cuando se informa de que el producto se debe construir otra
vez para que se puedan mantener los niveles altos de calidad, el cliente no lo entiende y pide
que se apliquen “unos pequeños ajustes” para que se pueda hacer del prototipo un producto
final. De forma demasiado frecuente la gestión de desarrollo del software es muy lenta.
El desarrollador a menudo hace compromisos de implementación para hacer que el prototipo
funcione rápidamente, se puede utilizar un sistema operativo o lenguaje de programación
inadecuado simplemente porque está disponible y porque es conocido; un algoritmo eficiente
se puede implementar simplemente para demostrar la capacidad. Después de algún tiempo, el
desarrollador debe familiarizarse con estas selecciones y olvidarse de las razones por las que
son inadecuadas. La selección menos ideal ahora es una parte integral del sistema.
Para la construcción de prototipos es necesario:
La identificación de los requerimientos.
Un diseño rápido.
Utilizar el prototipo.
Revisar y mejorarlo.
El prototipo puede ser eliminado si no cumple los requerimientos.
El prototipo puede llegar a ser parte del producto final.
Ventajas de la construcción de prototipos:
Útiles cuando los requerimientos son cambiantes.
Cuando no se conoce bien la aplicación.
Cuando el usuario no se quiere comprometer con los requerimientos.
Cuando se quiere probar una arquitectura o tecnología nueva.
Cuando se requiere rapidez en el desarrollo.
Desventajas de la construcción de prototipos:
No se conoce cuando se tendrá un producto aceptable.
26
No se sabe cuantas iteraciones serán necesarias.
Da una falsa ilusión al usuario sobre la velocidad de desarrollo.
Se puede volver el producto aun y cuando no este con los estándares requeridos.
1.7 CREACIÓN DE PROTOTIPOS DE SOFTWARE
El análisis hay que hacerlo independientemente del paradigma de ingeniería de software que se
aplique, sin embargo, la forma que toma este análisis varía.
En algunos casos es posible aplicar los principios operativos del análisis y obtener un modelo de
software del que se pueda desarrollar un diseño, en otras situaciones, se realizan recopilaciones
de requisitos u otras técnicas; se aplican los principios del análisis y se construye un modelo del
software a fabricar denominado prototipo para que lo valore el usuario y el desarrollador.
Se justifica la técnica de la creación de prototipos de esta manera:
Los métodos actuales más recomendados para definir los requisitos de sistemas de negocio
están diseñados para establecer un conjunto definitivo, completo, consistente y correcto de
requisitos antes de que el usuario diseñe, construya, vea o experimente el sistema. La habitual
y repetida experiencia industrial indica que a pesar del uso de técnicas rigurosas, en muchos
casos los usuarios todavía rechazan las aplicaciones por no considerarlas correctas o
completas cuando se han terminado. Consecuentemente se necesita una cara y prologada
revisión para armonizar la especificación original con la prueba definitiva de las necesidades
operativas reales. En el peor de los casos, en vez de hacer una remodelación del sistema
entregado, se abandona. Los desarrolladores pueden construir y probar en contra de las
especificaciones pero los usuarios aceptan o rechazan en función de las realidades operativas
actuales y verdaderas.
Aunque la cita anterior representa una visión extremista, su argumento fundamental es de peso,
en muchos, pero no en todos los casos, la construcción de un prototipo, emparejada
27
probablemente con métodos sistemáticos de análisis supone un enfoque eficaz de la ingeniería del
software.
1.8 SELECCIÓN DEL ENFOQUE DE CREACIÓN DE PROTOTIPOS
El paradigma de creación de prototipos puede ser de dos tipos:
Prototipo Cerrado. Se denomina a menudo prototipo desechable este prototipo sirve
únicamente como una basta demostración de los requisitos, después se desecha, y se hace una
ingeniería del software con un paradigma diferente.
Prototipo Abierto. Denominado prototipo evolutivo, emplea el prototipo como primera parte
de una actividad de análisis a la que seguirá el diseño y la construcción, el prototipo de
software es la primera evolución del sistema terminado.
Antes de poder elegir un enfoque abierto o cerrado, es necesario determinar si se puede crear un
prototipo del sistema a construir. Se pueden definir varios factores candidatos a la creación de
prototipos: área de aplicación, complejidad, características del usuario y del proyecto.
Cualquier aplicación que cree pantallas visuales dinámicas, interactúe intensamente con el ser
humano o demande algoritmos o procedimientos de combinaciones que deban crearse de manera
progresiva, es un buen candidato para la creación de un prototipo. Sin embargo, estas áreas de
aplicación deben ponderarse con la complejidad de la aplicación.
Como el usuario debe interactuar con el prototipo en fases posteriores es esencial que:
Se destinan recursos del usuario a la evaluación y refinamiento del prototipo.
El usuario sea capaz de tomar decisiones inmediatas sobre los requisitos.
En el siguiente cuadro se muestran un conjunto de seis típicas respuestas a cada una de las
preguntas específicas que ayudarán en la selección del enfoque de creación de prototipos:
28
Selección del enfoque apropiado de creación de prototipos:
PreguntaPrototipo desechable
Prototipo evolutivo
Trabajo preliminar adicional requerido
¿Se entiende el dominio de la aplicación? Si Si No¿Se puede modelar el problema? Si Si No¿Está el usuario suficientemente seguro de los requisitos básicos del sistema? Si/No Si/No No¿Están establecidos los requisitos y son estables? No Si Si¿Hay requisitos ambiguos? Si No Si¿Hay contradicciones en los requisitos? Si No Si
1.9 MÉTODOS Y HERRAMIENTAS PARA EL DESARROLLO DE PROTOTIPOS
Para que la creación del prototipo de software sea efectiva debe desarrollarse rápidamente para
que el usuario pueda valorar los resultados y recomendar los cambios oportunos. Para poder crear
prototipos rápidos hay disponibles tres clases genéricas de métodos y herramientas:
Técnicas de cuarta generación.
Componentes de software reutilizables.
Especificaciones formales y entornos para prototipos.
Técnicas de cuarta generación. Comprenden una amplia gama de lenguajes de consulta e
informes de bases de datos, generadores de programas y aplicaciones y de otros lenguajes no
procedimentales de muy alto nivel. Estas técnicas permiten generar código ejecutable
rápidamente son ideales para la creación rápida de prototipos.
Componentes de software reutilizables. Otro enfoque para crear prototipos rápidamente es
ensamblar más que construir el prototipo mediante un conjunto de componentes software
existente. Un componente software puede ser una estructura de datos, un programa o un
29
módulo. En todos los casos se debe diseñar el componente software de manera que permita
ser reutilizado sin un conocimiento detallado de su funcionamiento interno.
La combinación de prototipos con la reutilización de componentes de programa sólo
funcionará si se desarrolla un sistema bibliotecario de manera que los componentes
existentes estén catalogados y puedan recogerse.
Especificaciones formales y entornos para prototipos. Durante las pasadas dos décadas, se
han desarrollado varios lenguajes formales de especificación y herramientas como sustitutos
de las técnicas de especificación con lenguaje natural. Hoy en día los desarrolladores de estos
lenguajes formales están desarrollando entornos interactivos que:
o Permitan al analista crear interactivamente una especificación basada en lenguaje de un
sistema o software.
o Invoquen herramientas automáticas que traducen la especificación basada en el lenguaje
en código ejecutable.
o Permitan al usuario usar el código ejecutable del prototipo para refinar los requisitos
formales.