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DISEÑO DE UN LABORATORIO VIRTUAL PARA EL … · DISEÑO DE UN LABORATORIO VIRTUAL PARA EL ESTUDIO...

Date post: 21-Sep-2018
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DISEÑO DE UN LABORATORIO VIRTUAL PARA EL ESTUDIO PRÁCTICO DE CIRCUITOS CON SEMICONDUCTORES Y SUS APLICACIONES EN LA FORMACIÓN DE ESTUDIANTES DE INGENIERÍA Alfonso Pontes (1) , Pilar Martínez, Francisco Villatoro y David Luque Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Córdoba [email protected] (1) Resumen Una línea importante de trabajo en la educación científico-técnica actual es el desarrollo de estrategias e instrumentos de enseñanza que permitan mejorar el proceso de aprendizaje, entre las que destacan actualmente los recursos multimedia y programas de enseñanza asistida por ordenador. Por ello hemos desarrollado un laboratorio virtual, basado en un programa de simulación por ordenador, sobre el tema de materiales semiconductores y transistores que va a ser utilizado en la enseñanza de la ingeniería. Al diseñar esta herramienta didáctica, utilizando las nuevas tecnologías de la información, pretendemos alcanzar diversos tipos de fines educativos entre los que cabe destacar un conjunto de objetivos de carácter general relacionados con el avance de la informática educativa y otros objetivos más específicos relacionados con la mejora del proceso de formación de alumnos de Ingeniería. 1. INTRODUCCIÓN En las últimas décadas, las aplicaciones educativas de la informática han experimentado una gran evolución, tanto en el desarrollo de herramientas cada vez más potentes como en la mejora pedagógica de los contenidos de los programas de enseñanza asistida por ordenador aplicados a la electrónica y otras materias científicas o tecnológicas [1, 2] . En este área de trabajo, numerosos estudios han mostrado la utilidad didáctica de las nuevas tecnologías, como medios interactivos de comunicación que permiten el acceso a toda clase de la información (textos, imágenes, tipos diferentes de datos, gráficas, etc.), como instrumentos para la resolución de ejercicios y problemas, como herramientas que efectúan simulaciones de los experimentos y de los fenómenos científicos, o para medir y controlar experimentos de laboratorio [3] . En este contexto de aplicación de las nuevas tecnologías a la mejora de la educación científica y tecnológica se inserta este proyecto de trabajo, que se va a centrar en el desarrollo de un sistema multimedia de carácter educativo, donde se incluye entre otros módulos un tutorial interactivo y un laboratorio virtual sobre dispositivos electrónicos basados en la unión de semiconductores, como es el caso de los transistores. La importancia de tales dispositivos en la vida actual es muy grande, ya que la mayoría de sistemas electrónicos utilizados en la ciencia, en la tecnología, en la industria y en la vida cotidiana a través de los ordenadores, teléfonos, automóviles y electrodomésticos (Hi-Fi, TV, vídeo, etc.) utilizan transistores o circuitos integrados basados en transistores [4] .
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DISEÑO DE UN LABORATORIO VIRTUAL PARA EL ESTUDIO PRÁCTICODE CIRCUITOS CON SEMICONDUCTORES Y SUS APLICACIONES EN LA

FORMACIÓN DE ESTUDIANTES DE INGENIERÍA

Alfonso Pontes(1), Pilar Martínez, Francisco Villatoro y David LuqueEscuela Politécnica Superior de la Universidad de Córdoba

[email protected](1)

ResumenUna línea importante de trabajo en la educación científico-técnica actual

es el desarrollo de estrategias e instrumentos de enseñanza que permitanmejorar el proceso de aprendizaje, entre las que destacan actualmente losrecursos multimedia y programas de enseñanza asistida por ordenador. Porello hemos desarrollado un laboratorio virtual, basado en un programa desimulación por ordenador, sobre el tema de materiales semiconductores ytransistores que va a ser utilizado en la enseñanza de la ingeniería. Al diseñaresta herramienta didáctica, utilizando las nuevas tecnologías de la información,pretendemos alcanzar diversos tipos de fines educativos entre los que cabedestacar un conjunto de objetivos de carácter general relacionados con elavance de la informática educativa y otros objetivos más específicosrelacionados con la mejora del proceso de formación de alumnos de Ingeniería.

1. INTRODUCCIÓNEn las últimas décadas, las aplicaciones educativas de la informática han

experimentado una gran evolución, tanto en el desarrollo de herramientas cadavez más potentes como en la mejora pedagógica de los contenidos de losprogramas de enseñanza asistida por ordenador aplicados a la electrónica yotras materias científicas o tecnológicas [1, 2]. En este área de trabajo,numerosos estudios han mostrado la utilidad didáctica de las nuevastecnologías, como medios interactivos de comunicación que permiten el accesoa toda clase de la información (textos, imágenes, tipos diferentes de datos,gráficas, etc.), como instrumentos para la resolución de ejercicios y problemas,como herramientas que efectúan simulaciones de los experimentos y de losfenómenos científicos, o para medir y controlar experimentos de laboratorio [3].

En este contexto de aplicación de las nuevas tecnologías a la mejora dela educación científica y tecnológica se inserta este proyecto de trabajo, que seva a centrar en el desarrollo de un sistema multimedia de carácter educativo,donde se incluye entre otros módulos un tutorial interactivo y un laboratoriovirtual sobre dispositivos electrónicos basados en la unión de semiconductores,como es el caso de los transistores. La importancia de tales dispositivos en lavida actual es muy grande, ya que la mayoría de sistemas electrónicosutilizados en la ciencia, en la tecnología, en la industria y en la vida cotidiana através de los ordenadores, teléfonos, automóviles y electrodomésticos (Hi-Fi,TV, vídeo, etc.) utilizan transistores o circuitos integrados basados entransistores [4].

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Los transistores constituyen la base del creciente desarrollo de laelectrónica en las últimas décadas y, por tanto, el aprendizaje adecuado deeste tema se considera muy importante en varios niveles educativos, desde laenseñanza secundaria de carácter profesional y el bachillerato tecnológico,hasta la formación universitaria de ingenieros y científicos. Sin embargo,diversas trabajos realizados en el campo de la educación científica ytecnológica han reflejado que los alumnos de tales niveles presentanimportantes deficiencias de aprendizaje sobre el funcionamiento de talescomponentes, debido a las dificultades de comprensión de los modeloscientíficos subyacentes sobre el comportamiento físico de los semiconductores[5] y a que los montajes con transistores no dejan de ser circuitos de corrienteeléctrica. Sobre el tema de las dificultades de aprendizaje en electrocinética seha constatado que muchos estudiantes utilizan, de forma bastantegeneralizada, en la enseñanza secundaria y en la enseñanza superior, elrazonamiento local y secuencial para el análisis de tales sistemas [6, 7], sin teneren cuenta que todo circuito es un sistema físico global y que las modificacionesproducidas en cualquier lugar afectan a todo el sistema [8, 9].

Por tales motivos, en las enseñanzas técnicas se observa la necesidad dedesarrollar nuevos instrumentos y recursos educativos que ayuden a mejorar elproceso de aprendizaje de la electrónica básica, favoreciendo la evolución delas ideas intuitivas de los estudiantes hacia la construcción de concepcionescientíficas. En esta perspectiva, pretendemos que nuestra aplicación sirva deayuda para la comprensión del funcionamiento del transistor y de las unionesentre semiconductores en las asignaturas de electrónica del bachilleratotecnológico y en los primeros cursos de enseñanzas técnicas universitarias.

Somos conscientes de que en el campo de la electrónica existenimportantes herramientas orientadas a la simulación de circuitos electrónicos(Pspice, Labview, Softwire...), que permiten estudiar analíticamente sistemaselectrónicos de gran complejidad, pero tales herramientas requieren unaimportante formación previa del usuario en el campo de la electrónica. Por elcontrario, a pesar de la aplicación creciente de los ordenadores en la educacióncientífico-técnica, apenas existen programas educativos de simulación delcomportamiento físico de los transistores, tanto en el plano microscópico comomacroscópico, que ayuden a los estudiantes de bachillerato técnico y deprimeros cursos de universidad a comprender adecuadamente elfuncionamiento de tales componentes electrónicos.

Por estas razones que se han expuesto anteriormente es por lo quehemos llevado a cabo un proyecto de trabajo centrado en el desarrollo de unaaplicación informática sobre el tema específico del comportamiento de lostransistores a nivel microscópico y a nivel de componente de un circuito. Estaaplicación, cuyos fines son fundamentalmente educativos, está integrada pordiversos módulos que se explicarán en un apartado posterior, entre los que hayque destacar un módulo de animaciones sobre procesos físicos relacionadoscon el comportamiento de los semiconductores y un módulo denominadolaboratorio virtual sen el que se pueden realizar experiencias simuladas sobrelas aplicaciones de los transistores.

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2. LOS LABORATORIOS VIRTUALES COMO RECURSOS DIDÁCTICOS ENINGENIERÍA

2.1. Funciones educativas de los recursos multimedia en las enseñanzastécnicas

Los laboratorios virtuales y programas de simulación son recursosinformáticos que forman parte del amplio catálogo de programas multimedia deenseñanza asistida por ordenador (EAO). A lo largo del periodo recorrido por lainformática educativa, desde de la década de los años setenta del pasadosiglo, se han diseñado numerosos recursos de este tipo para todas las materiasy niveles educativos, se han realizado muchas experiencias didácticas y se hapublicado una gran cantidad de trabajos de investigaciones sobre la influenciade los programas de ordenador en múltiples aspectos del proceso deenseñanza y aprendizaje [10, 11, 12]. En tales trabajos se ha puesto de manifiestoque los recursos informáticos aplicados a la educación científica y tecnológicapueden colaborar, de forma importante, a desarrollar una serie de funcioneseducativas que se comentan a continuación.

En primer lugar los recursos multimedia ayudan a mejorar la adquisiciónde conocimientos de tipo conceptual, porque permiten presentar todo tipo deinformación sobre cualquier materia (textos, imágenes, sonidos, vídeos,simulaciones). Las nuevas tecnologías de la información y, de modo especial,Internet permiten desarrollar ciertas destrezas de carácter intelectual quecontribuyen a la formación integral del estudiante, ya que ayudan a desarrollarla capacidad indagadora mediante la búsqueda de información, la curiosidad, elautoaprendizaje y, de paso, contribuyen a mejorar la alfabetización tecnológicade los ciudadanos mediante el uso y familiarización con la tecnología.

Los programas de ordenador que incluyen simulaciones y laboratoriosvirtuales también contribuyen a desarrollar habilidades científicas tales como laelaboración de razonamientos científicos, la construcción e interpretación degráficos, la elaboración y evaluación de argumentos para analizar teoríascientíficas opuestas, la adquisición de técnicas de laboratorio asistido porordenador o el aprendizaje cooperativo mediante el trabajo en grupos. Tambiénpermiten aprender a manejar el propio ordenador como instrumento de mediday de análisis de datos experimentales en el laboratorio, aprender a diseñarprácticas de laboratorio mediante programas de simulación de procedimientosexperimentales [13]. Por último, hay que indicar que el hecho de trabajar conprogramas de ordenador interactivos ayuda a fomentar la actividad de losalumnos durante el proceso educativo, lo cual favorece el intercambio de ideas,la motivación y el interés de los alumnos por el aprendizaje de las ciencias,como han puesto de manifiesto algunos trabajos sobre esta temática [14].

2.2. Características de los Laboratorios VirtualesLas simulaciones por ordenador son programas que permiten

representar en la pantalla el comportamiento y la evolución de un sistemanatural o tecnológico. Dentro de este tipo de programas, además de lassimulaciones sobre procesos científicos, que proporcionan solucionesdinámicas sobre un determinado problema, también existen algunos tipos de

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aplicaciones educativas muy específicas como son las animaciones y loslaboratorios virtuales, que representan un papel importante en el software quehemos elaborado sobre semiconductores y transistores. Una animación omodelización animada consiste en la simulación de un proceso sin incluirparámetros cuantitativos que puedan ser introducidos o modificados por elusuario, de modo que el objetivo de este tipo de simulación consiste enmostrar, desde un punto de vista gráfico o visual, la evolución de un sistemacomo puede ser el caso del crecimiento de una célula, el movimiento de losplanetas, los cambios atómico-moleculares de una reacción química o elfuncionamiento de una aplicación tecnológica.

Por otra parte, las experiencias simuladas por ordenador, tambiéndenominadas laboratorios interactivos de simulación o laboratorios virtuales,muestran de forma realista o de forma simbólica un sistema experimental,formado por instrumentos de medida y otros componentes materiales de unlaboratorio científico o técnico, en el que se permite a los alumnos diseñarexperiencias simuladas arrastrando componentes desde una caja deherramientas virtual hasta una ventana de simulación del experimento, o sepresenta en pantalla el montaje de una experiencia virtual para que el alumnomodifique las variables de entrada del sistema y observe los resultados queofrecen los instrumentos de medida virtuales que forman parte del sistema [13].Hasta ahora los programas de simulación de experiencias se han desenvueltoesencialmente en el campo de la representación simbólica [15], pero con losavances tecnológicos que se están produciendo actualmente en el campo de larealidad virtual y sus aplicaciones en la educación científica, es probable queen los próximos años podamos disponer de laboratorios virtuales muyparecidos a los montajes experimentales reales [16].

3. DESCRIPCIÓN DE LA APLICACIÓN INFORMÁTICA

3.1. Objetivos del programaEl proyecto de elaboración de software que hemos llevado a cabo se ha

centrado en el desarrollo de una aplicación informática sobre el tema específicodel comportamiento de los transistores a nivel microscópico y macroscópico,que pueda ser útil en el terreno educativo de las enseñanzas técnicas. Desdeel punto de vista de la implementación informática, se pretendía que estaaplicación incluyera diferentes módulos: evaluación de conocimientos (previoso postinstruccionales), tutorial, laboratorio virtual, animaciones, ayuda, etc.

La principal utilidad del material didáctico que se deseaba lograr, encomparación con otros recursos de enseñanza, era que permitiera acceder a lasimulación de los fenómenos estudiados y que se pudieran realizarexperimentos virtuales con cierto grado de realismo, de modo que el usuariopudiera modificar las variables independientes o las condiciones iniciales y quepudiera analizar los cambios que se originaran en los sistemas. También sepretendía desarrollar destrezas científicas relacionadas con el aprendizaje deprocedimientos experimentales, tales como el montaje de prácticas mediante laayuda de un tutorial de prácticas guiadas.

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3.2. Diseño de la interfazLa interfaz de esta aplicación se basa un entorno de fácil manejo y

entendimiento para el usuario. Por ello el software se ha diseñado para poderejecutarse en el sistema Windows, ya que su entorno gráfico permite realizaruna interfaz potente y flexible. La entrada al sistema se realiza a través delmenú principal que se muestra en la figura 1. Esta pantalla permite al usuarioacceder a cada uno de los módulos o partes de los que consta el programa.

En el mbotón izquierse accede adesplegablespantalla, a locombinaciónparte del usuen el contexterror y adveusuario y la importante, c

3.3. MódulosComo

siguientes Animacionesaspectos ese

3.3.1. TutoriaEn este

usuario puedy transistore

Figura 1.- Interfaz del menú principal del programa.

enú principal el usuario solamente tendrá que hacer clic, con eldo del ratón, sobre el icono del módulo en el que desea trabajar y la interfaz de cada módulo, que posee en cada caso los menús estándares de Windows, colocados en la parte superior de las cuales se puede acceder mediante el ratón o mediante una

de teclas establecida. Con el fin de evitar acciones erróneas porario, se desactivarán aquellas operaciones que sean inapropiadaso en el que se encuentre. Además se proporcionarán mensajes dertencias, para asegurar la satisfactoria comunicación entre elinterfaz. El sistema debe pedir verificación de cualquier acciónomo la de salir del programa.

del sistemase puede observar en la figura 1, el programa consta de losmódulos: Tutorial, Laboratorio virtual, Prácticas guiadas,, Autoevaluación y Ayuda. A continuación se describen losnciales de tales módulos.

lesmódulo se tiene acceso a cuatro documentos hipertexto donde ele consultar todos los temas fundamentales sobre semiconductoress, o puede encontrar información sobre el fundamento teórico de

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los laboratorios virtuales, las prácticas guiadas y las animaciones. Para accedera este módulo el usuario deberá Pulsar sobre la opción "Tutoriales" de laPantalla Principal y se encontrará con un submenú en el que aparecerán loscuatro tipos de tutoriales: Tutorial general, Tutorial de Animaciones, Tutorial deLaboratorios virtuales y Tutorial de Prácticas guiadas. El usuario solamentetendrá que hacer click con el botón izquierdo del ratón sobre el icono del tipo detutorial que quiera seleccionar. Por ejemplo, el usuario puede acceder enprimer lugar al tutorial general, donde se encontrará con un índice decontenidos teóricos sobre semiconductores y transistores, mostrado en la figura2, que puede consultar a modo de libro electrónico. En este tutorial y en losotros restantes el usuario podrá moverse de una forma fácil e intuitiva utilizandolos hipervínculos del documento interactivo, los cuales estarán en color rojo ysubrayados, excepto los hipervínculos del índice que son de diferentes colores.Desde el Tutorial general o desde los otros tutoriales el usuario también tendráacceso a cada uno de los restantes módulos del programa. Para ello sólotendrá que pulsar sobre el botón correspondiente, de la barra de botonessituada en la parte inferior de la pantalla.

3.3.2. AnimEn e

animacionecomportamfabricación citan en la t

Para "Animacioninterfaz de

Figura 2.- Interfaz del tutorial general.

acionesste módulo el usuario tendrá a su disposición tres bloques des en los que se modeliza, mediante simulaciones dinámicas, eliento a nivel microscópico de los transistores y diversos métodos dede tales dispositivos. Las animaciones incluidas en tales bloques seabla 1.

acceder a este módulo el usuario deberá pulsar sobre el botónes" del Menú Principal, o bien desde el botón “Animaciones” de lacada uno de los tutoriales. A modo de ejemplo, en la figura 3 se

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visualiza la interfaz de una de estas animaciones, que corresponde al tipo detransistor bipolar PNP. La interfaz de dicha animación, que es similar a lasrestantes, presenta los siguientes botones: 1) Comenzar, que inicia el procesodinámico representado en la animación; 2) Detener, que detiene la animaciónen el instante que interese al usuario; 3) Continuar, para seguir reproduciendola animación; 4) Tutorial de animaciones, que permite acceder al submóduloTutorial de animaciones para consultar alguna cuestión sobre la animación quese está ejecutando; 5) Salir, para abandonar la simulación y volver al menú deanimaciones; y 6) Símbolo, que muestra el símbolo del tipo de transistor que seestá simulando.

TIPOS DE TRANSISTORES PROCESOS DEFABRICACIÓN

TECNOLOGÍA DETRANSISTORES

Bipolar tipo PNPBipolar tipo NPNFET de canal NMOSFET de empobrecimientoMOSFET de enriquecimientoVMOS

Implantación iónicaDifusiónAleaciónRegión de deplexiónSemiconductores tipo PSemiconductores tipo N

Transistor creado por difusiónTransistor creado por aleaciónTiristorTransistor planarProceso V-ATE

Tabla 1. Animaciones incluidas en la aplicación.

F

3.3.3. LaboEn es

conjunto amque podrá permitirá vissobre el co

igura 3.- Ejemplo de animación sobre el transistor bipolar PNP.

ratorios virtualeste módulo el usuario tendrá a su disposición la simulación de unplio de montajes experimentales formados con transistores, en los

ir introduciendo y modificando los datos de entrada. El programaualizar los respectivos datos de salida y algunas gráficas de interésmportamiento del circuito simulado en cada caso. Para acceder a

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este módulo el usuario deberá pulsar sobre el icono "Laboratorios Virtuales" delMenú Principal , o bien desde el botón “Laboratorios Virtuales” de la interfaz decada uno de los tutoriales. Las experiencias simuladas en este módulo son lassiguientes: Circuito con transistor en emisor común, Circuito con transistor enbase común, Amplificador simple, Amplificador simple estable, Amplificadorsimple estable con desacoplo, Transistor como conmutador, Transistorconmutado con resistencia LDR, Transistor como interfaz con elementos decontrol todo/nada y Esquema electrónico de una puerta NAND.

A modo de ejemplo, en la figura 4 se visualiza la interfaz del montajeexperimental correspondiente al transistor con emisor común. Esta interfaz,como en los restantes montajes, presenta los siguientes botones: 1) Tutorial dePrácticas, que permite acceder al hipertexto Tutorial de prácticas y consultaralguna cuestión sobre la experiencia; 2) Calcular, que permite visualizar losparámetros de salida una vez introducidos todos los parámetros de entradarequeridos; 3) Repetir, que inicializa todos los medidores de los parámetros desalida para diseñar una nueva experiencia; 4) Menú Principal, que permitevolver al Menú Principal; 5) Laboratorios Virtuales, que permite regresar almenú de los Laboratorios Virtuales; y 6) Gráficas, que muestra ciertas gráficasde interés sobre las magnitudes implicadas en la experiencia simulada.

Fig

3.3.4. E

prácticde moen esttransis

ura 4.- Ejemplo de laboratorio virtual sobre transistor NPN con emisor común.

Prácticas guiadasn este módulo el usuario tendrá a su disposición un conjunto deas virtuales guiadas en las que se simulara secuencialmente el procesontaje y las mediciones a realizar. Las prácticas guiadas que se simulane módulo son las siguientes: Comprobación de transistores, Circuito contor en base común, Circuito con transistor en emisor común y Circuito

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amplificador. Para acceder a este módulo el usuario deberá pulsar sobre elbotón "Prácticas Guiadas" del Menú Principal, o bien desde el botón “PrácticasGuiadas” de la interfaz de cada uno de los tutoriales.

A modo de ejemplo, en la figura 5 se visualiza la interfaz de una de estasprácticas guiadas, donde se muestra la figura del montaje y los siguientesbotones: 1) Continuar, que presenta al usuario el siguiente paso si el actual seha realizado correctamente o presenta un mensaje de error en el caso de queel usuario haya realizado mal el paso actual; 2) Polímetros, que presenta lospolímetros en los pasos en los que haya que realizar medidas de magnitudesdel circuito; 3) Generador de frecuencias, que presenta el generador defrecuencias en los pasos en los que haya que introducir una señal de entrada alcircuito; 4) Osciloscopio, que visualiza el osciloscopio en los pasos en los quehaya que realizar medidas de magnitudes del circuito visualizando la forma deonda de éstas; 5) Tutorial de Prácticas guiadas, que muestra el Tutorial dePrácticas guiadas para consultar alguna cuestión sobre la experiencia queestamos simulando; y 6) Salir, que permite abandonar la experiencia y volver almenú de prácticas guiadas.

Fig

3.3.5. AuEs

ir respoconocimimódulo dVerdadersumandorespuestPara el c“No lo sé

ura 5.- Ejemplo de práctica guiada sobre transistor con emisor común.

toevaluaciónte módulo presenta una serie de cuestiones que el usuario tendrá quendiendo secuencialmente para saber si ha adquirido o no losentos explicados en los tutoriales. Las cuestiones que integran ele autoevaluación sólo tienen tres posibles opciones de respuesta:o, Falso y No lo sé. Cada vez que se elige la respuesta correcta se va un punto para obtener la calificación global al final del test, pero si laa no es correcta se resta un punto del total de puntos acumulados.aso en el que el usuario esté indeciso se da la opción de respuesta” en la cual no se sumará ni restará ningún punto de la nota final.

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Para acceder a este módulo el usuario deberá pulsar sobre el botón"Autoevaluación" del Menú Principal, o bien desde el botón “Autoevaluación” dela interfaz de cada uno de los tutoriales. Antes de iniciar la autoevaluación se lemostrará al usuario una pantalla inicial en la que se le comunica el sistema depuntuación y a continuación se pasa a la realización del cuestionario. Cuandoel usuario termina de contestar a todas las cuestiones formuladas aparecerá lapantalla de balance de puntos, en la que se indicará el grado de conocimientosque tiene el usuario.

3.3.6. AyudaEl usuario puede acceder, en cualquier fase de la ejecución del

programa, a un módulo de ayuda que consiste en un hipertexto donde seproporciona información completa e interactiva sobre la estructura y uso delprograma. El programa irá orientado sobre su manejo a usuarios con un nivelno demasiado alto de informática, ya que la interfaz es fácil de manejar yademás el programa proporciona una información constante al usuario sobrequé puede hacer y cómo debe hacerlo.

4. APLICACIONES DIDÁCTICAS Y CONCLUSIONESEn este trabajo hemos presentado la primera fase de un proyecto

destinado a desarrollar una herramienta educativa de carácter multimediasobre transistores que permita realizar experiencias simuladas, que dispongade una interfaz amigable, que resulte interactiva y fácil de utilizar para losalumnos, que permita navegar por las diversas partes del programa y dispongade ayuda en cualquier punto del sistema. Al mismo tiempo hemos intentadoque el programa sea útil desde el punto de vista didáctico, incluyendoactividades de aprendizaje, imágenes, animaciones o simulaciones y otrosrecursos gráficos que faciliten la comprensión de los fenómenos estudiados.

Desde el punto de vista de su implementación informática esta aplicaciónincluye diferentes módulos: autoevaluación de conocimientos, sistema tutorialinteractivo constituido por cuatro bloques de contenidos, conjunto deanimaciones, laboratorios virtuales, módulo de prácticas guiadas y un módulode ayuda. Desde el punto de vista educativo, la principal utilidad de laherramienta propuesta, en comparación con otros recursos de enseñanza,consiste en permitir acceder a la simulación de los fenómenos estudiados yrealizar experimentos virtuales con cierto grado de realismo, de modo que elestudiante pueda modificar las variables independientes o las condicionesiniciales y pueda analizar los cambios que se producen en los sistemas.

Con el desarrollo de esta aplicación creemos que es posible llegar aobtener algunas ventajas de tipo educativo tales como: la representación en lapantalla del ordenador de situaciones prácticas que sólo pueden realizarse enel laboratorio, la idealización de las condiciones experimentales, larepresentación de situaciones que a veces requieren equipos no disponiblespor el alumno (o al menos no tan accesibles como un programa de ordenador),el uso de modelos que representan aspectos parciales de la realidad, la

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repetición de procesos cuantas veces desee el estudiante, la manipulación ycontrol de variables, la autoevaluación del aprendizaje desarrollado, etc.Creemos que con ayuda de una aplicación de este tipo se puede comenzar aresolver el problema de la masificación de las aulas y laboratorios con un bajocoste, ya que se pueden utilizar las aulas de informática de los centros comosoporte de infraestructura, lo cual es mucho más versátil y barato que loslaboratorios experimentales, que son específicos de cada asignatura. Por otraparte nuestros alumnos pueden disponer de una copia del programa en supropio ordenador y utilizarlo en casa como herramienta de estudio.

En la actualidad, tras el diseño de un primer prototipo del programa, enla segunda fase del proyecto hemos comenzado a utilizar este laboratoriovirtual como una herramienta complementaria de los medios didácticostradicionales, con vistas a conseguir una labor docente más personalizada,frente a la masificación actual de los primeros cursos de las carreras técnicasuniversitarias, y hemos diseñado tareas que favorezcan el aprendizajesignificativo de los alumnos y alumnas, en el tema de materialessemiconductores, integrando las nuevas tecnologías con los avances de lainvestigación didáctica.

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