Uso Plataforma Arduino

220 Pages·2017·4.11 MB·Spanish

by  Alfredo Avella

Curso Básico de Microcontroladores en un Aula Virtual
Uso Plataforma Arduino –Iniciación-

Trabajo presentado ante la Ilustre Academia de la Ingeniería y el Hábitat
por el Ing. Alfredo Avella Guevara como requisito parcial para optar
a su incorporación como Miembro Correspondiente por el estado Anzoátegui

Caracas, Abril de 2017

correo electrónico [email protected]

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INDICE Pág.
Portada 1
Índice 2
Dedicatoria 3
Agradecimientos 4
Resumen 5
Introducción 6
Capítulo I, PROPUESTA TRABAJO DE INCORPORACION
La idea 8
Relevancia del tema propuesto y tiempo 10
Delimitación del tema 10
Reformulación de propuesta de Trabajo de Incorporación 11
Uso de las TIC´s en la educación 14
Sobre la plataforma de administración de un aula virtual 15

Capítulo II, BASES TEORICAS
Antecedentes sobre la Educación a Distancia –ED- 19
Sobre bases teóricas de la Educación a Distancia –ED- 20
Sobre comunicación y filosofías de la educación 23

Capítulo III, LA MODALIDAD VIRTUAL
Sobre la educación virtual 24
Sobre las teorías de aprendizaje en el aula virtual 30
Sobre las estrategias instruccionales virtuales o e-estrategias 33
Sobre el aprendizaje colaborativo y aplicaciones tecnológicas 36
Características y habilidades del e-moderador 39
Sobre Internet, Web 2.0, las redes sociales –RSI- y el aprendizaje 42
Criterios de Evaluación en EVEA, o en la modalidad virtual 46
Sobre el aprendizaje en línea y como superar el aislamiento del discente 50

Capítulo IV, PROPUESTA DE CURSO A LA UNA
Sobre educación a distancia antes de la propuesta “Plan curso UNA” 54
Sobre una matriz de e-estrategias para el curso a la UNA 63
Sobre la propuesta a la UNA del curso “Uso plataforma Arduino –Iniciación-” 64
La propuesta inicial del curso "Uso Plataforma Arduino –Iniciación-" 68
Propuesta plan del curso “Uso plataforma Arduino –Iniciación-”, oct.2015 77
Láminas que simulan el montaje del curso propuesto en la plataforma UNA 116
Capítulo V, CONSIDERACIONES y REFLEXIONES FINALES. Listas y Anexos
Consideraciones finales sobre la propuesta plan del curso a la UNA 134
Referencias sobre el tema estudiado, antecedentes y contexto actual 137
Reflexiones finales sobre el “aula virtual” de cara a la “educación del futuro” 184
Sobre Fuentes y Bibliografía 201
Lista de abreviaturas utilizadas 201
Lista de figuras 202
Lista de láminas 202
Lista de archivos vinculados a este documento y “nube palabras” 203
Bibliografía 210
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DEDICATORIA

A MI FAMILIA

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AGRADECIMIENTOS

A LOS PROFESORES DE LA UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA –UCV-
QUIENES ME DIERON LUCES EN INGENIERIA ELÉCTRICA

A LOS PROFESORES DE LA UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA –UCV-
QUIENES ME INICIARON EN EL DISEÑO Y TUTORIA VIRTUAL

A LA PROFESORA JUDIT CARVALLO QUIEN ME ORIENTO EN EL MODELO
INSTRUCCIONAL DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA –UNA-

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Resumen: El documento incluye antecedentes sobre la educación a distancia en línea o
educación virtual. Se reformula la propuesta de trabajo de incorporación presentada, en
octubre 2015, a la Academia Nacional de Ingeniería y el Habitat –ANIH- para ajustarla al
modelo de aprendizaje de la Universidad Nacional Abierta –UNA- de Venezuela. Se hace
una introducción sobre las tradicionales teorías de la educación y sobre los modelos de
enseñanza-aprendizaje asociados al uso de las Tecnologías de Información y Comunicación
–TIC´s-, para ser instalados sobre una plataforma que concibe al espacio virtual. Se
presentan las teorías y estrategias del aprendizaje en la modalidad virtual incluyendo
recursos y herramientas disponibles en la red. Se elaboran las consideraciones previas y la
propuesta de un curso a la UNA utilizando la modalidad educativa de aprendizaje
colaborativo y significativo; todo ello, para el curso "Uso Plataforma Arduino –Iniciación-
”, el cual utiliza un dispositivo microcontrolador denominado Atmel. Se pretende que el
curso sea de utilidad para el análisis, estudio y solución de problemas sencillos que se
presentan en las carreras de "Ingeniera de Sistemas" y de "Ingeniería Industrial" de la UNA.
El curso se realizaría bajo la modalidad virtual con apoyo presencial de profesores-asesores
en los centros locales y cuyas actividades se desarrollarían en la plataforma “Moodle” de la
UNA. A partir de los aspectos tratados en el presente trabajo y de citas de terceros autores,
se hacen reflexiones en lo atinente al contexto nacional con miras a posibles directrices y
estrategias públicas para el desarrollo del país.

Summary: The document includes background on “on line” distance education or virtual
education. The proposed incorporation work presented, in October 2014, to the National
Academy of Engineering and Habitat –ANIH- has been redrafted to fit the learning model
of the National Open University of Venezuela -UNA-. An introduction to the traditional
theories of education and teaching-learning models associated with the use of Information
Technology and Communication –TIC´s- is done to be installed on a platform that creates
the virtual space. Theories and strategies of learning in virtual mode including resources
and tools available on the network are presented. The previous considerations and the
proposed course to the UNA are made using the meaningful and collaborative learning
education mode; all for the course "Using Arduino platform -Initiation-" which uses a
device called Atmel microcontroller. It is intended that the course will be useful for
analysis, study and solution of simple problems that occur in “Systems Engineering "and"
Industrial Engineering careers at "UNA. The course will be conducted under the virtual
mode with face to face support teacher-advisers in local centers and whose activities would
be developed on the UNA "Moodle" platform. From the aspects treated in the present work
and quotations from third authors, reflections are made regarding the national context with
a view to possible guidelines and public strategies for the development of the country.

El documento se ha organizado en cinco capítulos:
Capítulo I, la idea y consideraciones sobre el tema; propuesta reformulada del trabajo de
incorporación, objetivo, delimitación; uso de las TIC´s en la educación
Capítulo II, antecedentes y bases teóricas de la educación a distancia.
Capítulo III, educación virtual, modalidades de aprendizaje y estrategias virtuales.
Capítulo IV, consideraciones al curso que se propone a la UNA
Capítulo V, consideraciones, reflexiones, listados: abreviaturas, figuras, láminas y archivos.
Descriptores: aula virtual, educación a distancia, microcontroladores, Arduino, Fritzing
Descriptors: on line course, distance virtual education, microcontrolers, Arduino, Fritzing
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Introducción:
La electrónica es un área donde el conocimiento ha cambiado a gran velocidad produciendo
transformaciones significativas en la época en que nos ha tocado vivir. El presente trabajo
propone el inicio al uso de microcontroladores haciendo uso del aprendizaje significativo –
aprender haciendo- junto con el aprendizaje colaborativo donde el grupo junto con su
profesor interactúan y aprenden en conjunto –aprendizaje colaborativo-.

El microcontrolador es un dispositivo electrónico que se encuentra presente en la mayoría
de los equipos y sistemas modernos, desde equipos electrométricos, automóviles, hasta
sistemas de control sofisticados. Sus aplicaciones están por doquier y al alcance de novatos
y expertos. El microcontrolador permite entradas y salidas como un computador de
escritorio, tiene su procesador interno, memorias y otros elementos circuitales. Sus
limitaciones son las de un dispositivo con capacidad de hacer tareas simples y específicas.

Antes de hacer la propuesta del curso en un aula virtual a la UNA, se hacen consideraciones
sobre la Educación a Distancia –ED-, virtual, bidireccional, asíncrona o síncrona, como un
modelo educativo que se apoya en las tecnologías de comunicación e información –TIC´s-
y que se conoce “e-learning”; el cual nace del concepto de “educación a distancia” pero sin
embargo por sí mismo no resuelve la situación. La modalidad semi-presencial o sea
parcialmente virtual y el resto del tiempo en el campus de la casa de estudios serían
diferentes a la opción semi-presencial de la UNA ya que el grupo de alumnos no asiste
simultáneamente con el profesor-asesor del Centro de Apoyo Local, donde habría una
asistencia individual.

En el “aula virtual” se materializaría más aprendizaje que enseñanza y cuando es del tipo
colaborativo entonces se produciría el aprendizaje significativo: “aprender a aprender”. La
ED virtual puede estar instalada en una plataforma informática con “software” abierto, que
ofrece un espacio compatible con los recursos y herramientas disponibles en la red de redes
o Internet. En el “aula virtual”, serían viables innovadoras metodologías instruccionales y
pedagógicas orientadas a la interacción profesor-estudiante, estudiante-estudiante, y
estudiante-contenidos e igualmente la gerencia y administración, por parte del docente.
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En el e-learning se les exige a los participantes ciertas habilidades y destrezas asociadas al
“aula virtual”. Ahora además de ser “buen maestro” y experto en el contenido del área de
conocimiento específica, se habla de un profesor conocedor de modernas metodologías de
enseñanza y de tecnologías del “campus virtual”. Al final, el docente resulta uno más en el
proceso del aprendizaje colaborativo y significativo del “aula virtual.
Pareciera que el cambio de lo presencial a lo virtual debería ser gradual aunque la
tecnología esté disponible. Pedir a los estudiantes adaptarse a lo virtual cuando también es
también novedoso para los profesores no sería equitativo. Ambos requieren preparación
antes de una inmersión virtual. Los materiales de Enseñanza-Aprendizaje deben estar en
permanente revisión. El modelo que se propone sería una mezcla de lo colaborativo con lo
significativo; sin embargo, las tradicionales teorías de aprendizaje: conductismo,
cognitivismo y constructivismo siguen teniendo vigencia y compatibilidad con el
“conectivismo” que se asocia a las TIC´s.
En el aula virtual las acciones didácticas denominadas e-estrategias permitirían armonizar
el contenido y con recursos de apoyo a objeto de optimizar la interacción del proceso
enseñanza-aprendizaje para buscar el aprendizaje colaborativo “colectivo”, donde el
profesor es uno más del grupo. El docente iría aprendiendo al revisar su material y
estrategia, para asegurar el logro de sus objetivos y así beneficiaría a los discentes y al
mismo profesor. Se trata de mayores habilidades pedagógicas al poder interactuar de forma
asíncrona.
Antes de la propuesta de un curso a la UNA se revisan los fundamentos de la orientación
teórica que sustenta a esta modalidad educativa así como algunas de sus características y
principios. Por razón de los costos asociados a dispositivos y componentes electrónicos se
ha diseñado el curso con un simulador virtual de la denominada plataforma Arduino. Se
aspira que las argumentaciones sean lo suficientemente convincentes para que sea aceptada
por las instancias del caso dentro de la Universidad Nacional Abierta –UNA-.
El entusiasmo del suscrito por emprender este trabajo se origina por haber tenido la
oportunidad de conocer algunos aspectos sobre la metodología educativa, abierta y a
distancia de la Universidad Nacional Abierta -UNA-; e igualmente por haber revisado, por
encargo que se le hiciera, el “área de conocimiento de electricidad”, un “banco de preguntas
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sobre introducción a la física”, así como el “programa y texto de electricidad industrial”.
Para esas tareas, fue indispensable explorar sobre los conceptos de educación abierta y a
distancia; y en particular, sobre criterios y la metodología particular desarrollada en la UNA
para escribir profesionalmente los textos a sus estudiantes no presenciales.

Sin embargo, sobre esas experiencias acumuladas de la UNA al suscrito aún le queda
mucho por conocer y aprender. En el año 2014, el suscrito culminó un diplomado, en línea,
sobre “Diseño y Tutoría Virtual”, en la Universidad Central de Venezuela –UCV-.
Adicionalmente y por interés personal, participo en una iniciativa de una universidad
virtual y ha venido siguiendo los avances de la Tele-educación. Los factores anteriores
sumaron al entusiasmo para proponer el presente trabajo ante la ANIH bajo el entendido
que el mismo pudiera también ser un aporte inicial al curso de la UNA.

Se deja un pensamiento del profesor Omar Miratía de la UCV: “tengamos cuidado de no
reproducir a distancia, nuestro errores en la educación presencial”

Capítulo I, PROPUESTA TRABAJO DE INCORPORACION

La Idea:
La expectativa para este trabajo es intentar diseñar un curso de utilidad para los cursantes
uniendo metodologías de aprendizaje virtual, aprendizajes colaborativo y significativo, en
conjunto las metodologías educativas que la UNA ha acumulado a lo largo de casi 4
décadas.

La idea del curso es que el estudiante se inicie en este mundo de la electrónica aplicada y
que al finalizar sea capaz de realizar en línea aplicaciones sencillas con elementos y
dispositivos “virtuales” tales como “diodos LEDS”, pantallas , cornetas de audio y otros.
En la RED, en Internet desde hace años, se pueden conseguir “laboratorios electrónicos
virtuales” que utilizan diversas plataformas y programas “software” para simular el
funcionamiento circuital tanto en corriente directa –DC- como en corriente alterna –AC-.

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El curso se ha diseñado para un semestre académico con duración de 16 semanas, conforme
a los criterios y metodología de la Universidad Nacional Abierta –UNA-; incluyendo las
actividades que puedan asegurar la culminación de los objetivos y el alcance previsto de
manera satisfactoria, al igual que los tiempos estimados para cada unidad.

Para la presente propuesta, utilizando la plataforma “Fritzing1” la cual incluye opciones en
varios idiomas incluyendo al español, el estudiante podrá familiarizarse con la tecnología y
así aprender a montar circuitos sencillos virtualmente y resolver con dichos simuladores
diversas situaciones. Posteriormente, estos proyectos simulados pueden hacerse realidad
adquiriendo en el mercado los componentes respectivos; pero en la presente propuesta no
se contempla, por razones de costo para el estudiante, la realización de proyectos con los
componentes físicos.

En un simulador en línea, convencional, se monta el circuito con componentes como
diodos, resistencias, y otros elementos. También con dispositivos electrónicos tales como
celulares inteligentes y tabletas electrónicas, del tipo “PC” o “IPAD”; y actualmente se
pueden usar diversos “software” en línea, donde el usuario coloca los componentes “a
mano” sobre un circuito con la opción de ver las respuestas del mismo de inmediato.

Hoy en día, con un dispositivo como los mencionados y acceso a la RED, se consiguen
diversos “software” de simulación donde el estudiante tendría a su disposición tanto la
teoría correspondiente así como el "laboratorio de simulación". Se diseña y monta un
determinado circuito al que se le aplica una señal de entrada y luego se ajustan los
componentes resistencias, condensadores, inductores y otros hasta obtener la respuesta
deseada.

Para la presente propuesta de curso, se partirá de una plataforma “virtual” ta,bién
denominada placa Arduino de características similares a la física, de “hardware libre”. La
plataforma incluye un microcontrolador y diversos elementos circuitales así como
terminales de entrada y salida; todos ellos, los cuales conforman un ambiente o “entorno de
desarrollo” adecuado para el diseño de proyectos electrónicos. Para esta plataforma, tanto
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virtual como física, existe una comunidad de usuarios en la RED quienes intercambian
generosamente sus experiencias.

Por razones de costos en que pudieran incurrir los estudiantes de la Universidad Nacional
Abierta –UNA- solo se ha propuesto un curso de iniciación, un curso que utilizaría la
plataforma virtual que ofrece el sitio de Internet denominado “Fritzing”, considerando que
de esta forma, el cursante no incurriría en costos para adquirir la placa Arduino ni los
componentes externos del caso. Dicho curso de iniciación sería ofertado como asignatura
electiva a cursantes de las carreras: "Ingeniera de Sistemas" e "Ingeniería Industrial".

La placa Arduino incluye entradas digitales y analógicas lo cual le permite conectar
dispositivos eléctricos y electrónicos de diferente naturaleza. Para el curso que se proponen
todos los componentes y dispositivos electrónicos serán virtuales. Además de contar con su
propio “software” puede programarse en lenguajes de uso común permitiendo así su
utilización en una diversidad de proyectos. Estas características lo ubican como un
dispositivo capaz de interactuar y se utiliza para adquirir y procesar datos de terceros
sistemas. Adicionalmente el entorno o ambiente de desarrollo, placa o plataforma Arduino,
se puede descargar sin costo alguno de la RED.

Relevancia del tema propuesto y tiempos:
Se considera que el curso "Uso Plataforma Arduino –Iniciación-” permitiría al cursante
innovar al poder desarrollar proyectos y aplicaciones útiles relacionadas con su carrera;
todo ello, en particular con la información y ayuda disponible en la RED además de la
valiosa experiencia que aportan los usuarios de la “comunidad2 Arduino”.

Existen comunidades de usuarios en diferentes idiomas. En ese sentido, el estudiante podrá
conseguir cursos, tutoriales, herramientas de diseño, proyectos elaborados, sitios “wiki”
donde los usuarios pueden hacer aportes. A partir de estos sitios por referencia se
conseguirán muchos otros para a su vez hallar componentes, referencias de programación,
aplicaciones, libros en formato PDF y otros materiales útiles.

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