Transcript Un portal de Laboratorios Virtuales para Matemáticas e Ingeniería en la Región Veracruz de la U.V.

M.I. Alberto Pedro Lorandi Medina
[email protected]
http://www.uv.mx/alorandi
M.I. Guillermo Hermida Saba
[email protected]
M. I. José Hernández Silva
[email protected]
M. C. Martha Aurora Fierro Arias
[email protected]
Instituto de Ingeniería
http://www.uv.mx/insting
Un portal de Laboratorios
Virtuales para Matemáticas e
Ingeniería en la Región Veracruz
de la U.V.
2010
Laboratorios Físicos
 En el modelo tradicional de enseñanza, los
laboratorios físicos y los centros de cómputo han
sido el complemento de la docencia pero, ante la
falta de recursos económicos para su adquisición
y el costo excesivo del licenciamiento de
aplicaciones privativas científicas como Matlab,
Mathematica, Maple, etc., surge la necesidad de
buscar una alternativa más económica y que sea
también acorde con la educación a distancia.
Aplicaciones WEB
 Una posible solución al problema puede ser un
portal con aplicaciones de simulación vía web,
con ventajas sobre el esquema de centros de
cómputo y software de simulación ya que:
 No implican adquirir nuevo hardware, basta una
simple PC con un navegador como cliente.
 No implican adquirir, instalar y mantener software de
simulación o CAEs en cada PC.
 Reduce costos por personal informático y centraliza
los trabajos de mantenimiento y administración.
 En UV se han desarrollado aplicaciones Web para
uso administrativo, académico, escolar, educación
a distancia, etc., pero se ha dejado fuera el
concepto de simuladores y laboratorios virtuales
para el área técnica, donde se pueda modelar,
simular y diseñar.
 No se cuenta con un sitio con herramientas para
solucionar problemas matemáticamente de
forma numérica, simbólica o gráfica y hacerlo
presenta muchas ventajas innovadoras.
Simulación por Internet
 Suple la falta de laboratorios físicos y se pueden
ampliar formas y perspectiva de realización de
prácticas porque:
 Es más económico adquirir un servidor y usar
Software Libre para realizar simulación que adquirir
varios equipos físicos para prácticas.
 La preparación de las prácticas se reduce a una
planeación previa y selección de problemas.
 Es una forma económica de tener un laboratorio en el
aula, sólo hace falta conectividad y una PC.
Nuevas Formas de Experimentar
 Al tener la posibilidad de usar aplicaciones
científicas por WEB, la experimentación puede
llevar a los estudiantes a envolverse en el
aprendizaje, convirtiéndose en una parte esencial
de su formación y de la creación de su propio
conocimiento.
 Los laboratorios se podrían llevar a las aulas,
bibliotecas, jardines y la propia casa, haciendo de
la experimentación una nueva forma de
experiencia educativa.
El Proyecto
 Ante lo anterior, surgió la idea de tomar algunas
aplicaciones de código abierto acordes con lo que
pudiera necesitar un estudiante de ingeniería
mecánica, eléctrica, química, etc., como son
matemáticas (numéricas y simbólicas), simulación
de sistemas dinámicos, estadística y graficación
de funciones, y hacerlas accesibles vía WEB que,
de funcionar, con el tiempo se podrían ir
ampliando para dar soporte a otros campos de la
ingeniería o de la ciencia.
Desarrollo de un Portal
 El proceso de construcción de un portal de
laboratorios virtuales se dividió en 4 etapas:
 Selección de las aplicaciones a utilizar.
 Puesta en línea de las aplicaciones y diseño de una
interfaz unificada.
 Desarrollo de los manuales, tutoriales, ejemplos y
documentación para cada una de las aplicaciones
seleccionadas.
 Desarrollo de cursos en línea que hagan uso de este
portal de laboratorios virtuales.
Selección de las Aplicaciones
 Scilab, lenguaje de programación de alto nivel
desarrollado por INRIA y ENPC en los 90 (ahora:
Scilab Consortium dentro de la fundación Digiteo)
para cálculo científico e interactivo de libre uso.
 GNU/Octave, lenguaje libre para realizar cálculos
numéricos equivalente, casi al 90%, a la
aplicación privativa MATLAB, salvo que no tiene
equivalente a Simulink (en Scilab se ofrece
Scicos/Xcos).
 GNUPlot: un programa para generar gráficas de
funciones y datos que data de 1986 y se puede
usar interactivamente o por lotes usando scripts.
 R, un lenguaje y ambiente para estadísticas y
gráficas similar desarrollado por John Chambers.
 Maxima, un sistema para manipulación de
expresiones simbólicas y numéricas, incluyendo
diferenciación, integración, transformadas de
Laplace, ecuaciones diferenciales ordinarias,
vectores, matrices, etc.
 Con este software es posible simular y diseñar en
ingeniería, graficar y solucionar ecuaciones o
juegos de ecuaciones, resolver casi cualquier tipo
de problemas de control e identificación, además
de poder hacer estadísticas.
 Este portal permitirá con sólo un navegador,
estudiar y solucionar problemas de física y
dinámica de la etapa formativa de las carreras del
área técnica y ser un laboratorio para las E.E.
optativas y de formación terminal.
Reusabilidad de Software
 Durante el desarrollo se encontraron aplicaciones
libres que funcionan como interfaz WEB a
GNUPlot , Octave , R , Scilab y Maxima ,
adecuadas para unificarlas en una interfaz única,
usando un diseño simple porque sólo la DGTI
puede poner aplicaciones WEB disponibles desde
Internet de manera que, cuando el portal esté
terminado, se pedirá a la DGTI que diseñe el sitio
y lo ponga disponible desde Internet.
El Portal
Portal
GNUPlot
Manual
Salida o
Gráfica
Maxima
Manual
Salida o
Gráfica
R
Manual
Salida o
Gráfica
Octave
Manual
Salida o
Gráfica
Scilab
Manual
Salida o
Gráfica
Interfaz Unificada
Algunos Resultados
Resultados
 Se tienen accesibles, vía WEB, las siguientes
aplicaciones científicas de código abierto: Scilab,
Octave, Maxima, R y GNUPlot, con el objetivo de
iniciar un portal de aplicaciones para el área
técnica de la Universidad Veracruzana.
 Hasta el momento está avanzada la interfaz
unificada de las 5 aplicaciones, (están pendientes
de ajustar R, Octave y Maxima).
 Se espera que quede listo en diciembre de 2010.
Desempeño Aceptable
 A pesar de que falta la interfaz unificada, cada
una de las 5 aplicaciones está en operación en
forma de servicio en pruebas. En las pruebas
llevadas a cabo se ha mostrado un desempeño
aceptable, considerando que los servidores en
que se tienen montadas 2 versiones del portal,
tienen limitaciones por obsolescencia.
 Scilab es la aplicación que mayores recursos
consume y GNUPlot la que menos recursos usa.
Trabajos Futuros
 Es obvio que el primer trabajo futuro será la
terminación y puesta en operación de este portal
de laboratorios dinámicos.
 Lo anterior estará sujeto a lo que dicte la DGTI;
sin embargo, aún en el caso de que no se haga
público por Internet, sí puede operar al menos a
nivel local en la región Veracruz – Boca del Río.
 La parte siguiente, lógicamente, será la creación
de manuales, cursos y difusión en Veracruz
M.I. Alberto Pedro Lorandi Medina
[email protected]
http://www.uv.mx/alorandi
M.I. Guillermo Hermida Saba
[email protected]
M. I. José Hernández Silva
[email protected]
M. C. Martha Aurora Fierro Arias
[email protected]
Instituto de Ingeniería
http://www.uv.mx/insting
¡Gracias!
2010