JUEGOS EN RED: UNA EXPERIENCIA DE ENSEÑANZA BASADA EN PROYECTO EN LA EPSC S.Machado, R.Messeguer*, J.M.Yúfera *Dpto. Arquitectura de computadores, Dpto. Ingeniería Telemática Escuela Politécnica Superior de Castelldefels, UPC [email protected], [email protected], [email protected]

Resumen En esta comunicación, los autores presentan la experiencia docente llevada a cabo en el diseño y puesta en marcha de un bloque optativo de la titulación de ingeniería técnica de telecomunicaciones (especialidad en Telemática) en tercer curso, realizada en la Escuela Politécnica Superior de Castelldefels. En ella, y basándose en los objetivos docentes marcados para el bloque, se ha trabajado intentando adaptar un abanico de temarios diferentes a una metodología de aprendizaje basado en proyecto (PBL), proyecto que los alumnos han tenido que desarrollar a lo largo del cuatrimestre. Dicho proyecto consistía en el diseño e implementación de un juego en red con diferentes requerimientos básicos, entre otros, que fuese multijugador, en tiempo real y utilizando arquitecturas cliente-servidor. 1. INTRODUCCIÓN En esta comunicación se presentan los resultados de la experiencia docente implementada en un bloque del tercer curso de la titulación de Ingeniería Técnica de Telecomunicaciones, especialidad en Telemática, en la Escuela Politécnica Superior de Castelldefels (EPSC-UPC). Dicha experiencia se enmarca en la implantación de la metodología docente de aprendizaje basado en proyecto (PBL) El bloque consta de 22,5 créditos y está impartido por profesores de dos departamentos: Arquitectura de Computadores e Ingeniería Telemática. Desaparecerían las asignaturas i los profesores deberían adaptar los temarios a unidades didácticas en lugar de asignaturas. Respecto al alumno, trabajar con PBL significaría realizar una sola matrícula y obtener finalmente una única nota de bloque. Además, se enfrenta a un único proyecto que debe ir desarrollando a lo largo del curso, trabajando principalmente en grupo. El proyecto debía ser un proyecto que integrase la mayor parte de los objetivos docentes planteados. Además, se debía evitar la idea de pensar en dicho proyecto como en una “práctica grande”.

El proyecto debía ser lo suficientemente amplio como para que los trabajos en grupo estuviesen justificados, y para que el alumno comprendiera las ventajas e inconvenientes del trabajo en paralelo y la posterior integración de resultados. Con todo esto, los profesores debieron buscar un proyecto lo suficientemente estimulante como para que el alum no no perdiese el interés durante los cuatro meses de desarrollo. Para conseguirlo, se diseñó un proyecto basado en el diseño y desarrollo de un juego en red multijugador y en tiempo real. En esta ponencia se presentarán los resultados de esta experiencia, tanto desde el punto de vista del profesor (coordinación de temarios, distribución de horas de clase y proyecto, evaluación individual de los alumnos, evaluación del proyecto y experiencia en la metodología del trabajo en grupo) como del alumno (analizado a través de un seguimiento durante los cuatro meses de duración de la experiencia). El artículo está estructurado de la siguiente manera: en el apartado 2 razona la elección del PBL como metodología docente; en el 3 se explicará el contexto inicial y la situación final a la que se desea llegar a la hora de diseñar el bloque optativo; en el 4 se explicarán las fases seguidas para alcanzar los objetivos marcados, y finalmente, en el apartado 5, se comentarán los resultados obtenidos como resultado de la experiencia. 2. APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS Antes de entrar en la explicación de la experiencia de implantación del aprendizaje basado en proyectos, se debería razonar la elección de está metodología. Todas las universidades europeas, en un futuro muy próximo, se tendrán que adaptar a las nuevas regulaciones del Espacio Europeo para la Educación Superior, en concreto las implicaciones de la declaración de Bolonia. Uno de los principales cambios es la adopción del European Credit Transfer System (ECTS), como sistema de contabilizar la actividad académica del estudiante. El ECTS es claramente orientado a contabilizar la carga real del alumno y no sus horas de clase. Como consecuencia directa de estos cambios aparecerán en los curricula competencias y habilidades. Junto con la aparición de criterios de calidad y su evaluación en la docencia. En EEUU ya hace algunos años que existen criterios de competencia en la docencia universitaria, los criterios ABET [4]. En estos criterios también aparece la formación en aptitudes sociales: trabajo en grupo, comunicación, toma y justificación de decisiones,... Viendo los cambios que vienen es fácil deducir que la metodología de las clases magistral no puede llegar a cumplir todos estos criterios de calidad docente, ni la formación en aptitudes y competencias. Si se mira la metodología PBL se puede observar que esta si podría cumplir estos requisitos. Por tanto se tomó como referencia el PBL. Adaptando los contenidos y planificación a dicha metodología.

Otras de las razones para la elección del PBL son los objetivos docentes. Si se clasifican lo objetivos del bloque en una taxonomía como la de Bloom [5]. En esta clasificación aparecen varios de los objetivos del bloque en los niveles de competencia superiores: aplicación, análisis, incluso sintetizar. Estos objetivos no pueden lograrse con las clases magistrales. Si se mira la metodología PBL se puede observar que esta sí permitiría lograr algunos objetivos de los niveles superiores de la taxonomía. 3. CONTEXTO INICIAL Y SITUACIÓN FINAL En este apartado se pretende situar el problema con el que se han enfrentado los autores, centrándolo a partir del contexto inicial del que se partió y según un contexto final al que se pretendió llegar. 3.1. Contexto inicial En la Escuela Politécnica Superior de Castelldefels, situada en el Parque Mediterráneo de la Tecnología, imparte estudios de Ingeniería de Telecomunicaciones (primer y segundo ciclo) y de Ingeniería Técnica Aeronáutica (especialidad en Aeronavegación). Las clases están estructuradas en teóricas (para grupos de unos 40 alumnos por clase) y de problemas y laboratorio (para grupos de unos 20 alumnos), lo que facilita un buen seguimiento de los estudiantes por parte del profesor. Se sigue un sistema de evaluación continuada a partir de las actividades académicas realizadas en cada una de las materias, que fomenta el trabajo regular del estudiante, informándole también de su propia evolución académica. En los estudios de Ingeniería Técnica en Telecomunicación, especialidad en Telemática, los alumnos podían cursar 22,5 créditos optativos en cuatro asignaturas diferentes. Éstas eran: − Redes y servicios multimedia : en la que el objetivo principal de la asignatura es el de presentar todos los aspectos relacionados con la prestación de servicios multimedia, empezando por los algoritmos de codificación, pasando por el formato de la información y su protección, así como por los protocolos de transporte, multicast y calidad de servicio. La asignatura no se limita al “mundo IP”, si no que intenta abarcar otras redes de comunicaciones (por ejemplo, las redes de difusión de televisión terrestre digital, o las redes de acceso vía cable y satélite, que ofrecerán servicios interactivos como MHP). − Sistemas avanzados de seguridad: donde se pretende ofrecer conceptos relacionados con la aplicación práctica de la seguridad en el mundo de la ingeniería telemática. Esto incluye trabajar con protocolos de seguridad (SSH, SSL, IPSec), la configuración de cortafuegos avanzados, el funcionamiento de los sistemas detectores de intrusos, o los ataques y vulnerabilidades más comunes en redes de ordenadores. También se pretende ofrecer una visión global de los servicios que

requieren de seguridad, como son, el comercio electrónico, la gestión de derechos digitales, etc. − Sistemas distribuidos: con objetivo principal de aportar a los alumnos los conocimientos básicos sobre sistemas distribuidos, desde fundamentos, pasando por la estructura hasta llegar al diseño. Con mas detalle la asignatura quiere, presentar al estudiante los fundamentos, estructuras i diseños de los sistemas de comunicación i colaboración distribuida y abierta, introducir al estudiante en el conocimiento del diseño y funcionamiento de algunas implementaciones y aplicaciones de los sistemas distribuidos utilizados actualmente y permitir al estudiante experimentar y profundizar en estas implementaciones de los sistemas distribuidos actuales. − Diseño de servicios telemáticos: donde se intenta ofrecer al alumno los conocimientos fundamentales del diseño de servicios telemáticos a la vez que se le proporcionan conceptos de programación en lenguaje Java para la implementación práctica de los diseños. La asignatura consta de dos partes. En la primera parte se introduce al alumno en los conceptos básicos de la programación orientada a objetos y se le ofrece una presentación del UML (Unified Modeling Language) como técnica de descripción formal para el diseño de servicios telemáticos. La segunda parte proporciona al alumno conceptos de diseño de bases de datos, de la plataforma J2EE (Java 2 Platform, Enterprise Edition) y de programación de red en Java y programación J2EE (Servlets y JSPs), correspondiendo estos dos últimos a los conceptos de programación a los que anteriormente nos referíamos. En la impartición de dichas asignaturas optativas estaban involucrados los departamentos de Arquitectura de computadores e Ingeniería telemática. 3.2. Contexto final El objetivo final era el de conseguir un único bloque optativo (de 22,5 créditos), sin realizar grandes cambios en el plan de estudios en el que se encontraban enmarcadas las cuatro asignaturas mencionadas. El alumno, a la hora de cursar el bloque, debía realizar una única matrícula. Asimismo, los profesores debían evaluar a los estudiantes con una sola nota final, de manera que desapareciesen las fronteras entre asignaturas. El nexo de unión de todos los contenidos del bloque es el proyecto, en el que aparecerán la mayoría de objetivos docentes del bloque. Como la metodología PBL indica es un trabajo en grupo, en equipo. La relación entre los profesores y los equipos se realizará bajo tres roles. Algunos profesores tendrán el rol de clientes que contratarán los servicios del grupo para la realización del proyecto; otros profesores tendrán el rol de consultor tecnológico para ayudar y resolver problemas a los grupos; finalmente otros profesores tendrán el rol de supervisor del proyecto para realizar un seguimiento individualizado del trabajo de los alumnos. Se realizará un proyecto completo, con todas su fases: análisis del enunciado, diseño de la propuesta, implementación del diseño y pruebas del producto. De

esta forma los alumnos tendrán que tomar decisiones y probar diferentes tecnologías. 4. EVOLUCIÓN Una vez explicada la situación inicial de partida de la experiencia, junto con la definición mas o menos clara de la situación deseada, se pasa a mostrar las diferentes iteraciones del bloque para alcanzar la propuesta. 4.1. Fase 0 En esta fase los alumnos se encuentran con las cuatro asignaturas comentadas anteriormente, separadas en cuanto a temarios, pero elegidas de manera que tengan puntos en común. Sin embargo, los alumnos deberán realizar una única matrícula de bloque de optativas, sin que se puedan cursar las asignaturas separadamente. En estas condiciones, la evaluación de las diferentes asignaturas se realizará por separado, juntándose sólo al final, y de manera proporcional al número de créditos de cada una de ellas, para darle al alumno una única nota de bloque. Al no percibir una verdadera coordinación de los temas, alumnos y profesores no perciben ninguna mejora aparente. Las quejas principales parten por la diferencia en los pesos y formas de evaluar cada una de las asignaturas componentes del bloque y la diferente dificultad de cada una de ellas, no reflejada de forma equitativa en la nota final del bloque. 4.2. Fase 1: el proyecto En esta fase, los profesores trabajan en la identificación de las partes de temario impartidas en cada una de las asignaturas que puedan definir un proyecto integrador, pensando siempre en que se alcancen todos los objetivos docentes. En el caso de los juegos en red, el proyecto se pensó en dos fases bien diferenciadas. En la primera, la fase de diseño, los alumnos partieron de unas especificaciones y requisitos iniciales, a partir de los cuales debieron identificar los puntos a tratar entre funcionales y no funcionales. Las especificaciones y requisitos iniciales se presentaron a los alumnos el primer día de clase, de manera que se les pidió que formasen los grupos de trabajo y redactasen un documento base sobre lo que habían entendido que debían hacer. Dicho documento fue discutido por parte de los profesores con cada uno de los grupos A mitad de cuatrimestre, y una vez ya impartida una buena parte de la materia del bloque, los alumnos debieron presentar un primer esbozo de cómo pensaban atacar el proyecto, identificando los problemas principales, las soluciones tecnológicas posibles y razonando las opciones escogidas.

La solución propuesta por los diferentes grupos, valorada y aprobada por el equipo docente, la llevaron a cabo en la segunda fase del proyecto, que fue de desarrollo e implementación. Los grupos realzaron diagramas de casos de uso para analizar las relaciones entre los participantes en e l sistema y las funcionalidades de cada uno. Los alumnos debieron decidir qué arquitectura querían seguir, entendiendo como arquitectura la organización o estructuración de los elementos que van a comunicarse para que el sistema funcione de la mejor manera posible, de manera que estudiaron características de diferentes opciones: cliente-servidor, red de servidores, peer-to-peer,... El proyecto fue abordado por los alumnos en grupos de 5. La elección del número de componentes se debió a la mayor dificultad que conlleva en cuanto a organización y toma de decisiones1. Por ello, los propios alumnos se distribuyeron las tareas a cumplimentar entre los miembros de los grupos de manera que pudiesen trabajar en paralelo. A pesar de haberse distribuido el trabajo para poder realizarlo en paralelo, los alumnos se encontraron con puntos críticos donde debieron reunirse y tomar decisiones para elegir un camino u otro. Al finalizar el bloque, los alumnos debían presentar una memoria final y defender su trabajo públicamente. Se les dejó un índice orientativo de la memoria final que debían presentar. Éste incluía: introducción, especificación inicial (descripción y alcance del proyecto: requerimientos funcionales y no funcionales), análisis de los requerimientos (diagrama de casos de uso del sistema), diseño del sistema, implementación (incluyendo tecnologías utilizadas, descripción de pruebas unitarias realizadas y descripción de pruebas globales realizadas) y conclusiones. Era necesario decidir la duración y carga del proyecto para que cada una de las diferentes asignaturas le dejase horas, ya sea de clases teóricas, prácticas o de aplicación. Esto llevaba a una nueva reestructuración de los temarios de cada una de ellas. Los profesores se encontraron con la dificultad de coordinar las asignaturas y el proyecto debido a la carga y dedicación que éste suponía. Por otra parte, y de cara a los alumnos, el proyecto le daba un sentido, un aire de “objetivo final” a las asignaturas, que empezó a difuminar las quejas sobre el sentido del bloque. El tema elegido para la realización del proyecto fue el de diseñar y realizar un juego en red multijugador (de dos jugadores en adelante), en tiempo real (entendiendo por ello que no se permitían juegos por turnos). Además, debían poder participar en la plataforma diferentes dispositivos y no únicamente PCs. El juego debía tener un mínimo de requerimientos de seguridad, que los jugadores participantes tuviesen la posibilidad de escuchar la misma música (la banda sonora del juego) y que p udiesen comunicarse entre ellos. El tema e los juegos en red cumplía diversos requisitos, a parte de los marcados por los objetivos del plan docente: eran un tema atractivo para los 1

En otras asignaturas de la carrera ya se trabaja con grupos más reducidos.

estudiantes (generando una motivación añadida a los temas tratados en la asignatura) y podía considerarse de actualidad y comercial. De hecho, los juegos en red se están convirtiendo en un negocio cada vez más popular [1], [4], generando un importante tráfico en la Internet actual [2]. De los problemas con los que nos encontramos en esta fase podemos destacar los siguientes. Por un lado, los alumnos tienen demasiado presente el proyecto final, de manera que consideran prescindibles todos los temas no relacionados directamente con él. La pregunta es si el proyecto da sentido al bloque o al revés. Por otro, se debe proceder a la evaluación del bloque, en la que se debe considerar tanto el rendimiento en las diferentes asignaturas, como el trabajo que en grupo se ha realizado para el proyecto. 4.3. Fase 2 En esta última fase, desaparecen las asignaturas como tales, y el proyecto se convierte, ahora sí, en el motor del funcionamiento del bloque. Los temas se dividen en unidades didácticas, asignadas e impartidas no únicamente por un profesor, sino por varios (lo que confiere al bloque un carácter temático mucho más integrado). Cada una de ellas puede consistir en clases expositivas, trabajos individuales o en grupo, presentaciones, etc. El alumno se enfrenta a un proyecto completo (análisis, diseño, implementación y pruebas) desde el primer día de clase, de modo que el profesor debe guiar al alumno en todo su desarrollo. En esta fase aparecen problemas como la discriminación del rendimiento individual (que puede quedar enmascarado por el trabajo en grupo para el proyecto) o el material y el espacio de grupo para un desarrollo adecuado de éste. 5. RESULTADOS OBTENIDOS La aceptación por parte de los alumnos del método docente resultó ser generalizada. Sin embargo, persistía la inquietud de los alumnos por la nota final. La evaluación del proyecto se realizó otorgando a cada uno de los proyectos realizados una única nota media que ellos mismos debían repartirse para obtener su nota individual según el tiempo dedicado y la dificultad de las tareas realizadas. Para el seguimiento del proyecto, semanal e individualmente, se consideró positivo que los alumnos rellenaran información relacionada con las horas dedicadas, los temas a los que las han dedicado, los resultados obtenidos y la planificación de la semana siguiente. Los alumnos no se encontraron con un horario asignado a cada uno de los profesores o unidades didácticas, sino con un horario general de bloque en el

que, y según la evolución del proyecto, los profesores podían ahondar en unos temas u otros. Según las encuestas reali zadas a los alumnos sobre el funcionamiento del bloque, los grupos expresaron básicamente las siguientes impresiones: − Inicialmente pensaron que no serían capaces de llevar adelante un proyecto como el propuesto, considerando en un principio que era demasiado complicado. Sin embargo, los resultados que presentaron en el proyecto final cumplieron los objetivos propuestos, para mayor satisfacción de los alumnos. − Que el proyecto les había ayudado a enfrentarse a situaciones de búsqueda de información y selección de tecnologías adecuadas para cumplir con los requisitos. − Asimismo, se dieron cuenta de la dificultad que entraña el trabajar con grupos relativamente grandes, de la necesidad del correcto reparto de trabajo entre los miembros y de dialogar y discutir para desencallar momentos difíciles. Finalmente, consideraron importante tanto la tecnologías en un proyecto, como a su integración.

utilización

de

diferentes

Conclusiones En esta comunicación se ha mostrado que es posible implantar la metodología docente de aprendizaje basado en proyectos un gran bloque curricular implicando diferentes asignaturas, profesores, departamentos,... sin casi cambios en el plan de estudios. También se ha mostrado que este nuevo bloque optativo encajaría en el futuro sistema de créditos europeos ECTS. No han aparecido grandes dificultades en la implantación. Las dificultadas principales encontradas han sido las esperadas: una importante tarea de coordinación entre profesores y la dificultad de encontrar un proyecto que integre los objetivos docentes y sea estimulante para los alumnos. Referencias [1] P. Clarke, “Mobile giants pick each other for universal games”, EE Times, Mar. 21, 2001. [2] S. McCreary, K. Claffy, “Trends in wide area IP traffic patterns –A view from Ames Internet Exchange”, ITC Spec. Seminar, 2000. [3] http://www.mmv.vic.gov.au/gameplan [4] http://www.abet.org [5] B.S. Bloom et al. “Taxonomy of educational objectives: Handbook I, Cognitive Domain”, 1956