EduAFin: DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA · 2011-03-14 · EduAFin: DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN: Lic. Angela Belcastro Hoja 6 Pantalla 10 P6 Módulo de ejercitación

EduAFin: DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN: Lic. Angela Belcastro

Hoja 1

EduAFin: DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA

A. DESCRIPCIÓN INICIAL: NECESIDAD EDUCATIVA: Brindar un recurso de apoyo que favorece la comprensión y manejo del alumno, de aspectos introductorios asociados a los fundamentos teóricos de Ciencias de la Computación. Proporcionando al estudiante elementos didácticos de ayuda que apoyan su entrenamiento en la introducción a los Autómatas finitos (AF).

Los alumnos que participan en la asignatura Fundamentos Teóricos de la Informática, pertenecen al segundo año, primer cuatrimestre de la carrera de Licenciatura en Informática, hay una gran mayoría de estudiantes que cursan la materia cuando ya se han recibido de Analistas Programadores Universitarios, debido a que esta materia es la primera asignatura que pertenece a la carrera de Licenciatura solamente, y no está incluida en la carrera de analista. La materia se dicta en forma presencial, durante el primer cuatrimestre. Los alumnos tienen a su disposición y han utilizado el material de cátedra, y la bibliografía propuesta para cada tema. Los temas en consideración son aproximadamente la cuarta parte de los contenidos que se evalúan en el primer parcial de la materia. Este proyecto permite brindar a los estudiantes software interactivo que lo apoye en la comprensión y apropiación de un tema que es inicial en la asignatura, y a su vez esencial para la comprensión y el logro de los objetivos de aprendizaje de la misma, y para el campo informático.

CARACTERIZACIÓN DE LOS DESTINATARIOS

a Edad: 19 a 40 años.

a Conocimientos previos: Los alumnos comprenden, y han adquirido habilidades y destreza en la resolución de problemas asociados a los siguientes temas:

Objetos matemáticos básicos, conjuntos, lógica, funciones, relaciones, lenguajes, y grafos, elementos básicos de programación.

En su gran mayoría tienen dominio y emplean las computadoras diariamente. OBJETIVOS: GENERALES Y ESPECÍFICOS Estos objetivos son los considerados para el sistema que centra su atención en los primeros elementos de la unidad de Autómatas Finitos. El objetivo general del curso consiste en apoyar al estudiante para lograr que asimile, comprenda, aplique, y se apropie de los primeros conceptos básicos de la teoría de lenguajes formales y autómatas finitos. Los objetivos específicos apuntan a lograr que el alumno comprenda y aplique los diagramas de transición de los autómatas finitos, la relación entre autómatas finitos y lenguajes formales, la existencia de operaciones con lenguajes que posibilitan la generación de lenguajes más complejos. A nivel informativo, pueda integrar conceptos relacionando la definición analítica del autómata, los lenguajes formales, con los autómatas finitos, y con el análisis lexicográfico, pueda advertir las relaciones entre las tablas de transición y los diagramas de transición, y el empleo de estos elementos para diseñar la rutina de análisis léxico. CONTENIDOS Y SU ORGANIZACIÓN

1- Autómatas finitos (AF). Introducción. Diagramas de Transición. Definición analítica de un AF.


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Ejemplos de aplicación. 2- Lenguaje aceptado por un AF.

Aceptación de cadenas con AF 3- Diagramas de autómatas finitos deterministas.

Analizador léxico. Rutina de análisis léxico. Tablas de transición. Ejemplos de aplicación.

Metodología propuesta: El sistema se empleará en clases de la materia, con interacción entre grupos de alumnos y docentes. Los estudiantes podrán también utilizarlos en sus hogares, o en el laboratorio. Pueden copiar el CD (oportunamente, cuando ya se han dictado las clases del tema, y están en condiciones de ejercitarse). ASPECTOS DE LA OBRA

El nombre EduAFin, fue seleccionado como recurso educativo de apoyo al estudio de los autómatas finitos. Algunos aspectos puntuales se han encarado a través de ejercicios interactivos, con el objeto de cumplir con objetivos específicos explícitos en el sistema. Otros, en cambio, están planteados a nivel informativo, con el interés de ayudar al estudiante a integrar conceptos mediante ejemplos concretos. También incorpora ejercicios propuestos de aplicación. El software incluye ejercitación interactiva, sobre la que se avanza gradualmente en base a la estructura de contenidos. Con apoyos especiales con ejemplos y definiciones. Posibilita el acceso a un sitio Web universitario seleccionado, con información de hipertexto, que incluye material del tema bajo estudio, y otros conceptos de Fundamentos Teóricos de la Informática. El sistema incluye sonidos que se escuchan cuando el usuario presiona botones, o recibe resultados de ejercitaciones. Reacciona cuando el usuario pasa el mouse sobre elementos que son seleccionables, cambiando o el color, o la imagen. Es un prototipo desarrollado en java, que corre bajo una computadora, que necesitará acceso a Internet para poder acceder al sitio Web seleccionado. B. DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS DE LA INTERFAZ:

Se utilizan iconos de actividad (objetivo, ejercitación y aportes), y de ejercicio. Los botones disponen de efectos cambio de colores, texto asociado o sonido. Las pantallas disponen de imágenes y texto, con letra verdana, con tamaño fijo para los títulos.

P0 Pantalla de inicio o bienvenida (Pantalla 1) INTERFACE: a) Con un mapa de imágenes, que le permite acceder en forma directa a cada inicio de cada módulo , y modifica la imagen central, destacando a qué ejercicio podrá acceder si hace click. b) Con la posibilidad de obtener ayuda del sistema, haciendo clic en el botón de ayuda del panel inferior. c) Puede presionar el botón siguiente del panel inferior. FUNCION PRINCIPAL BIENVENIDA Y PRESENTACION DEL OBJETIVO DEL SISTEMA


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Pantalla 1 Pantalla 2 Inicialmente, la pantalla 1es la única ventana abierta, ella permite transitar al sistema en el que aparecen habilitadas pestañas que inician cada uno de los módulos principales del sistema, a los que puede acceder directamente desde P0, con el mapa de imágenes. MÓDULOS PRINCIPALES DEL SISTEMA: El menú de acceso directo a cada actividad en cada pantalla de cualquiera de los ejercicios, puede en la pantalla 2. P1 Módulo de objetivos del ej. 1 (Pantalla 3) INTERFACE: a) Con barra espaciadora para explorar el contenido. b) Con la posibilidad de obtener ayuda del sistema, haciendo clic en el botón de ayuda del panel inferior. c) Posee botones: siguiente y anterior en el panel inferior. FUNCION PRINCIPAL Permitir al estudiante identificar características, requisitos y objetivos del ejercicio 1.

P2 Módulo de objetivos del ej. 2 (Pantalla 4) INTERFACE: a) Con barra espaciadora para explorar el contenido. b) Con la posibilidad de obtener ayuda del sistema, haciendo clic en el botón de ayuda del panel inferior. c) Posee botones: siguiente y anterior en el panel inferior. FUNCION PRINCIPAL Permitir al estudiante identificar características, requisitos y objetivos del ejercicio 2.

P3 Módulo de objetivos del ej. 3 (Pantalla 5) INTERFACE: a) Con barra espaciadora para explorar el contenido. b) Con la posibilidad de obtener ayuda del sistema, haciendo clic en el botón de ayuda del panel inferior. c) Posee botones: siguiente y anterior en el panel inferior. FUNCION PRINCIPAL Permitir al estudiante identificar características, requisitos y objetivos del ejercicio 3.

Pantalla 3


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Pantalla 4

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P4 Módulo Salir (Pantalla 6) INTERFACE: a) Con un botón para Salir del sistema. b) Con botón de ayuda y botón anterior en el panel inferior.


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c) Puede salir con el botón siguiente del panel inferior. FUNCION PRINCIPAL Agradecer su participación, brindar mail para consultas y lista de enlaces Web.

Pantalla 6 Pantalla 7 Para habilitar los módulos de ejercitación, es necesario acceder al modulo de objetivos asociado a ese ejercicio. Luego, queda habilitado y puede transitar a otros módulos habilitados. Dentro de cada ejercicio, dispondrá de un menú para acceder a Objetivos, Ejercitación, Apoyo, Inicio y al módulo Salir. Módulos de ejercitación: En el ítem D. se describe para cada actividad de ejercitación de cada ejercicio, los tipos de actividades cognitivas que despliegan en el estudiante.

Pantalla 8 Pantalla 9 P5 Módulo de ejercitación del ejercicio 1 (Pantallas 7 y 8) INTERFACE: a) Con menú contextual, botones, textos, apertura de ventanas y reacciones interactivas con respuestas al usuario. b) Con botones de ayuda, siguiente y anteriores el panel inferior. FUNCION PRINCIPAL Permitir al estudiante entrenarse y concretar los objetivos del ejercicio 1.


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Pantalla 10

P6 Módulo de ejercitación del ejercicio 2 (Pantallas 9 y 10) INTERFACE: a) Con botones, textos, apertura de ventanas y reacciones interactivas con respuestas al usuario. b) Con botones de ayuda, siguiente y anteriores el panel inferior. FUNCION PRINCIPAL Permitir al estudiante entrenarse y concretar los objetivos del ejercicio 2.

P7 Módulo de ejercitación del ejercicio 3 (Pantalla 11) INTERFACE: a) Con botones, textos, apertura de ventanas y reacciones interactivas con respuestas al usuario. b) Con botones de ayuda, siguiente y anteriores el panel inferior. FUNCION PRINCIPAL Permitir al estudiante entrenarse y concretar los objetivos del ejercicio 3.

Pantalla 11


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Módulos de apoyo: Se habilitan por primera vez, desde el módulo de ejercitación del ejercicio asociado, o desde el modulo de objetivos del ejercicio.

Pantalla 12

P8 Módulo de apoyo del ejercicio 1 (Pantalla 12) INTERFACE: a) Con barra espaciadora. b) Con botones de ayuda, siguiente y anteriores el panel inferior. FUNCION PRINCIPAL Cerrar el ejercicio 1, proponer actividades, presentar definiciones y preguntas claves.


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Pantalla 13

P9 Módulo de apoyo del ejercicio 2 (Pantalla 13) INTERFACE: a) Con barra espaciadora. b) Con botones de ayuda, siguiente y anteriores el panel inferior. FUNCION PRINCIPAL Cerrar el ejercicio 2, proponer actividades, presentar definiciones y preguntas claves.

P10 Módulo de apoyo del ejercicio 3 (Pantalla 14) INTERFACE: a) Con barra espaciadora, apertura de ventanas y botones. b) Con botones de ayuda, siguiente y anteriores el panel inferior. FUNCION PRINCIPAL Cerrar el ejercicio 3, presentar definiciones, con ejemplos que enlazan conceptos conocidos por el alumno, destacados en módulos anteriores. Módulos con guías con presentaciones y ejemplos, o resultados: Se accede a ellas exclusivamente desde una de las hojas principales del sistema, ya destacadas. P11 Módulo con guías del ejercicio 1 (son cuatro módulos) INTERFACE: a) Con apertura de ventanas, a las que se accede en forma secuencial, obedeciendo la lógica de su contenido. b) Con botones de continua, atrás, y salir. Cuando se abre esta ventana, queda disponible exclusivamente esta ventana, para lograr la atención del usuario, y organizar la actividad en forma prolija (que no queden abiertas muchas ventanas que no se están usando). FUNCION PRINCIPAL Permitir al estudiante observar ejemplos concretos y definiciones puntuales de cada símbolo de un diagrama de transición de un autómata finito. Se accede desde el módulo de ejercitación del ejercicio 1.


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Pantalla 14 P12 Módulo con resultados alcanzados o resoluciones del ejercicio 2 (son dos módulos) INTERFACE: a) Con apertura de ventana. b) Con el botón salir. Cuando se abre esta ventana, queda disponible exclusivamente esta ventana, para lograr la atención del usuario, y organizar la actividad en forma prolija (que no queden abiertas muchas ventanas que no se están usando). FUNCION PRINCIPAL Uno de ellos permite al estudiante observar resultados alcanzados y observaciones, y el otro ver las resoluciones propuestas. Se accede desde el módulo de ejercitación del ejercicio 2.

P13 Módulo con resoluciones del ejercicio 3 INTERFACE: a) Con apertura de ventana, y animación muy simple, con sonido en la que se modifica automáticamente el contenido del

panel central. b) Con el botón salir. Cuando se abre esta ventana, queda disponible exclusivamente esta ventana, para lograr la atención del usuario, y organizar la actividad en forma prolija (que no queden abiertas muchas ventanas que no se están usando). FUNCION PRINCIPAL Permite al estudiante observar resoluciones propuestas. Se accede desde el módulo de ejercitación del ejercicio 3.

P14 Módulo con guías con presentaciones y ejemplos (son tres módulos) INTERFACE: a) Con apertura de ventana, y animación muy simple, se escucha un sonido tenue, y se observa una secuencia lógica de

imágenes. b) Con el botón salir. Cuando se abre esta ventana, queda disponible exclusivamente esta ventana, para lograr la atención del usuario, y organizar la actividad en forma prolija (que no queden abiertas muchas ventanas que no se están usando). FUNCION PRINCIPAL Permitir al estudiante integrar elementos conocidos ya destacados en módulos anteriores, con otros relacionados, a través de ejemplos y definiciones claves. Se accede desde el módulo de apoyo del ejercicio 3.


Hoja 10 En la actividad de ejercitación del ejercicio 1, la guía se abre con sonido tenue, y presenta una serie de pantallas similares a la que se puede visualizar en la pantalla 15. Dispone de orientación para cada símbolo que pertenece al diagrama de transición de Autómata Finito.

Pantalla 15

Pantalla 16

En el módulo de apoyo del ejercicio 3, la guía se abre con sonido tenue, y presenta una serie de pantallas similares a la que se puede visualizar en la pantalla 16, que avanzan en forma automática a medida que se incorpora información en pantalla . Avanza gradualmente en cada tema considerado. P15 Módulo de ayuda general del sistema (Pantalla 17) INTERFACE: a) Con apertura de una ventana, con barra espaciadora, que dispone de una figura explicativa, y la tabla con las

columnas que representan los módulos del sistema, y en cada celda disponen de hipervínculos para acceder a cada figura seteando el panel. Dispone de un hipervínculo con un enlace Web a un sitio seleccionado implementado en html, con hipertexto con definiciones y ejemplos de Fundamentos Teóricos de la Informática.

b) Con el botón salir. Cuando se abre esta ventana, quedan disponibles tanto la ventana de ayuda, como la del sistema, de forma tal que puede ir comprobando lo que va comprendiendo acerca del modo de uso. FUNCION PRINCIPAL Permitir al estudiante integrar elementos conocidos ya destacados en módulos anteriores, con otros relacionados, a través de ejemplos y definiciones claves. Se accede desde cada módulo principal del sistema, y desde módulos de ejercitación y de apoyo.


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Pantalla 17

C. DIAGRAMA DE NAVEGACIÓN

Figura 1: Diagrama de Navegación


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D. TIPOS DE ACTIVIDADES COGNITIVAS Bibliografía considerada: [1] Rúa, Ana; Doval, Luis (2001) a partir de la taxonomía planteada por Stephen Kemmis (1977) en "Case Study

Research: the Imagination of the Case in the Invention of the Study". Trabajo multicopiado. Universidad de East Anglia. Una clasificación para los materiales de formación a distancia.

[2] Bosco, A. (2002). Los recursos informáticos en la escuela de la sociedad de la información: deseo y realidad. Revista EDUCAR, nº 29 (pp.125-144)

[3] Bosco, A. (2004). Sobre el "Clic" en la educación escolar. Aula de Innovación Educativa, nº 128, pp.44-49. 7. Squires, D y Mc.Dougall, A. (1997) Cómo elegir y utilizar software educativo. Madrid: Morata Ediciones. Colección "Educación crítica". Capítulo VI: "Marcos de Referencia para estudiar el software educativo" http://ddd.uab.cat/pub/educar/0211819Xn29p125.pdf

Podemos analizar las características del material educativo teniendo en cuenta las actividades cognitivas que potencialmente despliega en el estudiante que lo utiliza. Se consideró el modelo de Kemmis, que puede visualizarse en el esquema 1, para las actividades de cada ejercicio de EduAFin.

Esquema 1: Tipos de actividades cognitivas.

Para cada ejercicio interactivo del sistema, se ha analizado las actividades cognitivas que se despliegan en el estudiante. Análisis de las actividades Cognitivas desplegadas en el alumno, al resolver la ejercitación del ejercicio 1 INTERACCION DEFINIDA POR LAS ESTRATEGIAS DEL JUEGO: al iniciar el juego, el usuario puede:

� Desplegar el menú contextual. Al considerar un símbolo concretamente: elegir la alternativa que considere mas acertada. Repetirlo para cada símbolo del panel.

� Presionar el botón del guía, cuando se habilita: permite observar aspectos adicionales de cada símbolo del diagrama de transición del AF.

� Presionar el botón “respuestas”: permite observar las respuestas correctas. � Presionar el botón “reiniciar” : que le permite empezar nuevamente.

ACTIVIDAD COGNITIVA QUE DESPLIEGA EN EL ALUMNO: Los estudiantes, al resolver la ejercitación, potencialmente pueden:

a) Recordar cada símbolo que pertenece al diagrama de transición del AF, y su utilidad. Información sobre los autómatas, aportadas por el guía.


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b) Reconocer porque lo está ejecutando por segunda vez, o ha reflexionado sobre las lecturas y participaciones en clases, reconoce la utilidad y significado de cada símbolo del diagrama de transición del AF.

c) Comprender, el funcionamiento del AF, aspectos de su representación grafica, realiza una analogía cada símbolo con el reconocimiento que lleva a cabo un AF.

d) Reconstrucción global. Al ir comprendiendo la relación existente entre el funcionamiento del autómata y la utilidad de cada símbolo del diagrama de transición, al aplicar estos conocimientos adquiridos, aplica la actividad cognitiva de “reconstrucción de la estructura global”, porque ha incorporado estas relaciones entre los términos en su mente.

PISTAS Le brinda información de apoyo, con ejemplos. FEEDBACK Indica, para cada término, si es correcto o no, al seleccionar cada símbolo, incluso cuando ha finalizado la actualización de puntajes. El guía proporciona información abundante con aplicaciones simples, y se habilita cada vez que el alumno opera con un símbolo que pertenece al diagrama de transición del AF. Análisis de las actividades Cognitivas desplegadas en el alumno, al resolver la ejercitación del ejercicio 2 INTERACCION DEFINIDA POR LAS ESTRATEGIAS DEL JUEGO: al iniciar el juego, el usuario puede:

� Pintar cada diagrama: elegir el primer color al que está asociado el diagrama, en función del tipo de lenguaje que reconoce, y luego el o los diagramas de esa categoría, haciendo clic con el Mouse.

� Pintar con un segundo color un diagrama: elegir otro color al que considere también está asociado el diagrama, y luego el o los diagramas de esa categoría, haciendo clic con el Mouse. No todos los diagramas son de dos clases.



e) Recordar cada tipo de lenguaje, y de que manera reconoce el autómata. f) Reconocer porque lo está ejecutando por segunda vez, o ha reflexionado sobre las lecturas y

participaciones en clases, y características de diagramas de AF que reconocen los diferentes tipos de lenguajes.

g) Comprender, si al resolverlo considera el significado de los diferentes tipos de lenguajes, las operaciones básicas sobre lenguajes, el funcionamiento del AF, sus características y componentes, realiza una analogía que le permite asociar lenguajes, con AF, identificando si es vació, si acepta la cadena nula, si es finito o infinito.

h) Reconstrucción global. Al ir comprendiendo la analogía existente entre ambos elementos considerados, al ejecutar nuevamente la ejercitación, o aplicar sus conocimientos al resolver ejercicios del práctico, aplica la actividad cognitiva de “reconstrucción de la estructura global”, porque ha incorporado estas relaciones entre los términos en su mente.

i) Interpretación constructiva: potencialmente pueden plantearse nuevos problemas ya que generalmente cuando resuelven este tipo de ejercicios, en los que deben analizar un diagrama dado, y realizan una lectura equivocada del mismo. Al visualizar completamente la respuesta correcta, suelen plantear, al consultar, “pero que pasaría si”, y destacan algo diferente del diagrama, aquello que ellos habían considerado al verlo inicialmente. Si son capaces de resolverlos, al emplear el material, aplican interpretación constructiva. Por otra parte, si el alumno sigue avanzando, y llega al módulo de apoyo del este ejercicio, se encuentra con actividades propuestas, y al resolverlas, genera una solución al problema, una de las tantas soluciones posibles, luego la irá mejorando, minimizando los nodos del diagrama. También aquí, el estudiante puede verse motivado a resolver un problema parecido, pero diferente con un objetivo diferente, logrando un conocimiento más amplio que le permitirá comparar


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características del diagrama, y asociarlas con las características del lenguaje que reconoce. Sin embargo, no es sugerido por la actividad, dentro del sistema.

PISTAS No le brinda información de apoyo mientras desarrolla la actividad. A no ser que decida ver respuestas. Las respuestas presentan la solución, con agregados mínimos, pero no fundamentan con detalle, queda para el alumno, reflexionar sobre el tema, seguir avanzando en el sistema y adquirir más elementos asociados al tema. Por ej. al considerar el estado de captación global. FEEDBACK Indica, para cada término, si es correcto o no, al desarrollar la corrección de resultados, también agrega una observación, tanto si es correcta la clasificación, como si no lo es. Asigna puntajes. También le muestra las respuestas completas, con agregados con observaciones. Análisis de las actividades Cognitivas desplegadas en el alumno, al resolver la ejercitación del ejercicio 3 INTERACCION DEFINIDA POR LAS ESTRATEGIAS DE LA EJERCITACION: el usuario puede:

� Seleccionar un elemento de cada fila, y luego marcar su asociación. permite observar resultados de manera interactiva, que indican si es correcta o no la asociación.



j) Recordar cada operación de lenguajes y la forma del AF que la reconoce, cuando un AF reconoce una cadena, como se agrega el estado de captación global.

k) Reconocer porque lo está ejecutando por segunda vez, o ha reflexionado sobre las lecturas y participaciones en clases, reconoce las características del lenguaje regular definido por el autómata, su forma de operar.

l) Comprender, el funcionamiento del AF, aspectos de su representación grafica asociados a los lenguajes y las operaciones entre lenguajes que permiten llegar a lenguajes más complejos, la utilidad del estado de captación global.

m) Reconstrucción global. Al ir examinando el reconocimiento de cadenas de distintos autómatas, le permite adquirir conocimientos que lo ayudan a identificar características del autómata asociadas al tipo de lenguajes, teniendo en cuenta, no solamente si representa el conjunto vació, si reconoce la cadena nula, si es finito o infinito el lenguaje que reconoce. Sino también, concretamente considerando si acepta o una cadena determinada. también puede adquirir información que le permite asociar operaciones de lenguajes, y características del autómata que los representa. Al aplicar estos conocimientos adquiridos, aplica la actividad cognitiva de “reconstrucción de la estructura global”, porque ha incorporado estas relaciones entre los términos en su mente.

n) Interpretación constructiva: el estudiante pueden llegar a otros problemas del área, y resolverlos, gracias a la interacción con el modulo completo del ejercicio 3, asociados a reconocimiento de lenguajes, estado de captación global o rutina de análisis léxico. Sin embargo, no es sugerido por la actividad, dentro del sistema.

PISTAS Mientras desarrolla el ejercicio, tiene respuesta interactiva que marca si es correcta o no la asociación. Pero no proporciona información de apoyo adicional, a no ser que decida ver las respuestas. FEEDBACK Indica, para cada término, si es correcto o no. El estudiante puede erróneamente seleccionar dos elementos que no están asociados, en este caso se le otorgan más posibilidades para seleccionar los elementos correctos. Ya que al asignar puntajes se suma un punto por cada asociación correcta ingresada por el alumno. Son diez asociaciones en total. El puntaje lo ve al finalizar. Al brindar respuestas completas, presenta agregados mínimos.

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