CONTENIDO - ufps.edu.coy de Estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV), MØxico, D.F. JosØ Ricardo...

1Revista Respuestas - Universidad Francisco de Paula Santander Año 10 No. 1

CONTENIDO

REVISTA DE LA UNIVERSIDADFRANCISCO DE PAULA

SANTANDERSan José de Cúcuta, Julio 2005

No. 1 ISSN 0122820X

Publicación científica que presenta laproducción de trabajos de

investigación de la UniversidadFrancisco de Paula Santander y lacomunidad científica en general.

Está abierta a ensayos, artículosde divulgación científica y a informesde investigación de todas las ramas

del saber, cuya calidad se determinarápor el grado de innovación y por elcambio del estado del conocimiento

que presenten los artículos publicados.

Coordinación y dirección generalJorge Sánchez Molina

Comité EditorialCarmen Leonor Barajas ForeroHéctor Jaime Dulcé Moreno

Miguel Armando Briceño GuerreroPablo Pastor Mogollón Sánchez

Víctor Manuel Ardila SotoJorge Fernando Márquez Peñaranda

Sergio Iván Quintero Ayala

EditoresClaudia Patricia Báez Ararat

Gabriel Peña Rodríguez

PresentaciónTodos los artículos recibidos se

someten antes de su publicación a larevisión crítica de pares evaluadores

externos del plantel.Los autores de los trabajos asumentoda la responsabilidad que pudiera

derivarse de los mismos.Prohibida la reproducción total o parcial,

sin la autorización de los autores.

Diseño Diagramación e ImpresiónOffset La Opinión 5710632

Cúcuta, Colombia

Macroinvertebrados del Norte de SantanderPágina 3

Obtención de embriones somáticos primarios de Theobromacacao en clones de interés regional para el Departamento Norte

de Santander, Colombia.Página 21

Diseño de un modelo pedagógico para la enseñanza defundamentos de programación de computadores basado en el

uso de la tecnología como mediaciones pedagógicasPágina 30

Tienda virtual de comercio móvilPágina 38

Desarrollo de un prototipo de curso virtual sobre sistemasoperativos �PAVSO�

Página 50

Laboratorio virtual para la enseñanza de filtros eléctricosPágina 57

2 Revista Respuestas - Universidad Francisco de Paula Santander Año 10 No. 1

EDITORIALLa Universidad Francisco de Paula Santander a travésde la política de fortalecimiento académico conimpulso a la investigación, contribuye a la dinámicaregional y nacional de �Generación del Conocimiento�,de esta manera reitera el compromiso y apoyo alprograma de jóvenes investigadores, semilleros deinvestigación, grupos de investigación, así como laparticipación en convocatorias para acceder a laformación en maestrías y doctorados en el país y en elexterior. En el viaje realizado a España por parte de laRectoría y la Vicerrectoria Asistente de Investigacióny Extensión, se logro gestionar y firmar acuerdos decooperación que permitirán afianzar la calidad delplantel, a través de formación académica, desarrollode proyectos conjuntos e intercambio deinvestigadores, experiencias y documentos.

Es importante mencionar, que las directrices regionalesde esta dinámica impartidas por el ConsejoDepartamental de Ciencia y Tecnología CODEC y T� Norte de Santander, órgano rector a niveldepartamental, también están orientadas a promoverlas sociedades del conocimiento, hoy día existe unaclara tendencia de conformar equipos de trabajointerinstitucionales e interdisciplinarios, enfocadoshacia la pertinencia regional, conformación decadenas productivas y clusters, todo con el firmepropósito de mejorar la competitividad y el desarrollode la región.

Por lo anterior, es de destacar que nuestra Alma Matera través del trabajo conjunto con las instituciones yentidades del departamento y de otras regiones, se hacaracterizado por la mejora continua del proceso deapropiación del conocimiento; dentro de los mediosinstitucionales para dar a conocer la gestión, los trabajosy avances de investigación, se encuentranprincipalmente la Revista Respuestas, el Catálogo deInvestigaciones, el Boletín de Investigaciones e Invenotas.

Esperamos seguir encauzando nuestros esfuerzos hacianuevos procesos de sostenibilidad y competitividad parael beneficio de la comunidad nortesantandereana.

Emilio Antonio Realpe Rebolledo - M.Sc. BiólogoLaboratorio de Zoología y Ecología animal -Universidad de los Andes.

Marina Ordóñez Varela - M.Sc. Profesora Investigadora- Instituto de Genética (Especialidad Genética dePoblaciones) - Universidad de Los Andes.

Lucia Atehortúa Garces - Bióloga - CoordinadoraPrograma de Biotecnología - Universidad de Antioquia.

Liliana Duplat Bermudez - M.Sc. Microbiología(Pontificia Universidad Javeriana) - Investigador MasterAsociado - Corpoica C.I. Tibatatá.

Claudia Acosta Solano - Ingeniera de ProducciónBiotecnológica (Universidad Francisco de PaulaSantander) Investigador Profesional Asistente -Corpoica C.I. Tibatatá.

Alfonso Meléndez Acuña - Ingeniero de Sistemas(Universidad de los Andes) - Escuela Colombiana deIngeniería Julio Garavito.

Rogelio Rigual Collado - Universidad Católica deColombia, Escuela de Tecnologías, Master en CienciasPedagógicas con enfasis en diseño curricular de laUniversidad de la Habana, Director académico Escuelade Tecnologías - Universidad Católica de Colombia.

Giner Alor Hernández - Doctor en Ciencias conEspecialidad en Computación - Centro de Investigacióny de Estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV), México,D.F.

José Ricardo Llano Valencia - lngeniero de SistemasDecano Facultad de Ingeniería - Universidad SanBuenaventura - Cali.

Javier Mauricio Antelis Ortiz MSc. Investigador - Centrode Investigaciones en Mecatrónica Automotriz, ITESM� Campus Toluca, México.

AGRADECIMIENTOS A LOSPARES EVALUADORES


Por:

M.Sc. Marjorie Josefina Sánchez Herrera1

Mylenda J. Avendaño Sánchez2

RESUMEN

El presente artículo tiene como fin reportar lasmorfofamilias de macroinvertebrados capturadas eidentificadas en diferentes puntos de las principalescuencas del departamento Norte de Santander:Pamplonita, Zulia, Algodonal y la Subcuenca delTáchira; contribuyendo al conocimiento de labiodiversidad acuática de la región.

Palabras claves: BMWP, Bioindicadores, Biodiversidad,Macroinvertebrados

ABSTRACT

The aim of this paper is to report the morfofamilies ofmacroinvertebrates captured and identified in differentpoints of the main basins of the rivers Pamplonita, Zulia,Algodonal and Táchira in the department of Norte deSantander, contributing to the knowledge of the aquaticbiodiversity.

Key words: BMWP, Bioindicators, Biodiversity,Macroinvertebrates.

INTRODUCCIÓN

Los Macroinvertebrados se han convertidopaulatinamente en una herramienta práctica para ladeterminación de la calidad biológica, esto se hapodido lograr gracias a la capacidad que tienen estosorganismos de mantener una estrecha relación conlas condiciones del entorno, es decir son sensibles apequeñas alteraciones de los parámetros fisicoquímicosdel agua, esto representado en la disminución o

aumento de la diversidad en un punto de muestreo.Además la aplicación de este tipo de técnicas permiteuna reducción considerable en los costos de inversiónnecesarios para determinar la calidad del agua. Losmuestreos se han venido realizando desde 1999 enel marco del desarrollo de varios proyectos tales como:Macroinvertebrados acuáticos como bioindicadoresde la calidad del agua de la zona media del ríoPamplonita, Estudio Limnológico de la Zona Alta delrío Pamplonita, Diseño del Plan de Monitoreo de lacalidad y la cantidad del recurso hídrico de las cuencasde los río Zulia, Pamplonita, Algodonal y la subcuencadel río Táchira del departamento Norte de Santanderpatrocinados por el Fondo de InvestigacionesUniversitarias FINU - UFPS, Facultad en CienciasAgrarias y del Ambiente, Facultad de Ciencias Básicasde la Universidad Francisco de Paula Santander yCORPONOR.

MATERIALES Y MÉTODOS

Cuadro 1. Matriz de procedimientos.

Para la identificación de los organismo, se utilizaron lasclaves taxonómicas para Macroinvertebrados, tales como:

MACROINVERTEBRADOS DEL NORTE DE SANTANDER

ANÁLISIS BIOLÓGICO MÉTODO DESCRIPCIÓN

Captura de los organismos

p a r a l o s a n á l i s i s

cualitativos y cuantitativos

de los Macroinvertebrados

presentes en el agua

carac ter í s t i cos de la

Bioindicación

Muestra

Compuesta

Mallas:

Pantalla

D´Net

El muestreo cualitativo se realiza con las redes depantalla y D´Net. La muestra es combinadaincluyendo sedimentos pedregosos, arenosos,vegetación circundante, rápidos y remansos.Una vez obtenidas las muestras, se colocan en bolsasplásticas adicionándole solución FAGA 1:1 (Formol,alcohol, glicerina y agua) para su preservación; serotula la muestraEn el laboratorio cada muestra es vaciada y separadaen cajas petri, se procede a limpiar los restos dematerial orgánico e inorgánicoLa identificación de las morfofamilias se realizateniendo como patrones de referencia las clavestaxonómicas; la descripción se realiza conestereoscopio Wild M3, oculares 25x y 10x

1 Licenciada en Biología y Química U. de Pamplona, M.Sc. en Biología U. de los Andes. Docente Emerito Universidad Francisco dePaula Santander, Directora Grupo de Investigación GUIA � UFPS. [email protected] Estudiante X Semestre Ingeniería Agroindustrial � UFPS


� Edmonson� Roldan� Mc. Cafferty� Brinkhurst y Marchese� NeedHam y NeedHamn� Curso de Insectos Inmaduros UNIVALLE� H.R Fernández y E. Domínguez

Macroinvertebrados del Norte de Santander

Orden: Acarida

1

RESULTADOS

A continuación se relacionan las familias identificadasy en que puntos fueron capturadas en las cuatroprincipales cuencas del Departamento Norte deSantander, las fotografías muestran en su mayoría losestadíos inmaduros de los individuos con algunasexcepciones como es el caso del orden Tubificida.

1

Cuenca río Zulia Cuenca ríoPamplonita

Cuenca ríoAlgodonal

Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C

11 Hydrachnidia(Hidracaridos)

1200925

21.823.2

2900240071940025020016050

11.514.5242533

34.530

33.5

1233 22 900 35.5

1

FAMILIA


Orden: Basommatophora

Orden: Amphipoda


2 2

3 5

FAMILIA Cuenca río Zulia Cuenca ríoPamplonita


Cuenca ríoTáchira


33 Physidae1298272

18.723.7

2400224921201045719400250160100

14.514.517.519.52425333032

1200 26.5

33 Lymnaeidae 2400 14.5

44 Planorbidae 2400 14.5

55 Ancylidae 400250160100

25333032

4



Cuenca ríoTáchira


22Hyalellidae 2900

280021201045719

11.512.517.619.524


Orden: Coleoptera


68

8 8



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C66 Hydrophilidae 400

200160

2534.530

77 Ptilodactylidae 29002800

11.512.5

1233 22

88 Elmidae 12981200925904279272

18.721.823.22424

23.7

2900280023142120104571940025020016010050

11.512.514.517.519.5242533

34.53032

33.5

1392131012331209970

2120.222

24.823.5

1200900300250

26.535.530.233

99 Helodidae 290028002314

11.512.514.5

10 Psephenidae 120050

21.832

1045719400250160

19.524253330

13791233

2222

300 30.2

11 Dytiscidae 2120 17.5

12 Staphylinidae 200 34.5

13 Leptinidae 400 25

14 Coleoptera sp. 279 24 719400250160

24253330

7

8



8 9

10

11

1214

14 14

8

10

13


Orden: Collembola

Orden: Diptera




Cuenca ríoTáchira


15Isotomidae 2900

28001045719250160

11.512.519.5243330

15



Cuenca ríoTáchira


16Chironomidae 1298

1200925904279

18.721.823.22424

290028002400231422492120104571940025020016010050

11.512.514.514.514.517.519.5242533

34.53032

33.5

13791310123312091206970

2220.222

24.822

23.5

243518001200900300250

25.127.526.535.530.233

17 Ceratopogoniidae 904 24 2900280023142249719400250200160

11.512.514.514.5242533

34.530

1233 22 2435250

25.133

18 Blephariceridae 925904

23.224

28002314

12.514.5

19Psychodidae 925. 23.2 2400

231422492120250200160

14.514.514.519.533

34.530

1200 26.5



16 16

20 Culicidae 2120200

19.534.5

21 Simuliidae 1298925904

18.723.224

290028002400231422492120104571940025020016010050

11.512.514.514.514.517.519.5242533

34.53032

33.5

13791392131012331206

2221

20.22222

2435900300250

25.135.530.233

22 Dixidae 925 23.2 719400

2425

23 Muscidae 240023142249719200

14.514.514.524

34.524 Empididae 925 23.2 2800

231422491045400250100

12.514.514.519.5253332

970 23.5 1200 26.5

25 Dolichopodidae 2400160

14.532

26 Tipulidae 904 24 290028002400231422492120

11.512.514.514.514.519.5

1310 20.2 24351800

25.127.6

27 Ephydridae 2314200160

14.534.532

28 Syrphidae 2120250200

19.533

34.529 Diptera 2800

400200

12.525

34.5

16



Cuenca ríoTáchira




16

17

18 19

2021

2224

25 26

17

19

21

23

26


Orden: Ephemeroptera


2729

30 30



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C30 Baetidae 1298

120092590427927250

18.721.823.22424

23.732

290028002400231422492120104571940025016010050

11.512.514.514.514.517.519.52425333032

33.5

137913921233970

222122

23.5

243518001200900300250

25.127.626.535.530.233

31 Leptohyphidae 1298120092590427927250

18.721.823.22424

23.732

104571940025016010050

19.52425333032

33.5

137913921310123312091206970

2221

20.222

24.822

23.5

18001200900300250

27.626.535.530.233

32 Oligoneuriidae 279 24 2900104571940025050

11.519.5242533

33.5

13921310123312091206

2120.222

24.822

33 Leptophlebiidae 1298120092590427927250

18.721.823.22424

23.732

2800104571940025016010050

12.519.52425333032

33.5

1379139212331206970

22212222

23.5

243518001200900300250

25.127.626.535.530.233

30

28


Orden: Hemiptera


30

31

3233

34 36

31

33



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C34 Hebridae 400 25

35 Veliidae 925279272

23.224

23.7

71940050

2425

33.5

13791392131012091206

2221

20.224.822

1800 27.6

36 Naucoridae 279272

2423.7

1045719400250160

19.524253330

13101233

20.222

900 35.5

37 Gerridae 71950

2433.5

38 Gelastocoridae 250 33

35


Orden: lepidoptera

Orden: Megaloptera


36 38

3940

41 41

37



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C39 Pyralidae 1298 18.7 1045

5019.533.5

1233970

2223.5

40 Cossidae cf 2800 12.5



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C41 Corydalidae 1200

27221.823.7

1045719400250100

19.5242533

32.5

1379139213101209970

2221

20.224.823.5

18001200900

27.626.535.5


Orden: Odonata

Orden: Plecoptera


42

4445

46 46



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C42 Calopterygidae 1045

71940010050

19.52425

32.533.5

1392131012091206970

2120.224.822

23.543 Libellulidae 904 24 2120

71940025050

17.5242533

33.5

12091206

24.822

2435900300250

25.135.530.233

44 Coenagrionidae 50 32 25010050

3332.533.5

970 23.5 300 30.2

45 Aeshnidae 2249 14.5

43



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C46 Perlidae 1200

925904279272

21.823.22424

23.7

2900280024001045719400250160100

11.512.514.519.524253330

32.5

137913921233

222122

243518001200900250

25.127.626.535.533

46


Orden: Rhynchobdellida

Orden: Trichoptera


47 4847



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C49 Glossosomatidae 1298

120092527927250

18.721.823.224

23.732

290028002400719400

11.512.514.52425

137913101233

2220.222

2435 25.1

50 Hydrobiosidae 1298925904

18.723.224

29002800231422491045719400250

11.512.514.514.519.5242533

13791392

2221

243518001200

25.127.635.5

51Hydropsychidae 1298

120092590427927250

18.721.823.22424

23.732

2900280024002314104571940025020016010050

11.512.514.514.519.5242533

34.530

32.533.5

137913921310123312091206970

2221

20.222

24.822

23.5

243518001200900

25.127.626.535.5

52 Leptoceridae 12981200925904272

18.721.823.224

23.7

29002800231440050

11.512.514.525

33.5

13791206

2222

53 Philopotamidae 50 32 23141045719400

14.519.52425

1233 22



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C47 Glossiphoniidae 2249

21201045250160

14.517.519.53330

1310970

20.223.5

48 Hirudinea 272 23.7


53 Philopotamidae 50 32 23141045719400

14.519.52425

1233 22

54 Helicopsychidae 12981200279272

18.721.824

23.7

2900719

11.524

1200 26.5

55 Hydroptilidae 120092550

21.823.232

29002800231471910050

11.512.514.524

32.533.5

250 33

56 Odontoceridae 290028002314

11.512.514.5

57 Xiphocentronidae 290028002314719400

11.512.514.52425

58 Calamoceratidae 29002800

11.512.5

1233 22

59 Polycentropodidae 904 24 2120 17.5


49 51

52 54

55 57

50

53

56



Cuenca ríoTáchira



Orden: Tricladida

Orden: Tubificida


58 59

60 60



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C60 Planariidae 1298

1200279

18.721.823.7

2900280024002314224921201045719400250160

11.512.514.514.514.517.519.524253330

1209970

24.823.5

2435 25.1



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C61 Naididae 1298

1200925904

18.721.823.224

290028002400231422492120104571940025020016010050

11.512.514.514.514.517.519.5242533

34.530

32.533.5

1379139213101233970

2221

20.222

23.5

18001200

27.626.5

62 Tubificidae 28002400231422492120104571940025020016010050

12.514.514.514.517.519.5242533

34.530

32.533.5

1310 20.2


Orden: Unionida

Orden: Gordioidea


61 62

63 63

64 64

61

FAMILIA Cuenca ríoZulia

Cuenca ríoPamplonita


Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C63 Sphaeridae 2800

104512.519.5

FAMILIA Cuenca ríoZulia

Cuenca ríoPamplonita


Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C64 Chordodidae 2800

2249200

12.514.534.5


Orden: Rhabditida

Cada una de las familias presentadas en este artículose les otorga un puntaje según el BMWP (BiologicalMonitoring Working Party Score) que debe ser adaptadoy modificado acorde a las características del cuerpode agua, después de que en este se realizan monitoreos

consecutivos en un tiempo aproximado de duraciónde un ciclo de agua. Las puntuaciones de las familiasse suman y el número obtenido evalúa la calidad delagua y se puede obtener su representación cartográficade la siguiente forma:


65

65

65

CLASE VALOR SIGNIFICADO COLOR

II > 120

101 – 120

Aguas limpias

Aguas no contaminadas o no alteradas de modo sensible

AZUL

II 61 – 100 Evidentes algunos efectos de contaminación VERDEIII 36 – 60 Aguas contaminada AMARILLOIV 16 – 35 Aguas muy Contaminadas NARANJAVV < 15 Aguas fuertemente contaminadas ROJO



Cuenca ríoTáchira

msnm °C msnm °C msnm °C msnm °C65 Nematodos

Rhabditiformes280024002314224921201045250200160

12.514.514.514.517.519.533

34.530

65

Cuadro 2. Significado de los valores del índice biológico color a utilizar en representaciones cartográficas.


CONCLUSIONES

Los resultados biológicos permiten establecer elcomportamiento histórico de la calidad del aguadebido a que las familias de Macroinvertebradospueden ser sensibles a la contaminación orgánica, locual les permite indicar las condiciones que prevaleceny las fluctuaciones que puedan presentarse en un sitiodeterminado. Si las condiciones son muy fuertes, estaspueden lograr un cambio significativo en la estructurade la comunidad indicadora. La diversidad de familiasde Macroinvertebrados en un cuerpo de agua corrientees proporcional a su grado de contaminación, situaciónque se presenta en la zona estudiada.

Agradecimientos: Lic. Jorge Cuartas

BIBLIOGRAFÍA

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Recibido: Abril 6 de 2005Aceptado: Mayo 27 de 2005



Por:Luz Stella Monsalve González,1 Claudia Yanet García Rojas,2

Alina K. Sigarroa Rieche3

RESUMEN

La Embriogénesis Somática es la formación de unembrión a partir de una célula somática. (23) Estemétodo de regeneración se reconoce en todo el mundocomo el más eficiente para la micropropagación deespecies vegetales, permitiendo obtener grandescantidades de material de siembra, lo cual es unanecesidad en el país para la renovación deplantaciones de Theobroma cacao. Este trabajo buscauna alternativa de solución, pues se evalúan lascondiciones óptimas para establecer embrionessomáticos primarios en 4 genotipos de interés regional(THS-565, ICS-95, CCN-51 y IMC-67). Fueronevaluados dos medios de cultivo, dos condicionesambientales y dos tipos de explantes. Para los cuatrogenotipos en estudio, los mayores valores de induccióna formación de callo embriogénico se presentó en losmedios que contenían 2,4D -TDZ como balancehormonal y glucosa como fuente de carbono. LosEstaminoides presentan una mejor formación de callo,sin embargo, en Petaloides se obtienen mayor númerode embriones somáticos y mejor desarrollo de losmismos. La combinación Kinetina-2,4 D favorece laEmbriogénesis Somática de baja frecuencia para ICS-95, IMC-67, TSH-565; mientras que el clon CCN-51se favorece en medio con 6BAP-2,4D. Los resultadosmostraron una alta dependencia del genotipo, por locual las condiciones ambientales, los balanceshormonales y la frecuencia embriogénica son diferentespara cada uno de los clones, siendo ICS-95 y IMC-67 los que mejor comportamiento presentaron, y TSH565 y CCN-51 tuvieron una menor respuesta en lostratamientos evaluados.

OBTENCIÓN DE EMBRIONES SOMÁTICOS PRIMARIOS DETheobroma cacao EN CLONES DE INTERÉS REGIONAL PARA EL

DEPARTAMENTO NORTE DE SANTANDER, COLOMBIA.

Palabras claves: Theobroma cacao, EmbriogénesisSomática, Thidiazurón TDZ, Clones élites.

ABSTRACT

The somatic Embryogenesis is the formation of anembryo from a somatic cell. (23) This method ofregeneration is recognized anywhere in the world likemost efficient for the micropropagation of vegetalspecies, allowing to obtain great amounts of sowingmaterial, which is a necessity in the country for therenovation of plantations of Theobroma cacao. Thisjob looks for a solution alternative, because the optimalconditions are evaluated to establish primary somaticembryos in 4 genotypes of regional interest (THS-565,ICS-95, CCN-51 and IMC-67). Two environmentalconditions, two means of culture, and two types ofexplantes were evaluated. For the four genotypes instudy, the greater values of induction to formation ofembryogenic callus appeared in the means thatcontained 2,4D - TDZ like hormonal balance andglucose like carbon source. The Estaminoides presentsone better formation of callus, nevertheless, inPetaloides they obtain greater number of somaticembryos and better development of such. Thecombination Kinetina-2,4 D favors the SomaticEmbryogenic of Low frequency for ICS-95, IMC-67,TSH-565; where as clone CCN-51 is favored in themiddle with 6BAP-2,4D. The results showed a highdependency of the genotype, thus the environmentalconditions, the hormonal balance and the embryogenicfrequency is different for each one from the clones,being ICS-95 and IMC-67 those that better behaviorpresented, and TSH 565 and CCN-51 had a smalleranswer in the evaluated treatments.

Key Words: Theobroma cacao, SomaticEmbryogenesis, Thidiazuron TDZ, Elitist Clons.

1 Ingeniero de Producción Biotecnológica � Auxiliar Laboratorio Biotecnología Vegetal U.F.P.S. - [email protected] Ingeniero de Producción Biotecnológica - Asistente Laboratorio Biología Molecular - [email protected] Ingeniero Agrónomo - Docente U.F.P.S. - [email protected]; [email protected]


INTRODUCCIÓN

Theobroma cacao es un cultivo de gran importanciapara los países tropicales y el Cacao que de él seobtiene cuenta con gran aceptación y considerabledemanda a nivel mundial. En Colombia tiene unagran importancia por su influencia socio-económica,ya que es el sustento de 25�000 familias campesinasen el país. En el 2003 Colombia ocupó a nivel mundialel 11º puesto como productor con 47.000 Tm, y anivel nacional, Norte de Santander aparece en 3º lugarcon el 7.5% de la producción total, formando partede la región cacaotera del país. (1)

En Colombia el cultivo presenta un bajo rendimiento(0.47 Tm/Ha), ocasionado fundamentalmente por laheterogeneidad y vejez de las plantaciones,requiriéndose la renovación de las mismas enaproximadamente un 75 - 80 % del área cultivada.Para dar respuesta a esta demanda es necesarioproducir abundante material de siembra. (19)

La Biotecnología, ofrece nuevas alternativas a estaproblemática nacional. Las técnicas de propagación�in vitro�, son una herramienta importante paraproducir abundante material de siembra libre deenfermedades, con alta uniformidad genética.

Estudios realizados por Orchard et al, 1979, y Passeyet al 1983, demostraron que la regeneración víaorganogénesis presenta grandes problemas paraTheobroma cacao, debido a yemas recalcitrantes y pocodesarrollo de raíz pivotante.(15,16) Posteriormente Esany Pence, 1979, realizaron los primeros estudios enEmbriogénesis Somática utilizando embriones cigóticosinmaduros como fuente de explantes (4); similarestrabajos fueron reportados por Litz, 1986, utilizandohojas jóvenes (12), Sondahl, 1993, con flores inmaduras(21) y Figueira, 1993 a partir de tejido nuclear (7); estosautores reportaron bajo porcentaje de conversión enplantas. En recientes publicaciones realizadas enconjunto por investigadores del Instituto LE CIRADFrancia (Alemano et al, 1997), y la UniversidadPennsylavania U.S.A. (Li et al, 1998), han establecido

protocolos eficientes de E.S en cacao a partir deexplantes florales, aplicable a una amplia variedadde genotipos de cacao de interés para los cultivos deÁfrica (2, 11). Maximova et al 2002 optimizaron elproceso de embriogénesis secundaria a partir deembriones somáticos primarios y su conversión enplanta. (13). Actualmente, vitroplantas obtenidas poreste método se encuentran establecidas en campo enSanta Lucia (Brasil) y en África. En Ecuador, Garzónet al, 2004, aplicaron la metodología desarrolladapor Li et al (1998), modificada por Maximova et al(2002), en 42 genotipos de cacao tipo Nacional,los cuales mostraron altos niveles de reactividadcallogénica y embriogénica; aunque se presentó grandiferencia entre la respuesta de los genotipos. (8)

Esta investigación tuvo como objetivo general, estudiarlas condiciones óptimas de trabajo en la obtención deembriones somáticos primarios de clones deTheobroma cacao de interés regional.

MATERIALES Y METODOS

El trabajo se desarrolló en las instalaciones delComplejo Biotecnológico de la Universidad Franciscode Paula Santander, ubicado en la sede de CamposEliseos, municipio de Los Patios, Norte de Santander.La investigación es la primera etapa de unmacroproyecto que busca obtener altos volúmenesde material vegetal de siembra para la renovación delcultivo de cacao en la región.

Los experimentos se realizaron con 4 clones de interésregional: CCN-51, ICS-95, IMC-67 y TSH-565,escogidos por sus características de productividad,adaptabilidad y tolerancia a enfermedades.

En el montaje se empleó un diseño factorialcompletamente aleatorizado, con manipulación devariables como medio de cultivo (concentracioneshormonales y fuente de carbono), condicionesambientales de incubación y dos tipos de explantes,factores fundamentales en el desarrollo de laEmbriogénesis Somática Primaria.

Obtención de embriones somáticos primarios de Theobroma cacao en clones de interés regional para el Departamento Norte deSantander, Colombia.


Material de siembra. La zona de recolección fue en elmunicipio de Cúcuta, corregimiento de Agua Clara,Instituto Agrícola Jorge Gaitán Durán. El materialvegetal recolectado fueron flores inmaduras, de lascuales se extraen los tipos de explantes estudiados:Petaloides y Estaminoides.

Desinfección. Se llevó a cabo la rutina utilizandolavado con agua corriente, inmersión en alcohol al70 % y como desinfectante Hipoclorito de sodio al2%, durante15 minutos.

Etapa 1. Inducción y formación de callo embriogénico.Se trabajó con dos variantes de medio de cultivo DKW100% tal y como se describe en el Cuadro 1, ademásse evaluaron dos condiciones ambientales deincubación: fotoperíodo de 16 horas luz (días largos)y completa oscuridad, en cada tipo de explante,dando un total de 8 tratamientos por genotipoestudiado. Se efectuaron evaluaciones semanales ylos parámetros evaluados fueron: fenolización,formación y tipo de callo.

Cuadro 1. Medios de cultivo para inducción

Etapa 2. Desarrollo embriogénico. Se evaluó laincidencia de 2 citoquininas (KIN � 6BAP) en este proceso,para lo cual se trabajó con dos variantes de medio decultivo Lloyd and Mc Cown´s 100% + 2,4 D en rangode 1-3 mg/l (Cuadro 2). Se continuó evaluando las doscondiciones ambientales de incubación: fotoperíodo de16 h luz y 8 h oscuridad (días largos) y completaoscuridad, en cada tipo de explante, dando un total de8 tratamientos por genotipo estudiado. En esta etapa sevaloró la contaminación, fenolización, formación de callo,tipo de callo, frecuencia embriogénica, tamaño de losembriones y su estado.

Cuadro 2. Medios de cultivo para Proliferación

Procesamiento de datos. Los análisis estadísticos seelaboraron, utilizando los métodos de Análisis deVarianza (ANOVA) y la comparación múltiple demedias por el Test de Duncan para las variablescuantitativas y para las variables cualitativas se hizouna distribución de frecuencia.

RESULTADOS Y DISCUSIONES

En la Etapa 1, e1 objetivo es inducir en los explantesla expresión embriogénica, la cual se comprueba conla formación de callos embriogénicos en la etapasiguiente. En el Cuadro 3 pueden observarse por cadaclon, los resultados para la variable formación de calloen los diferentes tratamientos.

Cuadro 3. Comparación de medias y probabilidad deocurrencia real de la variable formación de Callo, Etapa 1.

* Letras desiguales indican diferencias significativas entretratamientos al nivel = 0.01, según Test Duncan.** Los valores en negrita subrayado indican el tratamiento conmejor respuesta y solo negrita indica el segundo mejortratamiento.

El Clon CCN-51 presentó la mayor formación de callocon valores que oscilaban entre 10 -62% de explantes,y el de más bajo resultado fue el TSH-565 con valoresentre el 0 y 32%; los clones ICS-95 y IMC-67presentaron un comportamiento intermedio.


NombreMedio

Concentración Hormonal(en mg/l)

Kinetina 6 BAPCE3 0.3 00CE4 00 0.06

Tratamiento CCN-51 ICS-95 IMC-67 TSH-5651.CEP1-Luz-Petaloides 3.40 abc 1.90aa 2.40aa 0.50aa

2. CEP1-Luz-Estaminoides 6.20cc 2.80aa 2.50aa 2.10ab

3. CEP1-Osc.-Petaloides 2.80abc 3.70aa 1.60aa 1.20ab

4. CEP1-Osc.-Estaminoides 5.30bc 4.40aa 2.40aa 3.20bb

5. CEP2-Luz-Petaloides 1.00aa 2.60aa 1.10aa 0.40aa

6. CEP2-Luz-Estaminoides 3.20abc 2.70aa 1.80aa 0.40aa

7. CEP2-Osc.-Petaloides 2.30ab 1.80aa 1.50aa 0.00aa

8. CEP2-Osc.-Estaminoides 3.90abc 3.40aa 1.50aa 0.50aa

Probabilidad de OcurrenciaReal

99.0 % 32.0 % 5.40 % 98.6 %

NombreMedio

Concentración Hormonal(en mg/l)

2,4 D TDZ

Fuente deCarbono

CEP1 22 0.005 GlucosaCEP2 22 00 Sacarosa


Los clones CCN-51 y TSH-565, presentaron diferenciassignificativas entre tratamientos, siendo el medio CEP-1 (Suplementado con TDZ y Glucosa) en condicionesde luz el más apropiado para obtener tejido callosoen CCN-51, mientras que el clon TSH-565, secomportó mejor en el mismo medio pero encondiciones de oscuridad. Se observó que este clonpresenta altos índices de fenolización; es bien sabidoque el proceso de fenolización afecta el establecimientode los tejidos vegetales �in vitro�, el cultivo en completaoscuridad puede ayudar a controlar el proceso deoxidación de fenoles, por ello los clones que tienenmás contenido fenólico muestran mejores respuestascuando son sometidos a oscuridad total.Adicionalmente, en la mayoría de los reportes se puedeencontrar que hay mejor formación de callo enoscuridad porque se reduce la oxidación de las auxinasque juegan un papel importante en la formación deestas estructuras. (18)

Para los clones ICS�95 y IMC-67, no se presentarondiferencias significativas para ninguna de las variablesevaluadas. Esto es debido a que las diferenciasobservadas de las medias y varianza fueron mínimas,el experimento fue demasiado insensible para detectarla diferencia en el nivel de probabilidad real deseado,del 99%; sin embargo, pude apreciarse que los mejoresresultados se obtuvieron también con el Medio 1 encondiciones de luz para el clon IMC-67 y en oscuridadpara el ICS-95.

En general podemos observar que para todos losclones el mejor medio fue el CEP-1, que contenía TDZy Glucosa, con valores desde 5 � 62 % dependiendodel clon; mientras que en el medio CEP-2, los valoresestuvieron entre 0-39%. La adición de bajasconcentraciones de TDZ al medio de cultivo, (0.005mg/L), siempre favoreció la formación y aparienciadel callo (callo friable).

Estos resultados concuerdan con los obtenidos por laUniversidad de Pennsylvania, producto de lasinvestigaciones realizadas por Li, Z., A. Traore, S.

Maximova, and M. J. Guiltinan sobre la EmbriogénesisSomática y regeneración de plantas a partir deexplantes florales de cacao. (5, 9, 10). Según susestudios las bajas concentraciones de TDZ usadas enesta etapa afectan positivamente el crecimiento delcallo, la frecuencia de Embriogénesis y el número deembriones somáticos producidos por cada explantesensible. (11)

La acción del TDZ como inductor en este proceso fueseñalada por Murthy et al, (1998), el autor califica aesta hormona como mediador de la inducción en laregeneración celular y reporta que el mecanismo deacción del TDZ aun no es claro, pero se ha registradoque actúa como sustituto de citoquininas y auxinas,requeridas para la organogénesis y EmbriogénesisSomática en algunas especies, efectuando uncrecimiento y diferenciación del tejido del explante.Varios informes indican que puede actuar a través dela modulación de los reguladores endógenos decrecimiento como resultado del estrés inducido, y lamodificación en las membranas celulares. (14)

Los Estaminoides siempre mostraron mejor formaciónde callo que los Petaloides, esto puede deberse a lanaturaleza de las células que los conforman, ya queen el cojin floral los estaminoides se encuentranfundidos en la base con los estambres y cerca de lazona meristemática floral, su parte basal es un áreapequeña menor que la de los Petaloides, a medidade que las células se alejan de la zona meristemáticaadquieren gradualmente un estado de diferenciación.Al momento de la siembra, la mayor parte de lasuperficie del estaminoide queda en contacto con elmedio debido a su estructura recta y alargada, adiferencia de los petaloides que tienen una curva enforma de cuello de cisne entre la capucha y la lígula,que le dificulta un mayor contacto con el medio. Porlo anterior, los estaminoides pueden ser un tejido másapto para la formación de callo, producido por unadivisión mitótica temprana y la desdiferenciación delas células somáticas.



Podemos decir que al menos un tratamiento tiene efectosreales y no por casualidad, por tanto se afirma que larespuesta embriogénica está fuertemente influenciadapor el genotipo. Roca (1991) afirma que la respuestaembriogénica depende del genotipo de la planta;algunas variedades se pueden regenerar fácilmente enun medio específico, mientras que otras de la mismaespecie no responden en el mismo medio. (20)

En la Etapa 2, se busca el desarrollo de calloembriogénico y la formación de embriones en estadoglobular, ambos objetivos se lograron pero endiferentes grados según el genotipo.

Los resultados del Análisis de Varianza (ANOVA), nomostraron diferencias significativas para ninguno delos cuatro clones estudiados en ninguna de lasvariables evaluadas. En la variable formación decallos, se demostró que los estaminoides tuvieron lamejor respuesta, con un comportamiento similar a laetapa anterior para todos los clones (Ver Figura 1).

Figura 1. Formación de callo en estaminoide. Textura friable.Clon ICS-95 Etapa 2.

Con relación a la respuesta embriogénica (# calloscon embriones, # Embriones por callo y el tamaño delos embriones), como se muestra en el Cuadro 4, elclon CCN�51 presentó un comportamiento opuestoa los otros clones, siendo su mejor respuesta del 16%en los estaminoides cultivados en el medio con balance

hormonal 6BAP-2.4D en condiciones de oscuridad;contrario a los otros clones donde la mejor respuestase dio en el medio con balance hormonal Kinetina-2.4D, con el tipo de explante Petaloides. La diferenciaen el comportamiento del CCN � 51, se ve reflejadoen los bajos porcentajes de ocurrencia real.

Cuadro 4. Comparación de Medias y probabilidad deocurrencia Real de la variable Formación de Callo, etapa 1.

* 1: #callos con embriones ** 2: # embriones por callo

En el Cuadro 5, se aprecia que el clon CCN-51,presentó el porcentaje más alto de callo tipo medio(12.5%) y el más bajo porcentaje en callo tipo friable(30.9%) con respecto a los otros clones; y con el mayorporcentaje de fenolización en grado 2 (15.4%), factoresque pudieron afectar su respuesta embriogénica. Pérez(1998), dice que el callo puede tener diferentesapariencias y color en dependencia de la especie ogenotipo con que se trabaje, así como las condicionesdel cultivo �in vitro�. (18)

Al respecto, Bajaj (1995), define que los tipos de calloque se pueden presentar en un proceso deregeneración indirecta pueden ser: friables, medio yacuoso. El friable es globular, nodular de aparienciaseca, color blanquecino muy denso, este tipo de calloda como resultado la formación de masas proembriogénicas debido a las divisiones que se presentanen las capas de células de los callos, esto puede marcarel comienzo de la embriogénesis somática. Se puedeafirmar que el tipo de callo friable es el recomendadopara un óptimo desarrollo embriogénico. (3)


Tratamiento CCN-51 ICS-95 IMC-67 TSH-5651* 2** 11 22 11 22 11 22

1.CE3-Luz-Petaloides 0.1 aa 0.6 aa 0.28aa 0.28aa 2.0 aa 1.75aa 0.2 aa 1.2 aa

2. CE3-Luz-Estaminoides 0.4 aa 1.0 aa 0.08aa 0.14aa 1.0 aa 0.25aa 0.1 aa 0.1 aa

3. CE3 –Osc.-Petaloides 0.4 aa 0.8 aa 0.8 aa 0.8 aa 1.5 aa 2.2 aa 0.4 aa 0.8 aa

4. CE3 –Osc.-Estaminoides 0.3 aa 0.9 aa 0.5 aa 0.5 aa 1.9 aa 0.9 aa 0.6 aa 0.4 aa

5. CE4-Luz-Petaloides 0.3 aa 0.8 aa 0.16aa 0.16aa 0.5 aa 0.5 aa 0.0 aa 0.0 aa

6. CE4-Luz-Estaminoides 0.4 aa 0.9 aa 0.16aa 0.33aa 0.0 aa 0.75aa 0.3 aa 0.2 aa

7. CE4 –Osc.-Petaloides 0.3 aa 0.2 aa 0.0 aa 0.0 aa 1.1 aa 0.80aa 0.1 aa 0.1 aa

8. CE4 –Osc.-Estaminoides 0.6 aa 1.6 aa 0.14aa 0.14aa 0.7 aa 0.30aa 0.1 aa 0.1 aa

% Probabilidad de OcurrenciaReal

12.6 13.2 77.6 81.3 51.4 78.9 69.6 67.4


Cuadro 5. Comparación de porcentajes totales de las variablescualitativas Etapa 2

Como se muestra en la Figura 2, el clon IMC-67 tuvoun precoz desarrollo embriogénico hasta estadocorazón y con alta frecuencia embriogénica en eltratamiento Kinetina Oscuridad petaloides, donde lamedia de # embriones por callo (22%), es mayor queel # callos con embriones (15%) y los embrionesformados en estado globular tenían un tamañopromedio de 16 mm.

Figura 2. Formación de embriones estado globular enpetaloides. Clon IMC-67 Tratamiento Kinetina Oscuridad. Laflecha muestra un embrión iniciando estado corazón.

En cuanto al medio de cultivo, se afirma que el medioque contenía balance Hormonal de 7 partes de 2,4 D(2,4 - diclorofenoxiacético) por 1 parte de Kinetina(6-furfuril adenina), dio mejor resultado en un rangodel 1 � 22 % dependiendo del genotipo, comparadocon el medio con balance hormonal de 40 partes de2,4-D por 1 parte de 6BAP (6-Bencil� aminopurina)en el que se obtuvo resultados del 0 � 16 %, para lasvariables en estudio como se observa en el Cuadro 4.

Al respecto, Taiz et al (1998), afirma que la respuestade los tejidos a la adición externa de reguladores decrecimiento, pueden ser el resultado de la interaccióncon contenidos endógenos de otros reguladorespresentes en el tejido vegetal, y en algunos casos, lasrespuestas están dadas por dos o mas reguladores oun regulador que induce la síntesis de otro. (22). Enel experimento se vio la importancia en esta etapa dela adición de citoquininas en altas concentraciones,siendo más favorable la Kinetina que el 6 BAP.

El papel de las citoquininas en el medio primario oinductor del embrión es menos claro, aun quenormalmente este medio incluye una de ellas. Se diceque su acción radica en que derivan de la adenina,por lo cual se pueden unir a la cromatina del núcleo,tienen un efecto promotor sobre el ARN y las enzimas,actúan en la traducción del ARN e incrementan larapidez de síntesis de proteínas. (20)

Existe un papel sinérgico entre ambos reguladores, laacción de una citoquinina en presencia de una auxinaestimula estados tempranos de diferenciación celular.La citoquinina incrementa la sensibilidad del tejido alestímulo de la auxina y este incremento de sensibilidadfavorece la diferenciación celular. Ambos reguladoresparticipan en la dinámica del ciclo celular, importanteen el proceso de diferenciación y posterior desarrollode embriones somáticos. Las citoquininas estimulanla división celular en los tejidos junto a concentracionesóptimas de auxina. (17)

La adición de auxinas exógenas puede producir unaumento sustancial de los niveles de AIA endógenos,se ha demostrado que estas altas concentracionesestán asociadas con el incremento de la respuestaembriogénica en varias especies. De Vries et al.,(1988), plantea que la presencia de la auxina en lostejidos induce alteraciones en el pH del citoplasma yla pared celular, y Además, provoca varias divisionesasimétricas al alterar la polaridad de las células, locual llevará a la formación del estado globular de losembriones. (17)

CLONES FFENOLIZACIÓN CCALLO TEXTURA CALLO00 11 22 Ausencia Presencia Ligero Friable Medio

CCN-51 30.9 53.7 15.4 47.7 52.3 8.9 30.9 12.5ICS-95 9.2 90.8 0.0 54.8 45.2 7.3 34.7 3.2IMC-67 54.5 40.5 5.0 49.6 50.4 8.3 39.1 3.0TSH-565 50.6 46.8 2.6 59.87 40.13 9.65 30.14 0.34



CONCLUSIONES

Los cuatros clones en estudio mostraron respuestaembriogénica en diferentes grados, por lo que puedeafirmarse la alta dependencia del genotipo en elproceso. Los clones CCN-51 y TSH-565 presentaronlas menores respuestas, el clon IMC-67 tuvo buenosresultados aunque no en la misma proporción delclon ICS-95, el cual presentó el mayor desarrolloembriogénico.

El comportamiento del clon CCN-51, en la inducciónde callo fue mejor en estaminoides cultivados enGlucosa � TDZ, bajo un fotoperíodo de 16 Horas Luz;seguidamente en la Etapa 2 la mayor respuesta en laformación de embriones se presentó en losestaminoides cultivados en el medio 2.4D- 6BAP enoscuridad total.

El comportamiento del clon ICS-95, en la inducciónde callo fue mejor en los estaminoides cultivados enGlucosa � TDZ, bajo oscuridad total; consecutivamenteel desarrollo embriogénico fue superior en lospetaloides cultivados en el medio con 2.4-D � KINbajo condiciones de oscuridad.

El comportamiento del clon IMC-67, en la inducciónde callo fue mejor en los estaminoides cultivados enGlucosa � TDZ, independiente de las condicionesambientales; posteriormente el desarrolloembriogénico fue mayor en los petaloides cultivadosen el medio con 2.4D- KIN independiente de lascondiciones ambientales.

Para el clon TSH-565, la inducción de callo fue mejoral usar estaminoides cultivados en Glucosa � TDZ,bajo oscuridad total; seguidamente la formación depro embriones fue superior en los petaloides cultivadosen el medio con 2.4D- KIN en condiciones ambientalesde luz.

En todos los clones los estaminoides son los explantescon mejor respuesta para la proliferación de callo

friable, pero una vez formados los callos, los petaloidesson más aptos para la formación de embrionessomáticos primarios.

La presencia del TDZ en la etapa inductora es necesariapara todos lo clones estudiados.

El balance Hormonal 2,4 D (2,4 - diclorofenoxiacético)y Kinetina (6-furfuril adenina), dio el mejor resultadopara el desarrollo de estructuras pro embriogénicaspor encima de la combinación 2,4-D y 6BAP (6-Bencil�aminopurina).

RECOMENDACIONES

Realizar nuevos experimentos para optimizar elproceso, determinando el tiempo de exposición, ysecuencia hormonal (citoquininas) para los clonesTSH�565, IMC�67 y CCN�51.

Estudiar las siguientes etapas del proceso deembriogénesis somática primaria, la maduración,germinación y posterior conversión en planta de losembriones somáticos primarios obtenidos en estainvestigación.

Se deben realizar estudios de embriogénesis somáticasecundaria para aumentar la productividad delproceso, evaluando los estaminoides como explanteprimario, por su potencial callogénico.

Estudiar la variabilidad genética que se puede presentaren el proceso de Embriogénesis Somática.

Realizar estudios histológicos para corroborar laindependencia vascular del embrión con el tejidomaterno.

AGRADECIMIENTOS

Al Fondo de Investigaciones Universitarias (FINU)-U.F.P.S., por el apoyo financiero.



A FEDECACAO-Norte de Santander por suasesoramiento en campo.

Al Instituto Agrícola Jorge Gaitán Durán ubicado enel corregimiento de Aguaclara, por permitir el accesodel material vegetal.

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Recibido : Abril 13 de 2005Aceptado: Julio 1 de 2005



Por:Lesley Fabiola Bohórquez Chacón1 , Yegny Karina AmayaTorrado2

RESUMEN

Al interior de la Universidad Francisco de PaulaSantander sede Cúcuta, Colombia, se vienen gestandoprocesos para el desarrollo de proyectos deinvestigación que den solución a necesidadesidentificadas en la población estudiantilnortesantandereana. En este contexto, el Grupo deInvestigación y Desarrollo de Ingeniería de Softwarese encuentra desarrollando un proyecto que seráutilizado por la población académica de las Facultadesde Ingeniería de las Universidades de la ciudad deCúcuta; el cual esta orientado a solucionar unproblema concreto �Los estudiantes matriculados encursos que involucran en su contenido temáticas yprácticas relacionadas con el aprendizaje deFundamentos de Programación de Computadores,reflejan problemas de bajo rendimiento durante elperíodo académico�[1]. El proyecto denominado�Diseño de un modelo pedagógico para la enseñanzade Fundamentos de Programación de Computadoresbasado en el uso de la tecnología como mediaciónpedagógica�, es una experiencia que enmarcaaspectos importantes del diseño de un proceso deenseñanza aprendizaje eficiente para dar solución auna necesidad educativa.

ABSTRACT

In the interior of the University Francisco de PaulaSantander Cúcuta, Colombia, it is developingprocesses for the development from investigationprojects that give solution to necessities identified inthe nortesantandereana student population. In this

context, the Group of Investigation and Developmentof Software engineering is developing a project thatwill be used by the academic population of the Facultiesof Engineering of the Universities of the city of Cúcuta;which one is oriented to solve to a concrete problem�the students registered in courses that they involve inhis content thematic and practical related to the learningof Fundaments of Computers Programming, reflectsproblems of low yield during the period académico�[1].The project denominated �Design of a pedagogicalmodel for the education of foundaments of computersprogramming based on the use of the technology likepedagogical mediations�, is a experience that framesaspects important of the instruccionales enviromentgeneration efficient to give solution to an educativenecessity.

Palabras Claves: Teorías de Aprendizaje, razonamientoabstracto, modelación analítica y esquematización,comprensión de lectura y raciocinio.

PACS: 01.40.Gm; 01.50.Fr; 01.50.Ht; 07.05.Bx.

INTRODUCCIÓN

La responsabilidad social de las universidades conrespecto a la calidad de la educación, les exige apoyarprocesos de investigación frente a la solución denecesidades educativas, integrando en un trabajo decolaboración conjunta, su recurso humano, económicoy de información. Las necesidades educativasdetectadas en diferentes profesiones pueden sercaracterizadas por elementos comunes con respectoal área o región del conocimiento que las enmarca.En tal sentido un gran sector de la población estudiantilde Norte de Santander, inscritos en los programasacadémicos de diferentes ingenierías presentan

1 Ingeniero de Sistemas, docente, integrante Grupo de Investigación y Desarrollo de Ingeniería del Software �GIDIS� - UniversidadFrancisco de Paula Santander, [email protected] Ingeniero de Sistemas, joven investigador, integrante Grupo de Investigación y Desarrollo de Ingeniería del Software �GIDIS� -Universidad Francisco de Paula Santander, [email protected]

DISEÑO DE UN MODELO PEDAGÓGICO PARA LA ENSEÑANZA DEFUNDAMENTOS DE PROGRAMACIÓN DE COMPUTADORES BASADOEN EL USO DE LA TECNOLOGÍA COMO MEDIACIÓN PEDAGÓGICA


Diseño de un modelo pedagógico para la enseñanza de fundamentos de programación de computadores basado en el uso de latecnología como mediación pedagógica

debilidades en el aprendizaje de los cursos deFundamentos de Programación de Computadores [1];que de acuerdo con el área de conocimiento que losenmarcan, se caracteriza por la falta de habilidad,eficiencia y eficacia en la resolución de problemas,capacidad para dar respuestas acertadas, comprensiónverbal e interpretación de lectura.

El Grupo de Investigación y Desarrollo de Ingenieríade Software �GIDIS� en la Línea Informática Educativa,miembro de una comunidad universitaria y atentos encompartir la responsabilidad social de la universidadfrente a la calidad de la educación y a la sociedad delconocimiento deciden adaptar herramientasinformáticas [2] que apoyen en la generación deambientes instruccionales efectivos.

PROCEDIMIENTO

Teniendo en cuenta la extensión de esta investigaciónel grupo orienta la formulación del proyecto por mediode la siguiente hipótesis:

�Los Estudiantes que se apoyan en el uso de herramientasinformáticas para realizar el proceso de aprendizaje deFundamentos de Programación de Computadoresevidencian mejor rendimiento durante el períodoacadémico, que aquellos que no las usan.� [1]

Para comprobar la hipótesis planteada, el proyecto sedividió en las siguientes etapas: Primera Etapa.Identificación de las causas que generan problemasen el aprendizaje de fundamentos de programaciónde computadores (Terminada); Segunda Etapa. Diseñode la solución (Terminada); Tercera Etapa.Implementación de la solución planteada (Endesarrollo); Cuarta Etapa. Validación de la soluciónplanteada (En desarrollo); Quinta Etapa.Comprobación de la hipótesis planteada (Enformulación).

Considerando que la primera etapa del proyectodenominada Identificación de las Causas que generan

problemas en el aprendizaje de Fundamentos deProgramación de Computadores [1] ya está terminadaes necesario mencionar los instrumentos que seutilizaron y a quienes se les aplicaron:

� Para el caso de los estudiantes, quienes fueronparte fundamental del proceso, se les aplicó unaencuesta y un cuestionario de habilidadesmentales en las universidades: FundaciónUniversitaria San Martín, CorporaciónUniversitaria de Santander, Universidad SimónBolívar y Universidad Francisco de PaulaSantander; el total de la población objeto deestudio fue 407 estudiantes, a quienes se lesaplicó los instrumentos dado que el tamaño noameritaba trabajar con una muestra [1].

� Para los 15 docentes considerados facilitadores,mediadores u orientadores en el proceso deaprendizaje del estudiante, se realizó unaentrevista para reforzar y complementar lainformación de los estudiantes; una guía deobservación donde se registraron los hechospercibidos durante la clase y se aplicó una técnicade análisis de contenidos curriculares para poderrelacionar contenidos con el rendimiento de losestudiantes [1].

Para conocer los formatos de los instrumentos remítaseal estudio [1].

Luego de aplicar el cuestionario de habilidadesmentales a los estudiantes, tabular y analizar lainformación recolectada se concluyó:

☛ El 32% de la población objeto de estudio se lesdificulta resolver problemas basados endeducciones lógicas, hacer planes y ponerlos enejecución partiendo de los hechos existentes.

☛ El 64% de los estudiantes encuestados tienedificultad para entender ideas expresadas enpalabras, esencial para todas las actividades en


Diseño de un modelo pedagógico para la enseñanza de fundamentos de programación de computadores basado en el uso de latecnología como mediaciones pedagógicas

las cuales la información se obtiene mediante lalectura u oyendo el lenguaje hablado.

☛ Se identificó que la mitad de los estudiantespresentan deficiencias en lógica, secuenciacióny observación fundamentales para obtener lahabilidad de visualizar objetos de dos o tresdimensiones, y las relaciones mutuas entre losobjetos; presentan inconvenientes para desarrollarproblemas lógicos por medio de un enunciado yformular la situación a través de un modelomatemático; además no analizan un pasajeescrito desde todas sus perspectivas parareconocer tanto los elementos explícitos como lasinferencias y conclusiones que se sugieren.

☛ Por lo tanto se puede concluir que los estudiantestienen deficiencias en las habilidades mentalesnecesarias para el desarrollo del pensamientocomplejo (las habilidades para razonar, tomardecisiones, resolver problemas y afrontarsituaciones de la vida cotidiana, académica yprofesional).

De acuerdo al resultado del primer estudio se concluyeque el proyecto debe implementar un modelo pedagógicoque permita atacar las falencias encontradas en lashabilidades de Razonamiento Abstracto, ModelaciónAnalítica y Esquematización, Raciocinio, ComprensiónVerbal, Comprensión e Interpretación de Lectura; y sepropone una solución que gira en torno a dos interesesfundamentales: Potenciar las habilidades mentales quepromueven el desarrollo de un pensamiento complejo yel uso de estrategias pedagógicas que mejoran la eficaciadel proceso de enseñanza � aprendizaje, potenciando laactividad del educando, la interacción con el docente ycon sus pares y la comprensión de los contenidoscurriculares desde una concepción que parte delconstructivismo pero no se circunscribe únicamente a él.

El grupo de investigación para el desarrollo de lasegunda etapa del proyecto �Diseño de la

Solución�, diseña un proceso de aprendizaje elcual permite dar respuesta a seis grandes preguntasa saber [8]:

1) ¿En qué deben contribuir estas asignaturas alproceso de formación del Ingeniero?

� Al esfuerzo del sentido de la responsabilidad, laautonomía, el liderazgo, el trabajo en equipo yal autoaprendizaje del ingeniero.

� A ampliar las capacidades intelectuales deanálisis, comparación, modelación, cálculo,graficación, deducción.

� A enriquecer el campo perceptual del ingenieroy las operaciones de procesamiento de lainformación.

� Propiciar el descubrimiento de principios y reglaslógicas de inferencia y deducción. De esta formase aprenden conceptos básicos que pueden sertransferidos a situaciones nuevas.

� A desarrollar destrezas en la Planificación deestrategias para la resolución de problemas y enla localización de información definida dentro deuna gran masa de conocimientos, mediante eldesarrollo de algoritmos.

2) ¿Qué estrategias utilizar para el logro delAprendizaje?

� Diagnóstico previo de habilidades mentalesprimarias: Comprensión verbal, Comprensión einterpretación de lectura, Razonamiento abstracto,Modelación Analítica y esquematización yRaciocinio.

� Refuerzo individual de habilidades mentalesprimarias.

� Desarrollo de contenidos.� Ejercitación y práctica en el desarrollo de

problemas reales.� Monitoreo del desarrollo de habilidades Vs logros

de aprendizaje.� Seguimiento y evaluación.



3) ¿Qué medios utilizar para el desarrollo de laestrategia?

� En el Diagnóstico. Se sistematiza a través de losniveles básicos de una herramientacomputacional (software) para el desarrollo dehabilidades mentales. La computadora en simisma no constituye la herramienta dediagnóstico, por tanto debe ser administrada yconsultada por el docente a cargo de laasignatura. El diagnostico previo también essusceptible de desarrollarse mediante talleresimpresos por la herramienta.

� Refuerzo individual. Se sistematiza a través de losniveles principiante, intermedio y avanzado decada software.

� Desarrollo de contenidos. Se lleva a cabo en elaula de clase, mediante la utilización de recursosbibliográficos, talleres, clases magistrales.

� Ejercitación y práctica en el desarrollo deproblemas reales. Se sistematiza mediante el usode un Módulo de Ejercitación y Práctica. Diseñadode acuerdo a los siguientes criterios:Planteamiento de situaciones y soluciones,desarrollo del pensamiento lógico, incremento dela capacidad creativa y de investigación, enfoqueinterdisciplinario que permita al estudiante laadquisición integración y aplicación deconocimientos.

� Monitoreo del desarrollo de habilidades. Sesistematiza mediante el almacenamiento de losresultados de las evaluaciones sumativas queofrece la herramienta. Mediante el monitoreo seregistran estados reales del desarrollo alcanzadopor el estudiante en cada habilidad y es el docentequien a través del Módulo Administrador de cadaHerramienta, captura los elementos básicos parahacer el seguimiento.

� Seguimiento. Se logra mediante un diálogoproactivo Docente � Estudiante � Grupo deestudiantes y viceversa, construyendo pactos decualificación a través de los elementos básicosprovenientes del monitoreo, aliviando la tensiónnormal entre el debe ser (ideal) del plan diseñado

y el ser (real) de la ejecución de los refuerzos yprácticas individuales.

� Evaluación. Como fase complementariacomprende también dos tareas centrales: análisisy elaboración de juicios por parte del docente.Se sistematizan las evaluaciones formativas, quese realizan al finalizar cada tarea de aprendizaje.Estas evaluaciones se pueden diseñar medianteel Módulo administrador de la Herramienta deEjercitación y Práctica, ser impresos o aplicadosmediante la misma herramienta.

4) ¿Qué insumos son relevantes para la toma dedecisiones, durante el proceso de aprendizaje?

El docente analiza los resultados obtenidos de laevaluación. La tarea del análisis implica elreconocimiento de singularidades a través de eventoscomunes, presentes en los resultados de diferentesestudiantes, para conformar grupos, con el fin de emitirjuicios. La emisión de juicios integra en forma deindicadores globales o proposiciones el estado de cadacomponente básico (habilidad) y del logro deaprendizaje en general y con frecuencia se deberegresar a dialogar con la fase de análisis. Lacomunicación entre estas dos fases permite sintetizary emitir juicios de valor que expresan las cualidadespresentes tanto en el estudiante como en la estructuraglobal del aprendizaje. También los juicios permitenorganizar y proponer nuevas estrategias paraaproximar aún mas los valores de los indicadores alos deseables e incluso superarlos.

El resultado de la fase de evaluación, los juicios devalor, se constituyen en el insumo vital para la direccióndel proceso de aprendizaje por parte del docentepuesto que a través de estos puede adelantar su tareaprincipal tomar decisiones. En este punto en el quedialogan, la fase de evaluación y la dirección delproceso se configura una transición crítica entre laterminación de un ciclo y la posible iniciación de otroigual o sujeto a cambios y ajustes desde pequeñoshasta fundamentales.



5) ¿Qué criterios utilizar para la organización y eldesarrollo de Contenidos?

� Dimensión de los Fundamentos de Programaciónde Computadores.

� Concepto de competencias (Descubrimiento,Interactividad Visual y Auditiva, DesarrolloIndividual, Enseñanza Guiada, Participación,Trascendencia).

6) ¿Cuáles deben ser los aspectos propios de la labordocente y de la labor de los estudiantes, los atributose indicadores típicos del logro de aprendizaje?

Los aspectos propios tanto de la labor docente comoel estudiante se definen en su comportamiento tantoen el aula de clase, como en su espacio individual detrabajo y están dados por los siguientes atributos:Trascendencia, Proposición, Persuasión, Profundidad,Visión, Argumentación, Interrogación, Cumplimiento,Aceptación o Impacto, Liderazgo, Responsabilidad,Autonomía y Clima de Aula.

La metodología utilizada responde a modelos dedesarrollo de currículos integrados, y se diseña con laexperiencia docente de los investigadores, la consultay observación de metodologías pedagógicasestablecidos mediante el estudio, y se nutre de fuentessecundarias como internet, material bibliográfico,artículos y ponencias. También cabe resaltar que nose pretende asumir de manera sistemática y sistémicael modelo de aprendizaje que aquí se propone, puestoque dada la complejidad de la naturaleza del trabajode aula, las fases de Evaluación y seguimientoposibilitan asumir el proceso como un medio deinvestigación para la creación de métodos heuristicospara el logro de un aprendizaje exitoso en el área.

Para el desarrollo de la tercera etapa �Implementaciónde la solución planteada� se trabajo con unametodología establecida por el grupo para el

Desarrollo de Software Educativo [3] la cual reúneaspectos de:

1. Metodología de Álvaro Galvis Panqueva [4]2. Metodología ISE_OO [5]3. Metodología de Guiones4. Bases Epistemológicas de Pedagogía5. Procesos de Análisis y Diseño de Ingeniería del

Software [6]6. Principios de Aprendizaje para selección y uso

de medios de instrucción. [7]

Con el grupo de trabajo se concluyó que el proyectodebía dividirse en 5 módulos ya que los resultadosarrojados por el cuestionario que se les aplicó a losestudiantes fue bajo, demostrando las falencias en:Razonamiento Abstracto, Modelación Analítica Yesquematización, Raciocinio, Comprensión Verbal,Comprensión e Interpretación de Lectura.

El grupo de trabajo decide que aparte de los cincomódulos mencionados anteriormente, debe haber unsexto módulo de ejercitación donde el estudiante solotrabajará con ejercicios lógicos donde se podráanalizar si el estudiante tiene las habilidades necesariaspara el desarrollo del pensamiento complejo. Los cincoprimeros módulos se desarrollaron como SistemasTutoriales [4] porque son los que más se adaptan a laintegración de Tecnologías de información en procesosde Aprendizaje, además con este software se quiereque el docente asuma el papel de un buen tutor,guiando al aprendiz a través de las distintas fases delaprendizaje, mediante una relación dialogal.Típicamente un tutorial incluye las cuatro grandes fasesque según Gagné [7] deben formar parte de todoproceso de enseñanza-aprendizaje: introductoria,orientación inicial, aplicación y retro-alimentación.

El proyecto enmarca el diseño de los medios de Seismódulos que a su vez están conformados por dossubmódulos (Usuario y Administrador); en los cualesel usuario puede interactuar con las diferentes



opciones que conforman cada uno de los módulos,�Introducción� en esta fase el estudiante encuentrael contenido de los temas a tratar en cada uno delos módulos; �Orientación� en la cual el estudianteencuentra un video de la forma de interactuar conel software; �Ejercitación� en esta fase el estudiantepuede resolver una serie de ejercicios e irconociendo el puntaje que obtiene de sus respuestascorrectas e incorrectas; también puede realizar unaevaluación general; el administrador t ienealmacenado en la base de datos un registro deusuarios, de cuantas sesiones ha ingresado elusuario al software y el respectivo puntaje obtenidoen la evaluación general.

En el módulo de ejercitación se utilizó la metodologíaISE�OO (Ingeniería de Software Educativo � Orientadoa Objetos) [5]; ya que el desarrollo de este SoftwareEducativo implicaba seguir una metodología queofreciera una manera clara y sólida de cómo integrarel aspecto educativo e informático.

RESULTADOS

� Modelo pedagógico para la enseñanza deFundamentos de Programación de Computadoresbasado en el uso de la tecnología comomediación pedagógica.

� Esquema de aprendizaje propuesto por losintegrantes del grupo de investigación:

La Figura 1. Corresponde al esquema del Proceso deAprendizaje, se puede apreciar que el procesocomienza con el diagnostico previo realizado con unaprueba que se le hace al usuario antes de comenzar atrabajar con la herramienta, con el fin de conocer enel nivel que se encuentra. Luego de interactuar conlos niveles que tienen los módulos y a su vez desarrollarlos contenidos del curso; se analizan los resultadosobtenidos en las pruebas que proporciona la

herramienta y las que se realiza en el transcurso delcurso.

Figura 1. Esquema del Proceso de Aprendizaje

� Diseño del esquema general del proyecto Modelopedagógico para la enseñanza de Fundamentosde Programación de Computadores basado enel uso de la tecnología como mediacionespedagógicas, realizado por el grupo deinvestigación:

La Figura 2. Representa el esquema de la herramientainformática propuesta para el refuerzo individual dehabilidades, ejercicios y prácticas. Se observa dosmódulos los cuales serán manipulados por los usuarios(Docente � estudiante); una base de datos la cualalmacena los datos personales de los usuarios, losregistros de sesiones, el puntaje obtenido en cadaprueba; las diferentes fases del modulo estudiante(Introductoria, orientación Inicial, Aplicación yRetroalimentación); las interfaces que tiene cadamodulo (Razonamiento Abstracto, ModelaciónAnalítica y esquematización, Raciocinio, ComprensiónVerbal, comprensión e Interpretación de Lectura yejercitación) en los cuales pueden acceder los usuariosy los niveles (Principiante, Intermedio y Avanzado).

DIAGNOSTICO

Refuerzo Individualde Habilidades

Desarrollo deContenidos

Ejercitación y Práctica en el desarrollode problemas reales

Monitoreo Desarrollode Habilidades

Monitoreo logros deAprendizaje

Socialización de Prácticas

SEGUIMIENTO

ANALISIS

EVALUACIÓN

ELABORACIÓNDE JUICIOS


Figura 2. Esquema de la herramienta informática propuestapara el refuerzo individual de habilidades, ejercicios y prácticas.

� El resultado que se lleva hasta el momento seobserva en la Figura 3. que representa losescenarios principales de los módulos que estánterminados y los que están en la etapa deconstrucción, en los cuales el estudiante puedeacceder a los diferentes botones y accesos quetiene cada uno de los módulos.

Figura 3. Escenarios principales de los módulos.

DOCENTE

INTERFAZ GRAFICA Comprensión eInterpretación delectura

ComprensiónVerbal

Raciocinio EjercitaciónRazonamientoAbstracto

Modelación Analítica yEsquematización

ESTUDIANTEPRINCIPIANTE INTERMEDIO AVANZADO

Mod. EstudianteINTRODUCTORIAOBJ. INSTRUCCIONALES

TEMAS

ORIENTACIÓN INICIAL

CONCEPTOS

APLICACIÓN

RETROALIMENTACIÓN

PROBLEMAS

Banco deMedios

Sonido

Imágenes

Animaciones

M. Administrador

CONFIGURACIÓN DECONTENIDOS

REPORTESDIAGNOSTICO NIVELDE APRENDIZAJE

HISTORICOSERRORES

CONSULTAS

Base de Datos




CONCLUSIONES

Los cursos que involucran en sus contenidosFundamentos de Programación de Computadoresrequieren desarrollar durante el proceso de aprendizajelas habilidades mentales primarias.

La planeación y diseño de un ambiente instruccionalcontextualizado, requiere de un análisis riguroso dedebilidades detectadas tanto en el docente como enel estudiante y la asesoría de un equipointerdisciplinario en la configuración de un modelode aprendizaje.

De acuerdo a la naturaleza del conocimiento que sepretende construir mediante el proceso de aprendizajede Fundamentos de Programación de Computadores,es necesario no propiciar ambientes pasivos, por elcontrario fortalecer habilidades, valores y competenciasentre las cuales se recomienda: proposición,argumentación, visión, interrogación, cumplimiento,liderazgo y responsabilidad.

Se considera que el sistema tutorial y ejercitación ypráctica sugeridos en la clasificación realizada porÁlvaro Galvis Panqueva son los que más se adaptan ala integración de Tecnologías de información enprocesos de Aprendizaje, ya que este software es unproceso complejo que a diferencia de otros tipos desoftware requiere especial atención, el docente es unguía para el estudiante en el desarrollo de lashabilidades para razonar, tomar decisiones, resolverproblemas y afrontar situaciones de la vida cotidiana.

AGRADECIMIENTOS

A los integrantes del grupo de investigación, a losestudiantes que participaron en el desarrollo de losdiferentes proyectos, a docentes y asesores quebrindaron grandes aportes en la recolección y análisisde información, a la Universidad Francisco de PaulaSantander a través del Fondo de InvestigacionesUniversitarias - FINU por la financiación del softwarey a Colciencias por el apoyo mediante el Programade Jóvenes Investigadores.

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Recibido: Febrero 7 de 2005Aceptado: Junio 27 de 2005


Por:Dinael Guevara Ibarra1 , Byron Medina Delgado2 , Luis LeonardoCamargo Ariza3

RESUMEN:

El Grupo de Investigación y Desarrollo enTelecomunicaciones �GIDT� ha desarrollado elproyecto de creación de la plataforma de una TiendaVirtual para ser accedida por dispositivos móviles através del Protocolo para Aplicaciones Inalámbricas(Wireless Applications Protocol, WAP), con lacaracterística de envío de mensajes a los teléfonos delos clientes; estos mensajes son creadosautomáticamente por la aplicación.

La plataforma elaborada de la Tienda Virtual integralas comunicaciones móviles celulares con el comercioelectrónico, permitiendo a los usuarios de la telefoníamóvil celular realizar consultas y procedimientos decompra desde el teléfono celular.

Este artículo enuncia el marco de referencia, ladescripción, el procedimiento y las conclusiones sobrela implementación de una Tienda Virtual de venta delibros denominada �Libros WAP�, como aplicaciónespecífica de la plataforma de una Tienda Virtual paradispositivos móviles.

Palabras claves: WAP, Notificaciones, MySQL, Java, WML.

INTRODUCCIÓN

WAP son las siglas que se utilizan para designar elProtocolo para las Aplicaciones Inalámbricas (WirelessApplications Protocol); y corresponde a un estándarglobal que define técnicamente los aspectos quepermiten acceder a Internet desde un dispositivo móvil(Internet Móvil), [WAPArch, 1998].

Internet Móvil integra el comercio electrónico con lascomunicaciones de telefonía celular, creando unanueva alternativa de comercio para los usuarios deesta telefonía; alternativa que permite realizartransacciones comerciales en el lugar y momento queel usuario lo estime conveniente; estas dos variablestiempo y localización, son la razón para implementarnuevos servicios para los usuarios de las redesinalámbricas.

Actualmente la mayoría de aplicaciones de comercioelectrónico (e-commerce) y negocios electrónicos (e-business) han sido diseñadas, desarrolladas yenfocadas a usuarios sedentarios que se conectan através de una infraestructura fija (cableada) [Mon,2004]; limitando a los usuarios que buscan poderrealizar negocios, comunicar y compartir informaciónmientras se encuentran lejos de sus PCs. Gracias a losresultados de los avances tecnológicos en las redesde telefonía móvil celular se están desarrollandointerfaces sencillas para poder llegar a los dispositivosWAP creando oportunidades totalmente nuevas, quepermiten realizar transacciones monetarias a cambiode información, bienes o servicios, utilizando undispositivo celular. Es así como surge el comercio móvil(m-commerce) y los negocios móviles (m-business).

El desarrollo de este proyecto comenzó por ladisponibilidad y accesibilidad del estándar WAP, y suobjetivo principal fue la elaboración de la Tienda VirtualLibros WAP para comercio móvil.

El presente documento permite registrar e ilustrar elprocedimiento para la elaboración de la Tienda Virtualde forma clara y sencilla, creando un antecedente parael futuro desarrollo de aplicaciones de Internet Móvilen Colombia.

TIENDA VIRTUAL DE COMERCIO MÓVIL

1 [email protected], Grupo de Investigación y Desarrollo en Telecomunicaciones GIDT- U.F.P.S.2 [email protected], Grupo de Investigación y Desarrollo en Telecomunicaciones GIDT- U.F.P.S.3 [email protected], Grupo de Investigación y Desarrollo en Telecomunicaciones GIDT � U.F.P.S.

Dirección WAP http://wap.ufps.edu.co/tienda


1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO

Las aplicaciones de comercio móvil que actualmenteestán masificadas, tienen como objetivo que el clientepuede consumir directamente en el móvil el productocomprado (sonidos e imágenes), pero existen otro tipode aplicaciones de comercio móvil de compras queson realmente intangibles, los ejemplos más obviosson la banca electrónica, compra de tiquetes (boletoso tickets) y tiendas tradicionales de libros, revistas,electrodomésticos, automóviles, etc.

Los terminales móviles no son aptos para realizarcompras en línea siguiendo el modelo de las tiendasvirtuales tradicionales de Internet, debido a laslimitaciones técnicas de las pantallas de los terminales.Sin embargo existen servicios de compra-venta que siencajan en los modelos de los servicios y terminalesmóviles. La venta de libros es un ejemplo del comerciomóvil que no se encuentra limitada por lascaracterísticas de la pantalla de los dispositivos móviles,ya que es un producto que no requiere mostrarse paraser vendido, por el contrario solo basta con una breveinformación del libro (título, autor, isbn, editorial y fechade edición), para que el cliente conozca el producto.

La venta de libros a través de los terminales móvilestiene asociados los beneficios del comercio electrónicoy la movilidad, tales como comparación de precios,exploración de catálogos y transferencias financieras.Es por esto que se seleccionó este modelo para eldesarrollo de un prototipo de Tienda Virtual de ventade libros llamada �Libros WAP�.

Para implementar la Tienda Virtual Libros WAP fuenecesario describir el funcionamiento de la Tienda ydefinir los principios corporativos, la visión y la misiónde la misma [Fre, 1996], [Ser, 1999].

La Tienda Libros WAP utiliza a WAP para lacomunicación entre los teléfonos y los servidores. Enla Figura 1, se muestra la ruta de intercambio deinformación simplificada entre el dispositivo móvil delcliente y el servidor de la Tienda Libros WAP. El

dispositivo móvil intercambia consultas y respuestascon la puerta de enlace WAP (WAP Gateway) a travésde la red inalámbrica. La puerta de enlace traduce lasconsultas realizadas por el navegador del teléfono alprotocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol) para quepueda viajar por Internet hasta el servidor deaplicaciones para ser procesada; a continuación lapuerta de enlace WAP recoge las declaraciones en elLenguaje de Marcado Inalámbrico (Wireless MarkupLanguage, WML) de la respuesta HTTP [HTTP, 1999]de la aplicación y las compila en formato WAP BinarioXML (WBXML), para enviar la respuesta al dispositivoWAP. [PushArch, 1999], [PushArch, 2001].

Figura 1. Funcionamiento del sistema WAP

La plataforma de la Tienda Virtual Libros WAP es unconjunto de aplicaciones distribuidas en Internetdesarrolladas utilizando software libre, que permiteescalabilidad, facilidad de actualización yadministración. En la Figura 2 se puede visualizar larepresentación lógica de la Tienda mediante el modelode tres capas [Ray, 2001]; es importante destacar quecada capa son separaciones lógicas de la aplicación,que pueden ser implementadas por cualquier númerode servidores. La capa de Presentación representa lainterfaz de usuario que se visualiza en teléfono celulary que permite la interacción entre un cliente y la Tienda.La capa de Lógica del Negocio es el núcleo de laplataforma, representa las políticas de funcionamientode la Tienda y enlaza la interfaz de usuario con losdatos. La capa de Datos representa la estructura de laBase de Datos y la aplicación de envío de notificacionesde la Tienda Virtual Libros WAP.

Tienda virtual de comercio móvil


Figura 2. Arquitectura lógica

En la Figura 3 se ilustran los componentes de red queintervienen en la transmisión de datos entre el clientey la Tienda. A la izquierda de la figura se observan losteléfonos celulares de los clientes interactuando conlas Estaciones Base Transceptoras (Base TransceiverStation, BTS) de telefonía móvil celular; el Controladorde Estaciones Base (Base Station Controller, BSC)enruta los datos a la Estación Base donde se encuentreconectado en el momento el teléfono del cliente querealiza la consulta utilizando el direccionamiento dela Red Pública Móvil Terrestre (Public Land MobileNetwork, PLMN). El Gateway es el encargado deadaptar los protocolos entre la red inalámbrica eInternet. Al lado derecho de la figura se muestran losservidores de la Tienda Virtual Libros WAP que se alojanen el GIDT y que están conectados a un switch(Direccionamiento IPv4). La red de la universidad utilizaun Proxy para acceder a Internet.

Figura 3. Arquitectura de Red

2. IMPLEMENTACIÓN DE LOSCOMPONENTES DE LA TIENDA

La Tienda Libros WAP se compone de un Servidor Web,un Sistema Manejador de Base de Datos (Date BaseManagement System, DBMS) y un Iniciador Push.

2.1 Servidor Web

El Sistema Operativo del Servidor es Red Hat Linuxversión 9, y el software del Servidor de aplicacionesde la Tienda es Apache Tomcat versión 4.2,configurado para trabajar con el Kit de Desarrollo deJava versión 1.4 y el Manejador para Base de DatosMySQL versión 3.1. Los archivos de Linux que semodificaron para la configuración fueron el.bash_profile y el profile.

El Apache Tomcat tiene soporte para recibir y entregarpeticiones en los lenguajes WML, WMLScript y elformato de imágenes WBMP. Para recibir y entregarpeticiones XHTML se modificó el archivo deconfiguración del Tomcat agregando el nuevo tipoMIME (Extensiones de Internet Mail para Múltiplespropósitos).

Para el buen funcionamiento de la aplicación �TiendaVirtual Libros WAP� y del Administrador Web�LibrosWAP�, se crearon los archivos web.xmlrespectivos, donde se configuran los Servlets, el archivode bienvenida, la seguridad del Administrador Web ylos parámetros para la conexión con el DBMS.

2.2 DBMS

El Sistema Operativo del Servidor es Red Hat Linux versión9 y el software del DBMS es MySQL versión 4.0.18.

Se creó la Base de Datos libros_wap y se crearon lastablas tipo innodb, con las respectivas llaves primariasy foráneas. Las tablas almacenan toda la informaciónde la Tienda Virtual. También se crearon los usuariosadministrador e invitado con los permisos pertinentes




a la Base de Datos y a las tablas, para realizarsentencias desde el host local y equipos remotos [Max,2001], [Sha, 2001].

2.3 Iniciador Push

La plataforma de la Tienda tiene la capacidad de enviarmensajes a los terminales de los clientes por iniciativapropia del servidor sin una previa petición. Esto seconoce como aplicaciones push (empuje).

El mensaje Push implementado contiene una cabeceray un cuerpo basado en el formato genérico RFC 822[RFC822, 1982]. Las cabeceras del mensaje Push songenéricas y de la categoría WAP [PushMess, 1999],[PushMess, 2001], y están basadas en las cabecerasde los mensajes de Internet comúnmente usadas, ydefinidas en HTTP [HTTP, 1999]. Es por esto que elmensaje Push generado es equivalente a la respuestade un mensaje HTTP 1.1. El cuerpo del mensaje soloson contenidos MIME incluyendo los contenidosmultiparte, y opcionalmente son o no codificados.

Estos mensajes Push se construyen automáticamentepor el programa generador de contenidosimplementado, el cual crea los documentos XML(Lenguaje de Marcado Extensible) restringidos yvalidados por el DTD (Definición del Tipo deDocumento) según el tipo MIME de las notificaciones,como Servicios de Indicación (Service Indication, SI)[DTDSI, 1999], Operaciones en la Caché (CacheOperations, CO) [DTDCO, 1999], Servicios de Carga(Service Load, SL) [DTDSL, 1999] y mensajes multiparte.La información necesaria para la creación de estosmensajes es obtenida de la Base de Datos, de archivosde texto y del reloj del sistema.

El generador de contenidos se elaboró en el lenguajede programación orientado a objetos Java y se instalóen el Servidor de aplicaciones Apache Tomcat versión4.2. Esta aplicación puede ser invocada desdecualquier etapa del proceso de compra en la Tienda,sin afectar el proceso porque se ejecuta como un hiloo procedimiento a parte.

La notificación [PushMess, 2001], [PushMSpe, 2001]creada y enviada por la Tienda Virtual al teléfonocelular del cliente, se realiza como se muestra en laFigura 4. El programa generador de contenidosentrega la notificación al Iniciador Push (Push Initiator,PI) que es un software en periodo de prueba que seencuentra instalado en el Servidor de aplicaciones. ElPI es el encargado de crear el documento XML queserá transmitido a la Pasarela Push (Push ProxyGateway, PPG) mediante el Protocolo de Acceso Push(Push Access Protocol, PAP) [PushPAP, 2001]. La PPGse encuentra en la infraestructura del operador de red,y es el elemento fundamental del modelo Push, porquees el punto de acceso de los contenidos enviados desdeInternet a la Red Móvil; además, está encargada de laautenticación, verificación, codificación y compilaciónde los contenidos, resolución de direcciones yconversión de protocolos [PushPPG, 1999], [PushPPG,2001]. La PPG se comunica con el teléfono móvilmediante el protocolo Push Over-the-Air (Push OTA);la cual, envía una petición de inicio de sesión a unaaplicación especial del cliente que es el único capazde iniciar una sesión [PushOTA,1999], [PushOTA,2001].

Figura 4. La estructura Push

3. APLICACIONES DESARROLLADAS

La Tienda Virtual Libros WAP utiliza el modelo denegocios B2C (Business to Consumers) porque losactores que participan en esta transacción comercialson Empresa y Consumidor, [Fell, 2001]. Parapromocionar y vender libros en la Tienda Libros WAP,se implementaron los procedimientos de Presentación,Registro, Catálogo, Compra y Sugerencias.


3.1 Interfaz de presentación

La interfaz de la Tienda Virtual Libros WAP se realizóen el lenguaje WML versión 1.2 (Wireless MarkupLanguage), que es la especificación establecida por elestándar WAP y que está basado en etiquetas paradescribir la estructura de los documentos que sedistribuyen a través de los dispositivos WAP [WML,1999]. Esta interfaz se genera dinámicamente a travésde JSP (Páginas de Servicio de Java, Java Server Pages)y Servlets. En el desarrollo de la interfaz de la Tiendase tuvo en cuenta como parámetros de diseño lanavegación, la entrada de datos, las ayudas, lasimágenes y la administración del estado y el contexto,parámetros que se enuncian a continuación.

WML implementa una organización de cartas y barajas.Las interacciones de los usuarios tienen lugar en las cartas(información que se visualiza en la pantalla) y lanavegación se produce al pasar de una a otra. Las barajasse componen de cartas relacionadas entre sí que seencuentran dentro de un mismo archivo [For, 2001].

La navegación. Como las cartas son muy pequeñasen código, no tiene sentido guardar cada una de estasen archivos independientes; es por eso, que el sistemaagrupa un conjunto de cartas para ser guardadas enun mismo archivo llamado baraja [For, 2001]. Elcódigo compilado implementado de la baraja es elque se transfiere al terminal cuando se realiza laconexión a Internet. Una vez descargado el código enla memoria caché del teléfono, se elimina la conexióny no se restablece hasta que una carta de esta barajarealice la petición o navegue a una carta de otrabaraja, de la misma u otra aplicación. Es por esto,que las cartas de las barajas de la Tienda Libros WAPse relacionaron entre sí para agilizar el proceso denavegación, cargando en el teléfono de los clientescartas que posteriormente serán visitadas. Teniendoen cuenta el aspecto técnico mencionado, las barajasse diseñaron para que la Tienda no disponga de unaconstante conexión a Internet, ya que se trata detelefonía móvil.

Entrada de datos. En aquellas cartas en las que serequiere conocer la información explícita del clientepara procesar su pedido, se realiza en lo posibleutilizando el método de selección de opciones de unalista como es el caso de las secciones del catálogo delibros y el catálogo de promociones de libros, evitandoel incómodo proceso de inserción de datos por mediodel limitado teclado del dispositivo móvil.

En los casos donde fue necesario solicitar el nombre,cédula, clave y datos bancarios del cliente, no seutilizó el método de selección; en cambio, elinteresado debe ingresar manualmente los datosrequeridos a través del teclado del teléfono. En estascartas se establecieron ciertos parámetros para quelos datos digitados sean los correctos, como larestricción de los caracteres digitados (números, letrasy caracteres especiales), el tamaño de la cadena decaracteres a ingresar, y la forma de visualizar en eldispositivo dicha cadena.

Las ayudas. Se consideró necesario incluir en el diseñode la Tienda Virtual una serie de cartas de ayudas. Estascartas son creadas con el propósito de orientar al clienteen el proceso de la compra, evitando que se pierdadentro de la Tienda y no llegue a realizar la respectivaoperación; además, facilita al usuario la comprensióndel contenido de las diferentes secciones de la Tienda.

El contenido de las cartas de ayuda es expresado deforma clara y sencilla, utilizando el menor número depalabras posible, pero sin perder la esencia de lainformación que se desea transmitir. Las cartas de ayudase configuran para ser activadas automáticamentedespués de un periodo de tiempo de inactividad delusuario o por medio del botón de acción del teléfono,en los diferentes procesos de la Tienda.

Las imágenes. En el desarrollo de la aplicación de laTienda Virtual, no se aplicó el concepto de gráficosanimados. En la especificación WAP 1.x no existe algúntipo de soporte para estos formatos; el único formato




que es reconocido por los teléfonos tradicionales es elformato WBMP (Mapa de bit sin cable) que únicamentetiene un bit [WML, 1999]. La especificación WAP 2soporta gráficos a color y pequeños gif animados[XHTML, 2001]. La Tienda Libros WAP identificaautomáticamente mediante las cabeceras HTTP si elteléfono del cliente soporta o no gráficos a color, conel propósito de determinar el formato de imagen quedebe enviar al cliente.

En la Tienda Libros WAP, se implementaron dosimágenes de bienvenida una a color y la otra en elformato WBMP; las cuales no sobrepasaron los 75píxeles de ancho y los 40 de alto, con el fin demantener los parámetros de medida por debajo delos valores estándar del tamaño de la pantalla de losteléfonos tradicionales, logrando que el dibujo seobserve completamente sin necesidad de utilizar losbotones de desplazamiento. En caso que la imágenno se visualice en el teléfono, este tiene la propiedadde mostrar un texto alternativo relacionado con laimagen.

Administración del estado y contexto. WML permitecontrolar el estado de la memoria caché del teléfonopara evitar el desbordamiento de la misma [Foo,2000]. También, se pueden manipular variablesdurante la ejecución, se pueden guardar en la cachévariables y archivos WML completos para minimizarla independencia de la conexión. Las barajas quecontienen la información del catálogo de productosde la Tienda no se almacenan en la memoria caché,ya que esta información puede ser actualizada encualquier instante, afectando el proceso de la comprade un cliente; para tal motivo, se optó por el uso decabeceras <meta> conteniendo el atributo �http-equiv� en las barajas de la Tienda donde se considerónecesario. Este método implica el envío de múltiplescabeceras debido a que no todas son interpretadaspor los diferentes teléfonos celulares, garantizando queel control de la caché se realice correctamente en lamayoría de los teléfonos de los clientes.

3.2 Registro del cliente

La Tienda Libros WAP dispone de un enlace en sumenú principal llamado Regístrese; en el cual, seencuentra el formato que el cliente debe diligenciarpara convertirse en cliente registrado de la Tienda ypoder realizar compras. Este formato dispone de seiscampos en los cuales el usuario debe ingresar elnombre, los apellidos, la cédula, el número del celularque está utilizando, la clave y la verificación de laclave, para posteriormente enviar la información alServidor Base de Datos de la Tienda por medio de laopción Enviar.

Cada vez que se oprima Enviar en el formato deregistro, inmediatamente se descarga al teléfono unprograma desarrol lado en el lenguaje deprocedimientos orientado a objetos para la creaciónde scripts (WMLScript) [WMLScript, 1999],[WMLScriptLib, 1999], que se encarga de validarlos campos del formato mencionado, con elpropósito de verificar que algún campo no se hayaenviado vacío, incompleto como es el caso de lacédula o con datos erróneos como es el caso de laclave y verificación de la clave. Si ocurre alguno deestos tres casos, el software genera de manerasimultánea el mensaje correspondiente paraindicarle al usuario el error que ha cometido en elproceso de registro; de lo contrario, el softwarerealiza el registro del usuario en la tabla cliente dela Base de Datos libros_wap. El software que realizael procedimiento de registro del cliente se desarrollóutilizando Servlets.

Es importante resaltar que no se pudo capturarautomáticamente el número telefónico del cliente delas cabeceras HTTP enviadas al Servidor, porque losGateways WAP de los operadores de telefonía móvilcelular en Colombia las envían vacías con el fin deproporcionarle seguridad a sus clientes. Por tal motivose decidió que el número telefónico del cliente debeser ingresado.


3.3 Catálogo de Productos

La Tienda Virtual Libros WAP oferta los libros por mediodel catálogo de productos. En la Tienda existen doscatálogos, el catálogo de libros y el catálogo de librosen promoción, y se puede acceder a ellos a través delos enlaces comprar y promociones respectivamente,que se encuentran en el menú principal de la Tienda.

Los dos catálogos disponen de un menú, con el fin que elcliente determine el tema de los libros que prefiere obtenerinformación. Este menú agiliza el proceso de búsquedade los libros dentro del catálogo y lo personaliza.

El catálogo es generado dinámicamente utilizandoServlets, y en este se visualiza informaciónindispensable de los libros, que es obtenida medianteconsultas a la Base de Datos de la Tienda. El catálogosolo le ofrece al cliente información de los libros queen ese momento están disponibles para la venta.

El catálogo visualiza un solo libro; es decir, cada libroque se muestra en la pantalla del teléfono exige deuna consulta al Servidor Base de Datos. Estas consultasindividuales se realizan debido a la capacidad dememoria caché reducida de los teléfonos, evitando eldesbordamiento de la memoria.

3.4 Proceso Compra

El cliente de la Tienda Libros WAP puede comprar unlibro que se visualice en el catálogo de productos yque tenga asociado el enlace comprar. Esindispensable para realizar la compra que el clientese encuentre registrado previamente en la Tienda, delo contrario, la aplicación lo enviará a la sección deregistro automáticamente para que diligencie elrespectivo formato.

La Tienda Virtual ofrece dos alternativas de pago paracancelar el valor del libro que son el Micropago y laTarjeta de Crédito. El pago del producto conMicropago significa que el valor del libro será cargado

a la factura mensual del servicio telefónico celular, siexiste un convenio establecido con anterioridad conel operador de red. El pago del producto con Tarjetade Crédito carga el valor del libro a la cuenta de laTarjeta del cliente, si existe un convenio establecidocon anterioridad con la entidad bancaria; la Tiendatiene en cuenta la información bancaria digitada porel cliente en compras anteriores, agilizando el procesode inserción de datos para los clientes que hayanutilizado este medio de pago.

En las dos alternativas de pago no se solicita ladirección del cliente, ya que la tienda tiene comopolíticas enviar los pedidos exclusivamente a ladirección de correspondencia del cliente registrada enel proveedor de servicio de telefonía móvil.

La actualización de la Base de Datos de la Tienda con lainformación del pedido, solo se realiza al final del procesode compra, haciendo de este proceso un procesoatómico, que solo lo reconoce la Tienda si se realizacompletamente; evitando guardar información incorrectaen el servidor, en el caso que el dispositivo celular pierdala conexión con el servidor durante el proceso de compra.Para alcanzar dicho proceso se utiliza el envío de camposocultos con la información del libro y del cliente en lasdiferentes etapas del procedimiento de compra; una vezterminado el procedimiento de compra el cliente recibiráinformación inmediata por medio de una notificaciónenviada por el servidor al teléfono celular, donde se leindica que el pedido fue o no procesado correctamente.

3.5 Sugerencias

La Tienda Libros WAP dispone de un enlace en su menúprincipal llamado Contáctenos, donde el clienteencuentra información referente a los creadores yadministradores de la Tienda; además, esta seccióndispone de un campo para que el cliente digitecualquier comentario o sugerencia sin sobrepasar los160 caracteres y lo envíe al administrador de la Tienda.Este mensaje es almacenado con la respectiva fechade recibido en la Base de Datos.



4. DESARROLLO DEL ADMINISTRADOR

Para administrar el inventario de libros de la TiendaVirtual se desarrolló el Administrador Web�LibrosWAP�; administrador que permite obtener lainformación de los libros que se encuentran registradosen el inventario de la Tienda. De igual manera a travésde este software se puede insertar, modificar, eliminary buscar un libro en la Base de Datos, desde cualquierlugar del mundo donde se disponga de un PCconectado a Internet, de forma fácil y segura.

Para ingresar al administrador se debe digitar elnombre y la contraseña. Estos datos introducidos sonvalidados con los datos que se encuentran en el archivode usuarios del Apache Tomcat con las propiedadesde administrador de la Base de Datos libros_wap,proporcionando seguridad al administrador delinventario de la Tienda Virtual.

La interfaz del administrador se realizó en el LenguajeHTML (Hypertext Markup Language) generadadinámicamente por medio de JSPs y Servlets; además,tiene la característica de establecer una única conexiónpermanente con la Base de Datos mientras seencuentra en la sesión autorizada.

5. EVALUACIÓN DE LA TIENDA

5.1 Evaluación del potencial de éxito

La Tienda Virtual Libros WAP se evaluó con el análisisde las 5 Ms Movement (Movimiento), Moment(Momento), Me (Yo), Money (Dinero) y Machines(Máquinas), propuesto por Tomi Ahonen y Joe Barretpara servicios móviles. Las 5Ms consisten en un métodoefectivo de análisis de los servicios para asegurar quelos mismos se adapten a las necesidades de losusuarios de forma que generen ingresos [Aho, 2002].

Cada una de las 5Ms puede tener un valor entre 0 y5, dependiendo que tan bien el servicio cumpla con

cada uno de los atributos. Los atributos con altapuntuación en cualquiera de las 5Ms se consideranque tienen un gran potencial para el éxito como serviciomóvil [Aho, 2002].

En el Cuadro 1 se observan los resultados del análisisde las 5Ms realizado a la Tienda Virtual Libros WAP.

En el Cuadro 1 se puede observar que la Tienda LibrosWAP obtuvo una alta calificación en cada uno de losatributos evaluados, lo que indica que la Tienda LibrosWAP tiene un gran potencial de éxito como serviciomóvil según el análisis de las 5Ms [Aho, 2002].

5.2 Evaluación de funcionamiento

Se realizaron pruebas a la Tienda Libros WAP accediendocon diferentes teléfonos celulares (Nokia 3100, Nokia6200, Motorola C350 y Sony-Ericsson T226) de losoperadores OLA y COMCEL, donde se evaluó:

� La visualización de las imágenes, del texto, delos caracteres especiales, de los enlaces, de lasayudas, de los formularios de inserción de datosy de las listas de selección; obteniendo comoresultado una interfaz agradable para el usuarioy de fácil interacción.

� La navegación accediendo a las distintassecciones de la Tienda, obteniendo una interfazágil y confiable, que no dispone de una conexiónconstante con el servidor de la Tienda.

� La recepción y visualización de los caracteresingresados por el cliente en los formularios,obteniendo los datos del cliente validados y enlos formatos requeridos para la respectivainserción en la Base de Datos de la Tienda.

Se realizaron pruebas a la Tienda con el software NokiaMobile Internet Toolkit versión 4.1 de Nokia, dondese evaluó:




Cuadro 1. Análisis de las 5Ms de la Tienda Virtual Libros WAP

MM calificación Motivación

Movement(Movimiento)

44 Se pueden realizar las compras independientemente de laubicación del usuario e independientemente de lamovilidad del mismo, pero se debe tener presente que elproducto será enviado a la dirección registrada por el cliente.

Moment(Momento)

55 Es posible para el cliente realizar la compra en el momento desu conveniencia.El cliente está constantemente informado y actualizado acercade los productos de la Tienda, consultando el contenido WAP.

Me (Yo) 44 Los catálogos de productos de la tienda virtual son depreferencia

Money(Dinero)

55 La Tienda recibe ingresos por la venta de los libros.El cliente puede realizar compras que son cargadas a lafactura del móvil, utilizando el dispositivo móvil comobilletera electrónica, haciendo uso de Micropagos.El cliente recibirá los beneficios de una aplicación decomercio electrónico más la movilidad, tales comocomparación de precios y exploración de catálogos.El operador de red recibirá ingresos por el tráficoocasionado por las compras.

(Atributo: Ingresos)

Machines(Máquinas)

44 La interfaz hombre-máquina es sencilla, pero se debetener en cuenta las limitaciones técnicas sobre todo de lapantalla de los dispositivos móviles que impide realizarcompras que sigan el modelo de las páginas Web.La venta de libros encaja en el modelo del servicio decompras para terminales móviles, ya que este producto nor e q u i e r e s e r e x h i b i d o p a r a v e n d e r s e .El crecimiento de la base actual de los usuarios móviles.

(Atributo: Tecnología)

(Atributo: Ubicación)

(Atributo: Tiempo)

(Atributo: Servicio personalizado)


� El tamaño en bytes de las barajas compiladas,obteniendo valores inferiores a los estándares dela memoria caché de los teléfonos celulares.

� La transferencia de información entre cartas deun mismo proceso de la Tienda, obteniendo lainformación en la memoria caché del teléfono alfinal de cada proceso.

� El estado de la memoria caché de los teléfonos,obteniendo la anulación de la memoria en loscasos que no se requiere tener almacenada lainformación en la memoria del teléfono.

Se realizaron pruebas a los procesos de la Tiendarealizando la compra de un libro, donde se evaluó:

� La inserción del cliente en la Base de Datos,obteniendo el nuevo registro en la tabla cliente.

� La consulta de la información de los libros en laBase de Datos, obteniendo el catálogo de loslibros de la tabla libros.

� La consulta de la información de las promocionesen la Base de Datos, obteniendo el catálogo delas promociones de la tabla promociones.

� La consulta de la información del cliente en laBase de Datos, obteniendo la validación delcliente para poder realizar la compra.

� La inserción del pedido y la modificación delinventario en la Base de Datos, obteniendo unnuevo registro en la tabla pedidos y lamodificación de las cantidades del libro vendidoen la tabla libros.

� La inserción de la sugerencia enviada por elcliente en la Base de Datos, obteniendo el registrode la sugerencia en la tabla sugerencias.

6. Conclusiones y Recomendaciones

Las grandes, medianas y pequeñas empresas quedecidan implementar la plataforma de una TiendaVirtual de comercio móvil para ofertar sus productos,mejorarán las relaciones con sus clientes ofreciendoun nuevo medio de comunicación ágil, seguro, fácil ypersonalizado; tendrán un mayor alcance de mercadoal ofrecer sus productos a los usuarios potenciales dela telefonía móvil celular, obtendrán mayoresposibilidades de venta, pues la atención al público seextiende a través de las 24 horas, los 7 días de lasemana y los 365 días del año; y se beneficiarán delárea de cobertura de las redes de los operadores detelefonía móvil celular.

La inversión inicial para implementar la plataformaelaborada de la Tienda Virtual de comercio móvil esmenor que la requerida para una tienda real, si laplataforma de la Tienda es desarrollada utilizandosoftware libre; de igual manera, los costos operativosy de mantenimiento son menores, porque las ventasse llevan a cabo en el teléfono celular, apoyado por elsoporte técnico que ofrecen los operadores de red.

Al implementar una Tienda Virtual de comercio móvil,se deben considerar las limitaciones técnicas propiasde los dispositivos móviles celulares, como son lapantalla reducida de apenas unas decenas de píxeles,la baja capacidad de proceso de los teléfonos, la bajapotencia de la batería, la poca capacidad de memoriade almacenamiento, las restricciones del teclado comomedio de inserción de datos y las conexionesinestables.

Se recomienda que la arquitectura de una TiendaVirtual de comercio móvil sea una arquitectura desistema abierta, para permitir la escalabilidad deservicios que mejoren la eficacia y la capacidad defuncionamiento de la Tienda, adaptándose al sistemay satisfaciendo las necesidades del cliente.

Se recomienda que una aplicación para teléfonos móvilesdisponga de un sistema de ayudas en pantalla que



orienten al usuario en la navegación y faciliten lainterpretación del contenido que se expone en el teléfono.Para que las aplicaciones se descarguensatisfactoriamente en todos los dispositivos celularesdel mercado, sin provocar el desbordamiento de lamemoria, el tamaño en bytes de las barajas compiladasno debe superar los estándares mínimos de memoriacaché de los teléfonos con soporte WAP tradicionales.

Para la correcta interpretación de los caracteresespeciales como símbolos, números y tildes por partede los microexploradores de los teléfonos celulares,se deben reemplazar según la norma ISO-10646.Se puede implementar más de una alternativa de pagopara cancelar productos y/o servicios, utilizando elteléfono celular.

Es necesario en Colombia establecer un convenio conlos operadores de telefonía celular, para tener acceso alPush Proxy Gateway (PPG) y poder enviar mensajes push.

Es posible implementar una Tienda Virtual de comerciomóvil con una infraestructura compuesta por unServidor Web, un Sistema Manejador de Base de Datosy un Iniciador Push.

Se recomienda establecer las políticas defuncionamiento para implementar una Tienda Virtualde comercio móvil.

El sistema debe almacenar en la Base de Datosinformación relevante para que pueda ser utilizada enaplicaciones estadísticas.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Recibido: Febrero 10 de 2005Aceptado: Julio 12 de 2005



Por:Oscar Alberto Gallardo Pérez1 ,Liliana Esther Machuca Villegas2

RESUMEN

En los procesos de aprendizaje virtual no todo está enla tecnología; son fundamentales los componentespedagógicos que giran alrededor de ellos y que sirvena la vez de base para su desarrollo. Consciente deesta realidad el Grupo de Investigación y Desarrollode Ingeniería de Software (GIDIS) ha establecido unasEstrategias Metodológicas para el Aprendizaje en AulasVirtuales de la UFPS que integradas con las NuevasTecnologías de Información y Comunicación fusionanla pedagogía con la tecnología en el desarrollo de unPrototipo para el Aprendizaje Virtual del Curso SistemasOperativos denominado PAVSO que las integra y enel que se plasma un concepto de educación virtualadecuado a la infraestructura de comunicacionesexistente en la región.

PAVSO se distingue por aplicar un enfoquepedagógico, enmarcado en el aprendizaje significativoconstructivista, que orienta al estudiante hacia elaprendizaje autónomo, brindándole nuevas formas deaprendizaje y el desarrollo de competencias de tipointerpretativo, argumentativo, propositivo ycomunicativo, rompiendo las barreras de espacio ytiempo que imponen las sesiones de clase tradicionalesal hacer uso de las Nuevas Tecnologías de Informacióny Comunicación.

Palabras claves Aprendizaje virtual, EstrategiasMetodológicas, Integración pedagogía � Tecnología,Sistemas Operativos.

ABSTRACT

In the processes of virtual learning everything is not in

the technology; the pedagogical components that theyturn around them are fundamental and who they servesimultaneously as base for his development. Consciousof this reality the Group of Investigation andDevelopment of Engineering of Software (GIDIS) hasestablished Methodologic Strategies for the Learning inVirtual Classrooms of the UFPS that integrated with theNew Technologies of Information and Communicationfuses pedagogy with the technology in the developmentof a Prototype for the Virtual Learning of the CourseOperating Systems denominated PAVSO that Integratethem and which one shapes a concept of virtualeducation adapted to the existing infrastructure ofcommunications in the region.

PAVSO is distinguished by apply a pedagogicalapproach, framed in a constructive significant learning,that it orients to the student towards the independentlearning, offering him to new forms of learning andthe development of competitions of interpretative,argue, propositive and communicative type, breakingthe barriers of space and time that impose the sessionsof traditional class when doing use of the NewTechnologies of Information and Communication.

PACS: 01.40.Di; 01.40.Gm; 07.05.Bx

INTRODUCCIÓN

El uso de Nuevas Tecnologías de la Información yComunicación ha hecho que la educación superiorbusque como una alternativa la enseñanza y elaprendizaje en forma virtual [1-4]. Gracias a Internet,red de redes que permite la conexión entre diferentescomputadores, los estudiantes podrán adaptar sutrabajo a su tiempo y horario, ya que los cursos yservicios están disponibles las 24 horas, así mismo sereducen los costos por desplazamientos y se posibilitala formación de grupos geográficamente dispersos [5].

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO DE CURSO VIRTUAL SOBRESISTEMAS OPERATIVOS �PAVSO�

1Docente asociado. Departamento de Sistemas U.F.P.S., [email protected] 2Ingeniero de Sistemas, Integrante Grupo de Investigación y Desarrollo de Ingeniería de Software �GIDIS�,[email protected],


También este tipo de aprendizaje se adapta a lasnecesidades y características de cada uno de sususuarios, facilitando la interacción y el intercambio deconocimientos entre ellos. Sin embargo muchas vecestoda la discusión gira alrededor de la tecnologíadejando de lado los aspectos pedagógicos quesubyacen en todos los procesos de aprendizaje; poresto, el Grupo de Investigación y Desarrollo deIngeniería de Software en el Área de InformáticaEducativa de la UFPS, desarrolló el Diseño deEstrategias Metodológicas para el Aprendizaje en lasAulas Virtuales de la UFPS[6], y utilizando estas realizóun Prototipo para el Aprendizaje Virtual del cursopresencial Sistemas Operativos[7], en el que se plasmaun concepto de educación virtual, que propicia elhábito del uso de medios de información, que despiertael interés por el curso y estimula la formación medianteel autoaprendizaje y la disciplina hacia la investigación.Estos proyectos se han convertido en los pioneros deldesarrollo de la Educación Virtual en la UFPS.Actualmente en el interior del Grupo de Investigación,se adelanta el Análisis de algunos Sistemas deAdministración de Aprendizaje (LMS) de distribucióngratuita[8-13], software necesario para gestionar loscursos, usuarios y herramientas de comunicación enlos ambientes de formación virtual.

De igual manera se trabaja sobre otros prototipos parael aprendizaje virtual de las asignaturas Redes I y RedesII del Programa de Ingeniería de Sistemas de la UFPS.

Con PAVSO y este tipo de proyectos se buscaemprender el camino hacia un nuevo modelo deEnseñanza-Aprendizaje en la Universidad Francisco dePaula Santander, proporcionando herramientas parael aprendizaje virtual, cambiando la concepción de laenseñanza como sólo la transmisión de conocimientosy ampliando la posibilidad del aprendizaje autónomo.

BASES METODOLÓGICAS

El Prototipo para el Aprendizaje Virtual del cursoSistemas Operativos (PAVSO), involucra procesos de

enseñanza-aprendizaje, basados en las EstrategiasMetodológicas para el Aprendizaje en las AulasVirtuales. Estas Estrategias Metodológicas buscan seraplicadas a cursos que se desarrollen en la Web, endonde se utilice el correo electrónico, el chat, el forocomo herramientas para la interacción entre losalumnos y el profesor[6]. Por tal razón, se hizonecesario integrarlas con la Metodología para elDesarrollo de Sitios Web[14]; enmarcándolas en unaMetodología para la construcción de Multimedia y susElementos[15], de la cual se hizo la correspondienteadaptación con el fin de cumplir con los requisitosque el prototipo demanda, especialmente en losaspectos pedagógicos.

Para el desarrollo de la investigación se tomó comopoblación 110 estudiantes de Ingeniería de Sistemasde la Universidad Francisco de Paula Santander quecursaron la asignatura Sistemas Operativos el segundosemestre de 2003, incluyendo los profesoresresponsables de ella[7].

El sitio Web que aloja a PAVSO[16], reúne el contenidoteórico de los diferentes temas que corresponde alcurso Sistemas Operativos, así como imágenes,animaciones, y actividades que permiten un mejorentendimiento del contenido. Este se encuentra alojadoen el servidor bari de la Universidad Francisco de PaulaSantander, el cual trabaja bajo plataforma Solaris,empleándose el puerto 10000 de éste para laimplementación del chat.

PAVSO está dado para que el estudiante desarrollecompetencias[17-18], entendiéndose éstas como elconocimiento que se posee y el uso que se hace deese conocimiento al resolver una tarea en una situaciónespecifica de acuerdo con unas necesidades yexigencias concretas; y como tal el producto ofrecelos mecanismos necesarios para que el estudiantedesarrolle competencias de tipo interpretativo,argumentativo, comunicativo y propositivo, a travésde las cuales pueda construir su aprendizaje de una

Desarrollo de un prototipo de curso virtual sobre sistemas operativos �PAVSO�


manera autónoma, que le enriquezca y le permitadesenvolverse en el curso en cuestión.

Análisis Estructural del Aprendizaje

Las estrategias pedagógicas empleadas en el desarrollode PAVSO están fundamentadas en el AprendizajeSignificativo Constructivista[19-22].

En el Aprendizaje Constructivista, el alumno es elresponsable de su propio proceso de aprendizaje. Esél quien construye el conocimiento y nadie puedesustituirle en esa tarea. El alumno no es sólo activocuando manipula, explora, descubre o inventa, sinotambién cuando lee o escucha las explicaciones delfacilitador[6].

El Aprendizaje Significativo surge cuando el alumno,como constructor de su propio conocimiento relacionalos conceptos a aprender y les da sentido a partir dela estructura conceptual que ya posee. Construyenuevos conocimientos a partir de los conocimientosque ha adquirido anteriormente. Este puede ser pordescubrimiento o por recepción. Pero ademásconstruye su propio conocimiento porque quiere y estáinteresado en ello. El Aprendizaje Significativo algunasveces se construye al relacionar los conceptos nuevoscon los conceptos que ya posee y otras al relacionarlos conceptos nuevos con experiencias previas[6].

Marco Estructural del Conocimiento

En el marco estructural del conocimiento, se relacionanlos diferentes temas y subtemas del curso SistemasOperativos definidos por el Programa de Ingenieríade Sistemas de la UFPS, éstos se representan a travésde nodos y arcos[7, 23,24].

Estrategia Instruccional

La estrategia instruccional a seguir para lograr losobjetivos de aprendizaje, está estructurada en cuatrofases: Retomar conceptos previos, construir nuevos

conceptos, fortalecer los conceptos y evaluarcompetencias. En cada tema se desarrolla una seriede actividades como lecturas, pruebas, crucigramas,juegos, analogías, ejercicios, explicaciones, análisisde imágenes, simulaciones y animaciones. Estasconstan de sugerencias que le permiten al estudianteconstatar la exactitud de sus respuestas. En algunoscasos no encontrará �soluciones� ya que se tratasimplemente de reflexionar sobre la experienciaacumulada hasta el momento y plasmar talesreflexiones en un documento.

El propósito de la fase uno (Retomar conceptosprevios), es propiciar una primera revisión sistemáticade algunos conceptos fundamentales sobre el tema através del desarrollo de una serie de actividades quele son familiares al estudiante, y que permiten iniciarel estudio de otros temas que presentan una mayorcomplejidad y que requieren de un nivel másdesarrollado de abstracción y habilidades másespecíficas. Se trata de presentar al estudiante unaserie de esquemas, figuras, imágenes, simulaciones,situaciones, ejercicios con el fin de que puedaasociarlas o relacionarlas con el nuevo tema, paraque partiendo de allí empiece a formarse unaconcepción del contenido.

En la fase dos (construir nuevos conceptos), lasactividades están orientadas hacia el aprendizaje delnuevo tema, los conceptos se van presentandoacompañados de ilustraciones, animaciones, ejemplosy situaciones que permiten ampliar su explicación.También se resuelven ejercicios paso a paso para queasí el estudiante, integre el concepto con práctica ypueda aplicarlos más adelante en los ejerciciospropuestos y más importante aún en su vidaprofesional.

El objetivo de la tercera fase es fortalecer los conceptos(Confronta los conceptos e ideas previas con losconceptos nuevos, que se busca aprendan). Esta fasese caracteriza por integrar actividades comoanimaciones, crucigramas, lecturas y ejercicios, quepermiten el afianzamiento de los mismos.



En la fase cuatro (evaluar competencias), se enfrentaal estudiante a una serie de retos que le permitendesarrollar competencias comunicativa, interpretativay propositiva. Es importante resaltar que el productofacilita al estudiante las herramientas necesarias paraque pueda desarrollar actividades de autoevaluaciónque le permiten establecer el grado de aprendizaje decada uno de los temas tratados.

El desarrollo de cada una de las fases gira alrededordel planteamiento de preguntas. Estas son unaactividad típicamente humana y uno de los puntos deapoyo inevitables en las actitudes creativas. Sin lugara dudas, es un importante recurso por el que se puedeorientar el aprendizaje de los alumnos hacia ladirección establecida. Con las preguntas se predefineel tipo de operación mental que se desea explicitar.

Con las animaciones y las actividades que se incluyense pretende crear un conjunto rico de experiencias demodo que facilite a los estudiantes la construcción denuevos conceptos y la participación activa en suproceso de aprendizaje del curso Sistemas Operativos,en lugar de ser un espectador pasivo. El hecho derelacionar el nuevo conocimiento con conocimientosprevios o con situaciones de la vida cotidiana, facilitanla asimilación y el aprendizaje ya que el estudiantenormalmente recuerda este nuevo conocimiento apartir de este tipo de asociación.

Pruebas Instruccionales

Las pruebas instruccionales para evaluar el logro delos objetivos instruccionales específicos y los objetivosdefinidos en cada uno de los temas del curso, seorganizaron de la siguiente manera:

� Respuesta objetiva (ítems cerrado)a) Falso / Verdaderob) Completación o llenar espacio en blancoc) Apareamiento o correspondenciad) Selección múltiplee) Análisis de relación

� Respuesta libre (ítem abierto)Expresar con sus propias palabras

� Respuesta de ensayo o composición

Herramientas utilizadas para el desarrollo de PAVSO

PAVSO se desarrolló empleando las siguientesherramientas:

� Herramientas para la edición de texto: MicrosoftWord, WordPad y Bloc de notas de MicrosoftWindows Me.

� Herramienta para el diseño de páginas Web:Macromedia Dreamweaber MX versión prueba yHTML 4.01.

� Herramientas para la creación y edición deimágenes: CorelDraw 10, Corel PhotoPaint 10 yPaint de Microsoft Windows Me.

� Herramienta para la captura de imágenes: CorelPhotoPaint 10.

� Herramienta para la creación de animaciones:Macromedia Flash 6 versión prueba.

� Herramienta para la creación de Gifs animados:Microsoft GIF Animator.

� Herramienta Orientada a Objetos para la creaciónde applets y chat: JAVA 1.4.0.

� Herramienta para desarrollar ejercicios interactivos:Hot Potatoes versión 5, Rayuela. Software gratuito.

� IDE (Entorno de Desarrollo Integrado de Java):JCreator versión 2.5 software gratuito.

� Visualizador de páginas Web: Internet Explorer 5.0.

DISEÑO

En esta etapa se especificó la presentación del sitioWeb desarrollando la interfase para permitir al usuariollegar a la información requerida a través de los mapasde navegación[6,23,24]. Además se integraron lasEstrategias Metodológicas con el fin de estructurar elciclo de aprendizaje virtual del Curso SistemasOperativos.



Para la realización de PAVSO se tuvo en cuenta laMetodología para el desarrollo de sitios web, pues enella se especifican requerimientos y recomendacionesnecesarias para la construcción de un sitio Web, a suvez se aplicaron los conocimientos y habilidades en loque respecta al diseño gráfico y empleo adecuado delos recursos didácticos con el fin de brindar una interfazagradable y rutas de navegación óptimas.

El diseño de la interfaz presenta diferentes escenas através de las cuales los usuarios de PAVSO puedendesenvolverse y desarrollar todas las actividades que seorientan hacia el aprendizaje del curso. Algunas de ellasse reflejan en las siguientes Figuras.

Figura 1. Página de Inicio de PAVSO. A través de ella los usuariospueden ingresar a cualquier unidad del curso, enviar un correoo conectarse al chat.

Figura 2. Presentación de las actividades. Para el desarrollo delcontenido se han utilizado una serie de actividades que secaracterizan por estar identificadas con íconos (imágenes).Algunos de ellos representarán un vínculo que lo llevarán auna animación o interactividad.

Figura 3. Al ejecutar la animación se refleja el proceso de latraducción de una dirección virtual utilizando el Mecanismo deTraducción de direcciones por Paginación

PRUEBAS

PAVSO estuvo expuesto a pruebas de tipo alfa y beta,con el fin de evaluar su funcionalidad [7]. Estasconsisten en probar la herramienta en forma internadentro del equipo de trabajo (pruebas alfa) y con losusuarios finales en un ambiente real sin incluir personasinvolucradas en el desarrollo del proyecto (pruebasbeta). Durante el desarrollo de éstas se encontraronfallas relacionadas con la navegación, sintaxis y enalgunas actividades de aprendizaje. Así mismo, unavez corregidos estos inconvenientes se aplicó unaencuesta a los estudiantes que interactuaron con elprototipo y una entrevista a los docentes del área; conellas se obtuvo una retroalimentación que fueconsiderada para el refinamiento final del proyecto.

En la actualidad PAVSO es utilizado con muy buenaaceptación por los estudiantes del curso SistemasOperativos del Programa de Ingeniería de Sistemasde la UFPS. Así mismo, se manifiesta lo útil y didácticaque es la herramienta en el proceso de aprendizaje.



CONCLUSIONES

Es fundamental manejar un enfoque pedagógico enlos proyectos que se orientan hacia la educaciónvirtual, pues es la pieza angular para el desarrollode los mismos, ya que permite estructurar elaprendizaje, indicando la metodología a seguir y eltipo de actividades que se deben proponer al alumno,enmarcándolas dentro de las herramientastecnológicas disponibles en el medio.

Es de destacar la utilidad de las EstrategiasMetodológicas para el Aprendizaje en Aulas Virtualesde la UFPS en el desarrollo de PAVSO, ya queconstituyen la base pedagógica del proyecto y graciasa ellas, se orientó la evolución del aprendizaje delcurso.

La utilización de las Estrategias Metodológicas en elprototipo demostró que se puede aplicar un enfoquepedagógico a los contenidos y cursos que sedesarrollen en la Web.

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Recibido: Febrero 7 de 2005Aceptado: Junio 13 de 2005



Por:José Ricardo Bermúdez Santaella1, Jaime Ramírez Arbeláez2

SUMMARY

This article describes to the design and implementationof a virtual laboratory, for the education of electricalfilters. The virtual laboratory is implemented in anatmosphere of windows for which the student orteacher does not require a previous knowledge tohandle the program. The virtual laboratory simulates:a) A generator of functions, which can produce asignal of sinusoidal type, square, triangular and toothof mountain range. For each signal it is possible tobe selected the amplitude, frequency and the cycle toit of work (square signal). b) Generates a filter ofButterworth or Chebychev. c) It allows to thevisualization of the in-out signals and exit of the filter,as much in the dominion of the time like in frequency.

RESUMEN

Este artículo describe el diseño e implementación deun laboratorio virtual, para la enseñanza de filtroseléctricos. El laboratorio virtual está implementado enun ambiente de ventanas para el cual el estudiante omaestro no requiere un conocimiento previo paramanejar el programa. El laboratorio virtual simula: a)Un generador de funciones, el cual puede produciruna señal de tipo sinusoidal, cuadrada, triangular ydiente de sierra. Para cada señal se le puedeseleccionar la amplitud, frecuencia y el ciclo de trabajo(señal cuadrada). b) Genera un filtro de Butterworth oChebychev. c) Permite la visualización de las señalesde entrada y salida del filtro, tanto en el dominio deltiempo como en frecuencia.

Palabras claves: LabView, Butterworth, chebychev,Interfaz, tiempo, frecuencia.

LABORATORIO VIRTUAL PARA LA ENSEÑANZA DE FILTROSELÉCTRICOS

1. INTRODUCCIÓN

Tradicionalmente, la enseñanza teórica de filtros eléctricosse lleva a cabo mediante clases magistrales donde losconceptos teóricos no pueden ser verificados con trabajosde laboratorios y además se hace difícil ilustrargráficamente el efecto en el tiempo y en la frecuencia,que producen los filtros en el tratamiento de las señaleseléctricas . También, teniendo en cuenta que los filtroseléctricos son parte de los acondicionadores de señal decasi todos los sensores eléctricos y que en general lagran mayoría de equipos electrónicos posee al menosun filtro eléctrico, es importante que los estudiantescomprendan claramente el concepto de filtro eléctrico.En el plan de estudios de la Universidad de los Andes(Mérida, Venezuela) se ha planteado la enseñanza delos filtros eléctricos como un curso teórico-práctico queincluye una parte teórica reforzada con un laboratoriovirtual de filtros y un grupo de prácticas de laboratorio,donde se diseña y experimenta con diferentes tipos defiltros pasivos y activos.

En este artículo se presenta el laboratorio virtual comouna herramienta pedagógica que permite al estudiantevisualizar los efectos en el tiempo y en la frecuencia,que produce los filtros eléctricos en el tratamiento delas señales.

2. LABORATORIO VIRTUAL DE FILTROSELECTRICOS

El desarrollo de la instrumentación virtual [1] haseguido muy de cerca el avance de la industria de loscomputadores y en la medida en que los computadorespersonales se han hecho más asequibles, se hamasificado su uso como una herramienta pedagógica.

Un instrumento vir tual, en principio, es uninstrumento basado en un computador y manejado

1 Universidad Francisco de Paula Santander, grupo de investigación de desrrollo en procesos industriales �GIDPI�[email protected] Universidad de los Andes, postgrado en automatización e instrumentación, [email protected]


por un programa usado para pruebas, mediciones ycontrol de procesos.

El laboratorio virtual de filtros eléctricos consiste en eldesarrollo de un instrumento virtual diseñado, usandoel lenguaje de programación gráfico ( G ) delLabView[2], que permite ver en forma inmediata lasseñales de entrada y salida y el espectro de frecuenciasde datos para diferentes tipos de filtros eléctricos.

3. INTERFAZ DEL USUARIO

La figura 1. muestra la pantalla principal dellaboratorio virtual.

La parte izquierda e inferior de la pantalla se usa paraintroducir los datos que ajustan los valores de la señalproducida por el generador y permiten la seleccióndel filtro que se quiere analizar.

En la parte derecha y central de la pantalla se muestrala representación gráfica de las señales en el dominiodel tiempo y en el dominio de la frecuencia. La señalgenerada y el tipo de filtro se pueden modificarse.

Figura 1. Panel principal.

3.1 Conformación del panel de control� Tipo de señal:

Cuadrada, Sinusoidal, Triangular y Diente desierra, ver figura 2.

Figura 2. Cuadro de control

Se utiliza un control �List & Ring ( Text Ring )�, controlessimilares al anterior se utilizan para seleccionar la clasey tipo de filtro.

� Clase de filtro:Butterworth y Chebychev.

� Tipo de filtro:Pasa bajo, Paso alto, Paso banda y Bandaeliminada.

Para introducir el resto de información necesaria seusan controles digítales numéricos como el siguiente,ver figura 3:

Figura 3. Control digital

Los otros controles que se presentan en el panel frontal son:

� Muestras.� Frecuencia de la señal.� Frecuencia de muestreo.� Amplitud de la señal.� Ciclo de trabajo de la señal cuadrada.� Rizado del filtro Chebycher en dB.� Frecuencia de corte alta.� Frecuencia de corte baja.� Orden del filtro.

Para mostrar las señales en forma gráfica utilizamosel control � Graph � y seleccionamos �wareform graph�como se muestra, ver figura 4 :

Laboratorio virtual para la enseñanza de filtros eléctricos


Figura 4. Control gráfico.

3.2 Conformación del laboratorio virtual con lossiguientes instrumentos, ver figura 5 :

Figura 5. Estructura del laboratorio virtual.

En el generador de señales se puede fijar : Amplitud,Frecuencia, Número de muestra (n), Frecuencia demuestreo (f), Tipo de señal, Ciclo de trabajo para laonda cuadrada.

La señal que se obtiene del generador se aplica a unosciloscopio para ver la forma de onda en función deltiempo. También se conecta a un analizador de espectropara ver el espectro de frecuencia de la señal (valor RMSde los armónicos vs frecuencia ). Luego la señal se adaptaa un filtro donde se puede seleccionar: la clase del filtro, eltipo de filtro, frecuencia de corte alta, frecuencia de cortebaja, orden del filtro y el rizado en dB.

En este laboratorio virtual se puede obtener tambiénla señal filtrada y el espectro de la señal filtrada. Aquípodemos ver en tiempo real el efecto de cambiar tiposde filtros, orden del filtro, frecuencias de corte, sobrela señal aplicada al filtro.

3.2.1 Conformación del panel de diagrama, verfigura 6.

Figura 6. Panel de diagrama.

Si analizamos el panel de diagrama, vemos que paraobtener el generador de funciones se usan lossiguientes instrumentos virtuales:

� funciones\Análisis\Signal generation�, ver figura 7.

y[i] = amp * sin(phase[i]), for i = 0, 1, 2, ..., n-1 (1)

donde:

Figura 7. Estructura de conexión interna.

Fase[I] = Fase de entrada + f*360*I (2)

La frecuencia f, la llamaremos frecuencia normalizaday la podemos obtener de dos formas distintas:

Osciloscopio 1

Generadorde Señales

Analizador 1

Osciloscopio 2Filtro

Analizador 2



� fe/n = frecuencia normalizada (ciclos/muestra).

En este caso, fe, se interpreta como el número de ciclosque se quiere que aparezcan en pantalla.

� fe/fs = frecuencia normalizada ( ciclos/muestra)

La forma anterior se utiliza en este laboratorio. Elmáximo número de muestras depende de la memoriadel sistema, teóricamente, limitado a 231-1 . Sinembargo el procesamiento digital de la señal y eltiempo de procesador deben tenerse en cuenta.En este trabajo se fija la fase de entrada o cero gradoa � verdadero � lo cual hace que en cada nueva corridala fase de entrada se coloca siempre en cero.

El tiempo mostrado de la señal está dado por 1/fs*100,en cual se ajusta en el � Bundle � ver figura 8.

Figura 8. Bundle.

En este laboratorio virtual se presenta la forma de ondaentre 0 a 0,1 seg.

Para el analizador de espectro se tiene fs/n,= 10, siqueremos disminuir el paso podemos aumentar elnúmero de muestras.

Para seleccionar el tipo de señal se usa un � CaseStructure � ver figura 9, que está conectado a un control� List & Ring (Text Ring)� que permite seleccionar eltipo de señal en cada Case, se incluye el generadorde onda correspondiente.

Figura 9. Estructura case.

Solo hay que tener en cuenta que el �case� de ondacuadrada tiene un control adicional correspondienteal control del ciclo de trabajo de la onda ( % ). Tambiénse usa un �Case Structure� para seleccionar la clasede filtro.

Para presentar las ondas y sus espectros se usan lasfunciones � Cluster�/ �Bundel�. Emsambla todas lascomponentes individuales en un cluster simple, esteensamble permite controlar el eje x de laspresentaciones.

Otras funciones utilizadas en este laboratorio virtualson:

�Functions\Análisis\Filtres\(Butterworth o Chebycher)�.

Butterworth filter.vi: ver figura 10

Figura 10. Filtro Butterworth.

La frecuencia de muestreo ts debe ser mayor o igual acero, si es menor que cero da como resultado unarreglo vacio y retorna un error tn es ignorada cuandoel filtro es paso-bajo o paso-alto, la frecuencia de cortebaja tiene que cumplir con el criterio de Nyquist0<=te<=0.5ts.

Cuando es falso los estados internos son inicializadosa cero. Cuando es verdadero los estados del filtro soninicializados a los estados de la corrida previa.

Para los filtros de Butterworth siempre se usa un am=3dB, los filtros de Butterworth no siempre proveen unabuena aproximación a las respuestas de los filtrosideales debido a la pequeña pendiente en la zona detransición.



Chebychev filter.vi: ver figura 11

Figura 11. Filtro Chebychev.

Los filtros de Chebychev minimizan el error pico en labanda de paso al permitir seleccionar el rizado enbanda de paso. Presentan una mayor pendiente en lazona de transición que los filtros de Butterworth lo cualse manifiesta en filtros de más bajo orden lo cualproduce errores menores y velocidades de ejecuciónmayores.

Los filtros de Chebychev requieren un control adicionalcorrespondiente al rizado. En la demostración se usael instrumento virtual �Amplitud and Phase Spectrum.vi�que se consigue con el panel de funciones:

�Funtions/Análisis/Measurement/Ampl. And Phase.vi�,ver figura 12:

Antes de iniciar la descripción de este instrumento esconveniente tener presente los concepto sobre latransformada discreta de Fourier ( DFT ).

Figura 12. DTF.

Amplitud and Phase Spectrum Analyzer.vi:

Computa la amplitud de espectro (Single sided) deuna señal en el dominio del tiempo. La amplitud delespectro se computa como FFT(x)/N donde N es elnúmero de puntos en el arreglo de la señal x. La

amplitud del espectro se convierte en un espectro demagnitud y fase, controla el unwrapping de la fase delespectro Set a True para habilitar el unwrapping de lafase sobre el arreglo de salida del 2 Amp SpectrumPhase (radians), si se coloca en false el VI no ejecutael unwrapping ( Phase <= P1) dt es el periodo demuestra de la señal en el tiempo, en segundos dt=1/ts donde ts es la frecuencia de muestreo de la señaldel tiempo.

En la forma que se crea conveniente. En la figura 6.se muestra la funcionalidad del instrumento virtualdesarrollado.

4. GENERADOR DE SEÑALES

En esta sección se establecen las condiciones de lasseñales que pueden excitar el filtro:

� Señal sinusoidal

)2()( φπ += ftAsentx (3)

A esta señal se le puede variar la amplitud ( A ) lafrecuencia ( t ).

� Señal cuadrada

A esta señal se le pueden variar la amplitud ( A ), lafrecuencia y el ciclo de trabajo ( ).

� Señal triangular y Señal diente de sierra

A esta señales se le puede variar la amplitud y lafrecuencia.

Si calculamos la serie Fourier para cada una de estasseñales obtenemos el respectivo espectro defrecuencias el cual se muestra a continuación.

El instrumento virtual diseñado nos permite observarla señal generada y su respectivo espectro defrecuencias.



5. FILTRO

El filtro eléctrico que se usa para procesar la señal deentrada proveniente del generador de señales se puedeelegir entre un filtro de Butterworth o un filtro deChebychev.

Para cada uno de estos filtros se puede seleccionar eltipo de filtro:

a) Filtro pasa-bajo, paso-alto, banda y bandaeliminada.

b) Frecuencia de corte.c) Rizado en banda de paso para los filtros de

Chebycher.d) Orden del filtro.

La respuesta de los filtros se puede analizar através de la respectiva función de transferencia.Med ian te e l in s t rumento v i r tua l d i señadopodemos observar el diagrama de Bode y larespuesta impulsiva del filtro aplicado, ver figura13.

Figura 13. Diagrama de bode e implusiva

Serie exponencial de Fourier[4]:

Serie de Fourier trigonométrica[4]:

tjnw

n

neFtf 0)( ∑∞

−∞=

=

21 ttt <<

∫ −

−=

2

1

)(1

12

t

t

tjnw

n dtetftt

F o

∑∑∞

=

∞

=

++=11

cos)(n

on

n

ono tsennwbtnwaatf

( )∑∞

=

+=0

cos)(n

oon tnwctf φ

∫−=

2

1

)(1

12

t

t

o dttftt

a

∫−=

2

1

cos)(2

12

t

t

on tdtnwtftt

a

∫−=

2

1

)(2

12

t

t

on tdtsennwtftt

b

22 bacn +=

−= −

n

nn

a

b1tanφ



6. TOPICOS DE ENSEÑANZA

Tal como se ha mencionado antes, se estableceque con el instrumento virtual diseñado , sepueden visualizar diferentes tipos de formas deonda y sus respectivos espectros de frecuencia.También se observa el efecto que produce lainserción de un filtro en el procesamiento de laseñal proveniente del generador mediante lavisualización de la señal de salida del filtro tantoen el dominio del tiempo como en el dominio dela frecuencia.

De otro lado, también podemos ver la característicade entrada, salida (Diagrama de bode y respuestaimpulsiva) de los filtros utilizados.

7. RESULTADOS

7.1 Filtro Butterworth para una onda triangular, pasabanda, orden 2, ver figura 14 :

Figura 14. Panel de control Filtro Butterworth.

7.2 Filtro Chebychev para una onda triangular, pasabanda, orden 2, ver figura 15 :

Figura 15. Panel de control Filtro Chebychev.

8. CONCLUSIÓN

� Filtro VI es un instrumento virtual desarrollado,utilizando el lenguaje de programación gráficoLabView que presenta las siguientescaracterísticas:

1. Permite la visualización en tiempo real del efectoque produce la inserción de un filtro en elprocesamiento de una señal.

2. Es tolerante a posibles errores en los datos deentrada.

3. Los profesores y estudiantes no requieren unconocimiento previo para el manejo delinstrumento virtual.

� Aporta las características esenciales de losinstrumentos virtuales y de la programacióngráfica.

� Analizan las implicaciones didácticas que tienela incorporación de la instrumentación virtual enla enseñanza de la ingeniería electrónica de laUFPS.

� Se presenta las diferencias de los filtros Butterworthy Chebychev.



9. REFERENCIAS

[1] Rafael Chacón Rúgeles, en su articulo �lainstrumentación virtual en la enseñanza de la ingenieríaelectrónica� UNET, San Cristóbal Republica Bolivarianade Venezuela.

[2] Manuales de labview, curso ofrecidos por laNational instrument, Curso I, II. 2000 www.ni.com

[3] Neira Domínguez, Carmen de Haro, Roset Mas,Desarrollo de instrumentación virtual para biosensoresamperimétricos, instituto de transductores demicroelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) campusUAB. Nerina.Domí[email protected]

[4] Chia-Nan Chang, Hui-Kang Teng, Jun-Yuan Chen, andHuang-Jen Chiu, Computerized Conducted EMI FilterDesign System Using LabVIEW and Its Application,Department of Electronic Engineering National TaiwanUniversity of Science and Technology Taipei, Taiwan, R.O.C.(Received May 1, 2000; Accepted August 7, 2000).

[5] César San Martín, Flavio Torres, laboratoriosvirtuales. uso de internet para el trabajo colaborativo,Depto. Ing. Eléctrica - Universidad de La FronteraCasilla 54 �D Temuco Email: [email protected]

Recibido: Agosto 20 de 2004Aceptado: Junio 16 de 2005


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