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Ángela María Pilar Bustos Alvarado
1 IMPACTO DE LA FORMACIÓN VIRTUAL Y LA UTILIZACIÓN DE SIMULADORES EN SEGURIDAD DE REDES DE DATOS Gómez Pedraz, Salvador 1, Rodrigo Yanes, J. Antonio 2 y Hernández García, Teresa 3 1: Escuela Politécnica Superior, Universidad de Alcalá Alcalá de Henares, Madrid, España 2: Escuela Politécnica Superior, Universidad de Alcalá Alcalá de Henares, Madrid, España 3: Facultad de Farmacia Universidad de Alcalá Alcalá de Henares, Madrid, España Resumen. El planteamiento pedagógico de la asignatura se ha basado en la implementación de actividades on line, en la plataforma Blackboard, elaboradas, dirigidas y guiadas por el profesor en combinación de la formación presencial (blearning). Estas actividades, incluyen la realización de actividades prácticas dirigidas y de complejidad creciente a través de simuladores/emuladores que mejoren la eficiencia y la eficacia en la adquisición de conocimientos y competencias y permitan establecer un sistema de evaluación de las mimas. El uso de simuladores/emuladores de sistemas hace que los alumnos puedan comprobar el correcto funcionamiento de los diseños realizados, sin necesidad de implementarlos físicamente en el laboratorio y, fuera del centro en los horarios disponibles de cada estudiante. Como valor añadido, estos simuladores permiten estudiar en tiempo real y paso a paso el comportamiento aislado de cada dispositivo y/o el del conjunto del diseño. Los resultados obtenidos han permitido realizar un análisis comparativo con los tiempos de ejecución y número de actividades realizadas en un entorno tradicional. La evaluación global de la experiencia se complementa con los resultados objetivos de utilización de la plataforma Blackboard, las herramientas asociadas y con encuestas de satisfacción de los alumnos de la asignatura. Palabras clave: Simuladores, b-learning, TIC s, Adquisición competencias 1. INTRODUCCIÓN La adaptación de la enseñanza universitaria al EEES supone un cambio intrínseco en el paradigma educativo, motivado por el desarrollo de habilidades metodológicas, sociales y de conocimientos de carácter práctico originados por la aplicación de los
2 conocimientos teóricos. Todo ello, supone la reorganización del tiempo y el espacio de enseñanza hacia un modelo de docencia semipresencial en la que se trata que el estudiante ponga en acción un universo de saberes de tipo instrumental, interpersonal y sistemático, a través del cual sea competente para dar respuesta a los requerimientos de un entorno complejo y cambiante en el marco de aprendizaje a lo largo de la vida (Ballester, 2010). Entre los retos que plantea este nuevo escenario destaca la incorporación y combinación de metodologías activas donde la incorporación de las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC s), mediante entornos virtuales de enseñanza-aprendizaje a través de internet o plataformas de enseñanza virtual ofrecen, cada vez más, mayores posibilidades pedagógicas debido a que proporcionan un contexto educativo facilitador de procesos interactivos de co-construcción de conocimiento y facilitan el desarrollo de competencias (Salmerón, 2010). Este contexto nos lleva a la búsqueda de nuevas herramientas pedagógicas, basadas principalmente en la utilización de las nuevas Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC), herramientas que puedan ser utilizadas virtualmente y que aporten al aprendizaje el enfoque de desarrollo de capacidades y competencias. En este sentido es donde la incorporación de herramientas telemáticas, o de software específico, como son los simuladores, está despertando un especial interés. Una simulación podría ser descrita como una representación de una realidad observada o imaginada que obliga a tomar decisiones de acción en el momento en que se produce (Millán, 1997). En los últimos tiempos se reconoce que el estudio sistemático y complejo de operaciones básicas y de procesos en la formación de profesionales de las ciencias médicas, ingenierías y otras disciplinas, no puede afrontarse eficazmente sin la utilización de herramientas computacionales adecuadas como son los simuladores, de hecho, se ha desarrollado el concepto de aprendizaje a través de simuladores (Tucker, 1991). A pesar de las bondades de los simuladores, aún está lejos de ser extendida debido en gran medida a la falta de metodología común aplicable, hecho que dificulta implementar estos recursos educativos en los programas de estudio (Arias-Aranda, 2007). En la Universidad de Alcalá se optó por implantar la plataforma de enseñanza virtual Blackboard (Blackboard, 2000). Es una herramienta integral y de fácil manejo que permite incluir dentro de los contenidos casi cualquier material a través de un interfaz gráfico. En este trabajo se describe y analiza el diseño e implementación de las asignaturas Seguridad de Redes I y II pertenecientes a un estudio de postgrado, Máster Universitario en Sistemas Informáticos y Redes (UAH). Se evalúa el impacto de sistemas de enseñanza-aprendizaje semipresencial mediante el uso del ordenador, y la incorporación de distintas TIC s: simuladores, vídeos, material multimedia además de de herramientas de comunicación. 2. OBJETIVOS La asignatura de Seguridad de Redes, se desarrolla mediante una metodología que permite la adquisición de competencias específicas, con actividades tetoríco-prácticas en dispositivos de alto coste. La resolución de los problemas lleva asociada tareas colaterales que, aunque necesarias para la realización de las prácticas, no son estrictamente conducentes a la adquisición de competencias, y en algunos casos, ni siquiera a la adquisición de habilidades necesarias para el cumplimiento de los objetivos de la asignatura. El objetivo principal ha sido mejorar sustancialmente el proceso enseñanza/aprendizaje de la asignatura Seguridad de Redes, a través de actividades que permitan reducir los tiempos dedicados a estas tareas colaterales, utilizando metodologías en las que el estudiante sea el centro del proceso. Para la consecución de este objetivo, se ha implementado una estrategia didáctica tipo ECTS en el aula virtual, en la que se establece un espacio colaborativo y de apoyo que mejora la eficiencia del proceso de enseñanza/aprendizaje a través de herramientas
3 online y de actividades guiadas con la utilización de simuladores/emuladores, que permiten a los alumnos resolver problemas con verdadero interés práctico, reduciendo gran cantidad de tiempo (inadmisible en el contexto curricular existente) y los costes asociados a la realización de prácticas, incrementando a su vez el grado de adquisición de competencias. 3. METODOLOGÍA 3.1. Contexto de la asignatura La asignatura en la que se centra la experiencia está enmarcada en un estudio de postgrado Máster Semipresencial que consta de 90 créditos ECTS, de los cuales 54 son de materias comunes troncales, 6 de asignaturas optativas y 24 de asignaturas optativas que determinan la especialidad, siendo los 6 créditos restantes los correspondientes al Proyecto Fin de Máster. Seguridad en Redes está compuesta por dos asignaturas (I y II) que determinan la especialidad de Seguridad del Máster, teniendo cada una de ellas 12 créditos ECTS. La impartición de la materia es semipresencial lo que conlleva que el alumno curse 9,6 créditos de forma on-line y 2.4 créditos presenciales. Tanto la parte virtual como la presencial incluyen teoría y práctica. De acuerdo con la guía didáctica, la adquisición de competencias a través de esta asignatura se enumera de la siguiente forma: Eb.1. Realizar el diseño e implantación de un plan de seguridad. Eb.2. Programar los equipos de la red para asegurarlos. Eb.3. Analizar y asegurar los equipos de una red de ordenadores. Ea.4. Auditar redes de ordenadores. Eb.5. Realizar el diseño e implantación de un plan de contingencia. Eb.6. Programar los equipos de red dedicados a la seguridad (firewalls). Eb.7. Analizar y asegurar redes con dispositivos inalámbricos Método de trabajo La asignatura de Seguridad en Redes (I y II), parte de la premisa de buscar una distribución de trabajo que equilibre la adquisición de conocimientos teóricos asociados con los conceptos básicos de la asignatura, y la adquisición de habilidades prácticas e instrumentales relacionadas con los conocimientos adquiridos. Inicialmente y con un mayor número de horas presenciales, se conseguía una distribución en la que se impartían las clases teóricas con resolución de problemas mediante métodos tradicionales y las clases instrumentales en las que se ponía en práctica los conocimientos adquiridos a través de los estudios teóricos y la resolución de problemas asociados. Una vez rediseñada la asignatura para entrar en una estructura de créditos ECTS y ajustarla al EEES, en la que el número de horas de clase presencial se reduce considerablemente, la adquisición de conocimientos teóricos y resolución de problemas se realiza a través de la plataforma BlackBoard y de las herramientas que lleva asociadas, tanto de comunicación como de seguimiento y autoevaluación. La profundización en los conocimientos y adquisición de habilidades prácticas e instrumentales se lleva a cabo en las clases presenciales, cuyo carácter es eminentemente de aplicación de los ejercicios diseñados con esta perspectiva y resueltos previamente. La puesta en marcha de la asignatura con la nueva concepción entraña varios problemas desde el punto de vista pedagógico y metodológico, asociados principalmente a la falta de horas presenciales existentes y de puesta en común del material de trabajo realizado. Otro de los problemas que se había puesto de manifiesto es el de disponibilidad de dispositivos y elementos instrumentales y los elevados costes en los que se incurren si se desea mejorar esta disponibilidad.
4 Después de finalizar el estudio de los diferentes aspectos involucrados en el proceso de enseñanza/aprendizaje, se establecen las siguientes directrices que permitirán la elaboración de la nueva metodología: Potenciar el desarrollo de actividades de carácter individual del alumno. Para resolver este apartado es importante potenciar el desarrollo de material multimedia que permita al estudiante mediante tutela del profesor realizar actividades de carácter individual conducentes a cubrir la adquisición de conocimientos teórico-prácticos de la asignatura. Los materiales deben comprender Documentación básica para el estudio: libros, artículos, estándares, Presentaciones interactivas que mejoren la adquisición de conocimientos. Videos demostrativos de procesos y procedimientos. Actividades guiadas en su más amplio sentido para la realización de ejercicios con un enfoque eminentemente práctico Elaborar un conjunto de actividades prácticas que cubran ampliamente la adquisición de competencias prácticas e instrumentales Dado que el tiempo dedicado a actividades estrictamente de laboratorio se ven considerablemente reducidas, se deben potenciar las actividades prácticas que favorezcan, por un lado la iniciativa individual y la resolución de problemas aplicando los conocimientos o potenciando la búsqueda de soluciones a través de diversos mecanismos de comunicación y por otro la realización de prácticas colectivas de mayor complejidad. Los fundamentos de este conjunto de actividades son: la disponibilidad de herramientas que permitan la realización de las prácticas individuales de forma remota y en cualquier momento, y la puesta en común de las actividades guiadas en las clases presenciales Establecer una sistemática para desarrollar un entorno flexible y colaborativo. Para ello se debe prestar especial atención a las herramientas de que se dispone en la plataforma Blackboard: Foros de comunicación: Permiten crear temas de discusión bien por parte del profesor como por parte de los alumnos. Mediante este mecanismo se puede suplir en cierta medida la interactividad del profesor con la clase en su conjunto. Correo electrónico: Permite una comunicación individual con los alumnos, lo que permite comunicaciones directas profesor-alumno. Chat: Este mecanismo de comunicación permite establecer horarios de consultas directas e interactivas. Esta herramienta, conjuntamente con el correo electrónico podría, en cierta medida, complementar a las tutorías individuales. Avisos, calendario, tareas, Son otras herramientas complementarias que facilitan la comunicación con los alumnos mejorando el entorno de estudio Establecer unos criterios claros de evaluación. Los criterios de evaluación deben estar claramente definidos, sirviendo de estímulo al alumno para la resolución de prácticas en clases no presenciales y para el uso intensivo de las herramientas que se ponen a su disposición. El resultado final de la evaluación debe ponderar la consecución de los objetivos planteados en la guía didáctica Elementos de simulación La introducción de simuladores/emuladores reduciría considerablemente los costes económicos, dado que no se necesita disponer de máquinas reales autónomas, si no que se trabajaría sobre ordenadores de sobremesa. La reducción de costes se debe a que existe una gran cantidad de hardware asociado a las prácticas instrumentales de la asignatura. Trabajar con este hardware, además del
5 coste económico, requiere destreza en la realización de conexionado entre los diferentes dispositivos, lo generalmente incurre en pérdidas de tiempo que se emplea en corregir errores, muchas veces menores, del propio cableado o de sus conexiones. La inclusión de estos simuladores, como el mostrados en la Figura 1, permite cumplir con las dos primeras premisas identificadas: potenciar el desarrollo de actividades de carácter individual de los alumnos y elaborar un conjunto de actividades prácticas que cubran ampliamente la adquisición de competencias prácticas e instrumentales. Figura 1.-Aspecto de una de las prácticas guiadas sobre el simulador CISCO: Packet Tracer. Figura2.- Sistema de guiado y evaluación de las actividades guiadas a través del simulador. Con esta nueva metodología, se permite la realización de actividades totalmente guiadas mediante el control del resultado de las etapas cubiertas por el alumno, evaluando el grado de cumplimiento de las mismas de forma automática, como se muestra en la Figura 2. Esto incrementa la disponibilidad de medios para la realización de las prácticas instrumentales y la flexibilidad en la realización de prácticas guiadas. La integración de las prácticas guiadas en una práctica global de mayor entidad se realiza en una de las clases presenciales a la que asisten todos los alumnos, junto a otras mayor entidad y complejidad guiadas por el profesor. Otro aspecto importante es la inclusión en el simulador de un generador automático de tráfico que permite trabajar con protocolos estándar particularizados para cada una de las etapas de la actividad guiada. Este generador de tráfico lleva asociado un analizador
6 que permite visualizar la estructura de cada una de las tramas generadas desde un punto de vista didáctico, lo que mejora el proceso de aprendizaje (Figura 3). Figura 3.- Visión de los detalles técnicos de las tramas de comunicación en una traza en el simulador. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La experiencia metodológica se ha desarrollado sobre una muestra experimental de una clase de 16 alumnos, con conocimientos previos en informática general y en redes de datos y conocimientos básicos en Seguridad Informática. En el estudio de los resultados se han medido, tanto los datos objetivos relacionados con los tiempos medios de realización de las prácticas y el número de prácticas realizadas así como el nivel de utilización de las herramientas de comunicación de la plataforma BlcakBoard y la percepción subjetiva que se ha tenido de la utilización del simulador y la valoración global del curso. Para llevar a cabo un estudio comparativo, se han realizado las mismas prácticas instrumentales que en la misma asignatura con una metodología en la que se utilizaba el hardware relacionado con la actividad. Además de estas actividades se han diseñado actividades adicionales que permitían aplicar los conocimientos teóricos e introducir actividades instrumentales que permitan abordar con garantías las prácticas instrumentales de mayor entidad. Tabla 1.- Distribución de los perfiles académicos de los alumnos. Para poder valorar correctamente los resultados de la experiencia tomamos como punto de partida los conocimientos previos de los alumnos, entendiendo que lo más representativo es el perfil académico de los mismos, que se muestra en la Tabla 1.
7 Como se puede observar prácticamente todos los alumnos tienen un perfil tecnológico orientado a redes de datos, lo que permite abordar la estrategia con mayores garantías. Además de la utilización del simulador, otro de los elementos claves en la estrategia de implantación de la metodología son las herramientas de la plataforma BalckBoard, cuyo resumen de utilización se puede ver en la Tabla 2. Tabla 2.- Resumen de utilización de las herramientas de comunicación y evaluación de la plataforma BlackBoard. Estos resultados conjugan las dos partes de la asignatura Seguridad en Redes I y II. Como se puede apreciar en la tabla, la labor de motivación inicial así como el esfuerzo por el desarrollo de actividades guiadas y material de acceso on-line ha sido bien aceptadas, ya que, como se ve en la tabla 2 el mayor número de sesiones y la acumulación de tiempos totales se concentran en el acceso a la información, tanto en carpetas como en archivos, y en lo relativo a comunicación, foros de debate y correos electrónicos. Figura 4.- Distribución porcentual de las sesiones totales. La realidad reflejada en la tabla es la que ha hecho que el resultado de la experiencia con la nueva metodología haya sido especialmente positiva. El reumen de la distribución de sesiones se puede ver en el gráfico de la Figura 4. El resultado cuantitativo de la introducción de la metodología basada en la realización de actividades guiadas mediante el uso del simulador Packet Tracer de CISCO, es un incremento sustancial en el número de actividades prácticas realizadas y un incremento en el rendimiento en la realización de actividades instrumentales (30% más), lo que implica un elevado grado de cumplimiento de los objetivos. Este resultado se hace más destacable cuando se evalua la percepción subjetiva de los alumnos a través de una encuesta, como se muestra en la Tabla 3.
8 Tabla 3.- Nivel de satisfacción de los alumnos con la asignatura utilizando el simulador. 5. CONCLUSIONES El análisis de los resultados de la experiencia metodológica, tanto los datos objetivos como de percepción, y principalmente de la introducción de los simuladores en la realización de actividades guiadas, han tenido una valoración muy buena por parte de los alumnos, influyendo positivamente en los resultados de realización de las prácticas y adquisición de competencias instrumentales. Cabe destacar: la motivación que han tenido al enfrentarse con el entorno de trabajo, probablemente por la familiarización con las nuevas tecnologías, lo que ha hecho que los alumnos fueran más proactivos frente a las prácticas instrumentales mejorando considerablemente el proceso enseñanza-aprendizaje. Estos aspectos se revelan con claridad en los resultados del análisis de los formularios y encuestas realizadas. la valoración positiva de la realización de actividades prácticas fuera del centro, destacando la disponibilidad de medios y la flexibilidad para la realización de las tareas programadas en la plataforma. Todo ello ha hecho que el interés por las actividades prácticas instrumentales se haya incrementado, constituyendo el elemento central del proceso de aprendizaje, máxime cuando se les ha dotado de herramientas de comunicación directa que les permite una mayor colaboración para abordar las actividades de grupo. REFERENCIAS Arias-Aranda, D. (2007). Simulating realityfor teaching strategic management innovations. Education and teaching international, 44 (3), Blackboard (2000). Ballester Vila, Mª. G. y Sánchez Santamaría, J. (2010). Programar y evaluar por competencias. Cuenca: Servicio de Publicaciones de la Universidad de Castilla- La Mancha. CISCO Packet Tracert. Millán, M.D. (1997). La simulación y la representación de la realidad. En Estrategias de simulación: Ora, un modelo innovador para aprender del medio. De la Torre, S. (coord.) Ed. Octaedro, Barcelona Salmerón, H., Rodríguez, S. y Gutiérrez, C. (2010). Metodologías que optimizan la comunicación en entonos de aprendizaje virtural. Comunicar, XVII, 34, Tucker et al, ACM/IEEE-CS Joint curriculum task force. Computing Curricula 1991, ACM Press:IEEE Comp. Soc. Press., 1991

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