i. el concepto de instrumentación virtual

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A C C I Ó N P E D A G Ó G I C A, Vol. 11, No. 1 / 2002 RAFAELCHACÓN RUGELES[LA INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL EN LA ENSEÑANZA DE LA INGENIERÍA ELECTRÓNICA]

E X P E R I E N C I A S Y P R O P U E S T A S D I D Á C T I C A S

En este artículo, el autor realiza algunas preci-siones acerca de las implicaciones educativasque puede tener el desarrollo de la computaciónen la enseñanza de la ingeniería electrónica, es-pecialmente de la instrumentación virtual, e in-forma acerca de la incorporación de ésta en laCarrera de Ingeniería Electrónica, en la Universi-dad del Táchira (UNET, Venezuela). El trabajo seestructura en los siguientes apartados: el con-cepto de instrumentación virtual, la instrumenta-ción virtual como herramienta para mejorar el pro-ceso de enseñanza y aprendizaje de la ingenie-ría, y la instrumentación virtual en la Carrera deIngeniería Electrónica. Se concluye destacandoque la incorporación de la instrumentación vir-tual en el plan de estudios ha permitido elevar lacalidad de la formación de los futuros egresados.

Palabras clave: enseñanza de la ingeniería, ins-trumentación virtual, laboratorios virtualesLabView.

Rafael�Chacón�Rugeles

Este trabajo se inicia con una revisión del con-cepto de instrumentación virtual, de su historia,delascaracterísticasdelos instrumentosvirtualesy de la programación gráfica. Luego se analizanlas implicaciones didácticas que tiene la incor-poración de la instrumentación virtual en la en-señanza de la ingeniería y se hace referencia aalgunas experiencias, tanto en el ámbito interna-cional como nacional. Posteriormente, se presen-ta la situación de la instrumentación virtual en laCarrera de Ingeniería Electrónica de la UNET.

I. El conceptode instrumentación virtual

La instrumentación virtual es un conceptointroducidopor lacompañíaNationalInstruments(2001). En el año de 1983, Truchard y Kodosky,de National Instruments, decidieron enfrentar elproblema de crear un software que permitierautilizar la computadora personal (PC) como uninstrumento para realizar mediciones. Tres añosfueron necesarios para crear la primera versióndel software que permitió, de una manera gráfi-ca y sencilla, diseñar un instrumento en la PC.De esta manera surge el concepto de instrumen-to virtual (IV), definido como, "un instrumentoque no es real, se ejecuta en una computadora ytiene sus funciones definidas por software."(National Instruments, 2001). A este software ledieron el nombre d e Laboratory Virtual Instru-ment Engineering Workbench, más comúnmen-te conocido por las siglas LabVIEW. A partir delconcepto de instrumento virtual, se define la ins-trumentación virtual como un sistema de medi-

ción, análisis y control de señales físicas con unPC por medio de instrumentos virtuales. Lab-VIEW, e l p rimer software empleado para dise-ñar instrumentos en la PC, es un software queemplea una metodología de programación grá-fica, a diferencia de los lenguajes de programa-ción tradicionales. Su código no se realiza me-diante secuencias de texto, sino en forma gráfi-ca, similar a un diagrama de flujo.

Clark, Cockrum, Ibrahim y Smith (1994), se-ñalan que LaBVIEW es un lenguaje de progra-mación gráfica, que se ejecuta a velocidades

pp. 74-84

Carrera de Ingeniería Electrónica / Universidad del Táchira (UNET-Venezuela) / [email protected]

Aceptado: Febrero de 2002

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A C C I Ó N P E D A G Ó G I C A, Vol. 11, No. 1 / 2002RAFAELCHACÓN RUGELES[LA INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL EN LA ENSEÑANZA DE LA INGENIERÍA ELECTRÓNICA]

Y P R O P U E S T A S D I D Á C T I C A SE X P E R I E N C I A S

comparables con programas compilados en C;igualmente mencionan que un instrumento vir-tual es un módulo de software, realizado gráfi-camente para que parezca un instrumento físico;tiene un panel frontal que sirve como interfaceinteractiva para entradas y salidas, un diagramade bloque que determina la funcionalidad del IV.Resaltan estos autores, como característica muyimportante del LabVIEW que, por ser concep-tualmente simple, los estudiantes se pueden con-centrar en el contenido básico del experimento,no perdiendo tiempo en actividades menos im-portantes, como la recolección de datos.

Un instrumento tradicional, señala House(1995), se caracteriza por realizar una o variasfunciones específicas que no pueden ser modifi-cadas. Un IV es una combinación de elementosde hardware y software usados en una PC, quecumple las mismas funciones que un instrumen-to tradicional. A diferencia de un instrumentoconvencional, un IV es altamente flexible y pue-de ser diseñado por el usuario de acuerdo consus necesidades y sus funciones pueden ser cam-biadas a voluntad modificando el programa. Es-tas características de los instrumentos virtuales

los convierten en una herramienta didáctica muyimportante para aplicarse en el aprendizaje delos estudiantes de las ciencias naturales y de in-geniería.

En Venezuela conocemos de varias experien-cias de aplicación de la instrumentación virtualpara la enseñanza de la ingeniería: en la Univer-sidad Simón Bolívar (Mora, 2000) la utilizan ensus Laboratorios de Electrónica; en la Universi-dad de Los Andes existe también una línea deinvestigación en instrumentación virtual y hayuna página web dentro del sitio web de NationalInstruments (Calderón, 2000). Igualmente, enuniversidades como la Universidad NuevaEsparta y la Universidad Centra l de Venezuela,entre otras, se ha venido incorporando de mane-ra progresiva la instrumentación virtual comouno de los contenidos del plan de estudios de lascarreras de ingeniería.

II. La instrumentación virtualcomo herramienta para mejorarel proceso de enseñanzay aprendizaje de la ingeniería

La vinculación de la educación con la tecno-logía ha ampliado las oportunidades para trans-formar y mejorar los procesos enseñanza yaprendizaje. En la enseñanza de la ingeniería,especialmente en el área de laboratorios, el pro-blema de la rapidez del cambio tecnológico ad-quiereespecialrelevanciayserefierealosiguien-te: ¿cómo suministrar a los estudiantes experien-cias significativas, actualizadas con recursos li-mitados? El alto costo de los equipos sigue sien-do una limitación, especialmente en los paísessubdesarrollados. Una solución a este problemaes emplear en los laboratorios técnicas de ense-ñanza y aprendizaje basadas en computadoraspersonales, en los cuales se reemplacen equiposconvencionales por computadoras, instrumentosvirtuales y sistemas de adquisición de datos, quepermitana los estudianteshacer adquisición, pro-cesamiento y control de señales físicas en tiem-po real a costos menores . Adicionalmente, l o sexperimentos diseñados bajo este esquema pue-den estar disponibles no sólo localmente sino adistancia a través de Internet.

VIRTUAL INSTRUMENTATION OF TEACHING

IN ELECTRONIC ENGINEERING

In this paper, Chacón states some specificconcepts about educational implications thatcomputurized development of the learning ofElectronic Engineering can have. He refers speci-fically to Virtual Instrumentation and finally hereports on the incorporation of it in the study plandesign of the career of Electronic Engineering atUNET, Venezuela. The paper has a triple aspectreport: it develops the concept of Virtual Ins-trumentation, it works on the tool in order to im-prove the teaching-Learning process of Engi-neering and it elaborates on Virtual Instrumen-tation into the study plan which has allowed himto improve the quality of the training of futuregraduates.Key words: Teaching of Engineering, VirtualInstrumentation, Lab-View Virtual Laboratories.

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Desde el punto de vista pedagógico, la utili-zación de la instrumentación virtual, al igual quelos otros sistemas de aprendizaje asistidos porcomputadora, se apoyan en las teorías contem-poráneas del aprendizaje y en los múltiples mé-todos de enseñanza que de ellos se derivan. Ertu-grul (2000, p. 5) afirma que, de acuerdo a lasexperiencias de enseñanza-aprendizaje que setienen actualmente en tecnología usando compu-tadoras, éstas se clasifican en cuatro grupos: en-trenamiento basado en computadoras, aprendi-zaje asistido por computadoras, instrucción asis-tida por computadoras y experimentación asisti-da por computadora. Schär y Krueger (2000)definen el aprendizaje asistido por computadoracomo, "diferentes formas de métodos de ense-ñanzaporcomputadoraenloscualeselestudiantetiene a la computadora como un profesor vir-tual" (p. 40).

Aunque la instrumentación virtual, por sumismo concepto, se aplica al diseño de labora-torios soportados en computadoras, desde el pun-to de vista de aplicaciones de software se desa-rrollan programas para simular procesos o expe-rimentos, en los cuales el estudiante se encuen-tra en contacto solo con una computadora en unproceso de aprendizaje. Schär y Krueger (2000)mencionan igualmente que la simulación inter-activa puede demostrar las situaciones que ocu-rren en el mundo real; es una herramienta flexi-ble, y desde el punto de vista pedagógico, apo-ya la concepción del aprendizaje constructivistapor cuanto está centrada en el alumno como su-jeto de su propio aprendizaje, y por lo tanto pro-tagonistadesupropiaconstrucción.Señalan tam-bién que tal método coloca la iniciativa y el con-trol en las manos de los estudiantes. Coincidien-do con esta propuesta, Johanson, Gäfvert y Äs-tröm (1998) por un lado, y Wittenmark, Haglundy Johanson (1998) por otro, han desarrolladomódulos de enseñanza en el campo de la teoríade los sistemas de control y el control de proce-sos por computadora respectivamente, utilizan-do varios softwares, entre ellos Matriz X y Mat-lab. Los autores han afirmado que estos módu-los permiten a los estudiantes estudiar los distin-tos aspectos de un tema de la teoría de control odel control de procesos por computadora. El es-tudiante selecciona el tema usando el ratón, e

inmediatamente puede ver el comportamientodel sistema de control. Consideran que estos mó-dulos tienen un alto valor pedagógico, que cons-tituyen un complemento de los libros y de loslaboratorios. La opinión del 88% de los estudian-tes que tomaron el curso a finales de 1997, fue queestas herramientas de simulación eran un buencomplemento de la enseñanza convencional.

Definitivamente, las mejores posibilidadespara aprovechar las ventajas que ofrece la ins-trumentación virtual se encuentran en la imple-mentación de laboratorios. Como se ha señala-do, ella permite la realización de sistemas demedición basados en la PC, que hacen posible alos ingenieros, p rofesores, i nvestigadores y es-tudiantes resolver problemas de ingeniería o delas ciencias naturales.Así como una hoja de cál-culo le permite a un administrador solucionarproblemas de administración, la instrumentaciónvirtual es también una solución a los problemasde costos y obsolescencia de los equipos en loslaboratorios. Reemplazar los instrumentos tradi-cionales por instrumentos virtuales que se eje-cutan en computadoras, permite que las funcio-nes de los mismos vayan a la par del desarrollode las nuevas tecnologías de las computadoras,cuyos costos siguen una tendencia decreciente.

Los laboratorios son un elemento clave en laformación integral y actualizada de un ingenie-ro. No se puede concebir un ingeniero que nohaya realizado prácticas de laboratorio en su tra-yectoria de formación inicial. Los avances tec-nológicos de los últimos años han abierto posi-bilidades para cambiar la estructura rígida de loslaboratorios tradicionales, por una estructuraflexible que se apoya en las computadoras, cir-cuitos de acondicionamiento, hardware de ad-

«La vinculación de la educacióncon las nuevas tecnologíasha ampliado notablemente lasoportunidades para transformary mejorar los procesosde enseñanza y aprendizaje».

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quisición de datos y software. Constituyen to-dos estos elementos la plataforma sobre la cualse desarrolla la instrumentación virtual. Se pue-de afirmar que, cada año, aumenta el número deuniversidades que se acogen a esta propuesta delaboratorios virtuales. Ertugrul (2000) reportamás de 50 aplicaciones de laboratorios basadosen la instrumentación virtual en ingeniería eléc-trica y electrónica, mecánica, biomédica, con-trol e instrumentación, química, medio ambien-te, instrumentaciónycontrol a travésde Internet,lo cual garantiza que las universidades formenprofesionales con competencias para los nuevosdesafíos.

Como ejemplo de esta nueva propuesta delaboratorios apoyados en computadoras perso-nales, se puedemencionar el trabajodeConsonniy Seabra (2001), quienes informan de la moder-nizacióndeloslaboratoriosdeelectricidadyelec-trónica en la Escuela Politécnica de la Universi-dad de São Paulo, Brasil. Destacan estos autoresque la modernización de los laboratorios y delos contenidos que se abordan en ellos ha tenidolos siguientes objetivos: favorecer la motivaciónpara la práctica de la electricidad y la electrónicabásicas; permitir la verificación de las leyes yconceptos fundamentales; dar oportunidadespara la inmediata correlación de resultados teó-ricos y experimentales; y estimular los gruposde trabajo y su interacción durante las sesionesde laboratorio, desde el montaje de los circuitoshasta la elaboración de los reportes técnicos.

Los laboratorios han sido equipados con ins-trumentos con interfaces General Purpose Inter-face Bus (GPIB) (Consonni y Seabra, 2001),computadoras, otros periféricos, software parasimulación y control de instrumentos. Mencio-nan, entre los logros alcanzados, la flexibilidadpara el proceso de enseñanza y la posibilidad depoder explorar otros tópicos en cada materia.Igualmente afirman que se ha conseguido apro-vechar mejor el tiempo, por la automatizaciónde algunos procedimientos puesto que los estu-diantes pueden analizar sus datos experimenta-les en tiempo real, y rápidamente repetir los pa-sos si es necesario, y en muchos casos generarun reporte completo al final de la clase. Se reco-gió, a través de un cuestionario, la opinión de ungrupo estudiantes, del curso en el año 1997,

quienes valoraron positivamente la experiencia:manifestaron que asimilaron rápidamente lasnuevas herramientas, aunque mostraron preocu-pación por cuanto algunos profesores no teníanun completo conocimiento de las nuevas herra-mientas. Otros mostraron preocupación acercade no aprender a manejar los equipos conven-cionales.

Afirman Consonni y Seabra (2001) que estasopiniones de los estudiantes han sido muy útilespara mejorar la propuesta. En ese sentido, ac-tualmente los profesores se encuentran mejorpreparados y en los puestos de trabajo de los la-boratorios se han incorporados instrumentos con-vencionales. Un aspecto que no ha sido posiblesuperar es el de la evaluación, que se continúahaciendo mediante reportes de laboratorio, prue-bas rápidas de prelaboratorio y exámenes indi-viduales escritos. Los estudiantes han expresadono estar de acuerdo con este sistema de evalua-ción, el cual debería hacerse mediante el desarro-llo de experimentos, pero esto no ha sido posiblepor el alto número de estudiantes. Este laborato-rio se encuentra ahora disponible para todos losestudiantes de ingeniería eléctrica. Las últimasevaluaciones realizadas han mostrado resultadosaltamente positivos: los estudiantes se encuentrana gusto realizando sus propios diseños y por tenerla posibilidad d e aprender haciendo.

En la Universidad del Táchira se ha venidodesarrollando un trabajo en el curso de Labora-torio de Instrumentación Electrónica (Chacón,2001). Para el diseño de las prácticas, lo únicoque requieren los estudiantes es una PC con tar-jeta de adquisición de datos. Los estudiantes rea-lizan el instrumento virtual en sus casas y vie-nen al laboratorio a verificar el funcionamientodel mismo. El estudiante no sólo se limita a en-samblar un circuito e ir a un laboratorio a tomarmedidas: según esta nueva propuesta, debe di-señarel instrumentovirtual (software)que leper-mita obtener las mediciones que realizará en elcircuito. Ello le permite ampliar su proceso deelaboración del conocimiento, comprensión,aplicación y evaluación de sus aprendizajes.

De las experiencias citadas, resulta evidenteque esta propuesta de laboratorio virtual implicacambios en los métodos de enseñanza y apren-dizaje. La naturaleza de un laboratorio basado

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en experimentos que se diseñan por software enuna computadora, debe ser aprovechada paracrear experiencias en las cuales el estudiante ten-ga una participación activa en el diseño de lasmismas, permitiendo desarrollar un proceso deenseñanza-aprendizaje centrado en el estudian-te. Igualmente, este nuevo enfoque obliga a re-visar los métodos de evaluación, pensar en unaevaluación más centrada en los procesos que segeneran en el aprendizaje, y por lo tanto, en unaevaluación más dinámica, continua y formativa.

Para ampliar lo anterior, resulta pertinentedestacar lo que afirma Buckman (2000) sobre laorganización de los cursos de laboratorios deelectrónica en las universidades, en cuanto a quelos cursos de laboratorios en electrónica tiendena ser organizados en una de las dos formas si-guientes:

a. Énfasis en destrezas de medición. En estoscursos, el objetivo principal es aprender ahacer ciertas mediciones, tales como res-puesta a una función escalón, impedanciao admitancia, función de transferencia vs.frecuencia, etc. Los circuitos en los cualesestas mediciones son realizadas son fre-cuentemente muy simples; por ejemplo,ellos pueden consistir de componentes li-neales, pasivos. La simplicidad de los cir-cuitos puede ser un factor desmotivantepara el estudiante, ya que frecuentementetales circuitos no realizan ninguna funcióninteresante tales como amplificación, osci-lación, etc.

b. Énfasis en un contenido fundamental deelectrónica relacionados con cursos. Es-tos cursos de laboratorio están frecuente-mente asociados con ciertas materias deteoría en el currículo. El objetivo principales una comprensión mayor del comporta-miento de ciertos circuitos; por ejemplo, launión de amplificadores con transistorbipolar de etapa simple, mediante la obser-vación de las propiedades del circuito enel laboratorio. Las necesarias destrezas enmedición son introducidas justo en el mo-mento de realizar una medición, tales comola ganancia, y fase versus frecuencia, las

cuales confirman las propiedades pronos-ticadas por el análisis en el curso de teoría.

Relacionando lo planteado por Buckman(2000) con las teorías psicológicas del aprendi-zaje, se podría pensar que la primera forma derealizar laboratorios está sustentada en un enfo-que conductista, pues mediante la realización deunas pruebas definidas por el profesor se persi-gue que el estudiante adquiera un conjunto dedestrezas en lo relacionado a mediciones eléctri-cas. La segunda forma de hacer laboratorios po-dríaasociarsemásaunenfoquecognoscitivo,dadoqueelestudiantecompruebapor símismo loscon-ceptos vistos en teoría, y a partir de sus conoci-mientos previos realiza pruebas en el laboratoriopara adquirir nuevos conocimientos en función deaprendizajes duraderos y significativos.

Desdelaperspectivadelainstrumentaciónvir-tual, en el primer caso, el estudiante se encuen-tra ante instrumentos virtuales previamente di-señados por el profesor, los cuales manipula conla finalidad de aprender a realizar determinadasmediciones. Este tipo de aplicación se correspon-de con el uso de la instrumentación virtual enlos laboratorios desde un enfoque conductista,el cual ha sido muy utilizado en los laboratorioscon instrumentos convencionales, en donde eltrabajo está más centrado en el manejo de apara-tosyrecoleccióndedatosparaserposteriormenteanalizados. En el segundo caso, la propuesta secorresponde más con las teorías cognoscitivas yconstructivistas del aprendizaje, puestoque el es-tudiante trabaja en el diseño de los experimen-tos que le permitan demostrar las leyes y con-ceptos estudiados; lo cual es posible hacer ahora

«Reemplazar los instrumentostradicionales por instrumentosvirtuales, permite que lasfunciones de los mismos vayan

a la par del desarrollode las nuevas tecnologías».

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gracias a la exis tencia de los laborator iosvirtuales.

Existen experiencias en laboratorios basadosen instrumentaciónvirtual,dondeseapreciaefec-tividad de algunos de estos métodos de instruc-ción en la enseñanza de la ingeniería. Por ejem-plo, Buckman (2000, a), ha implementado cur-sos de laboratorios virtuales usando un métodode instrucción orientado hacia la adquisición dedestrezas en la realización de mediciones eléc-tricas en un laboratorio básico de ingeniería eléc-trica, y un curso electivo de instrumentación ba-sado en computadora para el aprendizaje deLabVIEW mediante estudio de casos, en la Uni-versidad de Texas.

En el primer curso, los estudiantes interac-túan con instrumentos virtuales listos para ope-rar desde la PC llamados Virtual Benchs, o uti-l izando apl icaciones que trae el sof twareLabVIEW, las cuales se pueden adaptar pararealizar funciones similares a un instrumentoconvencional. De acuerdo con la experienciaobtenida por los profesores que trabajan en elcurso, señala Buckman, el mismo puede serajustado a una variedad de opciones, según elénfasis en el contenido que se quiera dar, se -gún la cantidad de programación en LabVIEWque se quiera impartir y según la selección decircuitos de laboratorio a trabajar.

En el segundo curso de laboratorio, el proce-so de enseñanza y aprendizaje es más complejo.El objetivo del curso es aprender el softwareLabVIEW, no en la forma tradicional como seestudia un paquete de computación a través deun manual o trabajando en ejemplos muy sim-ples o no relacionados con el trabajo que el usua-rio desea realizar. El profesor, en una primeraetapa, discute con los estudiantes los proyectosa realizar. El trabajo del instructor en esta fase eslograr unos proyectos que sean del interés de losestudiantes, que se puedan concluir en el tiempoestablecido y que incluya los conceptos funda-mentales de programación de LabVIEW. Lue-go, durante el desarrollo del curso, con la ayudadel profesor como mediador o asesor, los estu-diantes van resolviendo cada uno de los casosplanteados, lo cual los obliga a ir estudiando losconceptos del lenguaje de programación. Seña-la Buckman (2000, b) que el curso ha recibido

una excelente evaluación por parte de los estu-diantes: en sus comentarios manifiestan que ellosfueron capaces de aprender los aspectos deLabVIEW sin que les faltara tiempo. Esta expe-riencia ha demostrado la posibilidad de enseñarLabVIEW a partir del estudio de casos que sondel interés de los estudiantes. Entre las debilida-des del método expresa que su éxito parece de-pender de la selección de los temas hecha losprimeros días de clase: pudiera ser difícil paraun grupo, con diferentes bases e intereses, con-seguir un conjunto de casos que contengan losnecesarios componentes de LabVIEW.

Uno de los problemas presentes en la educa-ción está en el poco interés que demuestran losestudiantes en general por el estudio de las ca-rreras de ciencias naturales, matemáticas e inge-niería. Según investigaciones como las deAndre(1997) y Derry (1996), esta falta de interés pare-ce estar asociada a los ambientes y estrategiasde enseñanza empleados y no exclusivamenteen la insuficiencia de capacidades de los estu-diantes, como suele explicarse con frecuencia.La Universidad de Colorado en Boulder estádesarrollando un programa de cambio de la edu-cación en ingeniería denominado IntegratedTeaching and Learning (ITL) (Schwartz y Dun-kin, 2000), orientado en un modelo pedagógicocognoscitivo, constructivista y social, comple-mentado con laboratorios virtuales, en los cua-les los estudiantes realizan experiencias de ma-nera activa en grupos interdisciplinarios, resol-viendo problemas de ingeniería. Manifiestan es-tos investigadores que el programa busca esti-mular el aprendizaje de los estudiantes creandoun ambiente de trabajo en el cual los estudiantesy profesores puedan compartir diferentes expe-riencias de aprendizaje. Este programa ITL, deaprender haciendo (hands-on), pone el énfasisen la enseñanza de la ingeniería a través de ex-perimentos que usan sistemas de adquisición dedatos con computadoras, e incorporan los másrecientes sensores y equipos de prueba, con elobjeto de demostrar los conceptos de ingenieríaen el contexto del mundo real. Los experimen-tos son compartidos por varios departamentos yse usan en diferentes niveles. Entre los experi-mentos que se realizan se puede citar la aplica-ción de estrategias de adquisición de datos para

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realizar simples mediciones de voltaje, y proce-samiento digital de señales de audio. La evalua-ción formal del programa está en proceso, peroexiste ya suficiente retroalimentación anecdóticade los estudiantes en la cual manifiestan la efec-tividad del programa aprender haciendo, paraalcanzar una mejor comprensión de la teoría yproporcionar experiencias de ingeniería del mun-do real. Finalmente, Schwartz y Dunkin seña-lan, que habiendo terminado los primeros cur-sos en pregrado y postgrado, se ha podido com-probar una sustancial mejora en la educación dela ingeniería como resultado de las experienciasde aprendizaje en la práctica.

III. La instrumentación virtualen la Carrerade Ingeniería Electrónica (UNET)

Lapresenciade la instrumentaciónvirtual en lacarrera de Ingeniería Electrónica de la UNET datade 1995 y está asociada con el programa de Maes-tría en Ingeniería Electrónica, que se desarrolló apartir de un convenioentre la UNET y la Universi-dad Nacional Experimental PolitécnicaAntonioJosé de Sucre (UNEXPO). Este programa se poneen marcha en función de la actualización de losprofesores de la carrera. Es de destacar aquí el pa-pel jugado por el Dr. Fernando Mora, de la Uni-versidad Simón Bolívar, como agente orientador ymotivador de la incorporación de la instrumenta-ción virtual, y más específicamente del softwareLabView en el plan de estudios de esta carrera.

A continuación se expone la presencia de lainstrumentación virtual en el plan de estudios dela carrera, el desarrollo de las líneas de investi-gación en torno a este tema y el impacto que elmismo ha tenido en los trabajos de grado querealizan los alumnos como uno de los requisitospara obtener el título de ingenieros.

3.1La instrumentación virtualen el plan de estudios

Durante estos últimos años, a partir de 1995,de una manera progresiva se ha incorporado eltema de la instrumentación virtual como uno de

los contenidos en distintas asignaturas del plande estudios, de la siguiente manera:

3.1.1. Asignatura Computación III

Ubicada en el tercer semestre. En esta asig-natura los estudiantes conocen el softwareLabView y desarrollan aplicaciones sencillascomo simulaciones de circuitos digitales a tra-vés del PC, como sumadores, contadores, codi-ficadores, decodificadores. Para este curso losrequerimientos han sido la adquisición de la li-cencia del software y el uso de los laboratoriosde computación, dotados con computadorasPentium III, de 900 MHz.

3.1.2. Laboratorio de Control Discreto

Se cursa en el octavo semestre. El contenidoestá centrado en los algoritmos de control. Losestudiantes desarrollan proyectos de imple-mentación de algoritmos de control digital en elPC, utilizando el software LabView. Se han ge-nerado propuestas de control proporcional in-tegral para variables como temperatura, nivel,flujos, movimientos de motores, etc.

3.1.3. Laboratorio de Control de Procesos

Se halla en el décimo semestre de la carrera.El contenido está centrado en los métodos decontrol de procesos a través del computador per-sonal (PC), como control de razón, control encascada. La herramienta computacional que seutiliza en esta asignatura es el LabView.

3.1.4. Instrumentación Electrónica

Ubicada en el décimo semestre. Esta asigna-tura se orienta a la formación del futuro ingenie-ro en el diseño de sistemas de medición por me-dios electrónicos. Como una de las asignacionesprincipales, los estudiantes deben desarrollar unproyecto en el cual seleccionan el sensor, dise-ñan su circuito de acondicionamiento, elhardware de adquisición de datos y la aplicaciónen la computadora, ut i l izando el softwareLabView para realizar la medición y análisis dela señal física, como temperatura, velocidad, pre-sión, nivel, flujo, desplazamiento.

3.1.5. Laboratorio de Instrumentación electrónica

Se cursa en el décimo semestre. Aquí los es-

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tudiantes diseñan instrumentos vir-tuales en elcomputador utilizando el software LabView, paradesarrollar experiencias con circuitos electróni-cos en el laboratorio. Entre ellas se destacan lamedición de señales analógicas usando las dife-rentes técnicas de adquisición de datos, genera-ción de señales analógicas a través del computa-dor, determinación de las constantes de tiempoen un circuito RC, determinación de las curvascaracterísticas de transistores, etc. En este labo-ratorio, a lo largo de estos años, se han diseñadoen estas prácticas voltímetros, amperímetros,osciloscopios.

3.2Desarrollo de la líneade investigación

La instrumentación virtual se ha constituidoen una línea de investigación adscrita al Deca-nato de Investigación.Dentro de esta línea se haninscrito distintos proyectos como:

3.2.1. Desarrollo de un laboratorio

de instrumentación industrial virtual

Este proyecto se constituyó en el trabajo degrado para alcanzar el título de Magíster en In-geniería Electrónica del autor del presente traba-jo (Chacón, 1997). En él se presenta una pro-puesta de laboratorio para la medición y controlde señales físicas a través de la PC. Las prácti-cas propuestas permiten medir y controlar va-rios procesos existentes en el Laboratorio de Ins-trumentaciónyControl de la UNET, usando ins-trumentos virtuales desarrollados en LabVIEW.Su ejecución permitió la adquisición de la licen-cia del software LabVIEW, las tarjetas de adqui-sición de datos y computadoras personales paradotar el laboratorio, que posteriormente se hanutilizado para el desarrollo de las asignaturas ylaboratorios descritos anteriormente.

3.2.2. Laboratorios virtuales a distancia

En estos momentos está en desarrollo esteproyecto de investigación. Se plantean comoobjetivos los siguientes: crear el primer prototi-po de laboratorio a distancia en el Laboratoriode Instrumentación y Control de la UNET; auto-matizar el Laboratorio Máquinas Eléctricas con

PC, como primera etapa para la creación del la-boratorio a distancia; crear el laboratorio a dis-tancia del Laboratorio de Máquinas Eléctricas;investigar sobre los diferentes aspectos involu-crados en la medición y control de señales físi-cas a distancia a través de Internet; investigarsobre las diferentes herramientas tecnológicasexistentes para la medición y control a distanciaa t ravés de la Web; hacer un estudio sobre losrequerimientos para automatizar los laboratoriosde la UNET, no sólo de la Carrera de IngenieríaElectrónica sino también de las otras carreras.

3.3Impacto de la instrumentación virtualen los trabajos de grado

Las experiencias de instrumentación virtualque se les han brindado a los alumnos se hanconstituidoenuna referencia importantea lahorade seleccionar el tema del trabajo de grado finalque realizan como uno de los requisitos paraoptar al título de ingenieros. Algunos de los te-mas han sido propuestos por los mismos alum-nos y tutores, y otros han surgido de demandasde las empresas en las cuales han realizado suspasantías.A continuación presentamos la refe-rencia de algunos de ellos:

3.3.1. Monitoreo y control de procesos

a través de la Web

(Pulido, Serrano y Chacón, 2001)

Con este trabajo se consiguió realizar la me-dición y control de los procesos del Laborato-rio de Instrumentación y Control de la UNET através de una página Web. E l modelo imple-mentado consistió en un servidor Web conec-tado a los procesos y estaciones clientes queconectadas en red local, podían monitorear ycontrolar los procesos.

3.3.2. Automatización de un torno de control

numérico con LabVIEW

(Chacón, Mora y Hernández, 2000)

Esta experiencia desarrolló la automatizaciónde un torno de control numérico del Laboratoriode Máquinas y Herramientas de la UNET, usan-do la PC. Para ello se diseñó el hardware y elsoftware en LabVIEW, lo que permite a los estu-

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diantes realizar las prácticas de torneado en laPC mediante una interfaz de usuario, de unamanera gráfica y no escribiendo instruccionesen el lenguaje poco amigable del torno de con-trol numérico.

3.3.3. Automatización del Laboratorio

de Instrumentación y Control con LabVIEW

(Medina, 2001)

Este aporte se centra en la automatizaciónde las prácticas del laboratorio de la asignatu-ra Instrumentación y Control, de la UNET, conla PC. Para ello se diseñaron los circuitos deinterface para llevar las señales físicas a la PCy se desarrollaron los instrumentos virtualesen Lab-VIEW de las distintas prácticas del la-boratorio.

3.3.4. Otros trabajos de grado

que se han desarrollado utilizando el LabView:

Diseño y construcción de una estación me-teorológica con sistema de telemetría para su-pervisión remota, por Cáceres y Román (1999);Diseño y construcción de un módulo de controlpara el Compact 5 CNC con fines didácticos,por Mora y Hernández (1999); Sis tema deautomatización de los cromatógrafos líquidosPerkin-Gimer serie LC-/5, por Rubio (2000);Diseño e implementación de un sis tema demonitoreo remoto para el nivel del embalse LaHonda, p o r Arellano (2000); Telemetría y tele-control de nivel en tanque de agua potable, porContreras (2000); Diseño e implementación deun sistema de medición de potencia basado enuna computadora personal, por Díaz y Hendricks(2001); Sistema de instrumentación y controlvirtual para banco de pruebas de turbina Francis,por Paolini (2001); Laboratorio virtual para lasupervisión y control de procesos a través deInternet, por Casallas y Ricardo (2001).

Conclusiones

La incorporación de la instrumentación virtualalplandeestudiosdelacarreradeIngenieríaElec-trónica nos permite corroborar lo encontrado enla revisión bibliográfica, en cuanto a que permite

elevar la calidad del proceso de enseñanza yaprendizaje, por las siguientes razones:

a. Permite lacreación deambientesdeapren-dizaje en los cuales los estudiantes estánen contacto con problemas de ingenieríadel mundo real. Esto contribuye a unamejor comprensión de los conceptos es-tudiados y a mejorar su preparación pro-fesional con miras a las demandas delmundo del trabajo, ya que estas tecnolo-gías cada vez son más empleadas en lasindustrias o empresas.

b. Permite disminuir los costos de los labora-torios al reemplazar equipos costosos porinstrumentos virtuales que se ejecutan enuna PC. Se resuelve así el problema de laobsolescencia de los equipos existentes yposibilita mantener al día a los laboratorioscon los avances de las nuevas tecnologías.

c. Proporciona flexibilidad a los profesorespara diseñar experimentos que se ajustena los contenidos de aprendizaje, permitien-do el desarrollo de estrategias de enseñan-za basadas en habilidades y destrezas, so-lución de problemas, estudio de casos,aprendizaje colaborativo, etc.

d. La sencillez conceptual de la programa-ción gráfica facilita su comprensión porparte de los estudiantes, permitiéndolesconcentrarse en los conceptos y no perdertiempo en arduas tareas de programación,recolección de datos, etc.

Resulta pertinente destacar en estas conclu-siones la integración, que se ha dado en esta ex-periencia, de la formación del profesor con elimpulso de las líneas de investigación y con eldesarrollo de los programas de pregrado. Estaintegración ha permitido actualizar y mejorar losprocesos de formación profesional que se brin-dan en la Universidad en la Carrera de Ingenie-ría Electrónica. Igualmente, la instrumentaciónvirtual se nos presenta como un campo fecundopara la investigación aplicada, con objeto de darrespuestas a las demandas de las empresas.

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