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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7442| Título : | LABORATORIO VIRTUAL PARA LA ENSEÑANZA DE PROGRAMACIÓN, INTELIGENCIA ARTIFICIAL Y MATEMÁTICAS |
| Autor : | OLIVARES PINTO,ULISES |
| Fecha de publicación : | 2021 |
| Resumen : | Las herramientas de software juegan un papel fundamental en el estudio de fenómenos de interés para distintas disciplinas, tal es el caso de las herramientas de software enfocadas en la resolución de problemas en ciencias exactas, ciencias naturales y ciencias sociales, las cuales hacen uso de herramientas para el procesamiento, análisis y síntesis de información. El presente proyecto de innovación educativa propone el desarrollo de competencias en el aula virtual y/o presencial a través de la incorporación de un laboratorio virtual para la enseñanza de la programación, matemáticas e inteligencia artificial. Brindando así a los estudiantes habilidades que son requeridas tanto en la academia como en el sector productivo. Se propone la creación de un conjunto de prácticas que ayudarán durante el proceso de aprendizaje de conceptos diversos en las áreas de 1) Ciencias de la computación: programación análisis y procesamiento de grandes volúmenes de datos e inteligencia artificial, 2) Matemáticas: Álgebra, cálculo y ecuaciones diferenciales. Se parte de la premisa que, el uso de un laboratorio virtual propiciará en los estudiantes un espíritu autodidacta y permitirá la realización de prácticas virtuales, esenciales en tiempos de contingencia e imprescindibles como material de apoyo para el docente en el siglo XXI. Se espera que este laboratorio virtual favorezca la comprensión de conceptos complejos, puesto que, a través de casos de estudio particulares se podrán ejemplificar y aplicar dichos conceptos. Además, el estudiante podrá desarrollar sus propias aplicaciones de software al final de cada unidad, lo cuál le permitan aplicar los conceptos y habilidades en casos de estudio reales. Se contempla que la plataforma producto de la propuesta se incorpore como una herramienta que pueda ser accedida públicamente a través de la Red Universitaria de Aprendizaje de la UNAM (RUA). Esto último con la finalidad de extender el alcance a toda la comunidad universitaria. |
| URI : | https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7442 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | OLIVARES PINTO,ULISES |
| metadata.dcterms.callforproject: | 2021 |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2021-2022 |
| metadata.dcterms.educationLevel: | nivel superior |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura |
| metadata.dc.description.objective: | Objetivo general: Generar un laboratorio virtual para coadyuvar en los procesos de enseñanza y aprendizaje en las áreas de ciencias de la computación y matemáticas, dirigido a planes de estudio de nivel licenciatura Objetivos específicos: "1. Selección de tópicos selectos en ciencias de la computación (inteligencia artificial) y matemáticas. 2. Identificación de casos de estudio potenciales que se relacionen con las áreas de ciencias de la computación (inteligencia artificial) y matemáticas. 3. Generación de material audiovisual para 4. Diseño e implementación de una plataforma web que albergará al laboratorio virtual. 5. Diseño e implementación de base de datos para el registro de usuarios y casos de estudio en la plataforma web. 6. Configuración e instalación de un equipo de cómputo para alojar el laboratorio virtual. 7. Generación de una manual de instalación de la plataforma web y laboratorio virtual. 8. Generación de un manual de prácticas de laboratorio virtual. 9. Integración de un estudiante de licenciatura al proyecto. 10. Publicación de la plataforma en la Red Universitaria de Aprendizaje." |
| metadata.dc.description.strategies: | Inicialmente se contempla la inclusión de prácticas de laboratorio relacionadas con las áreas de: 1) Ciencias de la computación: programación procedural, programación orientada a objetos e inteligencia artificial, 2) Matemáticas: algebra lineal, calculo y ecuaciones diferenciales. El diseño del laboratorio virtual se diseñar partiendo del hecho que será una plataforma web, la cual se publicará en un dominio unam.mx. De la misma forma, se podrá incorporar en la Red Universitaria de Aprendizaje de la UNAM. A continuación, se detallará la metodología de trabajo para la presente propuesta. 1. Instalación de componentes de hardware. Se realizará la configuración e instalación de la arquitectura de cómputo (computadora y GPU) usando los métodos propuestos en (Liu, Chen, Qi, & Zherr, 2018) y (Goodman, BenYishay, Lv, & Runfola, 2019). Lo anterior con la finalidad de maximizar el rendimiento del hardware y minimizar latencias de comunicación entre dispositivos. 2. Definición de prácticas de laboratorio con casos de estudio reales. Se colectarán datos para cada práctica y se emplearan casos de estudio reales de plataformas de datos abiertos tales como: datahub (https://datahub.io/), our world in data (https://ourworldindata.org/), kaggle (https://kaggle.com) y world Bank Open Data (https://data.worldbank.org/). 3. Elaboración de recursos audiovisuales. Todas las prácticas contendrán recursos audiovisuales, los cuales guiarán al estudiante brindando una explicación detallada de cada tema, asimismo será posible brindar una demostración práctica del tema y plantear ejercicios para el estudiante. (Bowman & Spence, 2020) 4. Ejecución de código dentro el laboratorio virtual. Para proveer acceso a recursos de hardware capaces de efectuar las prácticas dentro del laboratorio virtual, se contempla el uso de una computadora con suficientes recursos de cómputo, que permita que varios estudiantes puedan conectarse de forma simultanea a través de una interfaz gráfica, y puedan ejecutar el código de las prácticas. Se contempla el uso de Jupyter notebook con las configuraciones descritas en (Cabrera, Elena, & García, 2017; Glick & MacHe, 2019). De esta forma, los estudiantes no tendrán la limitante de no contar con un equipo de cómputo adecuado que les permita completar las prácticas. 5. Plataforma web, se propone la construcción de una interfaz web siguiendo el esquema de modelo-vista-controlador a través de este esquema, será posible separar las partes funcionales de la plataforma del despliegue visual y abstraer datos más fácilmente. Esta plataforma contendrá una base de datos para el registro de usuarios, análisis, casos de estudio y prácticas de laboratorio. De la misma forma, contará con una interfaz gráfica para el despliegue de resultados. |
| metadata.dc.description.goals: | 1. Se realizará la instalación y configuración de hardware para la plataforma web. 2. Se colectarán datos para publicar la descripción de las prácticas y casos de estudio en el laboratorio virtual. 3. Se espera generar un prototipo funcional del laboratorio virtual y públicarlo en un dominio de la UNAM. 4. Se espera incluir en el laboratorio virtual al menos tres unidades con al menos dos actividades por unidad de temas afines a las ciencias de la computación y matemáticas. 5. Se esperar integrar Jupyter en el equipo de cómputo para la ejecución remota de las prácticas de laboratorio. 6. Se espera completar un manual de instalación para replicar el laboratorio virtual. 7. Se espera completar un manual de prácticas para el laboratorio virtual. 8. Se espera generar un contenedor de docker para replicar fácilmente el laboratorio en otras instituciones de la UNAM y/o en la RUA. 9. Se espera incorporar y capacitar a un estudiante de nivel licenciatura al proyecto. 10. Se espera incorporar las actividades del laboratorio virtual a la Red Universitaria de Aprendizaje para maximizar el alcance de la misma. 11. Se brindará un curso de capacitación a los estudiantes y profesores para el uso del laboratorio virtual. |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | La presente propuesta contribuyó directamente a la generación de conocimiento y desarrollo tecnológico en las áreas de ciencias de la computación, tecnología, matemáticas, entre otras. Es importante resaltar que estas áreas son de alta prioridad para la ENES Juriquilla debido a que son áreas afines al 100% de las licenciaturas que se imparten en dicha entidad. En el ámbito de solución a problemas nacionales, se contribuyó al combate del rezago educativo y a la mejora de los procesos de enseñanza y aprendizaje en el nivel medio-superior y superior. Lo anterior fue posible debido a la incorporación de un Laboratorio Virtual, el cual contiene prácticas interactivas para facilitar el desarrollo de habilidades y adquisición de conocimiento sin la necesidad de contar con un aula presencial. Además, este laboratorio podrá ser utilizado como una herramienta auxiliar para el docente. A su vez, permitirá a los estudiantes familiarizarse con herramientas de software especialmente diseñadas para propiciar el aprendizaje en las áreas de tecnología (programación), matemáticas e inteligencia artificial. Es importante resaltar que la versatilidad y multidisciplinariedad de las áreas en las que se centra este proyecto para plantear soluciones a múltiples problemas nacionales. Como resultado del presente proyecto fue posible cumplir con el 100% de las metas y objetivos planteados. Además, se obtuvieron todos los productos comprometidos. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | A continuación, se listarán las metas planteadas originalmente en el proyecto y se describirán las actividades que se realizaron para alcanzar cada una de las metas: META 1: • Fue posible adquirir equipo de cómputo con prestaciones suficientes para que varios usuarios puedan conectarse de forma simultánea y ejecutar código en la plataforma. La configuración se realizó con base en la instalación planteada en: META 2: • Se seleccionaron casos de estudio particulares y se utilizaron datos públicos de las siguientes plataformas: https://datahub.io/, https://ourworldindata.org/. META 3: • Fue posible completar una plataforma funcional, esta se puede consultar en la siguiente URL: www.hpclab.unam.mx/labvirtual. META 4: • Fue posible completar las tres lecciones contempladas en la planeación original, estas secciones se pueden consultar a través de la página principal del Laboratorio Virtual. META 5: • Se implementó una variante de Jupyter que les permite a los usuarios del laboratorio ejecutar código directamente en su navegador web. Esto permite que un mayor número de usuarios puede ejecutar código que requiere de una computadora con altas prestaciones. Por lo tanto, usuarios desde dispositivos móviles también podrán utilizar la plataforma para generar soluciones que requieren gran poder de cómputo. META 6: • Se completó satisfactoriamente un manual de instalación en el que se explica de forma detallada la instalación y configuración de la plataforma web, contenedor de docker y servidor web. META 7: • Se completó satisfactoriamente un manual de usuario en el que se explica detalladamente el funcionamiento de la plataforma web a nivel de usuario. META 8: • Se generó un dockerfile a través del cual se puede replicar el Laboratorio Virtual de forma automatizada, esto permitirá garantizar la reproducibilidad y portabilidad de la plataforma web, Asimismo, se disminuirá el tiempo de implementación y actualización. META 9: • Fue posible incorporar y becar a tres estudiantes de licenciatura para finalización de estudios de licenciatura. Adicionalmente, se obtuvieron trabajos de titulación con agradecimientos explícitos al proyecto PAPIME, se listan a continuación: META 10: • Se comenzó el proceso interno de revisión con el comité editorial del Campus Juriquilla, el cual revisará la plataforma, realizará correcciones y sugerencias a la plataforma. Posteriormente, una vez que la plataforma sea aprobada se iniciará el proceso para la publicación en la Red Universitaria de Aprendizaje. META 11: • Se organizó un curso intersemestral en el cual se impartieron tres módulos: 1) Introducción a Matlab, 2) Introducción a R y 3) Introducción al aprendizaje de máquinas con Python. En el último módulo se utilizó parte del laboratorio virtual para impartir el curso. Todas las metas se cubrieron al 100% |
| metadata.dcterms.provenance: | Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad Juriquilla (ENES Juriquilla) |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Ciencias de la computación |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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