Resumen de Un modelo general de referencia para el acceso remoto a laboratorios docentes y de investigación

Marco Antonio Márquez Sánchez

• español

  En las titulaciones técnicas y de ciencias en general, la realización de prácticas de laboratorio es una necesidad incuestionable. Asimismo, el espíritu del Marco Europeo de la Enseñanza Superior, en el que se promueve la formación permanente y la racionalización de los recursos humanos y financieros en las Universidades, es un entorno muy propicio para el uso de técnicas de acceso remoto a esas experiencias de laboratorio, con el objeto de maximizar su aprovechamiento y el beneficio que los alumnos obtienen al realizar las prácticas. Por otra parte, el estado de desarrollo actual de las tecnologías relacionadas con las comunicaciones hace viable la realización de las prácticas a través de Internet. Pero lejos de centrar el problema en un aspecto relacionado sólo con las comunicaciones, el acceso remoto a experiencias de laboratorio tiene que comprender los tres aspectos fundamentales del problema: el didáctico, el de comunicaciones y el experimental propiamente dicho. En esta Tesis, se propone una solución global a este problema que se ha denominado modelo general conceptual y que se ha desarrollado en el capítulo tres. En los siguientes apartados se ha ido completando de forma gradual este modelo general para obtener finalmente una herramienta real que pueda explotarse en aquellas instituciones que requieran del uso de prácticas de laboratorio remoto. El proceso de diseño seguido se puede calificar como descendente, porque se ha ido siempre de lo general a lo particular, planteando en todo momento tanto las cuestiones de análisis como las de síntesis. En este sentido, el enfoque en el transcurso de la Tesis no ha sido el desarrollo de una arquitectura concreta como primer objetivo, sino que se ha priorizado la generalización de los desarrollos propuestos, introduciendo las abstracciones necesarias para modelar de forma general todas las cuestiones planteadas. A partir del modelo conceptual general, que es el primero que se propone y el más generalista, se han ido introduciendo los factores tecnológicos que hacen evolucionar ese primer modelo hacia una estructura cada vez más real, y que culmina en un modelo físico y explotable que además es escalable y completo. La eficacia de este modelo físico ha quedado demostrada por su exitosa implementación en diferentes universidades, con prácticas de laboratorio de diversa naturaleza, que están en explotación en este momento y que han sido todas ellas desarrolladas según el modelo propuesto. En algunos casos se ha implementado simplemente SARLAB para solucionar las cuestiones relacionadas con las comunicaciones, y en otros se ha implementado el modelo completo, desde el diseño de la experiencia por parte del profesor, hasta la realización de la misma por parte de los alumnos. En cualquier caso, el sistema de convergencia genérico (ya sea el propuesto en el modelo u otro basado en el uso de otras herramientas como Matlab, LabView, etc.) convierte el problema de control remoto de una experiencia en un problema de gestión de las comunicaciones, de la que se encarga en el modelo propuesto el servidor SARLAB, gestionando el intercambio de información entre el usuario y el sistema experimental de forma completamente independiente a la naturaleza experimental de este último. El sistema de convergencia genérico facilita asimismo la creación de herramientas que permiten asistir el proceso de diseño de la experiencia. En esencia, la arquitectura de implementación propuesta proporciona una herramienta que tiene las siguientes características fundamentales: es completa, general, abierta, escalable, asistida y distribuida. Es completa porque supone una solución para todas las cuestiones relacionadas con los tres aspectos.

• English

  implementation in different universities, labs of various kinds, which are in operation at this time and have been developed under the proposed model. In some cases it has just implemented SARLAB to solve the issues related to communications, and in others the full model has been implemented: from the design of the experience from the teacher, to its realization by the students. In any case, the generic convergence system (either the proposed or other model based on the use of other tools such as Matlab, LabView, etc.) makes that the problem of remote experience is a problem of communications management, whose responsible in the proposed model is the SARLAB server. It manages the exchange of information between the user and the experimental system in a complete way, independently of the experimental nature of the lab class. The generic convergence system also facilitates the creation of tools to assist the process of the experience design. In essence, the proposed architecture provides a tool that has the following fundamental characteristics: it is full, general, open, scalable, assisted and distributed. It is general because the generic convergence system allows the treatment of the different remote labs independently of its experimental nature, so the model is applicable to any area of knowledge. It has open character because, although the model must always include SARLAB as the component responsible for managing communications, it provides the possibility of using any LMS and design strategy in implementing the generic convergence system. Thus, the open character of the model is reflected by the fact of that in each stage of developing from the general conceptual model to the physical tool, a careful analysis of all alternatives to maximize the degree of freedom in designing the experience has been made. This enables that highly experienced designers can use their own developments and integrate them with SARLAB, as well as that less experienced designers can be assisted in all steps of design with the tools proposed in the model. It is scalable, thanks to the possibilities presented as solution of the generic convergence system. Several physical platforms that allow an implementation adapted to the difficulty of the system and the network access are proposed. Thus, the use from small processors to powerful MCU / microprocessor-based computers with multiple cores is proposed. The primary objective of facilitating the development of experiences to designers with little knowledge in communications technologies, has led to the creation of tools that assist them in all phases of the development. Thus, the model includes the use of EJSApp (developed by the UNED) for integrating the system interface into Moodle, the use of DIGEXLAB to design communications and the use of different elements created in EJS framework and developed in the Thesis to implement the general convergence system, among others. So, EJS is the application used as a tool for quick development of the user interface. Finally, the model is distributed as a result of the structure of development followed, in which the learning management is delegated to the LMS. This has led to the possibility of distributing experiences between various institutions, centralizing access in one LMS, which is the networking of distributed laboratories. Networks and individual experiences in which the model is in operation, show its generality and open character. In fact, there are experiences of a wide variety of knowledge areas, in many of which an own convergence strategy is developed. For example, in implementations made by the Distance Learning National University, a strategy of self-convergence based on LabView is used. It has been developed over several years, and is fully assisted and optimized for the areas of knowledge in which it is used. In deployments made by the Complutense University of Madrid (UCM), the generic convergence system is based on PLC architectures. In the implementations made by the Circle of Innovation and Technology (CIT) at the University of Cadiz, the development of elements to manage network devices has been necessary. Finally, in the implementations made by the University of Huelva, the remote labs have been designed using the model completely.