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Impacto de los ambientes simulados en el aprendizaje de redes de telecomunicaciones

 

Impact of simulated environments on learning telecommunications networks

 

Impacto de ambientes simulados na aprendizagem de redes de telecomunica��es

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Correspondencia: jgonzalez@utmachala.edu.ec

 

 

 

Ciencias de la Computaci�n

Art�culo de Investigaci�n

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* Recibido: 13 de julio de 2023 *Aceptado: 30 de agosto de 2023 * Publicado: �11 de septiembre de 2023

 

 

1. Universidad T�cnica de Machala, Ecuador.
2. Universidad T�cnica de Machala, Ecuador.
3. Universidad T�cnica de Machala, Ecuador

Resumen

El uso de entornos virtuales en el aprendizaje permite tener las mismas bondades que su contraparte f�sica en forma l�gica, en el caso de las redes de telecomunicaciones siendo una de las industrias en desarrollo que m�s ha revolucionado a la sociedad, hoy en d�a se cuentan con ambientes simulados para mejorar su entendimiento, an�lisis e interpretaci�n de estos preparando tanto a futuros profesionales como entrenar a t�cnicos o p�blico en general que busque trabajar en dicha �rea. Se aplica una metodolog�a descriptiva, del tipo no experimental al analizar los resultados de un grupo de control que aprende telecomunicaciones mediante simuladores y en contraste con otro grupo que aprendi� de manera tradicional. En los resultados se obtiene una mejora del promedio de calificaciones, mejor puntuaci�n en ex�menes, diferencia en el n�mero de horas de trabajo aut�nomo y se solventa algunas dificultades como exceso de conceptos a memorizar, falta de capacitaci�n y recursos pedag�gicos al aprender redes de ordenadores.

Palabras Clave: Simulaci�n; Cisco; Telecomunicaciones; Aprendizaje.

 

Abstract

The use of virtual environments in learning allows for the same benefits as its physical counterpart in a logical manner. In the case of telecommunications networks, being one of the developing industries that has most revolutionized society, today there are simulated environments to improve their understanding, analysis and interpretation of these, preparing both future professionals and training technicians or the general public seeking to work in said area. A descriptive, non-experimental methodology is applied when analyzing the results of a control group that learns telecommunications through simulators and in contrast with another group that learned in a traditional way. The results show an improvement in the grade point average, a better exam score, a difference in the number of hours of autonomous work, and some difficulties are solved, such as an excess of concepts to memorize, a lack of training and pedagogical resources when learning computer networks.

Keywords: Simulation; Cisco; Telecommunications; Learning.

 

Resumo

A utiliza��o de ambientes virtuais na aprendizagem permite os mesmos benef�cios que o seu hom�logo f�sico de forma l�gica.No caso das redes de telecomunica��es, sendo uma das ind�strias em desenvolvimento que mais revolucionou a sociedade, hoje existem ambientes simulados para melhorar a sua compreens�o, an�lise e interpreta��o dos mesmos, preparando tanto os futuros profissionais como os t�cnicos de forma��o ou o p�blico em geral que pretenda trabalhar na referida �rea. Uma metodologia descritiva e n�o experimental � aplicada na an�lise dos resultados de um grupo de controle que aprende telecomunica��es atrav�s de simuladores e em contraste com outro grupo que aprendeu de forma tradicional. Os resultados mostram uma melhoria na m�dia de notas, uma melhor nota nos exames, uma diferen�a no n�mero de horas de trabalho aut�nomo e algumas dificuldades s�o resolvidas, como o excesso de conceitos para memorizar, a falta de forma��o e de recursos pedag�gicos quando aprendendo redes de computadores.

Palavras-chave: Simula��o; Cisco; Telecomunica��es; Aprendizado.

 

Introducci�n

El proceso de ense�anza-aprendizaje comprende un conjunto de pasos, tareas e integra capacidades cognitivas, an�lisis, realimentaci�n, estilos de aprendizaje y aplicaci�n de conocimientos al evaluar las competencias adquiridas. En el marco de la inform�tica, se aprende de forma pragm�tica, realizando ejercicios e investigando de manera aut�noma conocimientos en otras fuentes bibliogr�ficas para profundizar en la materia.

La simulaci�n comprende un entorno donde se operan bajo las mismas variables encontradas en la realidad social pero controladas, pone a prueba destrezas, conceptos te�ricos y dominio de las redes computacionales; el objetivo es obtener la mayor semejanza posible con la pr�ctica al desarrollar las habilidades necesarias para tener �xito en el medio profesional.

El proceso de ense�anza-aprendizaje (PEA) han ido evolucionando a la par de la tecnolog�a, contexto social, entorno cultural y exigencia de las empresas contratantes, buscando armonizar la pericia, valores e iniciativa en los cargos ocupacionales. En el caso de las instituciones de educaci�n superior particularmente en la Universidad T�cnica de Machala (UTMACH, 2021) su misi�n es formar los profesionales que la sociedad necesita involucrados en solventar los problemas de la comunidad, aportar al desarrollo e infraestructura tecnol�gica y emprendedores en las dimensiones humanas, econ�micas, t�cnicas e igualar las condiciones para sus grupos de inter�s.

Las redes de computadoras permiten procesar, almacenar e intercambiar datos, siendo el principio de la internet, servidores, entre otras aplicaciones que posibilitan el modo de vida actual; en el �mbito social es de suma relevancia comprender sobre los avances computacionales que facultan las funciones sociales, importancia de las comunicaciones, flujo de informaci�n y conocimientos en general; puesto que sin importar el �rea se manejan computadoras en cualquier �mbito laboral. Seg�n Espinoza et al. (2022) hoy en d�a en la sociedad de la informaci�n y globalizaci�n todas las carreras deben actualizarse e incluir las telecomunicaciones como eje transversal, comprender sus aportes en la sociedad y analizar su pertinencia acorde a las nuevas problem�ticas sociales; haciendo imperioso una nueva forma de ense�ar integrando los sistemas virtuales tanto como herramienta did�ctica como mecanismo para mejorar las competencias acad�micas.

 

Marco te�rico

Compete los lineamientos conceptuales y criterios para comprender la tem�tica e inducir al lector en el campo del saber investigado.

Ambientes simulados

Son entornos virtuales que replican las mismas condiciones y comportamientos de un fen�meno en forma digital; generalmente se emplean protocolos y ecuaciones para modelar su funcionamiento de manera matem�tica; en este caso se emplea Packet Tracer de Cisco que es de uso libre.

Tabla 1. Ventajas y desventajas de los ambientes simulados

Ventajas	Desventajas
Facilitan el aprendizaje en un entorno seguro y permiten retroalimentar los conocimientos	Limitaciones del software, no es posible recrear perfectamente el desempe�o real de los elementos de hardware, sino un ambiente ideal (inexistente)
Ahorro tiempo y costos en t�rminos de econompia al evitar comprar hardware	Costo, algunos programas son de licencia pagada
Reduce riesgos al no operar con dispositivos reales, pero s� emular su desempe�o	Limitaciones del hardware, la potencia y capacidad del ordenador que simula la pr�ctica
Permiten una mayor flexibilidad en t�rminso de dise�o e implementaci�n sin limitantes f�sicas	Al ser un entorno emulado no hay problemas reales como p�rdidas en conductores, da�os o conexiones incorrectas
Fomenta la colaboraci�n entre alumnos e investigaci�n por cuenta propia	Tambi�n se puede prestar para copiar o pasarse tareas entre estudiantes

Fuente: Elaboraci�n Propia

 

Telecomunicaciones

De acuerdo con Monteagudo (2004) son el conjunto de sistemas de redes enlazados para establecer conexi�n de datos, voz, audio e imgen mediante protocolos de transferencia de datos; adem�s, destaca que son esenciales para el desarrollo tecnologico, social y cultural al romper las barreras del tiempo, espacio e idioma.

 

Redes de computadoras

Comprende la conexi�n de dos o m�s dispositivos inform�ticos, ya se para intercambiar informaci�n o entrar a un enlace externo como ocurre al conectarse a internet mediante el router.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 1. Red de ordenadores

Fuente: (Digital Guide, 2020)

 

Personal Area Networks (PAN) o red de �rea personal

Es una red de uso personal, enlazando dispositivos sin cables; generalmente se emplean protocolos de corto alcance como Bluetooth, 4G u otros sistemas para intercambiar informaci�n. Se emplean en oficinas, viviendas o entornos cerrados para mantenerse conectados y gestionar diversas funciones como imprimir, enviar archivos, registrar o documentar actividades.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 2. Red PAN

Fuente: (ConceptoABC, 2021)

 

Local Area Networks (LAN) o red de �rea local

Es una red empleada para espacios f�sicos de mayor alcance que una red PAN, generalmente para empresas, viviendas, aulas de clase, laboratorios y la cantidad de dispositivos depende de los par�metros de la red, necesidades a satisfacer e implementaci�n de la infraestructura computacional disponible.

Tabla 2. Par�metros t�picos de una red LAN

Velocidad de red interna	100 Mbps
Tecnolog�a LAN	100 BASE-TX
Longitud m�xima que alcanza	100 metros
Tipo de cable	UTP Categor�a 5

Fuente: (Mendoza, 2021)

 

 

Metropolitan Area Networks (MAN) o red de �rea metropolitana

Comprende una red de alta velocidad y alcance superior a 4 Km, opera en una geograf�a determinada como ciudades, municipios u poblados para proporcionar internet a todos sus abonados.

Generalmente proporciona voz, datos, videos e internet mediante fibra �ptica, distribuidores y medios de transmisi�n de largo alcance. Seg�n Cloudflare (2023) la red MAN se compone de redes LAN interconectadas, combinan datos y redes de varias entidades gubernamentales hasta estructurar un distrito gestionando direcciones IP, ancho de banda y se controlan desde varios centros distribuidos por zonas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 3. Red MAN

Fuente: (Vanoy, 2022)

 

Wide Area Networks (WAN) o red de �rea amplia

De acuerdo con Rodr�guez et al. (2021) estas redes interconectan provincias, pa�ses e incluso continentes mediante proveedores de internet, entramados de cables submarinos e internacionales; son de vital importancia para la transferencia de datos, educaci�n, telecomunicaciones y operaciones nominales de la sociedad.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 4. Red WAN

Fuente: (ConceptoABC, 2022)

Otra de sus caracter�sticas principales es su capacidad para conectar servidores (nube), conformar los sitios web en internet y alojar datos de las aplicaciones; siendo este el mecanismo mediante el cual operan las telecomunicaciones a nivel nacional/continental.

 

Global Area Networks (GAN) o red de �rea global

De acuerdo con Morni (2023) es una red de alianza p�blico-privada dirigida por proveedores de internet, vincular las empresas distribuidoras y gestionar el mercado en funci�n de las competencias, directrices u oportunidades en la escala de su alcance.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 5. Red GAN

Fuente: (ALPHA TELECOM SOLUTIONS , 2022)

Se caracteriza por conectar compa��as de telecomunicaciones, dise�ar e implementar protocolos e infraestructura tecnol�gica, desarrollar conocimientos en el campo de acci�n y el avance de la conectividad en la sociedad contempor�nea.

 

Metodolog�a

Se trabaja con un software de simulaci�n, gu�a de pr�cticas y entrevista tanto para obtener opini�n como determinar las variables en futuros estudios; cabe destacar que el presente articulo es parte de un an�lisis longitudinal donde se analiza el impacto de los ambientes simulados en el aprendizaje de redes en telecomunicaciones tomando como grupo de control los estudiantes del sexto nivel de la Carrera de Pedagog�a de las Ciencias Experimentales, en la Facultad de Ciencias Sociales de la UTMACH.

 

Packet tracer

Cisco Packet Tracer es un simulador de red que le permite experimentar con el dise�o y el comportamiento de la red (Malpica, 2014). Seleccionar los equipos necesarios para entender su funcionamiento y evaluar su desempe�o. En este sentido, Malpica a�ade: "Proporciona simulaci�n, visualizaci�n, evaluaci�n y aprendizaje de conceptos t�cnicos complejos". Torres Torres (2013) reitera la importancia de esta herramienta: durante las simulaciones se puede detectar y resolver la comunicaci�n. en una infraestructura que ofrece la oportunidad de crear una gran red sin deber tener 2 o m�s computadoras u otros equipos Redes, interfaces y cables, entre otros.

Seg�n Javid (2014) las ventajas que debe tener un rastreador de paquetes para aprender de manera efectiva y eficiente los conceptos de redes, y tambi�n construy� las caracter�sticas del simulador en base a la experiencia de los estudiantes mientras trabajaban con el docente. Permite a los estudiantes convertirse en estudiantes innovadores, creativos y capaces de resolver problemas mediante la pr�ctica del dispositivo de teor�a de retroalimentaci�n de proyectos.

Cisco (2022) indica que Packet Tracer admite todas las funciones de los dispositivos Cisco nos permite ser modulares debido a que, admite un conjunto de funciones sobre los dispositivos Cisco y utiliza los protocolos de red y Cisco IOS. �Entre las funcionalidades que ofrece, se tiene:

• Dise�ar y construir una red desde cero.
• Trabajar en proyectos elaborados a partir de los diferentes ejemplos ya incluidos.
• Probar nuevos dise�os y topolog�as de red de Cisco.
• Probar cambios en la red antes de comenzar a aplicarlos.
• Comprobar el flujo de datos en la red.
• Simulaci�n usando Internet de las Cosas (IoT)

Para poder realizar todas estas funciones, Cisco Packet Tracer utiliza ciertas caracter�sticas:

An�lisis Sistem�tico: Es un proceso intelectual, que tiende a relacionar los conocimientos previos a trav�s de comparaciones, seg�n Rivas et al. (2021) en la educaci�n facilita interactuar en grupos, compartir ideas y promueve aprendizaje colectivo como en la realidad aumentada en escuelas ante la crisis sanitaria del 2019.

Encuesta semiestructurada: Se realiza una serie de preguntas mediante un cuestionario para identificar las barreras de aprendizaje, diferencia entre las metodolog�as de aprendizaje y describir el impacto de los ambientes simulados en la comprensi�n de redes de telecomunicaciones

An�lisis estad�stico: A trav�s de cuadros, diagramas de pastel y porcentajes se infiere el comportamiento de la poblaci�n, analiza y explica la diferencia tanto en desempe�o acad�mico como barreras o dificultades en el aprendizaje de los sistemas de telecomunicaciones en contraste con ambientes simulados con el m�todo tradicional.

Poblaci�n: Se tienen un total de 58 estudiantes, 30 del paralelo A y 28 del paralelo B se toman como referencia las calificaciones de los semestres comprendidos entre el 2022 al 2023; se trabaja con la totalidad de estudiantes mencionados.

 

Resultados

En primer lugar, se deben identificar las dificultades y barreras en la ense�anza de redes de telecomunicaciones, diferencias en desempe�o acad�mico con simuladores, mejoras y oportunidades al emplear ambientes simulados en el �mbito de las telecomunicaciones hacia la sociedad.

Tabla 3. Barreras en el aprendizaje de telecomunicaciones

BARRERA	PORCENTAJE
Falta de capacitaci�n docente	25%
Sem�ntica de los conceptos	30%
Falta de pr�ctica	40%
Barreras f�sicas	10%
Barreras Psicol�gicas	0%

Fuente: Elaboraci�n Propia

La mayor�a considera que la falta de pr�ctica es la principal barrera e impedimento, dado a que son materias pr�cticas, donde se debe aplicar conocimientos y se pragm�ticos al ense�ar; esto va de la mano con el 10% que indica existen limitaciones f�sicas como laboratorios, ordenadores, herramientas e instrumentos que se requieren en el �mbito de las telecomunicaciones;� un 25% menciona que los docentes necesitan m�s capacitaci�n para mejorar la ense�anza, esto se refuerza con el 30% que concuerda en que la sem�ntica de los conceptos o criterios que se memorizan pero no se comprenden ni al momento de ense�arlos ni al utilizarlos en el diario vivir.

Seg�n Sevilla et al. (2020) mediante un estudio de 2669 alumnos de la escuela de Yucat�n de M�xico, se determino que las estrategias de aprendizaje son el pendamiento reflexivo y autoconceptos; factores que constituyen barreras dado su desconocimientos, falta de herramientas e inferencias que hacen notar la falta de un recurso ped�gogico que dinamice la educaci�n.

De la misma manera Perdomo (2022) concuerda que las barreras de los alumnos son estrategicas y de los docentes son de conectividad e infraestructura, no se cuenta con la capacitaci�n, equipos e implementos tecnologicos para implementar estrategias que mejoren las condiciones did�cticas actuales pese a las exigencias denotadas desde el Covid 19.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 6. Gr�fico de las mejoras apreciadas en ambientes simulados

Fuente: Elaboraci�n Propia

Entre las mejoras se destaca la pragm�tica en un 50% cohesionado la teor�a con la pr�ctica, ayudando a mejorar el entendimiento en un 30% al aplicar los conocimientos, protocolos y delinear para que sirve cada elemento; a su vez como resultado la sem�ntica mejora en un 20% al tener en claro el contexto y bajo que condiciones aplicar cada concepto.

Seg�n Juguera et al. (2014) la mejora se debe al desarrollo de competencias, aplicaci�n de conocimientos y flexibilidad al momento de evaluar, debido a que, cada cual comunica sus avances, aprende e interpreta en lugar de dar una respuesta memorizada. Adem�s, Villalobos y Urquiso (2022) coinciden en que los ambientes simulados al recrear las condiciones del fen�meno aprendido mejoran su comprensi�n, haciendo ques sea m�s f�cil razonar los conocimientos; tal como se observ� en el grupo de control quienes mejoraron sus notas en ciencias naturales en relaci�n con los que siguen la ense�anza tradicional.

Tabla 4. Comparativa de criterios entre modalidades de ense�anza

VARIABLE	AMBIENTES SIMULADOS	TRADICIONAL
Comprensi�n	80%	20%
Aplicaci�n de criterios	90%	10%
L�gica	90%	10%
Conocimiento	75%	25%
Calificaciones	100%	0%
Trabajo aut�nomo	80%	20%

Fuente: Elaboraci�n Propia

 

Se aprecia una mejora notoria en t�rminos generales, en la comprensi�n de conceptos en un 60% al saber c�mo aplicarlos en lugar de solo memorizarlos, en los criterios el 90% concuerda en que aplica lo que aprende sobre telecomunicaciones al simularlos, en la l�gica de igual manera solo 10% menciona que no mejora, en conocimiento el 75% aumenta sus saberes sobre telecomunicaciones, la totalidad de los estudiantes han mejorado en las calificaciones en relaci�n a semestres pasados donde no se empleaban ambientes simulados y el 80% manifiesta que ha mejorado en trabajo aut�nomo e investigado por cuenta propia mientras realiza pr�cticas en Packet Tracer aprendiendo por s� mismos sobre Cisco; esto mejora e impacta de manera positiva sus relaciones laborales, afinidad y oportunidades al entender la tem�tica incluso sin ser de una rama t�cnica; puesto que las redes de telecomunicaciones est�n presentes directa o indirectamente en cualquier entorno de trabajo.

De acuerdo con Garc�a et al. (2023) al usar simuladores como Packet Tracer se logra desarrollar competencias de nivel laboral, mejorar los resultados y afianzar los conocimientos al enfrentarse a situaciones similares a las esperadas en el campo profesional; una ventaja did�ctica es el procesamiento, an�lisis e interpretaci�n de las emulaciones de forma tangible, mismo que los orienta a indagar sobre la tem�tica direccionando la construcci�n de conocimientos.

De igual forma Campos et al. (2016) concuerda en que el proceso del simulador es no lineal e interactivo permite retroalimentar el proceso en cualquier parte del mismo, simularlo e ir mejorando las falencias, permite el autodescubrimiento mediante la l�gica y reflexi�n; herramientas que suben las calificaciones al facilitarles un medio para autovalorarse, en el caso de Matlab permite desarrollar habilidades compatibles con sus carreras o necesidades del �mbito profesional.

En torno al desempe�o acad�mico se tiene que se ha mejorado el promedio en ex�menes, notas finales y nivel de conocimiento de la tem�tica, ahora se sientes capaces de dise�ar, presupuestar y simular una red de telecomunicaciones para dar internet a su oficina, vivienda o empresa; en notas se ha mejorado un 40% subiendo de 10 a 15 en el rango de 17 a 20 puntos, en notas finales de 70 sobre 100 a 90 sobre 100 dando a entender que los resultados se reflejan en las carillas.

 

Conclusiones

Las telecomunicaciones son la base de la sociedad contempor�nea, gestionan grades �reas como educaci�n, noticias, comercio, negocios e informaci�n que son el com�n denominador de las funciones nominales en un Estado o pa�s; en el contexto de estudio los ambientes simulados facilitan capacitar, ense�ar y comprender las redes de ordenadores que son la base para el internet o establecer conexi�n con el mundo globalizado.

Entre los principales resultados se destaca la mejora en calificaciones, aumento del nivel de sem�ntica y pragmatismo al aprender, trabajo aut�nomo y sobre todo actualizar la did�ctica relacionada al �ndole t�cnico en telecomunicaciones, no solo memorizar conceptos sino aplicarlos e implementarlos en un ambiente propicio donde se construya conocimientos e indagar por cuenta propia, ayudar a la transferencia tecnol�gica e impactar positivamente a los estudiantes/comunidad al educar por competencias.

Varios autores coinciden en que la simulaci�n es un proceso de ense�anza no lineal, facilita la retroalimentaci�n en cualquier etapa, permite la libre interpretaci�n por parte del estudiante al comprender los fen�menos e induce el trabajo aut�nomo mejorando tanto los saberes como habilidades; gracias a que cada cual analiza desde sus propias potencialidades y facultades cognitivas; como resultado se mejora las calificaciones, oportunidades laborales e investigaci�n al declinarse por alguna especialidad af�n a las telecomunicaciones.

 

Referencias

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Cloudflare. (2023). �Qu� es una red de �rea metropolitana (MAN)? Obtenido de https://www.cloudflare.com/es-es/learning/network-layer/what-is-a-metropolitan-area-network/

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Perdomo, B. (2022). Docentes y barreras enfrentadas en la ense�anza remota de emergencia por COVID-19: revisi�n integrativa. Foro Educacional, N�38, 7-37.

Rodr�guez, B., Pincay, E., & Maldonado, K. (2021). Las redes WAN y su importancia para los ordenadores. UNESUM-Ciencias: Revista Cient�fica Multidisciplinaria , 1-14.

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� 2023 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).