Simulación: "Mosaicos Mágicos" de Galileo

¿Qué es la simulación?

La simulación puede definirse como el proceso de diseño de un modelo lógico o matemático de un sistema real y realización de experimentos basados en la computadora con el modelo, al objeto de describir, explicar o predecir el comportamiento del sistema real (Bravo, 1997).

¿Para qué sirven los simuladores?

La simulación sirve para crear, experimentar y visualizar situaciones y modelos cuantitativos de la realidad. El uso de un simulador potencia el aprendizaje por descubrimiento, en el que el estudiante es el responsable de lo que aprende.

¿Por qué usar simuladores?

Porque representan hipotéticos con características especificadas que pueden ser controladas. Porque permite alterar variables como el tiempo, que no pueden ser alteradas el mundo real, además que permite observar situaciones a diferentes escalas de tiempo (repetir, retrasar, acelerar). Además pueden representar modelos abstractos que permiten la interacción y relaciones de causa-efecto, evitando riesgos o situaciones que pueden desencadenar en dificultades en el mundo real, y al mostrar las consecuencias desde un mundo virtual, tomar medidas preventivas. También disminuyen costos de operación, desarrollando habilidades en modelos similares a los reales.

Análisis de MOSAICOS MAGICOS.

Este software del proyecto Galileo del Instituto Latinoamericano de Comunicación Educativa (ILCE) y la fundación Arturo Rosenblueth (FAR) diseñado para estudiantes desde primaria hasta secundaria con un enfoque constructivista, tiene como propósito propiciar el gusto por la geometría, las matemáticas y el pensamiento lógico.

Presenta una interfaz agradable, con una buena elección de imágenes, botones, colores, con la posibilidad del sonido, pudiendo elegir el no reproducirlo y fácil navegación. Las habilidades que requiere del usuario son mínimas, como el manejo del mouse y tener una idea de los botones para la navegación. La información que muestra para su uso es suficiente, de manera que permite explorar las diferentes partes del programa sin mayor dificultad. Resulta interesante para quienes se les dirige y puede conducir al aprendizaje de variadas temáticas tales como figuras geométricas, colores, operaciones aritméticas, relaciones de simetría, etc. Hasta principios de programación. La situación del contexto es comprensible (fábrica de mosaicos) y cuenta con buena animación (dinámica e ilustrativa). Las actividades posibles para los talleres están clasificadas desde las más simples hacia las más complejas. La única mejora que podría sugerir es la capacidad de borrar del mural uno o mas mosaicos, pues solo tiene la función de borrar el mural entero, esto puede permitir la reedición de murales ya realizados.

Dentro del manual de usuario plantea múltiples actividades para el aprendizaje de diversos tópicos. En lo particular me agrado la forma en cómo en el taller 2 se puede automatizar tareas y aún más en el taller 3 se induce a la programación.

Bravo, J., Ortega, M., Prieto, M. (1997). Entornos de Simulación en la Educación a Distancia. En Revista de Enseñanza y Tecnología de la Asociación para el Desarrollo de la Informática Educativa, núm. 8.

Simulacro: Simuladores de vida en un mundo virtual.

Los juegos de Maxis (http://www.maxis.com/) “The Sims”, “Urbz”y “SimCity” son simulacros basados en personas “creadas” por el usuario que “viven” en un lugar con características predeterminadas y que tienen que enfrentar retos impuestos que modifican sus condiciones de vida.

El jugador puede elegir el género, vestimenta, accesorios, estilo de comportamiento, y demás características de personalidad del personaje creado y controlar su vida virtual en diferentes ambientes, se interrelaciona con otros personajes y tiene que cumplir ciertos retos que van desde las necesidades fisiológicas (comer, dormir, ir al baño, etc.) hasta necesidades de socialización (conversar, intimidar, divertir, etc.) y encontrar formas de conseguir recursos (dinero, muebles, mascotas) para modificar su estilo de vida.

Todos los personajes tienen la posibilidad de visitar los mismos escenarios, pero dependiendo de su personalidad tiene opciones para elegir como enfrentar diversas situaciones que le presentan en el juego.

Otro software similar pueden encontrarse en los siguientes sitios:

http://secondlife.com/

http://www.kudosgame.com/

La diferencia entre la diversidad de juegos de esta línea estriba en los escenarios, las sociedades y los retos a los que se enfrentan los personajes. Conforme van apareciendo nuevas versiones, la edición se mejora, los gráficos están más definidos, seleccionan mejor música de acompañamiento, y los retos son distintos involucrando situaciones más representativas del mundo real. Todos tienen en esencia un propósito común: controlar la vida de los personajes en escenarios distintos y ahora parece notarse las tendencias a interrelacionarse con otros jugadores y a jugar en línea. En las características del mundo simulado puede notarse la tendencia a presentar lo real más adulterado, construyendo otra realidad, esta realidad está basada en lo que se puede comunicar, lo que se puede incluir con los recursos multimedia y la interactividad que se puede lograr con el desarrollo de la programación, en síntesis consiste en ofrecer más información procesada a todos los niveles de percepción posibles.

Software para la computadora en el salón

(3 softwares para uso de la computadora en el salón.)

Considerando que se pretende complementar la formación de Ingenieros en Electrónica empleando para el aula una computadora con un software instalado que pueda ser aplicado en diversas materias del plan de estudio, propongo el uso de simuladores para el diseño electrónico asistido por computadora, jerarquizandolos considerando el primero como el mejor para dicho propósito

1. Electronics Workbech Design Suite 9 http://www.electronicsworkbench.com/

Esta es una suite de aplicaciones empleadas para el dibujo de esquemas (sch) y simulación de circuitos electrónicos, además permite el diseño de Tabletas de circuitos impresos (pcb). Involucra en su ambiente instrumentos virtuales, que pueden emplearse para diferentes medidas en el tiempo y la frecuencia. Tiene una amplia librería de dispositivos electrónicos analógicos y digitales y posee una alta integración entre sus aplicaciones: (Capture, Simulation, Layout y Autoroute).

2. OrCAD 10.5 http://www.orcad.com/

Es el software de Diseño Asistido por Computadora más popular, muchos textos hacen referencia a él, por lo que se pueden encontrar múltiples ejemplos para ser implantados, por lo mismo muchos fabricantes ofrecen el modelado de sus dispositivos para que pueda ser interpretado por esta aplicación, esta podria ser considerado como una característica de Universalidad.

Posee las mismas capacidades que el Electronics Workbech (Capture, Simulation, Layout y Autoroute)., con la ventaja de que tiene una librería más amplia de dispositivos y la capacidad de ser modificada por el usuario. Puede simular también circuitos electrónicos analógicos y digitales, empleando el PSPICE, permitiendo su integración con el Simulink de MatLab (Simulador de matemáticas ampliamente empleado)

3. Micro-Cap 8.11 http://www.spectrum-soft.com/index.shtm

No posee tantas funciones como los dos anteriores, es incapaz de generar circuitos impresos, tiene menos librerias, en vez de instrumentos virtuales ofrece algunas animaciones que distan mucho en la apariencia de un instrumento real. Es muy fácil de usar, ofrece múltiples formas de análisis, inclusive de lineas de transmisión, a pesar de que su librería no está tan completa como los anteriores. Al ser menos complejo requiere menos hardware para su instalación.

Cualquiera de los anteriores puede emplearse de acuerdo al modelo NOM (Gándara) como se ilustra en la tabla

Nivel	Sin modificación: las opciones están predefinidas y delimitadas
Orientación	Apoyo a la autoinstrucción: puede emplearse para el estudio independiente, donde el estudiante podrá dibujar sus diagramas electrónicos para el informe de sus diseños, simularlos antes de probarlos en el laboratorio y tener el registro de las mediciones realizadas por los instrumentos virtuales. En caso de llegar a la etapa de diseño tendrá recursos para optimizar los circuitos impresos e inclusive la opción de visualizarlos desde una perspectiva 3D. Apoyo a la enseñanza-aprendizaje: puede emplearse para la explicación de aplicaciones de la electrónica, enriqueciendo la presentación de la información con circuitos y simulaciones que pueden ser fácilmente alterados visualizando los resultados con mucho mas recursos que los tradicionales ofrecidos por diapositivas o pizarrón.
Modalidad	Contenido: se aplica para todas las asignaturas de Electrónica, Electrónica Industrial, Dibujo Electrónico, Sistemas Digitales, Optoelectrónica y algunas aplicaciones de las materias de la especialidad. Objetivo: Dependiendo de la materia tendría propósitos particulares de la asignatura, pero en general permite: Realizar prácticas de laboratorio virtuales. Proporción: se espera que un usuario emplee a la vez la computadora con el simulador Contexto: puede ser empleada para evitar riesgos en el uso del laboratorio, en los equipos de medición y provee de resultados que pueden ser contrastados con la práctica real. Tiempo de uso: para el uso independiente debe ser muy flexible, pues el tiempo dependerá de la habilidad del usuario, para el empleo frente al grupo debe ser un tiempo considerablemente corto y controlado.

Justificación de la jerarquía empleada.

Le asigné el primer lugar a Electronics Workbech porque me parece que no requiere de gran conocimiento en el software para poder emplearlo, y al utilizarlo su interfaz es bastante intuitiva, lo que permite ser autodidácta, sus mensajes de error son más pertinentes para señalar las causas y los instrumentos virtuales se asemejan demasiado a la apariencia de los instrumentos reales. El Orcad es el más poderoso y para propósito de desarrollo de sistemas para diseño lo considero el mejor, sin embargo requiere de cierta experiencia para su uso, por lo que le asigné el segundo lugar al no ser muy didáctico. Definitivamente el Micro-Cap carece de muchas bondades que ofrecen los otros dos solo dispone de Capture y Simulation para fines didácticos es apropiado y su principal ventaja es que requiere de poco hardware.

MiniQuests "Fourier y su influencia en la música."

ESCENARIO:

El pasado 21 de agosto del 2005 falleció Robert Moog, quien construyó el primer sintetizador y con ello dio origen a la música electrónica. La síntesis del sonido se realizó primero con sistemas eléctricos y posteriormente se aplicó la electrónica, además del desarrollo de la tecnología, las matemáticas aportaron elementos para el diseño de estos sintetizadores.
... ¿Te imaginas lo que tuvo que aprender para poder diseñar los sintetizadores?

TAREA:

Reproduce la teoría de Fourier aplicada a la música para el diseño de sintetizadores analógicos:

A partir del análisis de una señal en series de Fourier: contrasta una señal cualquiera con la sintetizada a partir de sus armónicos, mostrando sus diferencias en formas gráfica y auditiva.

Prepara un informe y exponlo ante el grupo en dónde ilustres los resultados obtenidos.

PREGUNTAS QUE CONTESTAR

1. ¿Quién fue Fourier y en qué consiste su teoría?
2. ¿Cómo puede aplicarse para el estudio del sonido?
3. ¿Cuáles son las principales características de la música?
4. ¿Cómo puede descomponerse la música mediante un análisis armónico?
5. ¿Cómo opera un sintetizador analógico?

ENLACES PARA NAVEGAR

A continuación te presento algunos enlaces que te permitirán navegar en páginas que he elegido para que revises y puedas contestar las preguntas que te he planteado.

IV. FOURIER Y LA MÚSICA

http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/21/html/sec_6.html

Los sintetizadores: a la conquista del espacio de los sonidos
Francisco Delahay y Sergio de Régules
Fotos: Ernesto Navarrete y Eduardo de la Vega

http://www.comoves.unam.mx/articulos/sintetiza.html

características del sonido

http://www.ehu.es/acustica/espanol/basico/casoes/casoes.html

Fourier Series Applet v1.6a y otros- programa para que veas y escuches las series de Fourier de algunas formas de ondas.

http://www.falstad.com/fourier/

http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/viewtopic.php?t=33

http://homepages.gac.edu/~huber/fourier/

EVALUACION

Competencia	Avanzada	Intermedia	Principiante	No adquirida	Total
Respuesta a las preguntas	Respondió acertadamente todas las preguntas. (25 puntos)	No respondió suficientemente todas las preguntas (20 puntos)	No respondió correctamente alguna de las preguntas (10 puntos)	No respondió las preguntas (0 puntos)
Contenido de la presentación	Contenidos bien organizados, con información fundamentada, y uso apropiado de recursos multimedia (25 puntos)	Contenidos organizados con buena información, y uso apropiado de recursos multimedia (20 puntos)	Contenidos no organizados con información basada en opiniones no fundamentadas y uso de recursos multimedia (10 puntos)	Presentación no realizada o basada solo en una opinión o sin el uso de multimedia (0 puntos)
Presentación de la presentación	Uso adecuado del tiempo, buen ritmo y soltura, dominio del tema (25 puntos)	Uso inadecuado del tiempo, buen ritmo y soltura, conocimientos amplios del tema (20 puntos)	Uso inadecuado del tiempo, con interrupciones, o sin buen ritmo conocimientos suficientes del tema (10 puntos)	Uso inadecuado del tiempo, con interrupciones, conocimiento escaso del tema (0 puntos)
Conclusiones	Congruencia, buena síntesis con perspectiva crítica y propositiva (25 puntos)	Congruencia, buena síntesis con perspectiva crítica o propósitiva (20 puntos)	Congruencia, buena síntesis (10 puntos)	Incongruente (0 puntos)