Junio 2017 Theme: Internet de las Cosas para los Aprendices del Siglo 21
Editores Invitados: Marcello Coppola y George Kornaros

En la era emergente de la Internet de las Cosas (IoT), definida por las redes ubicuas y objetos conectados a Internet interconectados, la fluidez de la tecnología digital es más valiosa que nunca. En el núcleo de la IoT se encuentran los microcontroladores, los sensores, los actuadores y los MEMS. La innovación revolucionaria requiere la compresión de los conceptos que se encuentran detrás de estos dispositivos. Como Albrecht Schmidt debate en el artículo de 2016 publicado en IEEE Pervasive Computing, “En la medida en que las tecnologías digitales se hacen embebidas en nuestro mundo cotidiano, y en la medida en que la computación ubicua se hace común, necesitamos una mejor educación de la gente sobre los conceptos de la ciencia de la computación, sin importar, cuáles son sus objetivos profesionales en la vida.

¿Cómo Podemos preparar mejor a los estudiantes para la era de la IoT, especialmente cuando mucho de sus trabajos futuros aún no se han inventado? Las plataformas integradas de IoT y los lenguajes de programación visual (VPL) dentro de la currícula han demostrado que no solo se deben enseñar conceptos de ciencia de la computación sino también desarrollar el pensamiento crítico y la innovación.

El tema de Junio 2017 de Computing Now discute nuevas formas en las que los profesores pueden promover la cultura digital en la era de la IoT. Los artículos seleccionados presentan métodos para la integración de la IoT con la educación de la ciencia, la tecnología, la ingeniería y la matemática (STEM), en tanto que simultáneamente construyen ambientes educativos que valoran la resolución de problemas y la exploración. Adicionalmente los videos resaltan como el trabajo con plataformas IoT abiertas puede ayudar a impulsar la creatividad en los aprendices del siglo 21.

Plataformas IoT y VPLs

Tres herramientas fantásticas para la enseñanza de los conceptos de IoT en la clase son:
Las placas para el desarrollo con microcontroladores,
Los sistemas embebidos avanzados y
Los VPLs.

Los estudiantes pueden utilizar placas para el desarrollo con microcontroladores, tales como ArduinoRaspberry Pi y el STM32 Núcleo como plataformas pequeñas de IoT. En las escuelas del Reino Unido, los niños aprenden como utilizar el BBC micro:bit , una placa de computador simple con conectividad Bluetooth y USB, una pantalla LED y dos botones programables. Todas estas placas ofrecen placas para agregar para extender sus funcionalidades y alcanzar una miríada de requerimientos en el desarrollo de aplicaciones IoT.

Otra alternativa es la de utilizar las soluciones embebidas, en las cuales se combina microcontroladores con arreglos de compuertas programables por campo (FPGAs). La plataforma abierta orientada a la seguridad Blu5 SEcube es un buen ejemplo, con un diseño de chip único que integra hábilmente tres partes principales: Un poderoso microcontrolador, una tarjeta inteligente certificada con Common Criteria, y una FPGA flexible. Los desarrolladores (y estudiantes) pueden controlar completamente y configurar el BlueSEcube.

Los VPLs son GUIs que utilizan elementos gráficos para la programación, y uno de los más conocidos es Scratch. Desarrollado en el MIT, Scratch es actualmente utilizad por millones de estudiantes, profesores y padres para desarrollar las habilidades de pensamiento computacional y programación en los niños. De acuerdo a un artículo en el Journal of Computing Sciences in Colleges, Scratch puede complementar a las plataformas IoT Ten educación: “BBC micro:bit puede ser visto como una plataforma simple de computación IoT, haciendo que sea simple para los estudiantes crear aplicaciones de computación ubicuas utilizando un rango de lenguajes de computación (tales como Scratch), y que se adecuan perfectamente a diferentes edades o grupos de capacidades”.

Los Artículos

En el artículo “Tecnologías Educacionales para la educación de la Ingeniería en el Nivel Pre Universitario”, Mario Rojas, Susan Lysecky y Jerzy Rozenblit argumentan que los aprendices deben no solo comprender los principios subyacentes y los teóricos, sino también tener creatividad para producir soluciones efectivas y generar implementaciones físicas o virtuales. Para superar las barreras en la obtención y utilización de tecnologías de alto desarrollo, proponen adoptar un enfoque por requerimientos e ingeniería que se enfoque en la calidad en el uso, empleando modelos generales de usabilidad y calidad con medidas específicas para la educación de la ingeniería nivel pre universitario.

En el artículo “Construcción del Conocimiento en la Ciencia y la Ingeniería de la Computación por medio del Aprendizaje a través del Hacer”, se examina el concepto educacional de “aprender haciendo” o “constructivismo” y argumenta que utilizando la IoT como una herramienta de mejora en el aprendizaje tecnológico permite oportunidades de aprendizaje multidisciplinario. Las autoras Patricia Charlton y Katerina Ayramides se centran en ilustrar el valor pedagógico combinado de la colaboración y la producción en la educación STEM.

Una exposición temprana a los frameworks de desarrollo IoT le puede ayudar a los estudiantes a sentirse confortables con los fundamentos de IoT. Jing He y sus colegas presentan un caso de estudio en “Integrando Internet de las Cosas (IoT) en la educación pre universitaria de STEM: Caso de Estudio de la Infusión de la Tecnología Moderna por medio de un Curso de Sistemas Embebidos” Los autores muestran como un método para el desarrollo de un módulo se puede utilizar para desarrollar un curso orientado a laboratorio sobre la base de un kit de desarrollo de laboratorio compuesto por placas de Raspberry Pi y Arduino. En un ambiente entretenido, los estudiantes ganan experiencia de programación en el hacer en un curso orientado por la tecnología.

Albrecht Schmidt describe su visión sobre la educación de la ciencia de la computación en el artículo “Incrementando la Ilustración en Computación con el BBC micro:bit”  Su método utiliza plaquetas de desarrollo de microcontroladores tales como la BBC micro:bit para motivar a los estudiantes a innovar ,con el objetivo de generar una preparación gradual de los estudiantes en la era de la IoT a través de experiencias pequeñas, pero importantes.

En el artículo “Programación Paralela con Cuados en un Instante! (Snap!)” Annette Feng y Wu-Chun Feng describen como los ambientes de programación basada en bloques tales como Scratch y Snap! Pueden introducir efectivamente a los iniciantes en la computación. Estas ayudas poderosas para la educación crean abstracciones visuales que generan código paralelo. Luego de que los estudiantes hayan dominado los fundamentos de la programación secuencial, pueden fácilmente tomar la computación en paralelo.

Video Perspectives

Giorgia Somma and Giuseppe Airo’ Farulla describe how IoT platforms can provide students hands-on experience and teach them to develop real-world applications.

La Perspectiva de la Industria

El video de este mes describe como las plataformas de IoT de código abierto modulares le puede proporcionar a los estudiantes experiencias en el hacer y enseñarles a desarrollar aplicaciones para el mundo real. El video presenta a Giorgia Somma de Blu5 Labs, (la cual hace los Blu5 SEcube) y Giuseppe Airo’ Farulla del Consorcio Inter Universitario Nacional para la Informática (CINI) delos Laboratorios de Ciber Seguridad de Italia.

Conclusión

Al día de hoy tenemos varias formas de enseñar las habilidades que los estudiantes necesitan en el mundo global de la IoT, pero que no siempre implementamos efectivamente en el aula.  El tema de este mes motiva a que los educadores y las instituciones integren a las plataformas IoT en la currícula de ciencia e ingeniería y le ayuden a los estudiantes a desarrollar la cultura digital y las habilidades de innovación.

Recursos Relacionados

  1. N. Park and Y. Ko, “Computer Education’s Teaching-Learning Methods Using Educational Programming Language Based on STEAM Education,” IFIP Int’l Conf. on Network and Parallel Computing, 2012, pp. 320-327.
  2. M. Resnick et al., “Scratch: Programming for All,” Comm. ACM, vol. 52, no. 11, 2009, pp. 60-67.
  3. E.R. Halverson and K. Sheridan, “The Maker Movement in Education,” Harvard Educational Rev., 84.4, 2014, pp. 495-504.
  4. SEcube information video: http://www.secube.eu/media/video.html

Editores Invitados

Marcello Coppola es director técnico de STMicroelectronics y tiene más de 20años de experiencia en la industria enfocada en el desarrollo de tecnologías novedosas. Posee un título de grado en ciencias de la computación de la Universidad de Pisa, Italia.Sus intereses de investigación incluyen HPC, IoT en la educación, sistemas ciber físicos, 5G, tecnologías automotrices y sistemas SoC multinúcleos y de muchos núcleos. Coppola es co-autor de más de 50 publicaciones científicas y mantiene varios roles en conferencias cumbres internacionales. Posee 26 patentes y está involucrado en múltiples proyectos de Investigación Europeos. Se lo puede contactar en marcello.coppola@st.com

George Kornaros es profesor ayudante de ingeniería informática en el Instituto de Educación Tecnológica de Creta, Grecia, en donde lidera el grupo de Sistemas Inteligentes y Arquitectura de Computadoras. Sus intereses de investigación incluyen arquitecturas multi núcleo, arquitecturas de comunicación de alta velocidad y sistemas embebidos y reconfigurables. Kornaros ha diseñado un procesador en red en un solo chip para la industria, y ha publicado más de 60 artículos científicos y editado el libro Sistemas Embebidos Multi-Core . Posee dos patentes y es miembro de la Cámara Técnica de Grecia. Se lo puede contactar en kornaros@ie.teicrete.gr.