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Herramienta de apoyo para las clases impartidas en laboratorios de informática: construcción de una solución en red basada en IPv6

Resumen

A partir de la experiencia docente universitaria, fue posible evidenciar algunos problemas que surgen, al utilizar los laboratorios de informática, en los procesos de enseñanza-aprendizaje. De hecho detectar una necesidad es el primer paso para planificar una solución. En este caso dicha solución ha sido el desarrollo de una aplicación en red que permita servir de soporte a las clases impartidas en el ámbito de los laboratorios de informática. Tomando en cuenta los múltiples usos de los mismos y la diversidad de contenidos de las materias, la solución busca integrar distintos recursos que agilizan algunas tareas requeridas por parte de los docentes y alumnos en la clase, para lo cual se desarrolló una aplicación en red basada en IPv6 que permite diferentes modos comunicacionales, admite el envío de archivos e imágenes, visualizar videos en simultaneo y, también cuenta con la posibilidad de chat.

1. Introducción

Actualmente existen diversos recursos provistos por las TIC (Tecnologías de la Información y Comunicación) que pueden servir de complemento a las clases tradicionales.

En otros casos es más que necesaria su incorporación, por ejemplo el uso de simuladores mediante los cuales el alumno puede interactuar con un hardware específico viendo su comportamiento.

Si bien es cierto que nuestros alumnos son “nativos digitales” [1] [2] [3] y están acostumbrados a usar las TIC como parte de su vida diaria, la incorporación de ellas al espacio áulico es muy bien recibida si bien no necesariamente una clase sería mejor que otra por el simple hecho de sumar tecnología. Cada recurso que se incorpora debe tener un objetivo preciso que permita complementar la clase o bien servir de soporte a la misma. “El uso de las TIC abre a los profesores múltiples oportunidades para localizar información, comunicarse y promover entre sus alumnos un aprendizaje significativo de las disciplinas bajo estudio. Sin embargo, el buen aprovechamiento de las TIC no ocurre por el mero hecho de contar con ellas en el aula, requiere el desarrollo de competencias por parte de los docentes”. [4]

Una simple necesidad o complejidad con la que se enfrenta un educador puede ser observada y analizada en función de las posibilidades que brindan las TIC.

Se presenta a continuación a modo de ejemplo la siguiente situación:

Los docentes en muchas oportunidades en laboratorios de informática con aproximadamente 30 computadoras disponibles necesitan compartir recursos que no implican solicitar que se instale un determinado software sino que los alumnos cuenten con un archivo con el que se va a trabajar en clase. Entonces el docente debería subir el archivo a un repositorio, al que los alumnos puedan acceder. Las posibilidades son diversas:

• Repositorios: Generalmente los repositorios que se utilizan son a nivel cátedra y no por cada curso en particular, entonces el docente no quiere subir un archivo que será para trabajar particularmente en una comisión ya que quedará accesible para alumnos que no lo requieran o desconozcan su finalidad. Por ello puede recurrirse a repositorios improvisados copiando una URL en el pizarrón para que cada alumno descargue en la computadora de trabajo el archivo ó acceda a la información que se requiere. Normalmente la URL no se visualiza bien, algún alumno tipeó mal y no la pudo acceder, etc.
• PenDrive: Los alumnos se acercan con el pendrive para grabar dicho archivo y prestan el pendrive a los alumnos que no tienen.
• Carpeta compartida: No en todas las instituciones está disponible una carpeta compartida que pueda ser accedida desde todas las computadoras, la cual suele estar configurada por un administrador de red. El docente graba allí el material y algún alumno por descuido en vez de copiarlo lo corta y lo pega en su computadora, dejando sin archivo a los alumnos que acceden a continuación. También el alumno puede subir archivos a la carpeta aunque el docente no lo desee. Otro error común es que algún alumno abra el archivo desde esa carpeta y entonces sus cambios queden grabados en el archivo compartido.

Sería mucho más simple si todos los alumnos pudieran ver dicho enlace ya en sus pantallas y hacer clic sobre él, o contar con una aplicación que permita enviar a todas las computadoras el archivo en cuestión por la red.

Esta y otras tareas diarias en las clases que tienen lugar en los laboratorios de informática, ha planteado la necesidad de contar con una aplicación en todas las máquinas que pueda ser administrada por el docente y permita compartir recursos.

2. Aplicación Desarrollada

La aplicación desarrollada cuenta con distintas funcionalidades (las cuales se presentan en la figura 1). Está disponible en las computadoras de los laboratorios de la universidad y es actualmente utilizada por docentes de distintas materias resultando un importante recurso complementario para sus clases prácticas.

Fig. 1.  Funcionalidades de la Aplicación

1. Envío de Archivos:
   • Elegir a qué máquinas puntuales enviar determinados recursos, de modo tal que un alumno que haya faltado a la práctica anterior pueda recibir los archivos trabajados con los que continuará la actividad.
   • Enviar ejercicios a alumnos que terminaron la práctica anterior, mientras se espera el progreso de otros alumnos, lo cual permite que cada alumno pueda trabajar a su propio ritmo.
2. Envío de Imágenes:
   • Permite el envío de una imagen, por ejemplo se envía un diagrama para que los alumnos analicen.
   • Reproducción de Video:Enviar un video y que por streaming en simultáneo lo vean todos los alumnos, por ejemplo ante la ausencia de un proyector el docente lleva parlantes que conecta en su computadora y todas en todas las computadoras sin audio se reproduce el video al mismo tiempo.
3. Chat:
   • Comunicación con algún alumno puntual por el chat de la aplicación
   • Uso del chat para enviar de información puntual, por ejemplo una URL a la que se desea que ingresen los alumnos, un fragmento de código para que analicen, etc.
   • El docente plantea un desafío y los alumnos por medio del chat dan respuesta al mismo, el docente visualiza qué alumno fue el primero en dar la respuesta correcta. Esto ayuda a identificar entre un grupo grande de alumnos la respuesta correcta y de quién proviene
4. Respuestas:
   • Módulo de Estadísticas: Esta funcionalidad aún no se encuentra desarrollada pero se ha planificado un recurso adicional dentro de la aplicación donde el docente pueda escribir una pregunta y sus respuestas posibles. Cuando los alumnos seleccionen una respuesta el docente podrá ver los porcentajes de elección de cada respuesta posible pudiendo si lo desease hacer clic en esos valores y ver qué alumnos puntualmente dieron esas respuestas. Esto permitirá saber quiénes se han equivocado para hacer un seguimiento más detallado de las actividades de esos alumnos, hacer alguna mención a quien haya contestado bien una pregunta compleja, etc. También se podrán  visualizar las computadoras desde las cuales no se haya recibido respuesta alguna.

2.1 Aspectos Técnicos

2.1.1 Desarrollo para IPv6

Se desarrolló una aplicación en red considerando al protocolo de Internet  Versión 6 (IPv6) que incorpora diversas características que resultan de interés. A continuación se hace una síntesis de las más importantes:

• Mayor cantidad de direcciones: “El protocolo IPv4, dispone sólo  de 32 bits de direcciones proporcionando un espacio teórico de 232 (aproximadamente cuatro mil millones) interfaces de red únicas globalmente direccionables. IPv6 en cambio tiene direcciones de 128 bits y por tanto puede direccionar 2128 interfaces de red
   (340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456)." [5]
• Multicast: IPv6 no emplea la técnica de difusión (broadcast) para comunicar con todos los nodos en un segmento de red. Esa funcionalidad se realiza empleando multidifusión (multicast) [6]. La multidifusión IP, consiste en enviar datagramas IP a un grupo de receptores interesados, previa suscripción a un grupo multicast, empleando una única trasmisión (tal como se ejemplifica en la figura 2). Puede funcionar en comunicaciones de los tipos uno-varios o varios-varios.
• Seguridad Incorporada: IPv6 incluye de forma nativa IPSEC, que permite la autenticación, encriptación y compresión del tráfico IP. Esto permite utilizar seguridad sin tener que configurar algo particular en cada aplicación [7].
• Aplicaciones: IPv6 permite el uso de jumbo gramas, paquetes de datos de mayor tamaño (hasta 64 bits). Para dar mejor soporte a tráfico en tiempo real (ej. videoconferencia), IPv6 incluye etiquetado de flujos en sus especificaciones. Con este mecanismo los encaminadores o routers pueden reconocer a qué flujo extremo a extremo pertenecen los paquetes que se transmiten.
• Plug and Play: IPv6 incluye en su estándar el mecanismo "plug and play", lo cual facilita a los usuarios la conexión de sus equipos a la red. La configuración se realiza automáticamente. Esto permite que al conectar una máquina a una red IPv6, se le asigne automáticamente una (o varias) direcciones IPv6.
• Movilidad: IPv6 incluye mecanismos de movilidad más eficientes y robustos lo cual beneficiará no sólo a los usuarios de telefonía y dispositivos móviles, sino que también permitiría (por ejemplo) tener buenas conexiones a internet durante los vuelos de avión.
• Extensibilidad: IPv6 ha sido diseñado para ser extensible y ofrece soporte optimizado para nuevas opciones y agregados, permitiendo introducir mejoras en el futuro.
• VOIP: Dos de los problemas actuales de los servicios de Voz sobre IP (VoIP) son calidad de Servicio (QoS)  y Network Address Translation (NAT).

Las aplicaciones futuras deben considerar a los usuarios de IPv6, no solo para soportar el protocolo sino también para sacar ventaja del nuevo protocolo.
Muchos de los frameworks de desarrollo ya incorporan clases y herramientas para facilitar el desarrollo de aplicaciones en IPv6. Por ejemplo el framework Microsoft.NET versión 4 o superior trae incorporadas funciones para el manejo de IPv6 como ser el envío y recepción de paquetes multicast. En la figura 2 puede verse la creación de un socket desde .NET creado con el protocolo IPv6.

Fig. 2. Funciones IPv6 incorporadas en Microsoft .NET

Una de las principales características del nuevo protocolo es la habilidad de enviar un único mensaje y que el mismo sea recibido por un conjunto de máquinas en la red, esta nueva característica se conoce como multicast (Multicast permite la creación de grupos, donde cada equipo puede agregarse a uno o más grupos y recibir los mensajes que se envíen a esos grupos) A continuación se muestra una porción de código para agregar una dirección IP a un grupo multicast:

IPv6MulticastOption ipv6McastOption= new
IPv6MulticastOption(
(IPAddress)multicastJoinList[i],
((IPAddress) localInterfaceList[j]).ScopeId);

Con posterioridad se debe configurar el socket para indicar que se enviará un paquete multicast que llegará a todo el grupo.

mcastSocket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.IPv6,
SocketOptionName.AddMembership, ipv6McastOption);

Con el uso de multicast, las direcciones de broadcast ya no son utilizadas. Un equipo puede entonces recibir mensajes dirigidos a su propia dirección IP o a la dirección de los grupos de la cual forma parte.

2.1.2 Desarrollo con C4F Vista Peer to Peer Kit

Este framework incluye controles peer to peer (P2P) que se pueden utilizar para crear distintas aplicaciones. También íconos que facilitan la creación de aplicaciones que incluyan chat, streaming de audio, envío de archivos, etc. Ver figura 3.

Fig. 3. Construcción inicial de la aplicación utilizando comandos pre-configurables

2.2 Características de Funcionamiento

El icono “docente” es el que inicia la aplicación  eligiendo un nombre del grupo y una clave asociada, por defecto trae el nombre del usuario logueado en la computadora junto con el número del laboratorio y computadora (ver figura 4).

Fig. 4. Logueo del Docente

Esto inicia la aplicación pudiendo el docente elegir el modo de actuación. Existen  tres modos de uso:

• Comunicación Simple: Siempre el emisor es el Docente y el Receptor es el Alumno. Representada de forma simbólica en la aplicación como (D->A).
• Comunicación Doble: Se produce en ambos sentidos tanto el Docente como el alumno pueden enviar y recibir información mediante la aplicación, ambos son emisores si lo desean (D<->A).
• Comunicación Total: Se agrega a la anterior la posibilidad que un alumno se comunique por el chat o envíe recursos a otro alumno sin intervención del docente. (D<->A  y  A<->A).
Es el educador quién gestiona la forma en que se utilizará el sistema con lo cual cuando los alumnos escriben el nombre del grupo y contraseña habilitada por la sección docente, reciben en cada computadora un mensaje de control que habilita o inhabilita los distintos controles asociados a las opciones de comunicación.  En general los educadores de los primeros años deciden que la mejor estrategia es que el docente  sea el mediador de toda comunicación eligiendo la más simple, algunos utilizan la doble pero no la comunicación total para que los alumnos no se dispersen usando el chat con sentido no académico por ejemplo. Sin embargo en los años posteriores el educador propone en muchos casos que los alumnos se envíen entre sí las resoluciones hechas y que los otros equipos puedan observar como resolvió otro grupo el mismo planteo analizando luego las diferencias de manera conjunta. La herramienta tiene las opciones para que el docente pueda identificar la más conveniente.

 

Fig. 5. Pantalla Principal

 

3. Conclusiones y Trabajos Futuros

Siempre es posible apoyarse en la tecnología para poder añadir valor agregado a las tareas diarias y esta experiencia es una prueba de ello.

Quedan aún cuestiones por mejorar a nivel general en cuanto a diseño de la aplicación. Por otra parte se planifica la incorporación de un módulo que permita dar respuesta en forma de selección múltiple a una pregunta efectuada y que el docente pueda visualizar los porcentajes obtenidos por cada respuesta.

También se plantea como trabajo futuro la realización de una encuesta a los educadores que concurren a los laboratorios para conocer qué porcentaje de ellos utilizan la herramienta y en caso de utilizarla qué mejoras creen que podrían incorporarse. Así también se planea realizar un seminario de capacitación en donde se muestre como puede utilizarse la herramienta y en qué casos podría ser de utilidad al educador. Es posible que algunos formadores desconozcan la existencia de esta aplicación ó bien no puedan descubrir un uso concreto para las clases de su materia con lo cual explicar cómo funciona en un laboratorio, que puedan ver como se configura y utiliza de forma simple y conocer además las distintas formas de uso de la aplicación creemos que será muy enriquecedor.

El objetivo del presente artículo es compartir esta experiencia y una vez optimizada la aplicación ofrecerla sin costo alguno a instituciones que cuenten con laboratorios de informática y deseen utilizarla.

Bibliografía

1. Prensky, M.: Nativos digitales, inmigrantes digitales. On the horizon, vol. 9, Nro. 6 (2001)
2. Piscitelli, A. "Nativos digitales." Buenos Aires: Santillana (2009).
3. Palfrey, J,  Gasser U.. Born digital: Understanding the first generation of digital natives. Basic Books, (2013).
4. Montoro García J., Morales Martínez G., Valenzuela González J.: Competencias para el uso de tecnologías de la información y la comunicación en docentes de una escuela normal privada, Virtualis, Vol 5 Nro. 9 (2014)
5. Palet Martínez, Jordi. “¿Qué es IPv6? – Portal de Transición a IPv6 de América Latina y el Caribe.
   http://portalipv6.lacnic.net/es/ipv6/novedades/qu-es-ipv6
6. Introducción a IPv6: Multicast en IPv6. Portal IPv6 Cuba (2003).
   http://www.cu.ipv6tf.org/multicastipv6.htm
7. Feyrer, Hubert, O’ Reilly. “The future of the Internet” (2001).
   http://onlamp.com/pub/a/onlamp/2001/05/24/ipv6_tutorial.html

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