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Integración de componentes tecnológicos desarrollados para la plataforma Moodle que permitan
desarrollar cursos con características de aprendizaje adaptativo y gamificación.
Cesar Humberto Varela Valencia, [email protected]
Trabajo de Grado presentado para optar al título de Ingeniero de Sistemas
Asesor: Emilia Rocío Segovia Jiménez, Magíster (MSc) en Ingeniería de Sistemas.
Universidad de San Buenaventura Colombia
Facultad de Ingeniería
Ingeniería de Sistemas
Santiago de Cali, Colombia
2018
Citar/How to cite [1]
Referencia/Reference
Estilo/Style:
IEEE (2014)
[1] H. Varela Valencia, C, “Integración de componentes tecnológicos desarrollados
para la plataforma Moodle que permitan desarrollar cursos con características
de aprendizaje adaptativo y gamificación.”, Trabajo de grado Ingeniería de
Sistemas, Universidad de San Buenaventura Cali, Facultad de Ingeniería, 2018.
Bibliotecas Universidad de San Buenaventura
Biblioteca Fray Alberto Montealegre OFM - Bogotá.
Biblioteca Fray Arturo Calle Restrepo OFM - Medellín, Bello, Armenia, Ibagué.
Departamento de Biblioteca - Cali.
Biblioteca Central Fray Antonio de Marchena – Cartagena.
Universidad de San Buenaventura Colombia
Universidad de San Buenaventura Colombia - http://www.usb.edu.co/
Bogotá - http://www.usbbog.edu.co
Medellín - http://www.usbmed.edu.co
Cali - http://www.usbcali.edu.co
Cartagena - http://www.usbctg.edu.co
Editorial Bonaventuriana - http://www.editorialbonaventuriana.usb.edu.co/
Revistas - http://revistas.usb.edu.co/
Biblioteca Digital (Repositorio)
http://bibliotecadigital.usb.edu.co
Dedicatoria
A la vida por permitirme obtener un logro más.
A mi padre Cesar Tulio Varela y a mi madre Melida Valencia Rojas, por su apoyo incondicional,
su ejemplo, creer en mí y ser mis faros guías.
A mi hermano Mauricio Varela Valencia (QEPD) por ser mi guía, mi compañero, mi amigo.
A mi familia y amigos por su acompañamiento y apoyo tanto en los momentos buenos como en
los malos.
Gracias a cada una de esas personas que ha sido posible alcanzar esta meta y como recompensa
por todo lo que han hecho, aquí les ofrezco mi esfuerzo y dedicación plasmados en estas líneas.
Agradecimientos
Agradezco a la vida por permitirme alcanzar una nueva meta, a mis padres, hermanos, familia y
amigos por su apoyo incondicional, consejos y ánimos cuando más se necesitaban para culminar
esta etapa de pregrado.
A los docentes por brindar una formación integral que me hicieron crecer como profesional y
personalmente. A la directora del proyecto Roció Segovia y al profesor Walter Magaña por su
tiempo, colaboración y guía para el desarrollo de este proyecto.
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN 8
1. INTRODUCCIÓN 10
1.1. Contexto 10
1.2. Planteamiento del Problema 11
1.3. Justificación del Problema 11
1.4. Oportunidad de Mejora 11
1.5. Objetivo General 12
1.6. Objetivos Específicos 12
1.7. Descripción de la Solución 12
1.7.1. Proceso de Ingeniería 12
1.7.2. Productos de Software 13
1.7.3. Productos No Software 13
2. MARCO TEÓRICO 15
2.1. Sistemas de gestión de aprendizaje 15
2.1.1. Open source: Moodle 15
2.1.2. Comercial: BlackBoard 16
2.1.3. En la nube: Udemy 17
2.2. Gamificación 18
2.3. Aprendizaje adaptativo y evaluación adaptativa 20
2.4. Análisis de plugins para Moodle 21
3. PROCESO DE INGENIERÍA DE SOFTWARE 24
3.1. Modelo de proceso de desarrollo de software. 24
3.1.1. Descripción de Iteraciones realizadas 25
3.2. Educción de Requisitos 26
3.2.1. Técnica utilizada: 26
3.2.2. Requisitos funcionales documentados 27
3.3. Análisis y Diseño 28
3.3.1. Objetivos de Arquitectura y Limitaciones. 28
3.3.2. Requisitos No Funcionales. 28
3.4. Diseño de la Arquitectura. 29
3.4.1. Vista de Alto Nivel. 29
3.4.2. Vista de Procesos. 30
3.4.3. Vista Lógica. 31
3.4.4. Vistas de Desarrollo. 36
3.5. Patrones de Diseño Utilizados 37
3.6. Justificación de Diseño 37
3.7. Desarrollo 38
3.7.1. Tecnologías utilizadas 38
3.8. Pruebas y Evaluación de Software 38
3.8.1. Casos de Prueba 38
3.8.1.1. Caso de Prueba No 1 38
3.8.1.2. Caso de Prueba No 2 39
3.8.2. Resumen Pruebas Funcionales 40
3.9. Acceso a la Aplicación 42
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 43
4.1. Análisis de Impactos 43
4.2. Proceso y análisis del caso de estudio 44
4.3. Utilización de herramientas 52
4.4. Análisis de diseño de componentes 52
4.5. Cumplimiento de Objetivos 53
4.6. Conclusiones 53
4.7. Experiencia de diseño en ingeniería de software 54
4.8. Trabajos Futuros 54
5. REFERENCIAS 55
6. ANEXOS 58
LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Análisis plugin seleccionados .......................................................................................... 23
Tabla 2: Iteracion 1 del proyecto .................................................................................................... 26
Tabla 3: Especificación y priorización de requisitos funcionales .................................................. 27
Tabla 4: Matriz de especificación y clasificación de requisitos no funcionales. ........................... 29
Tabla 5: Caso de prueba 1 .............................................................................................................. 39
Tabla 6: Caso de prueba 2 .............................................................................................................. 40
LISTA DE FIGURAS
Ilustración 1 Página oficial Moodle.org ......................................................................................... 16
Ilustración 2 Historia de las versiones Moodle .............................................................................. 16
Ilustración 3 Página oficial BlackBoard ......................................................................................... 17
Ilustración 4 Página Oficial Udemy ............................................................................................... 18
Ilustración 5 Pirámide de conceptos claves en el proceso de gamificación [24]. .......................... 19
Ilustración 6 Diferencias y convergencias entre aprendizaje personalizado, diferenciado y
adaptativo [27]. ............................................................................................................................... 20
Ilustración 7 Repositorio plugins Moodle. ..................................................................................... 21
Ilustración 8 Modelo puro de proceso basado en reutilización ...................................................... 24
Ilustración 9 Modelo real del proceso basado en la reutilización .................................................. 25
Ilustración 10 Resumen de iteraciones ........................................................................................... 25
Ilustración 11 Arquitectura Moodle ............................................................................................... 30
Ilustración 12 Vista de Procesos del sistema de aprendizaje Moodle ............................................ 30
Ilustración 13 Vista de proceso CodeRunner ................................................................................. 31
Ilustración 14 MER Actividades .................................................................................................... 32
Ilustración 15 MER Chat - Foro ..................................................................................................... 32
Ilustración 16 MER Encuestas - Etiquetas ..................................................................................... 33
Ilustración 17 MER Retroalimentación .......................................................................................... 33
Ilustración 18 MER Taller .............................................................................................................. 34
Ilustración 19 MER Quiz ............................................................................................................... 35
Ilustración 20 Diagrama de despliegue a alto nivel ....................................................................... 36
Ilustración 21 Diagrama de despliegue plugin CodeRunner .......................................................... 37
Ilustración 22 Validaciones del funcionamiento del plugin. .......................................................... 41
Ilustración 23 Plantilla CSV de cargue de usuarios ....................................................................... 45
Ilustración 24 Configuración de Niveles ........................................................................................ 46
Ilustración 25 Configuración reglas LevelUp! ............................................................................... 46
Ilustración 26 Reporte .................................................................................................................... 47
Ilustración 27 Plantillas ejecución código ...................................................................................... 48
Ilustración 28 Configuración casos de prueba ............................................................................... 48
Ilustración 29 Ejecución de la actividad......................................................................................... 49
Ilustración 30 Estadísticas actividad .............................................................................................. 50
Ilustración 31 Calificaciones .......................................................................................................... 50
Ilustración 32 Estadística por alumno. ........................................................................................... 51
Ilustración 33 Intentos realizados ................................................................................................... 52
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 8
RESUMEN
El programa de Ingeniería de Sistemas de la Universidad San Buenaventura Cali, se ha
preocupado por estar a la vanguardia en temas de investigación en gamificación, máquinas de
aprendizaje y aprendizaje adaptativo a través de las plataformas educativas, con el objetivo de
mejorar en el proceso de aprendizaje y proponer herramientas que sean atractivas a los alumnos
de la Universidad San Buenaventura para impulsar el aprendizaje autónomo, además de brindar a
los docentes de la institución herramientas que optimicen la realización de actividades y
evaluaciones de acuerdo al progreso que tenga cada estudiante a través de la plataforma educativa
Moodle.
Para ayudar a los docentes y estudiantes de la Universidad San Buenaventura a mejorar tanto en
la enseñanza como en el aprendizaje de una forma más dinámica e interesante a través del uso de
la plataforma Moodle, se realizó una búsqueda de plugins desarrollados sobre Moodle que
implementaran los conceptos de gamificación y aprendizaje adaptativo que pudieran ser
integrados de forma satisfactoria, permitiendo lograr realizar una plataforma a la medida.
Como resultado del proceso investigativo se logró conocer y efectuar la reutilización de la
plataforma Moodle con los plugins seleccionados de gamificación y aprendizaje adaptativo y en
consecuencia con lo anterior, lograr hacer una plataforma Moodle a la medida para el grupo de
investigación Lidis y finalmente hacer uso de la plataforma a la medida en los cursos de
Estructura de Datos y Lógica de la facultad de Ingeniería.
Palabras clave: Gamificación, Sistemas de gestión de aprendizaje, Aprendizaje adaptativo
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 9
ABSTRACT
The Systems Engineering program of the University San Buenaventura Cali, has been concerned
to be at the forefront in research topics in gamification learning machines adaptive learning,
through educational platforms with the objective of improving the learning process and propose
tools that are attractive to students of San Buenaventura University to promote self-sufficient
learning, in addition to providing teachers of the institutions tools that optimize the fulfillment
activities and evaluation according to progress that each student has through the Educational
Platform Moodle.
To help teachers and students of San Buenaventura University to progress both teaching and
learning in a more dynamic and striking way through the use of the Moodle Platform, a research
was made for plugins developed on the platform Moodle that implemented the concepts of
gamification and adaptive learning that could be integrated in a satisfactory way allowing
achievement a platform tailor.
As a result of investigative process it was possible to know and effect the re-use of the Moodle
Platform with the select plugins of gamifications and adaptive and consequently with above to
make a Moodle Platform tailored for the Lidis research group and finally to do use of the
Platform tailored on the courses of Data Structure and logic of the faculty of engineering.
Keywords: Gamification, Learning management system, Adaptive learning.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 10
1. INTRODUCCIÓN
1.1. Contexto
En la actualidad, la educación y la tecnología a nivel mundial han estado en constante evolución
de acuerdo a las necesidades que surgen en la sociedad cada día. Tal evolución permitió que a
finales del siglo XX e inicios del siglo XXI surgiera el concepto “Sociedad del Conocimiento”
[10] en el cual se hace mención al uso de la educación y la tecnología para transformar una
realidad, ya sea social, económica, política o cultural [11].
El paradigma de educación usado en la actualidad en la mayoría de las instituciones educativas de
primaria, secundaria y educación superior es aquel donde el profesor es transmisor de
conocimiento único hacia los estudiantes receptores pasivos [12]. Tal paradigma ha quedado
obsoleto debido al gran auge que ha tenido la tecnología y que permite que el acceso a la
información cada día sea más fácil, lo que hace de suma importancia realizar un cambio en el
paradigma de la educación por uno donde se pueda lograr una buena integración entre la
educación y la tecnología para que las clases sean dinámicas, interactivas y participativas [13].
Con la adaptación de la tecnología en la educación se tiene como finalidad lograr una mayor
comprensión de los temas educativos, generar autonomía, reforzar el trabajo en equipo, generar
pensamiento crítico y permitir la flexibilidad en el aprendizaje, y en los profesores apoyarlos a
ser más eficientes en su trabajo [14].
Entre los paradigmas educativos que hay en la actualidad, surge el concepto de aprendizaje
adaptativo el cual consiste en dar solución mediante la diversidad, dado que ninguna persona
aprende de la misma forma ni maneja el mismo ritmo de aprendizaje por lo que este concepto
apunta hacia un aprendizaje personalizado [15]. El aprendizaje adaptativo no es únicamente para
el estudiante, también es útil para el docente el cual permite realizar un seguimiento al alumno y
así mismo brindar apoyo enfocado de acuerdo al tipo de dificultades que presente el estudiante
[3].
Por otra parte, desde hace unos años ha surgido el termino gamificación, el cual comprende el
uso de técnicas, herramientas y mecánicas propias utilizadas en los juegos para ser aplicadas a
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 11
entornos tanto empresariales como educativos con el objetivo de generar un ambiente llamativo y
motivador para el usuario y aumente el compromiso con el desarrollo de la actividad [16].
1.2. Planteamiento del Problema
La problemática del proyecto se enfoca en buscar las herramientas tecnológicas disponibles en la
actualidad que permitan mejorar los procesos de enseñanza cambiando el aprendizaje tradicional
por el aprendizaje adaptativo en combinación con estrategias de gamificación para desarrollar
cursos de mayor contenido e impacto que permitan adaptarse al ritmo de aprendizaje de cada
alumno dentro de los parámetros de cada curso. Dichas herramientas deben ser capaces de
integrarse a la plataforma Moodle de la Universidad San Buenaventura Cali.
1.3. Justificación del Problema
La educación y la tecnología se encuentran en un momento que se está invirtiendo mucho
esfuerzo para cambiar el paradigma de la educación convencional, por uno que se adapte a las
necesidades que se presentan actualmente para que el proceso educativo sea dinámico, interactivo
y participativo. Con la ayuda de la tecnología se logra mejorar el proceso educativo tanto para el
docente como para el estudiante.
En la actualidad existen los sistemas E-Learning, que son plataformas educativas que se
convierten en repositorio de información en la cual se guarda el material para las clases, que
consta de videos, documentos y evaluaciones. No obstante tales plataformas continúan con el
paradigma de educación convencional cambiando al docente quien era el transmisor de la
información por una herramienta virtual que es la encargada de transmitir la información.
1.4. Oportunidad de Mejora
La Universidad San Buenaventura Cali, cuenta con la plataforma educativa Moodle 3.0.5, como
herramienta de apoyo para el proceso de enseñanza y evaluación a los estudiantes de pregrado y
postgrado en sus diferentes cursos durante un periodo académico. Sin embargo dicha plataforma
hace uso de sus funcionalidades de fábrica, sin hacer ninguna modificación o desarrollo posterior
que permita maximizar su potencial tal como lo ha hecho la Universidad de Canterbury con la
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 12
desarrollo e implementación del tipo de pregunta CodeRunner en los cursos de programación [9].
Al ser una plataforma libre es posible realizar desarrollos para realizar mejoras y hacer que la
plataforma sea más robusta para la comunidad estudiantil de la Universidad San Buenaventura
Cali.
1.5. Objetivo General
Integrar componentes tecnológicos desarrollados para la plataforma Moodle que permitan diseñar
cursos con características de aprendizaje adaptativo y gamificación.
1.6. Objetivos Específicos
Identificar y seleccionar componentes de aprendizaje adaptativo y gamificación factibles
de integrar en una versión de Moodle.
Integrar los componentes seleccionados para definir una versión a la medida de la
plataforma Moodle.
Validar la integración mediante la configuración de un caso de estudio, con un grupo de
estudiantes del programa de ingeniería de sistemas.
1.7. Descripción de la Solución
1.7.1. Proceso de Ingeniería
Descripción del modelo de proceso utilizado en el desarrollo de la solución y explicación de las
fases del proceso de ingeniería realizado.
El proceso de ingeniería utilizado para el desarrollo de este proyecto se realizó en las siguientes
fases.
Fase de Investigación: Se conceptualizó sobre los distintos sistemas de gestión de
aprendizaje LMS que existen en el mercado, como es su funcionamiento y aplicación en
distintas áreas, tanto laborales como escolares para capacitar, enseñar y gestionar
conocimiento a través de una plataforma virtual.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 13
Fase de educción: Se realizó el levantamiento de requerimientos para cumplir los
objetivos planteados y las funcionalidades que se esperaban de la plataforma Moodle a la
medida.
Fase de análisis y Re-ingeniería del diseño: Al ser un proyecto basado en la reutilización,
se indagó y conoció sobre su funcionamiento, arquitectura y plugins ofrecidos en los
repositorios de Moodle y la selección de los plugins para cumplir con los objetivos.
Fase de integración: Se realizó la instalación de la plataforma Moodle en el servidor del
grupo Lidis y la integración de los plugins seleccionados para cumplir con los objetivos
planteados mediante manual de usuario de instalación creado para el proyecto que se
encuentra en el apartado de anexos, validado durante el proceso siguiendo el manual de
usuario de instalación y ajuste del diseño de la presentación del Moodle para el grupo
Lidis.
Fase de pruebas: Se creó un manual de usuario para la utilización de plugins que se
encuentra en el apartado de anexos, se crearon dos cursos, uno de Estructura de Datos y
otro de Lógica en el cual se realizó la población de los alumnos a través del proceso de
cargue masivo por medio de una plantilla que tiene la plataforma Moodle y se crearon
actividades que permiten la integración de los plugins seleccionados.
1.7.2. Productos de Software
• Plataforma Moodle a la medida instalada en el servidor del grupo Lidis.
• Código fuente de Moodle Versión 3.1.10.
• Código fuente de los plugins integrados en la versión de Moodle a la
medida.
1.7.3. Productos No Software
• Diagrama de modelo entidad relación de Moodle.
• Diagrama de arquitectura de alto nivel de Moodle.
• Diagrama de componentes de Moodle.
• Matriz de caracterización de plugins.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 14
• Manual de instalación de la plataforma Moodle en el servidor del grupo
Lidis.
• Manual de usuario para la utilización de plugins
• Listado de objetos de base de datos modificado por los plugins
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 15
2. MARCO TEÓRICO
2.1. Sistemas de gestión de aprendizaje
“Los sistemas de gestión de aprendizaje (Learning Management Systems) son plataformas de
software instalados en un servidor web o en intranets, que son utilizados para crear, aprobar,
administrar, almacenar, distribuir, gestionar las actividades de formación virtual y hacer
seguimiento a los aprendices tanto para corporaciones o instituciones educativas” [17].
Los sistemas de gestión de aprendizaje pueden ser utilizados en:
Empresas: ayuda a los empleadores a capacitar y a identificar las falencias en el personal
y reforzarlas para mejoras internas. Estos cursos suelen ser de duración corta [5].
Instituciones educativas: ayuda al docente a manejar los cursos, poder interactuar con los
estudiantes y ofrecer un soporte continuo a medida del progreso en el curso. Estos cursos
suelen estar disponibles durante la duración del semestre [5].
2.1.1. Open source: Moodle
(Modular Object Oriented Dynamic Learning Environment – Entorno de aprendizaje Modular
Orientado a Objetos) Fue creado por Martin Dougiamas, en el año 2001 Moodle 1.0 es lanzado
como una plataforma de código abierto bajo la licencia publica general GNU para desarrollar y
administrar cursos en línea. Esta plataforma podía ser bajada mediante CVS, y en el 2013 fue
remplazado por Git [1].
Moodle nace como respuesta a la necesidad de un método alternativo de enseñanza en línea
donde aplicando su diseño en las ideas del aprendizaje constructivista y el aprendizaje
cooperativo.
A continuación en la ilustración 1, se observa la captura de pantalla del portal oficial de Moodle.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 16
Ilustración 1 Página oficial Moodle.org
En la ilustración 2, se observa las versiones Moodle y sus fechas de soporte.
Ilustración 2 Historia de las versiones Moodle
2.1.2. Comercial: BlackBoard
Compañía fundada por Michael Chasen, Daniel Cane, Matthew Pittinsky y Stephen Gilfus a
medidos del año 1997. “La aplicación se encuentra diseñada para ser flexible, escalable, dispone
de herramientas interactivas, aplicaciones que apoyan la calidad de los servicios educativos,
integración de comunicaciones para integrar contenido propio o de terceros y también cuenta con
un sistema de análisis de resultados que se sean aplicados en el sector de las instituciones
universitarias, la educación primaria o secundaria y también en el sector empresarial” [17].
Blackboard dentro de su línea de productos incluye:
Learn: aplicación de enseñanza, aprendizaje, creación de comunidades y uso compartido
de conocimientos en línea [18], [19].
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 17
Grader: aplicación móvil diseñada para profesores para que puedan corregir, comentar y
calificar actividades de los alumnos [19].
Collaborate: aplicación de colaboración en el aprendizaje en línea con pizarra interactiva,
video y audio [19].
Analytics: Aplicación que extrae datos de BlackBoard Learn, transforma y reúne el
análisis de los datos para identificar fortalezas y debilidades de los alumnos [18], [19].
A continuación en la ilustración 3, se observa captura de pantalla del sitio oficial de Blackboard.
Ilustración 3 Página oficial BlackBoard
2.1.3. En la nube: Udemy
Udemy proporciona una plataforma de aprendizaje en línea que permite a profesores y a expertos
en temas como emprendimiento, TI, Desarrollo de Software, arte, deporte entre otros [20] poder
crear cursos bajo demanda que se encontraran disponibles de por vida, unos son de forma gratuita
y otros son pagos entre el promedio de 10 a 200 dólares [21].
De acuerdo al análisis realizado por Castro [17], los sistemas LMS tienen unas características
particulares tales como la administración, control y seguimiento del proceso de aprendizaje,
realizar evaluaciones, generar informes, promover una pedagogía constructivista social y
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 18
calendarizar las actividades, por ese motivo las plataformas en la nube no son consideradas LMS
porque están enfocadas al desarrollo de MOOC (Cursos Online Abiertos y Masivos).
En la ilustración 4, se observa captura de pantalla del sitio oficial de Udemy.
Ilustración 4 Página Oficial Udemy
2.2. Gamificación
Se entiende por gamificación, al uso de técnicas, herramientas y mecánicas propias utilizadas en
los juegos para ser aplicadas a entornos tanto empresariales como educativos con el objetivo de
generar un ambiente llamativo y motivador para el usuario y aumente el compromiso con el
desarrollo de la actividad [16], [22].
A mediados del 2010 el término empieza a tomar fuerza a nivel mundial en áreas tanto
empresariales como educativas. Pero en el 2002 el término de gamificación nace a través de Nick
Pelling. Existen varias definiciones de gamificación pero el autor Pelling sugiere dos [23].
1. La Gamificación es el uso de elementos de diseño del juego en contextos no relacionados
con el juego.
2. La gamificación es el proceso de pensar en juegos y mecánicas del juego para atraer a los
usuarios y resolver problemas.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 19
“El proceso de la gamificación no significa realizar un juego, sino tomar los elementos que hacen
que un juego sea atractivo e incorporarlo a otras áreas o actividades no recreativas”. Dentro del
proceso de la gamificación un buen diseño del juego puede cambiar el comportamiento humano y
aumentar la productividad, por esto se deben tomar en cuenta tres conceptos claves dentro de la
gamificación, que se observan en la ilustración 5 los conceptos claves de la gamificación [22],
[23].
Ilustración 5 Pirámide de conceptos claves en el proceso de gamificación [24].
La gamificación en el entorno educativo se encuentra en aumento porqué en varias partes del
mundo se encuentran artículos relacionados con la gamificación y la educación. Las experiencias
van en aumento aunque la creación de estrategias de gamificación no es una tarea fácil, es un
proceso lento, costoso, consta de una alta inversión en infraestructura y aumento de la labor del
docente para poder alcanzar la integración de la gamificación en el aula de clase y poder
encontrar herramientas que sirvan para mejorar la forma en que se enseña, se aprende y aumentar
el compromiso con el proceso educativo [16], [25]:
Dinámicas
•Se refiere a las motivaciones que llevan al ser humano a jugar. Dentro de ellas se encuentras lasemociones, el reconocimiento, la colaboración y la competencia. Las dinámicas del juegocorresponden a la pregunta ¿Por qué el usuario desea participar en una actividad lúdica?
Mecanicás
•Son las reglas y retos que propone el juego. Entre ellas se encuentra la recolecion de objetos,clasificaciones, los niveles, las respuestas los premios entre otros.
Componentes
•Se refiere a componentes como logros, insignias, desbloqueo de contenido, regalos, niveles,puntos entre otros.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 20
2.3. Aprendizaje adaptativo y evaluación adaptativa
Entre los siglos XIX y XX varios autores han trabajado sobre los diferentes estilos de aprendizaje
para establecer la forma del aprendizaje de las personas. El estilo de aprendizaje son aquellos
rasgos cognitivos, afectivos y fisiológicos que sirven como indicadores como los individuos
perciben, interacciona y responden a sus cambiantes de aprendizaje. Este concepto ha sido
tomado de Keefe y Thompson en el año 1987 y es el que tiene mayor aceptación [26].
Con la incursión de la tecnología en muchas áreas y en específico en el área de la educación y los
avances tecnológicos desde la década del 70 con el área de la inteligencia artificial nace el
concepto de aprendizaje adaptativo que es un método de instrucción que utiliza un sistema
computacional para crear experiencia personalizadas de aprendizaje y la evaluación adaptativa es
una prueba interactiva por computadora que administra los reactivos de manera eficiente con base
en el nivel de desempeño del estudiante [27].
La tendencia del aprendizaje adaptativo es a personalizar la educación de acuerdo a la necesidad
y habilidades que tiene cada estudiante y poder ofrecer varias alternativas. Existe confusión
conceptual entre los términos de aprendizaje adaptativo y el aprendizaje personalizado y un error
es utilizarlo como sinónimos. En la ilustración 6, se muestran las diferencias entre el aprendizaje
personalizado, diferenciado y adaptativo [27].
Ilustración 6 Diferencias y convergencias entre aprendizaje personalizado, diferenciado y adaptativo [27].
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 21
La evaluación adaptativa nace a partir de una serie de aplicaciones exitosas que surgieron a partir
de 1905 con el desarrollo del primer examen adaptativo de Alfred Binet “Binet IQ Test”. Este
tipo de pruebas se componen de un banco de preguntas que tienen un peso específico. Los
elementos son seleccionados para que coincidan con el nivel de aprendizaje de la persona, y a
medida que se responde correctamente, aumentara el nivel de dificultad de la siguiente pregunta,
y si falla la siguiente pregunta será de menor dificultad. Se dará por finalizada la prueba cuando
se cumpla con el objetivo establecido [27], [28].
2.4. Análisis de plugins para Moodle
En la ilustración 7, se encuentra la página oficial de Moodle en la cual se pueden descargar los
plugins o complementos que sirven para añadir características adicionales como tipos de
preguntas, bloques, actividades y comportamientos de disponibilidad a la funcionalidad estándar
de Moodle. A partir de la versión de Moodle 2.5 se puede instalar lo plugins a través de la
interfaz web de administrador de Moodle.
Ilustración 7 Repositorio plugins Moodle.
En la tabla 1, se encuentra descripción de los plugins analizados y seleccionados que aplican para
el cumplimiento del objetivo, en el apartado de anexos se encuentra el anexo de la tabla donde
está completa la información del análisis realizado.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 22
CLASIFICACIÓN
PLUGIN
NOMBRE
PLUGIN DESCRIPCIÓN TIPO DE PLUGIN
GAMIFICACIÓN Bloques: progreso
de finalización
El bloque de progreso es una herramienta de
administración del tiempo para ayudar a los estudiantes a
ver el progreso de las actividades y del tiempo del curso
Blocks: Los bloques se usan para
mostrar bloques de información en
la columna de la izquierda o de la
derecha de la página de Moodle. GAMIFICACIÓN Bloques: Subir de
nivel
El plugins sube de nivel es una herramienta que permite
agregar elementos de gamificación asignando puntos de
experiencia a las conforme progresan dentro de un curso.
GAMIFICACIÓN Actividades:
Juegos
El plugin de actividad de juegos utiliza preguntas,
cuestionarios y glosarios para crear una variedad de juegos
interactivos.
- Ahorcado - Crucigrama
- Millonario - Sudoku
- Serpiente y escalera - Imagen oculta
Mod: Los módulos de actividades
son tipos esenciales de
complementos en Moodle ya que
proporcionan actividades en los
cursos, por ejemplo Foros y
Cuestionarios
GAMIFICACIÓN
Condiciones de
disponibilidad:
Subir de nivel
Plugin que permite limitar el acceso a contenido del curso
de acuerdo al nivel de experiencia del alumno.
Availability condition: Los
módulos de Condición de
disponibilidad permite restringir el
acceso del usuario a actividades y
secciones de acuerdo a unas
condiciones preestablecidas.
APRENDIZAJE
ADAPTATIVO
Comportamiento
de pregunta:
Modo Adaptativo
Este plugin adiciona un comportamiento a las preguntas de
Moodle Quiz, para calificar todo o nada usando el método
de adaptación. Funciona con los tipos de preguntas que
producen una calificación parcial o total de acuerdo a las
respuestas, como por ejemplo cloze, coincidencia,
arrastras y soltar entre otras. Question Behaviour: Este módulo
permite controlar cómo el alumno
tiene interacción con las preguntas
durante una actividad cuestionario.
APRENDIZAJE
ADAPTATIVO
Actividades: Quiz
Adaptativo
Este plugin es un módulo de actividades que permite a los
profesores administrar un cuestionario de estilo adaptativo,
a medida que el alumno intenta el cuestionario, un
algoritmo adaptativo utiliza una fórmula para elegir
preguntas y estimar la capacidad del alumno dentro de una
cierta cantidad de errores.
El plugin utiliza el algoritmo CAT, prueba adaptativa
computarizada (Computarized adaptative testing)
APRENDIZAJE
ADAPTATIVO
Comportamiento
de pregunta:
Ejecutor de
Este plugin es un complemento de tipo de preguntas de
fuente abierta para Moodle que puede ejecutar un código
de programa enviado por los estudiantes en respuestas a
Mod: Los módulos de actividades
son tipos esenciales de
complementos en Moodle ya que
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 23
CLASIFICACIÓN
PLUGIN
NOMBRE
PLUGIN DESCRIPCIÓN TIPO DE PLUGIN
Codigo una amplia gama de preguntas de programación en varios
lenguajes. Los estudiantes escriben el código de respuesta
a cada pregunta de programación y obtienen los resultados
de su prueba de manera inmediata, pueden realizar
intentos teniendo penalización por los intentos.
Este plugin soporta lenguajes como Python2, Python3 C,
C++, Java, PHP, JavaScript, SQLite, Matlab
proporcionan actividades en los
cursos, por ejemplo Foros y
Cuestionarios
Tabla 1: Análisis plugin seleccionados
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 24
3. PROCESO DE INGENIERÍA DE SOFTWARE
En este capítulo se presenta el proceso específico de ingeniería aplicado para el desarrollo de este
proyecto. Los procesos son: elección de un modelo de proceso, la educción de requisitos
funcionales y no funcionales, definición de artefactos necesarios para el análisis y diseño, la
elección de las herramientas, patrones y tecnologías que fueron usadas durante el proceso de
integración del software, culminando con las respectivas pruebas que validarán el cumplimiento
de los objetivos propuestos.
3.1. Modelo de proceso de desarrollo de software.
“El modelo de proceso de desarrollo de software basado en reutilización busca construir un
producto de software integrando componentes existentes y reducir la cantidad de software a
desarrollar reduciendo costo, tiempo, y mejoras de tiempos” [29].
En la ilustración 8 el modelo puro basado en la reutilización contiene 6 etapas, la etapa inicial de
definición de requerimientos y la etapa final de validación del sistema se comparan con otros
procesos de software, las etapas intermedias son diferentes.
Ilustración 8 Modelo puro de proceso basado en reutilización
En la ilustración 9 se muestra el modelo utilizado para el desarrollo del proyecto, ya que se
acerca a la realidad, se realizó la definición de requisitos, se realizó búsqueda de los componentes
existentes que cumplieran con los temas de gamificación, aprendizaje adaptativo teniendo en
cuenta la especificación. Al no existir modificación de los requisitos se realiza el diseño del
sistema con reutilización el cual se reutiliza el marco conceptual existente. Se realiza la
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 25
integración de los plugins a la plataforma, pruebas integrales y por último la validación del
sistema quedando por fuera del alcance del proyecto el mantenimiento del sistema integrado.
Ilustración 9 Modelo real del proceso basado en la reutilización
3.1.1. Descripción de Iteraciones realizadas
A continuación en la ilustración 11, se describe el proceso realizado en las iteraciones
definidas:
Ilustración 10 Resumen de iteraciones
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 26
En la tabla 2 se describe lo que contiene la iteración realizada en el proyecto, cuáles son sus
artefactos de entrada, y lo artefactos obtenidos al finalizar la iteración.
Iteración No.1 Integración de Moodle
Artefactos de Entrada:
Artículos de temas sobre:
Aprendizaje adaptativo.
Machine Learning
Plataformas LMS.
Gamificación.
Documentación oficial de Moodle.
Repositorio de plugins Moodle.
Descripción:
Se realizó el proceso de levantamiento de información sobre los conceptos
de aprendizaje adaptativo, gamificación y plataformas de gestión de
aprendizaje, el cual arrojó como requisito no funcional y por seguir con el
lineamiento de la Universidad San Buenaventura realizar el análisis sobre
la plataforma Moodle, su repositorio de plugins y búsqueda de plugins que
se ajustaran con los requisitos funcionales y como resultado se obtiene
Moodle a la Medida que es instalado en el servidor del Lidis y utilizado
para pruebas piloto para los docentes y estudiantes del curso de Lógica y
Estructura de Datos.
Artefactos de Salida:
Matriz de plugins analizados.
Manual de Instalación de Moodle y plugins.
Manual de usuario de uso de plugins.
Integración de plugins en Moodle.
Tabla 2: Iteracion 1 del proyecto
3.2. Educción de Requisitos
3.2.1. Técnica utilizada:
Se utilizó la técnica de entrevista para la educción de requisitos, con dos profesores de la facultad
de ingeniería de sistemas de la Universidad San Buenaventura Cali, para comprender las
necesidades y sus experiencias frente al sistema de gestión de aprendizaje Moodle que fueron
útiles para el desarrollo de este proyecto.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 27
Otra técnica utilizada para la educción de requisitos aplicada en el proyecto fue la observación y
análisis de tareas, esta técnica se apoyó en observar y analizar a los docentes como es su
interacción frente al sistema de gestión de aprendizaje Moodle de la Universidad San
Buenaventura Cali, se identificaron falencias para así mismo poder trabajar en mejoras del
sistema de gestión de aprendizaje.
3.2.2. Requisitos funcionales documentados
En la Tabla 2 se relaciona la respectiva especificación y priorización de requisitos funcionales y
no funcionales que fueron educidos utilizando las técnicas anteriormente descritas.
Ref. Prioridad Descripción Requisitos Funcionales Fuente de
Info.
RF-1 Alta El sistema de gestión de aprendizaje permite gestionar usuarios. Entrevista
RF-2 Baja El sistema de gestión de aprendizaje permite gestionar cursos. Entrevista
RF-3 Baja El sistema de gestión de aprendizaje permite la utilización de servidor de
correo electrónico. Entrevista
RF-4 Media El sistema de gestión de aprendizaje permite la premiación a través de
medallas. Entrevista
RF-5 Media El sistema de gestión de aprendizaje permite la generación de estadísticas
de los estudiantes. Entrevista
RF-6 Media El sistema de gestión de aprendizaje permite la medición de tiempo al
ejecutar las actividades Entrevista
RF-7 Alta El sistema de gestión de aprendizaje permite la gestión de actividades
con el componente de gamificación. Entrevista
RF-8 Alta El sistema de gestión de aprendizaje permite la gestión de actividades
con el componente de evaluación adaptativa. Entrevista
RF-9 Alta El sistema de gestión de aprendizaje permite la utilización de simulador
de código fuente. Entrevista
RF-10 Alta El sistema de gestión de aprendizaje permite generar estadísticas de los
intentos realizados en el simulador de código fuente Entrevista
RF-11 Alta El sistema de gestión de aprendizaje permite la utilización de servidor
JOBE interno. Entrevista
Tabla 3: Especificación y priorización de requisitos funcionales
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 28
3.3. Análisis y Diseño
3.3.1. Objetivos de Arquitectura y Limitaciones.
En esta sección se describen los requisitos de calidad del software que tienen un impacto
significativo en el diseño de la arquitectura.
Objetivos de arquitectura
Moodle debe poder ejecutarse en la más amplia posible variedad de plataformas.
Moodle debe ser fácil de instalar, aprender y modificar.
Debe ser fácil de actualizarse a una versión siguiente.
Debe ser modular para permitir el crecimiento.
Limitaciones
Los plugins a integrar deben estar soportados sobre la misma versión del sistema
de gestión de aprendizaje Moodle.
Para el funcionamiento del sistema de gestión de aprendizaje Moodle debe tener
conexión a internet.
Atributo de calidad
Escalabilidad: La selección de plugins sobre los temas de gamificación y
aprendizaje adaptativo deben estar soportados en versiones posteriores de
Moodle 3.1.1
Usabilidad: La usabilidad de los plugins seleccionados deben ser de fácil
comprensión para su configuración y utilización.
3.3.2. Requisitos No Funcionales.
La Tabla 3 presenta los requisitos no funcionales documentados.
Ref. Descripción Requisito Interoperabili
dad
Operativid
ad
Usabilida
d
RFN-1 El sistema de gestión de aprendizaje debe funcionar con las
X
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 29
Ref. Descripción Requisito Interoperabili
dad
Operativid
ad
Usabilida
d
características del servidor Lidis
RFN-2 El sistema de gestión de aprendizaje debe ser el mismo
utilizado en la Universidad San Buenaventura Cali X
RFN-3 El sistema de gestión de aprendizaje solo debe permitir el
acceso a los usuarios registrados. X
RFN-4 El sistema de gestión de aprendizaje debe ser seguro al realizar
la ejecución del simulador de código. X
RFN-5 El sistema de gestión de aprendizaje debe manejar la iteración
repetida de los eventos y no puntuar por una misma acción. X
RNF-6 El sistema de gestión de aprendizaje debe validar el código
fuente enviado por el estudiante. X
RNF-7 El servidor JOBE debe soportar la ejecución del código
concurrente. X
RNF-8 El sistema de gestión de aprendizaje debe tener disponibilidad
7 días a la semana 24 horas. X
RNF-9 El sistema de gestión de aprendizaje debe funcionar sobre el
motor de base de datos MySql. X
Tabla 4: Matriz de especificación y clasificación de requisitos no funcionales.
3.4. Diseño de la Arquitectura.
3.4.1. Vista de Alto Nivel.
El diagrama de arquitectura de alto nivel del sistema de gestión de aprendizaje Moodle que se
muestra en la ilustración 11, se desarrolla sobre el sistema de infraestructura de internet LAMP
de código abierto, consta de sistema operativo Linux, servidor web Apache, base de datos
MySQL y lenguaje de programación PHP. También es ejecutable desde el los sistemas de
infraestructura de internet MAMP y WAMP.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 30
Ilustración 11 Arquitectura Moodle
3.4.2. Vista de Procesos.
La vista de proceso que se observa en la ilustración 12, muestra la interacción entre distintos
componentes de la arquitectura de Moodle. El usuario realiza solicitudes por medio del
navegador web desde una estación de trabajo o un dispositivo móvil por medio del navegador
web o la app que dispone Moodle en los store de aplicaciones, android o Apple. Por ejemplo para
iniciar sesión en Moodle, se ingresa a través del url del sitio desde el navegador web, en el
módulo de inicio de sesión hace la petición al servidor web, el cual es el encargado de pasar la
petición a los módulos PHP correspondientes de inicio de sesión. El modulo PHP de inicio de
sesión hace llamado a la base de datos a través del API de base de datos que realiza alguna
acción de (Consulta, actualización, inserción o eliminación) y este devuelve los datos solicitados
en forma de código HTML o JavaScript al servidor web que pasa la información para mostrar al
usuario de nuevo en el navegador web e indica que pudo ingresar correctamente o que el usuario
o la contraseña son errados [30], [31].
Ilustración 12 Vista de Procesos del sistema de aprendizaje Moodle
Moodle
(Core, Plugins, APIs)
Lenguaje de programacion
(PHP)
Base de Datos
(MySQL, MS SQL Server, Oracle, PostrgresSQL,
Otras)
Servidor Web
(Apache, IIS)
Sistema Operativo
(Linux, Windows,
Mac)
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 31
En la ilustración 13, se muestra la vista de proceso del plugin CodeRunner, el cual es un tipo de
pregunta de Moodle que permite a los profesores realizar pruebas para que los alumnos escriban
código fuente y puedan ejecutarlo en tiempo real sin un entorno de desarrollo y poder evaluarlo
inmediatamente.
Ilustración 13 Vista de proceso CodeRunner
3.4.3. Vista Lógica.
El modelo entidad relación del sistema de gestión de aprendizaje Moodle, cuenta con
aproximadamente 38 módulos y más de 250 tablas relacionales, en los cuales se despliega por
partes para observar claramente el modelo. Se observarán los módulos y las tablas en las cuales
son afectadas por los plugins utilizados en el desarrollo del proyecto [30], [32].
En el apartado de documentos adjuntos se anexa el modelo entidad relación original obtenido a
través de la web [32] y de igual forma se adjuntará el modelo entidad relación posterior a la
afectación de los plugins. El archivo se abre a través del software MySQL Workbench.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 32
En la ilustración 14, se muestra parte del modelo entidad relación de la plataforma Moodle que
hace referencia al módulo de actividades.
Ilustración 14 MER Actividades
En la ilustración 15, se muestra parte del modelo entidad relación de la plataforma Moodle que
hacen referencia al módulo de chat y el foro.
Ilustración 15 MER Chat - Foro
En la ilustración 16, se muestra parte del modelo entidad relación de la plataforma Moodle del
módulo de encuestas y etiquetas que son necesarias para utilizarlas con las preguntas del plugin
de evaluación adaptativa.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 33
Ilustración 16 MER Encuestas - Etiquetas
En la ilustración 17, se muestra parte del modelo entidad relación de la plataforma Moodle del
módulo de retroalimentación de las actividades el cual sirve de apoyo para enriquecer las
actividades de aprendizaje adaptativo.
Ilustración 17 MER Retroalimentación
En la ilustración 18, se muestra parte del modelo entidad relación de la plataforma Moodle del
módulo taller que tiene relación con los cursos creados.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 34
Ilustración 18 MER Taller
En la ilustración 19, se muestra parte del modelo entidad relación de la plataforma Moodle del
módulo de preguntas, tipos de preguntas y quiz.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 35
Ilustración 19 MER Quiz
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 36
3.4.4. Vistas de Desarrollo.
El diagrama de despliegue de alto nivel que se encuentra en la ilustración 20, el cual modela la
aplicación de la plataforma Moodle, y del despliegue realizado en el servidor Lidis.
Los componentes por el lado del usuario para poder interactuar con la plataforma Moodle puede
acceder a través del navegador web o desde la aplicación móvil que dispone Moodle, a través del
protocolo HTTP.
En el servidor Lidis contiene los componentes del servidor de aplicaciones Apache y otro
componente es el motor de base de datos MySQL que interactúan entre sí a través de puertos
TCP/IP.
El componente Moodle tiene una dependencia del componente Servidor Apache para poder hacer
uso de la plataforma y a través de la interface o API hace uso del componente de base de datos.
Moodle al ser un desarrollo modular, permite tener integración con plugins.
Ilustración 20 Diagrama de despliegue a alto nivel
En la ilustración 21 se muestra el diagrama de despliegue del plugin CodeRunner integrado a la
plataforma Moodle y la forma de interactuar entre los distintos componentes del sistema.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 37
Ilustración 21 Diagrama de despliegue plugin CodeRunner
3.5. Patrones de Diseño Utilizados
Moodle utiliza el patrón de diseño de script de transacción (Transaction Script) [33] que consta
de colecciones de scripts que se ejecutan en un servidor y que cada script maneja un único
procedimiento que corresponde a una solicitud especifica realizada por un usuario. Gran parte de
la funcionalidad principal se ha reorganizado en bibliotecas, principalmente en la carpeta lib, el
cual proporciona elementos para el modelo de dominio [34].
Otro patrón de diseño llamado Modelo de dominio (Domain Model) [33] que proporciona una
forma de lidiar con lógica complicada. También es utilizada por Moodle aunque en su comienzo
PHP no manejaba código orientado a objetos, las nuevas versiones están en proceso de ajustarse a
este patrón de diseño [34].
Moodle utiliza dos capas para separar la presentación de la lógica. La capa de presentación
controla los aspectos visuales de la interfaz de Moodle y la capa de lógica es la que procesa y
genera la salida de los datos a través de HTML a través de los scripts de transacción y el modelo
de dominio [34].
3.6. Justificación de Diseño
Moodle está desarrollado para que sea altamente extensible y personalizable sin modificar
bibliotecas principales y no afectar su actualización entre versiones más nuevas. Con la
implementación de los patrones de desarrollo que son transacción por script y modelo de dominio
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 38
permite una alta cohesión y un bajo acoplamiento aunque una de las desventajas de estos patrones
de desarrollo sea complejo para la lógica de negocio y la duplicidad de código.
3.7. Desarrollo
3.7.1. Tecnologías utilizadas
PHP: Procesador de hipertexto es un lenguaje de código abierto muy popular
especialmente adecuado para el desarrollo web que puede ser incrustado en HTML y
ejecutado del lado del servidor originalmente diseñada para el desarrollo web de
contenido dinámico. En el año de 1995 apareció y a la fecha de marzo de 2018 se
encuentra en la versión 7.2.4 [35].
MySQL: Base de datos de código abierto, una de las más populares según Oracle, con un
rendimiento confiable y facilidad de uso comprobados. Se lanzó en mayo de 1995 y a la
fecha de enero de 2018 se encuentra en la versión 5.7.21 [36].
Apache: Es un servidor web HTTP de código abierto. Lanzado en el año de 1995 y a la
fecha de marzo de 2018 se encuentra en la versión 2.4.33 [37].
3.8. Pruebas y Evaluación de Software
3.8.1. Casos de Prueba
3.8.1.1. Caso de Prueba No 1
En la tabla 5 se describe el caso de prueba para el plugin CodeRunner.
ID CP-1
Nombre del Caso de
Prueba: Prueba Plugin CodeRunner
Proceso o
Funcionalidad: Prueba de usabilidad del plugin CodeRunner
Descripción:
El plugin CodeRunner es un complemento de tipo de pregunta de fuente abierta para
Moodle que puede ejecutar un código de programa enviado por los estudiantes en respuesta
a preguntas de programación en distintos lenguajes.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 39
ID de los Requisitos
Relacionados:
RF-5
RF-6
RF-9
Tipo de
Prueba: Funcionalidad
Pasos para
Ejecución:
1. Preparar las preguntas en el banco de preguntas.
2. El estudiante debe ingresar al sistema e ingresar al curso.
3. El estudiante debe seleccionar la actividad e iniciar con la actividad del tipo de
pregunta CodeRunner.
4. El estudiante debe ingresar el código a ejecutar para cumplir con las salidas de la
ejecución.
5. Terminado con la actividad, el estudiante debe dar click en el botón confirmar
para que su actividad sea evaluada.
Variables de
Entrada:
Parametrización de las preguntas que debe responder el estudiante para cumplir con las
salidas de la información.
Resultados
Esperados:
El sistema debe registrar los intentos que realiza el estudiante.
El sistema debe cumplir con los estándares de la codificación del lenguaje de
programación escogido para la actividad.
El sistema debe responder óptimamente a las peticiones enviadas por los
estudiantes.
Observaciones:
Estado: Aprobado Tipo de
Error:
Tabla 5: Caso de prueba 1
3.8.1.2. Caso de Prueba No 2
El caso de prueba sobre el plugin LevelUp, se describe en la tabla 6.
ID CP-2
Nombre del Caso de
Prueba: Prueba Plugin LevelUp
Proceso o
Funcionalidad: Prueba de gamificación
Descripción: El plugin Levelup es un componente adicional a la plataforma Moodle, el cual permite
adicionar el tema de gamificación para el curso.
ID de los Requisitos
Relacionados:
RF-5
RF-6
Tipo de
Prueba: Funcionalidad
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 40
RF-7
Pasos para
Ejecución:
1. Instalar el plugin LevelUp.
2. Realizar configuración de las reglas de eventos que asignarán la puntuación al
estudiante por interactuar con la plataforma.
Variables de
Entrada: No aplica
Resultados
Esperados:
El sistema debe registrar la interacción de los estudiantes con la plataforma
Moodle
El plugin debe realizar el registro de los eventos únicamente parametrizados en las
reglas.
El estudiante debe alcanzar el total de puntuación por nivel.
Observaciones:
Estado: Aprobado Tipo de
Error:
Tabla 6: Caso de prueba 2
3.8.2. Resumen Pruebas Funcionales
Al ser un proyecto de reutilización de componentes, la probabilidad de encontrar un fallo es bajo
por motivos que cada componente utilizado cumple con los patrones de diseño y han sido
probados por los equipos desarrolladores antes de publicarlos en el repositorio de plugins de
Moodle.
En la ilustración 22 se muestra la pre validaciones que hacen por cada plugins, si tiene errores,
advertencias o se encuentra sin errores y apto para ser utilizado.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 41
Ilustración 22 Validaciones del funcionamiento del plugin.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 42
3.9. Acceso a la Aplicación
La aplicación fue desplegada en el servidor del grupo Lidis.
Acceso Aplicación (Servidor LIDIS): http://lidis.usbcali.edu.co/moodle/
Credenciales para autenticación:
Administrador
o Login: admin
o Password: AdminMoodle2018*
Profesora Roció Segovia
o Login: ersegovia
o Password: Ersegovia2018*
Profesor Walter Magaña
o Login: wmagana
o Password: Wmagana2018*
Profesor test
o Login: profesortest
o Password: Profesortest2018*
Alumno test
o Login: alumnotest
o Password: Alumnotest2018*
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 43
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. Análisis de Impactos
La propuesta de ingeniería discutida en el presente documento tiene diferentes impactos en el
escenario en el cual se contextualiza el problema. Estos impactos pueden ser analizados y
discutidos desde las siguientes dimensiones o perspectivas: ambiental, social, económica, técnica,
e individual [38].
Ambiental: En esta dimensión se pretende que a través de la utilización de las
herramientas brindadas en este trabajo de grado, se optimice la utilización de los recursos
ambientales en la Universidad de San Buenaventura y se disminuya utilización del papel y el
uso de la impresoras para preparar los parciales, pruebas cortas, talleres u otras actividades que
se puedan realizar a través de una plataforma educativa y que requiera de algún recurso
natural.
Social: La utilización de las herramientas que brindan las TIC tiene una afectación en la
perspectiva social, a los docentes de la Universidad San Buenaventura que les permiten
preparar contenido más didáctico y a la medida de las necesidades de los estudiantes, realizar
seguimiento del avance de cada alumno de una forma más interactiva y la realización de
parciales de forma adaptativa de acuerdo al nivel de avance de los estudiantes.
También esta perspectiva afecta a los estudiantes de la Universidad San Buenaventura,
estamos en la era tecnológica, en la que los alumnos les gusta estar la mayor parte del tiempo
en interacción con un PC o dispositivo móvil, lo cual con las herramientas brindadas en este
proyecto de grado hacen que el alumno este más pendiente de su avance educativo y aumentar
el autoaprendizaje.
Económico: En el aspecto económico es necesario de una inversión en el tema
tecnológico e infraestructura para poder atender a toda la comunidad estudiantil de la
Universidad San Buenaventura haciendo uso de la plataforma educativa, inversión en personal
capacitado para el diseño de contenidos didácticos que puedan ser integrados dentro de la
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 44
plataforma para hacerla más atractiva y llegar a personas externar a la comunidad de la
Universidad San Buenaventura permitiendo el valor de retorno de la inversión.
Técnica: La base de este proyecto es trabajar sobre software libre, el cual tiene una
proyección de soporte y mantenimiento hasta abril del 2019 para la versión de Moodle 3.1. Es
posible realizar ajustes los plugins ya existentes y desarrollar nuevos plugins sobre esta
versión. Los plugins utilizados están siendo ajustados para que sean soportados en nuevas
versiones Moodle el cual el impacto es menor al cambiar de una versión a otra. En el servidor
Lidis no se nota limitación de espacio en base de datos ni archivos físicos para dar utilización
a la herramienta por un tiempo prolongado, poblando más información, cursos y material
didáctico.
Individual: En la perspectiva individual con el desarrollo del proyecto, hace que el
estudiante sea autónomo de su autoaprendizaje y pueda aprender a su ritmo dentro de unos
parámetros establecidos por la universidad San buenaventura Cali.
4.2. Proceso y análisis del caso de estudio
En este parte del documento se muestra el proceso que se realizó para el uso de los plugins
LevelUp! Y CodeRunner, sus configuraciones, y la retroalimentación que se obtuvo por medio de
los estudiantes al conocer nuevos componentes propuestos para la plataforma Moodle del grupo
de investigación Lidis.
En la plataforma Moodle a la medida, se crearon dos cursos, uno hace referencia a Métodos
Numéricos y el otro a Lógica. Se poblaron los alumnos por medio de la plantilla .CSV de cargue
masivo para crear los usuarios y posteriormente matricularlos a los cursos pertinentes como se
observa en la ilustración 23 la plantilla de cargue de usuarios. También en los respectivos cursos
se definieron unas actividades para crearlas y hacer uso de ellas para lograr obtener métricas.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 45
Ilustración 23 Plantilla CSV de cargue de usuarios
Para el caso del complemento de gamificación LevelUp! En la ilustración 24 se observan la
cantidad de niveles que puede lograr un alumno y los puntos de experiencia que debe generar
cumpliendo con las actividad para lograr subir de nivel y cumplir con el objetivo. En la
ilustración 25 se definen las reglas que generan lo puntos de experiencia para lograr los niveles
configurados.
Las reglas que se configuran, hacen uso de eventos que captura Moodle para otorgar los puntos
de experiencia por las acciones de los alumnos. El plugin tiene una pestaña el cual le permite
visualizar al profesor las acciones que hacen los estudiantes y así mismo poder configurar reglas
que genere puntos de experiencia.
Y como aclaración, el plugin ignora:
Las acciones llevadas a cabo por el administrador, invitados, usuarios no logueados.
Acciones repetidas en poco intervalo de tiempo a fin de prevenir trampas.
Eventos a nivel educativo que no sean participativos.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 46
Ilustración 24 Configuración de Niveles
Ilustración 25 Configuración reglas LevelUp!
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 47
El plugin LevelUp! Sirvió de apoyo para él profesor permitiendo hacer seguimiento de los
alumnos de forma gráfica como se observa en la ilustración 26 que hace referencia al reporte que
entrega el plugin indicando los puntos de experiencia que tiene cada alumno y en qué nivel se
encuentra.
Ilustración 26 Reporte
Otro plugin utilizado para el caso de estudio tiene el nombre de CodeRunner, este plugin es una
opción adicional al conjunto de tipos de preguntas que tiene Moodle que pueden ejecutar un
código fuente y obtener el resultado de si cumple satisfactoriamente las pruebas configuradas, fue
catalogado como plugin de aprendizaje adaptativo por tener la posibilidad de tener la opción de
probar y fallar, si falla se tiene una penalización.
Para este caso, se creó un banco de preguntas de tipo CodeRunner en lenguaje Java y diferentes
tipos de preguntas, es decir como clase de Java o método de Java. En la ilustración 27 se observa
las plantillas de código, en el lado izquierdo es la plantilla del código para una clase, y al lado
derecho es la plantilla del código para un método.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 48
Ilustración 27 Plantillas ejecución código
Se realizó un ejercicio de capacitación para los alumnos del curso de Estructura de Datos
conocieran el complemento y lograran efectuar la actividad satisfactoriamente. La actividad
consistió en desarrollar el código en una clase para el método de ordenamiento burbuja, y que
cumpliera con las salidas de información parametrizados con anterioridad. En la ilustración 28 se
observa la parametrización de las pruebas que debe cumplir el código fuente desarrollado por el
alumno para cumplir satisfactoriamente con la actividad.
Ilustración 28 Configuración casos de prueba
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 49
En la ilustración 29 se observa el enunciado del problema, que fue implementar la clase de
ordenamiento del método burbuja, se les indicó cómo funciona el complemento, el tipo de
validaciones que hace y como se debe desarrollar la actividad.
Ilustración 29 Ejecución de la actividad
Durante la actividad una población de los alumnos se interesó en realizar diferentes preguntas
sobre el plugin y su funcionamiento y en donde presentaban fallas, otros preguntaban entre si y
otra parte fue pasiva a la espera de la solución. Terminada la actividad, se revisa las estadísticas
que brinda el plugin las cuales muestra tiempo tomado por cada estudiante, calificación final,
cantidad de intentos realizados y cuál fue el código que dio solución a las salidas de información.
En la figura 30, se muestra las estadísticas arrojadas en el ejercicio de capacitación del uso del
plugin CodeRunner. Las estadísticas arrojan que hay diferencia de tiempos entre los alumnos y la
calificación.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 50
Ilustración 30 Estadísticas actividad
En la ilustración 31, se muestra el complemento de las estadísticas, mostrando el número de
estudiantes que alcanzaron los rangos de calificación.
Ilustración 31 Calificaciones
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 51
En la ilustración 32 se observa la estadística puntual por cada alumno, muestra el tiempo que se
tomó para desarrollar la actividad, su calificación final y el código que implemento. Por el tema
de aprendizaje adaptativo, cada vez que se realiza un intento y es fallido tiene una penalización.
Para este caso en la ilustración 33 muestra el historial de intentos realizados.
Ilustración 32 Estadística por alumno.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 52
Ilustración 33 Intentos realizados
En el capítulo de anexos, se encuentra el manual de usuario, en el cual se encuentra la descripción
de lo plugins seleccionados, sus características y funcionamiento.
4.3. Utilización de herramientas
Para el desarrollo del proyecto las herramientas escogidas están alineadas por los requerimientos
no funcionales y siguiendo los lineamientos de los requisitos que tiene la plataforma Moodle para
su uso óptimo. También es importante resaltar lo que se puede logra a través del software libre,
este es otra razón para la utilización de las herramientas tecnológicas seleccionadas.
4.4. Análisis de diseño de componentes
Durante el proceso de ingeniería de software realizado se utilizaron vistas:
Vista de alto nivel.
Vista de proceso.
Vista lógica.
Vista de desarrollo.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 53
El análisis y evaluación de los componentes, se realizó utilizando las herramientas MySQL
Workbench, Visual Paradigm Community Edition 14.2 y un plugin para la plataforma Moodle
que permite obtener el modelo entidad relación actualizado con la instalación de los plugins.
4.5. Cumplimiento de Objetivos
Se logró identificar y seleccionar componentes ya desarrollados por terceros sobre
aprendizaje adaptativo y gamificación para la plataforma Moodle 3.1.10.
Se logró instalar la plataforma Moodle 3.1.10 en una estación de trabajo personal integrar
los plugins, validar su funcionamiento e instalarlo en el servidor del Grupo Lidis por
medio del manual de instalación desarrollado para este proyecto.
Con el caso de estudio desarrollado con los estudiantes de los cursos de Lógica y
Estructura de Datos se validó la integración realizada con dos de los siete plugins
seleccionados generando interés de acuerdo al levantamiento de información por medio
de entrevistas a una parte de la población de los alumnos que se encuentran en el capítulo
de anexos.
4.6. Conclusiones
En el proceso de investigación es importante resaltar que hay equipos de trabajo que se
encuentran trabajando sobre los temas de gamificación y aprendizaje adaptativo para la
plataforma Moodle sobre la cual se puede realizar combinaciones de elementos que permitan
tener una plataforma más robusta con mayor cantidad de elementos funcionales que el Core
Moodle, con elementos que cautiven más a los estudiantes de la Universidad San Buenaventura a
realizar uso de ella y porque no en pensar en una modalidad de enseñanza a distancia.
El resultado esperado fue parcial porque solo se implementaron dos de los siete plugins
seleccionados de gamificación y aprendizaje adaptivo. Inicialmente el alcance del caso de estudio
era implementar ambos cursos con los plugins al menos al primer corte del semestre 2018 – 1
para tener la mayor información recolectada y poder hacer un comparativo con semestres
anteriores al primer corte y lograr identificar si existió un cambio o no en el comportamiento de
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 54
los estudiantes con la implementación de estos complementos en la plataforma Moodle a la
medida del grupo Lidis.
En las entrevistas realizadas a los estudiantes, se percibió que el plugin LevelUp! Y CodeRunner
genero más interés de hacer uso de la plataforma mientras se realizaron el caso de estudio y como
sugerencia que les gustaría ver la plataforma de la universidad con más elementos como los
utilizados en el desarrollo de este proyecto.
4.7. Experiencia de diseño en ingeniería de software
Lo presentado en las secciones de Análisis de Impactos, Utilización de herramientas y Análisis de
diseño de componentes se argumenta como una evidencia de que, a lo largo del proceso de
formación de la carrera de ingeniería de sistemas, que culmina con esta experiencia de proyecto
de grado, se lograron alcanzar los siguientes resultados de aprendizaje:
Habilidad para para entender el impacto de soluciones de ingeniería en un contexto
global, económico, ambiental y social.
Habilidad para identificar, analizar, seleccionar e integrar técnicas y herramientas de
ingenierías para las prácticas de ingeniería.
Habilidad para para diseñar un sistema, componente o proceso dando soluciones a
necesidades, en un contexto dado.
4.8. Trabajos Futuros
La facultad de ingeniería en conjunto con el departamento de tecnología de la
Universidad San Buenaventura, podrían realizar un proceso de investigación,
desarrollo e innovación ya sea para generar desarrollos de componentes o ampliar las
funcionalidades de fábrica de la plataforma Moodle con lo que existe en el repositorio
de plugins, para que permitan dar valor agregado a los procesos educativos totalmente
virtuales con mecanismos como por ejemplo, permitiendo realizar simulaciones de
pruebas saber pro, o generar contenido de interés para otras facultades que hacen falta
fomentar en nuestra universidad.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES TECNOLÓGICOS DESARROLLADOS PARA LA PLATAFORMA... 55
Vincular elementos a la plataforma Moodle que se consideren temas de rutas de
aprendizaje que incrementen el beneficio del uso de la plataforma en el aula.
5. REFERENCIAS
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467–476.
6. ANEXOS
Manual de instalación de la plataforma Moodle en un ambiente Linux y la
integración de los plugins seleccionados. Doc Manual de
Instalación Moodle y Plugins - CVarela 2018.docx
Manual de configuración y uso de los plugins integrados a la plataforma
Moodle. Doc Manual de
Usuario - CVarela 2018.docx
Modelo entidad relación de la plataforma Moodle.