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2. MARCO TEÓRICO
2.1 ANTECEDENTES
2.1.1 Históricos. “Los primeros sistemas de comunicación eléctricos fueron la telegrafía introducida en 1844 seguida por la telefonía, en el año 1878, en estos sistemas las señales e enviaban a través de líneas de transmisión de dos hilos conductores que conectaban el emisor con el receptor, pero es a partir de los desarrollos matemáticos de James C. Maxwell, que surge la teoría de las antenas en 1854 y de los primeros sistemas de radiocomunicaciones de Guglielmo Marconi en 1897.
Desde la invención de Marconi, hasta los años 40, la tecnología de las antenas se centro en elementos radiantes de hilo, frecuencias hasta UHF. Inicialmente se utilizaban frecuencias de trasmisión entre 50 y 100 KHZ, por lo que las antenas eran pequeñas comparadas con la longitud de onda. Tras el descubrimiento del tríodo se pudo empezar a trabajar a frecuencias ente 100 KHZ y algunos MHZ, con tamaños de antenas comparables a la longitud de onda.
A partir de la segunda guerra mundial se desarrollaron nuevos elementos radiantes como guía ondas, bocinas, reflectores, entre otros. Una contribución muy importante fue el desarrollo de los generadores de microondas a

Frecuencias superiores a 1 GHZ. En las décadas de 1960 a 1980 los avances de arquitectura y tecnología de computadores tuvieron un gran impacto en el desarrollo de la moderna teoría de antenas. Los métodos numéricos se desarrollaron a partir de 1960 y permitieron el análisis de estructuras inabordables por métodos analíticos.
En el pasado las antenas eran una parte secundaria en el diseño de un sistema, en la actualidad juegan un papel crítico. Así mismo se ha pasado de métodos de prueba y error a pesar del diseño teórico al prototipo final sin necesidad de pruebas intermedias, es por esto que el estudio de las antenas cobra mayor importancia en los sistemas de comunicación actual y deben ser estudiados más a fondo.
En el siglo XIX, el matemático británico Charles Babbage creó los principios de la computadora digital moderna, diseños varios tipos de máquina. Como la diferencial, que estaba diseñada para solucionar problemas matemáticos complejos. Baggage y la matemática británica Augusta Ada Byron (1815-1852) son considerados los verdaderos inventores de la computadora digital moderna.
Aparecen las computadoras analógicas a principios del siglo XX. Los primeros modelos podían realizar cálculos por medio de ejes y engranaje giratorios. Por medio de estas máquinas se podían evaluar aproximaciones numéricas de ecuaciones difíciles que no era posible resolver por otros métodos. Durante la

Guerra mundial un grupo de científicos dirigido por Alan Turing, crearon el primer ordenador digital que incorporaba 1500 válvulas o tubos de vacío, era ya operativo.

A finales de 1950 mediante el uso del transistor se marco la llegada de elementos lógicos más pequeños, más rápidos y versátiles a diferencia de las maquinas con válvulas, gracias a que los transistores requieren menos energía y tienen una vida más útil, surgieron las máquinas mas perfeccionadas, llamadas computadores de segunda generación.
A final de la década de 1960, apareció el circuito integrado, que permitió la fabricación de varios transistores en el que los cables de interconexión iban soldados en un único sustrato de silicio, permitiendo reducir el tamaño y los porcentajes de error.
En 1970 aparece el microprocesador por la introducción del circuito integrado a gran escala, y luego con el circuito de integración a mayor escala con miles de transistores interconectados soldados sobre un único sustrato de silicio1.”
2.1.2 Legales. A continuación se presentan los aspectos legales más importantes a tener en cuenta para la realización de este proyecto.

__________________

1 Tomado de http://www.upv.es/antenas/Documentos_PDF/Notas_clase/Tema_1.PDF
Los derechos otorgados a los autores de una obra de cualquier índole desde el

momento que se creación son:
Se encuentra la decisión andina 351 de 1993 régimen común sobre derechos conexos que en su capítulo I y VIII declara la protección a las obras de ingeniería. A continuación se muestran brevemente los artículos de mayor importancia para el desarrollo de este proyecto.
“Artículo 1º. Las disposiciones de la presente Decisión tienen por finalidad reconocer una adecuada y efectiva protección a los autores y demás titulares de derechos, sobre las obras del ingenio, en el campo literario, artístico o científico, cualquiera que sea el género o forma de expresión y sin importar el mérito literario o artístico ni su destino.
Artículo 23º. Los programas de ordenador se protegen en los mismos términos que las obras literarias. Dicha protección se extiende tanto a los programas operativos como a los programas aplicativos, ya sea en forma de código fuente o código objeto.
Artículo 24º. El propietario de un ejemplar del programa de ordenador de circulación lícita podrá realizar una copia o una adaptación de dicho programa siempre y cuando: Sea indispensable para la utilización del programa; o, Sea destinada exclusivamente a sustituir la copia legítimamente adquirida, cuando

ésta ya no pueda utilizarse por daño o pérdida.
Artículo 25º. La reproducción de un programa de ordenador, incluso para uso personal, exigirá la autorización del titular de los derechos, con excepción de la

Copia de seguridad.
Artículo 28º. Las bases de datos son protegidas siempre que la selección o disposición de las materias constituyan una creación intelectual.
En Colombia, un ambiente educativo se clasifica como una obra científica por lo cual es respaldada por la ley 23 de 1982 que trata sobre los derechos de autor. En el artículo uno y dos hacen referencia a este tipo de obras.
Artículo 1°. Los autores de obras literarias, científicas y artísticas gozarán de protección para sus obras en la forma prescrita por la presente Ley y, en cuanto fuere compatible con ella, por el derecho común. También protege esta Ley a los intérpretes o ejecutantes, a los productores de fonogramas y a los organismos de radiodifusión, en sus derechos conexos a los del autor.
Artículo 2°. Los derechos de autor recaen sobre las obras científicas, literarias y artísticas las cuales se comprenden todas las creaciones del espíritu en el campo científico, literario y artístico, cualquiera que sea el modo o forma de expresión y cualquiera que sea su destinación, tales como: los libros, folletos y otros escritos; las conferencias, alocuciones, sermones y otras obras de la misma naturaleza; las obras dramáticas o dramático-musicales; las obras coreográficas y las pantomimas; las composiciones musicales con letra o sin ella; las obras

cinematográficas, a las cuales se asimilan las obras expresadas por procedimiento análogo a la cinematografía, inclusive los video gramas; las obras

de dibujo, pintura, arquitectura, escultura, grabado, litografía; las obras fotográficas a las cuales se asimilan las expresadas por procedimiento análogo a la fotografía; las obras de arte aplicadas; las ilustraciones, mapas, planos, croquis y obras plásticas relativas a la geografía, a la topografía, a la arquitectura o a las ciencias, y, en fin, toda producción del dominio científico, literario o artístico que pueda reproducirse, o definirse por cualquier forma de impresión o de reproducción, por fonografía, radiotelefonía o cualquier otro medio conocido o por conocer.
El Ministerio de Educación Nacional en su decreto 385 de 1998 establecen disposiciones para la aceptación y evaluación de las obras didácticas o pedagógicas.
Articulo 2º. Para efecto de lo dispuesto en el siguiente decreto, se deberá tener en cuenta los siguientes conceptos: Obras didácticas o pedagógicas, son aquellas que tienen una orientación práctica en cuanto a desarrollar ideas, modelos o procesos de enseñanza en materiales escritos, audiovisuales o virtuales, que tengan como característica esencial el replanteamiento y la innovación en la didáctica de las áreas del conocimiento o materias de formación en todos los niveles y modalidades del servicio público educativo. Incluye también las obras que buscan desarrollar el pensamiento y las ideas, modelos, procedimientos y realidades de la educación y de la enseñanza.

Obras técnicas o científicas, son las que se elaboran para desarrollar conceptos

o temas técnicos, tecnológicos o científicos incorporados en los planes de estudio de los distintos niveles y grados del servicio público educativo y que contribuyen al fortalecimiento de las áreas fundamentales y obligatorias y de los proyectos pedagógicos.
Articulo 3º. La aceptación como obras didácticas o pedagógicas, técnicas o científicas cuyo contenido haga referencia a los campos de acción de la educación superior, continuaran siendo evaluadas por el Ministerio de Educación Nacional a través del Instituto Nacional Colombiano para el fomento de la educación superior ICFES.
La aceptación de las obras didácticas o pedagógicas, técnicas o científicas que versen sobre temas distintos a los enunciados en el inciso anterior, será efectuada por los departamentos y distritos, a través de las respectivas secretarías de educación o de los organismos que hagan sus veces, como autoridades competentes delegadas en su respectiva jurisdicción por el Ministerio de Educación Nacional, en los términos de la Ley 115 de 1994 y el Decreto-ley 1953 de 19942.”
______________________

2 Tomado de http://www.sice.oas.org/trade/junac/decisiones/dec351s.asp2.1.3 Investigativos.

2.1.3 Investigativos. Se hizo una investigación en las universidades a nivel regional, y no se encontró un material educativo en el área de las telecomunicaciones, no obstante se encontró software educativo para el apoyo de programas educativos. A continuación se exponen los proyectos encontrados.
Diseño y construcción y de un material educativo computarizado multimedial con acceso en internet para iniciar a los maestros en el tema de la comunicación educativa” realizado por: Pineda Aponte Liliana, Camacho Gonzales Viviana, Correa Salazar Carolina. Universidad Autónoma de Bucaramanga.
Material educativo en entorno web de apoyo al aprendizaje de conceptos básicos del modelamiento de realidad virtual basados en el lenguaje VRML”. Realizado por: Mejía Zapata Nini Johana, Romero Quintero Mónica. Universitaria de Investigación y Desarrollo 2001.
Desarrollo de un material educativo computarizado (MEC) para la enseñanza de un sistema de separación por resinas de intercambio iónico”. Realizado por:

Claro Rueda Nazlhy Johana, Diego Andrés Armando Ballesteros. Escuela Ingeniería Química Universidad Industrial de Santander 2009.

Desarrollo de un material educativo computarizado para la asignatura geología del petróleo”. Realizado por: Gustavo Adolfo Vélez Romero. Escuela de ingeniería de Sistemas e informática. Universidad Industrial de Santander 2006.

2.2 BASES TEÓRICAS
Para realizar el presente proyecto fue importante estudiar conceptos y procedimientos que son de vital importancia para el desarrollo del material educativo.
Las Antenas son dispositivos constituidos por un conductor metálico capaz de radiar y capturar ondas electromagnéticas se utiliza convencionalmente para acopar líneas de transmisión con el espacio libre acoplando la energía de un transmisor y un receptor con atmósfera terrestre. Una antena es capaz de convertir energía eléctrica en ondas electromagnéticas y viceversa. Una guía de onda es una línea de transmisión especial utilizada para interconectar una antena con un transceptor facilitando con ello el trabajo con ondas electromagnéticas.
Las Antenas están consideradas como uno de los elementos más importantes requerido en un proceso de comunicación inalámbrico; estos dispositivos están específicamente diseñados para radiar o recibir ondas electromagnéticas,

adaptando en todo momento ondas guiadas, las cuales se transmiten a través de conductores o guías, facilitando con ello su propagación en el espacio libre.
La misión de la antena es irradiar la potencia que se le suministra con las características de direccionalidad adecuadas según su aplicación. Por ejemplo, en radiodifusión o comunicaciones móviles se acostumbra el uso de antenas que permitan irradiar una zona en forma omnidireccional, caso contrario a las aplicaciones orientadas a las radiocomunicaciones fijas en donde se busca que la radiación sea enfocada hacia un solo sentido, es decir, requieren el uso de antenas direccionales.

Figura 1. Antenas

tipos_4tipos_1

Fuente: https://polimedia.upv.es/catalogo/curso.asp?curso=14a57cf3-edc7-f348-ac45-926454ffa084

Las antenas pueden ser de diferentes tipos, esto varía según la aplicación que se requiera y los parámetros de configuración y de sintonía propios del sistema de transmisión o recepción, en donde el fin principal es el de poder concentrar una cantidad de energía, lograr irradiarla y poder en algún instante detectar ésta energía en un punto distante y convertirla nuevamente en su forma original para realizar una tarea específica.

Se puede decir que las funciones básicas de una antena son dos: transmitir y recibir, definiendo cada aplicación condiciones particulares sobre la direccionalidad de la antena, niveles de potencia que debe soportar, frecuencia de trabajo y otros parámetros.

Algunos tipos de antenas. Antenas alámbrica, poseen hilos conductores, que permiten soportar la corriente que dan origen a los campos radiadores. Difiere de los demás tipos de antenas por corrientes y cargas que varían de forma armónica con el tiempo, y tiene amplitudes que cambian a lo largo de los hilos.

Antenas de apertura y reflectores: se genera la onda radiada a partir de una distribución de campos que es soportada por la antena y se excita con guías de onda. Se caracteriza por que los campos eléctricos y magnéticos de apertura son variables armónicamente con el tiempo. Por medio de reflectores

asociados a un alimentador primario, se consigue prestaciones necesarias para servicios de comunicaciones a grandes distancias.

Antena monopolo o de marconi: Consiste en un tipo de antena de un cuarto de longitud de onda de largo, colocada en posición vertical, en donde uno de sus extremos se encuentra conectado a tierra o en forma directa al suelo. Sus características son semejantes a las de la antena de dipolo de media onda, presentando máximos valores de corriente y voltaje en sus extremos, en particular, sobre el extremo aterrizado.

Las pérdidas en éste tipo de antenas se relacionan directamente con el tipo del terreno donde se encuentra la antena aterrizado, es decir, si el terreno es buen conductor (arcilloso) o mal conductor (arenoso), en donde para reducir las pérdidas es necesario implementar un sistema de polo a tierra mejorando la calidad y humedad del terreno a través de técnicas y materiales especiales.

Figura 2. Apariencia de una antena monopolo.



Fuente: https://polimedia.upv.es/catalogo/curso.asp?curso=14a57cf3-edc7-f348-ac45-926454ffa084
Conjunto de antenas: Un conjunto de antenas o red de antenas se construye combinando dos o más elementos de una antena para formar una sola antena. Todo elemento de antena es un radiador o antena individual organizada de tal forma que sus campos de radiación interactúen entre sí provocando una distribución optima de toda la radiación equivalente a la suma vectorial de sus campos magnético y eléctrico individuales. Este tipo de arreglos se una comúnmente para aumentar la directividad de un sistema de antenas y concentrar la potencia irradiada en un área geográfica menor.
Figura 3. Apariencia de algunas agrupaciones de antenas.



Fuente: https://polimedia.upv.es/catalogo/curso.asp?curso=14a57cf3-edc7-f348-ac45-926454ffa084

Teoría del aprendizaje. El proceso de enseñanza no es algo innato, por esto hace falta conocer y entender las diferentes teorías del aprendizaje humano

para aplicarlas al diseño de las herramientas que brindan apoyo a este. Por esto, para desarrollar materiales educativos es muy importante un sustento teórico acerca de cómo aprende el ser humano y de esta manera evitar contradecir una teoría y sacarle el mayor provecho al computador como herramienta de apoyo a este proceso, brindando unas circunstancias ideales para aplicar las estrategias necesarias para que el estudiante logre cumplir con su misión de aprender.
Las aproximaciones psicológicas al fenómeno del aprendizaje humano oscilan entre dos polos: conductismo y cognoscitivismo aunque existen posiciones eclécticas, a continuación se presentan cada uno de ellos. En el conductismo, solo se tienen en cuenta las condiciones externas que favorecen que el individuo aprenda por esto se llamado modelo de “caja negra”, en el que lo fundamental es la programación de pequeños pasos, de eventos que conduzcan a lograr el resultado esperado y el reforzamiento de las respuestas, que guié al individuo al logro que se desea. Opuesto al conductismo, en el Cognoscitivismo lo que cuenta es el individuo, el aprendiz, su estructura cognoscitiva, las expectativas que tiene.
Por contraposición se habla de un modelo de “caja traslúcida” en el que lo que cuenta es el aprendiz dentro de su entorno psicológico y social, tomando en cuenta la motivación interna, el procesamiento de la información y las aptitudes de las personas entre otros, como factores que promueven el aprendizaje.

Materiales educativos computarizados (MECS)3. Lo que se pretende con los MECS no es reemplazar los métodos tradicionales de educación, sino complementar lo que para otros medios de enseñanza-aprendizaje es difícil de alcanzar, logrando crear ambientes interactivos que hagan posible el aprendizaje a través del computador que permite vivir situaciones en las cuales el aprendiz puede modificar, repetir, analizar, y hacer pruebas.
Los materiales educativos computarizados se dividen según sus funciones educativas en: sistemas tutoriales, sistemas de ejercitación y práctica, simuladores, juegos educativos, sistemas expertos, sistemas inteligentes de enseñanza-aprendizaje, entre otros.
Los Sistemas tutoriales se dividen en cuatro fases, una primera fase que sería la introductoria, donde se pretende captar la atención del estudiante generando motivación presentándole una percepción de lo que se quiere que aprenda. Otra fase es la de orientación inicial, en la que se almacenaje y retención de lo aprendido; en la fase de aplicación, donde se hace un transferencia y un recordatorio de lo aprendido; y la fase de retroalimentación donde se presenta un refuerzo y retroinformación.
Este aprendizaje guiado debe depender de lo que se esté enseñando y de las personas a las cuales va dirigido. El sistema valora las deficiencias que el alumno tenga para tomar acciones que atiendan a dichas necesidades. Las

utilidades de estos sistemas son significativas, debido a que permiten desarrollar destrezas que no se logran a través de medios de enseñanza-aprendizaje convencionales, generando motivación a través de un ambiente agradable y entretenido.
En el sistema de ejercitación y práctica. Lo que se busca es reforzar las dos fases finales anteriormente nombradas en los sistemas tipo tutorial: la aplicación y la retroalimentación.
En este sistema se parte de que el estudiante ya ha adquirido los conocimientos previos que va a practicar a través de otros medios, antes de utilizar el MECS.
Este tipo de sistemas permiten alcanzar habilidades y destrezas a través de la ejercitación y la reorientación, permitiéndole al aprendiz realizar más ejercicios en las áreas donde tenga mayor deficiencia dándole diferentes grados de apoyo.
Simuladores y juegos educativos a través de simuladores se pretende apoyar el aprendizaje asemejándose a situaciones de la realidad, permitiéndole al estudiante resolver problemas, aprender procedimientos, tomar decisiones dependiendo de las situaciones que se le presente.
____________________

3 GALVIS PANQUEVA, Álvaro H. Ingeniería de software educativo. Capitulo 3 páginas 64-83 1992

Por medio de estos micromundos el aprendiz desarrolla sus propias estrategias de pensamiento realizando un proceso analítico, inquisitivo, experimental. Estos simuladores permiten fortalecer el aprendizaje de manera vivencial ya que representan situaciones que pueden hacer parte de la realidad.
Software educativo: Esta clase de software es una herramienta de apoyo a fines educativos, permiten implantar nuevas metodologías por parte del docente, motivan el auto aprendizaje y la investigación en los estudiantes, utilizando diferentes métodos. Se trata en ella de detectar, en primer lugar, situaciones problemáticas, sus posibles causas y alternativas de solución, una de ellas puede ser un apoyo informático y, dentro de estos un software educativo, entonces se sugiere iniciar uno de los dos ciclos de trabajo: uno orientado a seleccionar entre el material ya existente, aquel que mejor satisface las necesidad y el otro, orientado a desarrollar una solución que satisfaga plenamente la necesidad detectada.
Ingeniería Web: La Ingeniería Web es un proceso que se utiliza para crear, implantar, y mantener aplicaciones y sistemas Web de alta calidad. Permitiendo determinar el tipo de proceso adecuado teniendo en cuenta las características del mismo.
A continuación se nombran los atributos que se deben tener en cuenta en el desarrollo de aplicaciones web.

Evolución continua: a diferencia de otras aplicaciones, las aplicaciones Web están en constante evolución, permitiendo fácilmente ser actualizadas sin necesidad de ser distribuido o instalado a cientos de usuarios.
Intensidad de la red: es la capacidad que tiene las aplicaciones Web de correr en una intranet, extranet o en Internet.
Concurrencia: característica que tienen las aplicaciones Web de permitir o soportar varios usuarios conectados al mismo tiempo.
Desempeño: el aplicativo Web debe dar respuesta rápida y no tener errores.
Disponibilidad: debe estar en el espacio todo el tiempo.
Controlada por los datos: en el aplicativo se encuentra datos de hipermedia es decir la combinación de texto, videos, imagines, sonido.
Cargo impredecible: Cuando un número inesperado de clientes se conectan a un aplicativo Web.
Seguridad: serie de atributos que se deben tener en cuenta para la calidad de la información.
Inicio sesión.
Seguridad en el servidor Web.
Configurar un firewall o cortafuegos.
En conclusión para realizar un material educativo de apoyo a la enseñanza y aprendizaje son importantes las diferentes teorías nombradas anteriormente que permiten enriquecer los conocimientos para lograr desarrollar una herramienta que logre atender a las necesidades de los usuarios a través de los beneficios que ofrece la computación, permitiendo implementar nuevos métodos de aprendizaje para complementar la formación de los estudiantes.

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«readings» (mensajes), fueron cuidadosamente transcritos por su secretaria y preservados por la Fundación Edgar Cayce en Virginia...


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