Providing Collaborative Support to Virtual and Remote Laboratories

Virtual and remote laboratories (VRLs) are e-learning resources that enhance the accessibility of experimental setups providing a distance teaching framework which meets the student's hands-on learning needs. In addition, online collaborative communication represents a practical and a constructivist method to transmit the knowledge and experience from the teacher to students, overcoming physical distance and isolation. This paper describes the extension of two open source tools: (1) the learning management system Moodle, and (2) the tool to create VRLs Easy Java Simulations (EJS). Our extension provides: (1) synchronous collaborative support to any VRL developed with EJS (i.e., any existing VRL written in EJS can be automatically converted into a collaborative lab with no cost), and (2) support to deploy synchronous collaborative VRLs into Moodle. Using our approach students and/or teachers can invite other users enrolled in a Moodle course to a real-time collaborative experimental session, sharing and/or supervising experiences at the same time they practice and explore experiments using VRLs.

Java software platform for the development of advanced robotic virtual laboratories

This article presents an interactive Java software platform which enables any user to easily create advanced virtual laboratories (VLs) for Robotics. This novel tool provides both support for developing applications with full 3D interactive graphical interface and a complete functional framework for modelling and simulation of arbitrary serial-link manipulators. In addition, its software architecture contains a high number of functionalities included as high-level tools, with the advantage of allowing any user to easily develop complex interactive robotic simulations with a minimum of programming. In order to show the features of the platform, the article describes, step-by-step, the implementation methodology of a complete VL for Robotics education using the presented approach. Finally, some educational results about the experience of implementing this approach are reported.

Web-based OERs in Computer Networks

Learning and teaching processes are continually changing. Therefore, design of learning technologies has gained interest in educators and educational institutions from secondary school to higher education. This paper describes the successfully use in education of social learning technologies and virtual laboratories designed by the authors, as well as videos developed by the students. These tools, combined with other open educational resources based on a blended-learning methodology, have been employed to teach the subject of Computer Networks. We have verified not only that the application of OERs into the learning process leads to a significantly improvement of the assessments, but also that the combination of several OERs enhances their effectiveness. These results are supported by, firstly, a study of both students’ opinion and students’ behaviour over five academic years, and, secondly, a correlation analysis between the use of OERs and the grades obtained by students.

Geometric 3D point cloud compression

The use of 3D data in mobile robotics applications provides valuable information about the robot’s environment but usually the huge amount of 3D information is unmanageable by the robot storage and computing capabilities. A data compression is necessary to store and manage this information but preserving as much information as possible. In this paper, we propose a 3D lossy compression system based on plane extraction which represent the points of each scene plane as a Delaunay triangulation and a set of points/area information. The compression system can be customized to achieve different data compression or accuracy ratios. It also supports a color segmentation stage to preserve original scene color information and provides a realistic scene reconstruction. The design of the method provides a fast scene reconstruction useful for further visualization or processing tasks.

Efficient tool path computation using multi-core GPUs

Tool path generation is one of the most complex problems in Computer Aided Manufacturing. Although some efficient strategies have been developed, most of them are only useful for standard machining. However, the algorithms used for tool path computation demand a higher computation performance, which makes the implementation on many existing systems very slow or even impractical. Hardware acceleration is an incremental solution that can be cleanly added to these systems while keeping everything else intact. It is completely transparent to the user. The cost is much lower and the development time is much shorter than replacing the computers by faster ones. This paper presents an optimisation that uses a specific graphic hardware approach using the power of multi-core Graphic Processing Units (GPUs) in order to improve the tool path computation. This improvement is applied on a highly accurate and robust tool path generation algorithm. The paper presents, as a case of study, a fully implemented algorithm used for turning lathe machining of shoe lasts. A comparative study will show the gain achieved in terms of total computing time. The execution time is almost two orders of magnitude faster than modern PCs.

3D Hand Pose Estimation with Neural Networks

We propose the design of a real-time system to recognize and interprethand gestures. The acquisition devices are low cost 3D sensors. 3D hand pose will be segmented, characterized and track using growing neural gas (GNG) structure. The capacity of the system to obtain information with a high degree of freedom allows the encoding of many gestures and a very accurate motion capture. The use of hand pose models combined with motion information provide with GNG permits to deal with the problem of the hand motion representation. A natural interface applied to a virtual mirrorwriting system and to a system to estimate hand pose will be designed to demonstrate the validity of the system.

Improving 3D Keypoint Detection from Noisy Data Using Growing Neural Gas

3D sensors provides valuable information for mobile robotic tasks like scene classification or object recognition, but these sensors often produce noisy data that makes impossible applying classical keypoint detection and feature extraction techniques. Therefore, noise removal and downsampling have become essential steps in 3D data processing. In this work, we propose the use of a 3D filtering and down-sampling technique based on a Growing Neural Gas (GNG) network. GNG method is able to deal with outliers presents in the input data. These features allows to represent 3D spaces, obtaining an induced Delaunay Triangulation of the input space. Experiments show how the state-of-the-art keypoint detectors improve their performance using GNG output representation as input data. Descriptors extracted on improved keypoints perform better matching in robotics applications as 3D scene registration.

Control of Redundant Joint Structures Using Image Information During the Tracking of Non-Smooth Trajectories

Visual information is increasingly being used in a great number of applications in order to perform the guidance of joint structures. This paper proposes an image-based controller which allows the joint structure guidance when its number of degrees of freedom is greater than the required for the developed task. In this case, the controller solves the redundancy combining two different tasks: the primary task allows the correct guidance using image information, and the secondary task determines the most adequate joint structure posture solving the possible joint redundancy regarding the performed task in the image space. The method proposed to guide the joint structure also employs a smoothing Kalman filter not only to determine the moment when abrupt changes occur in the tracked trajectory, but also to estimate and compensate these changes using the proposed filter. Furthermore, a direct visual control approach is proposed which integrates the visual information provided by this smoothing Kalman filter. This last aspect permits the correct tracking when noisy measurements are obtained. All the contributions are integrated in an application which requires the tracking of the faces of Asperger children.

ABPgame+ o cómo hacer del último curso de ingeniería una primera experiencia profesional

Algunos de los aspectos clave en el desarrollo profesional de un ingeniero son su capacidad para trabajar en equipo, para integrar diferentes puntos de vista y para desarrollar grandes proyectos con un alto nivel de incertidumbre. Los planes de estudio de las titulaciones que preparan a estos futuros ingenieros no pueden permanecer ajenos a estas necesidades y deben plantear situaciones lo más cercanas posible a la realidad que se encontrarán nuestros egresados en su vida laboral. Estas razones, nos han llevado a plantear una experiencia innovadora en una titulación de nueva implantación como es el Grado en Ingeniería Multimedia. Hemos elegido, para ello, la metodología del Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP), aplicada al itinerario de Creación y Entretenimiento Digital en cuarto curso, donde los estudiantes, agrupados en equipos, desarrollan un único gran proyecto durante el año, que es un videojuego. Queremos destacar dos consecuencias de esta experiencia: primero, el papel fundamental de la asignatura Proyectos Multimedia, sirviendo de apoyo al resto de asignaturas al llevar el peso de la gestión de los equipos y del seguimiento del proyecto. Y después, que los estudiantes pueden obtener un producto terminado al final del curso que les permita inaugurar su portafolio profesional.

El proceso de enseñanza-aprendizaje en la formación interuniversitaria: una experiencia a nivel de máster universitario

La incorporación del EEES provocó una infinidad de desafíos y retos a las Universidades que a día de hoy aún están siendo solucionados. Además, ha conllevado nuevas oportunidades para la formación de estudiantes pero también para las Universidades. Entre ellas, la formación interuniversitaria entre estados miembro de la UE. El EEES permite unificar a través del sistema ECTS la carga de trabajo de los estudiantes facilitando la propuesta de planes de estudios interuniversitarios. Sin embargo, surgen desafíos a la hora de llevarlos a la práctica. Independientemente de los retos en la propuesta de los planes de estudio, es necesario implementar procesos de enseñanza-aprendizaje que salven la distancia en el espacio físico entre el alumnado y el profesorado. En este artículo se presenta la experiencia docente de la asignatura e-home del Máster Machine Learning and Data Mining de la Universidad de Alicante y la Universidad Jean Monnet (Francia). En este caso, se combina la formación en aula presencial con formación en aula virtual a través de videoconferencia. La evaluación del método de enseñanza-aprendizaje propuesto utiliza la propia experiencia docente y encuestas realizadas a los alumnos para poner de manifiesto la ruptura de barreras espaciales y un éxito a nivel docente.

Evaluación continua utilizando controles on-line. Percepción de los estudiantes

En la asignatura Sistemas Inteligentes del grado en Ingeniería Informática, durante el curso 2013-14, se planteó a los estudiantes un sistema de evaluación continua de la parte teórica consistente en la realización de controles on-line utilizando cuestionarios Moodle. En las normas de evaluación de la asignatura, los controles acumulaban toda la materia impartida hasta la fecha y su peso creciente de cara a la obtención de la nota final. Teníamos especial interés en determinar si el sistema resultaba estimulante para los estudiantes. El artículo aborda la evaluación continua, el contexto de la asignatura y los criterios de evaluación que se establecieron para la evaluación de la parte teórica de la asignatura. Además, se presentan las características de los cuestionarios Moodle, se aporta la encuesta de valoración del método que se pasó a los estudiantes, los resultados obtenidos en la citada encuesta, las conclusiones y las recomendaciones para el futuro. Deseamos destacar el soporte de la “Red de Investigación en Sistemas Inteligentes. Evaluación continua mediante controles utilizando Moodle” Código de Red ICE: 3021.

3D Maps Representation Using GNG

Current RGB-D sensors provide a big amount of valuable information for mobile robotics tasks like 3D map reconstruction, but the storage and processing of the incremental data provided by the different sensors through time quickly become unmanageable. In this work, we focus on 3D maps representation and propose the use of the Growing Neural Gas (GNG) network as a model to represent 3D input data. GNG method is able to represent the input data with a desired amount of neurons or resolution while preserving the topology of the input space. Experiments show how GNG method yields a better input space adaptation than other state-of-the-art 3D map representation methods.

Valoración por los estudiantes del uso de foros Moodle en la evaluación docente

En la asignatura Sistemas Inteligentes del grado en Ingeniería Informática, durante el curso 2012-13, se planteó a los estudiantes un sistema de evaluación de la parte teórica consistente en la realización de controles on-line utilizando cuestionarios Moodle. Para la elaboración de los cuestionarios, se elegirían preguntas propuestas por los estudiantes en cada uno de los foros temáticos correspondientes. De cada tema se creó una base de preguntas Moodle para la generación con restricciones de cuestionarios aleatorios. El funcionamiento de los foros de aportación de preguntas partía de un foro creado para cada tema donde los estudiantes iban añadiendo un hilo para cada pregunta que proponían. En el hilo se producía el debate y participación de los estudiantes relativo al contenido y calidad de la pregunta. Una vez cerrado cada foro, los profesores seleccionaban las que cumplían requisitos de calidad, creando así la base de preguntas de los cuestionarios Moodle. La asignatura ha tenido más de 120 estudiantes, con 14 foros, lo que ha hecho que se superaran los 1.500 hilos de preguntas. En este artículo se presenta la encuesta de valoración por parte de los estudiantes, así como detalles de participación en los foros, los resultados obtenidos y las conclusiones. Deseamos destacar el soporte de la “Red de Investigación en Sistemas Inteligentes. Uso de los foros Moodle en la metodología docente” para realizar este estudio. Código de Red ICE: 2847.

Nuevo método de evaluación mediante revisiones cruzadas de los estudiantes

Actualmente nos enfrentamos a nuevos desafíos en el mundo de la educación. Entre las cuestiones más importantes se encuentra el grado de participación y compromiso de los estudiantes en su propio proceso de aprendizaje y esto implica que deban participar en su evaluación de manera activa. Así, en este artículo se presenta un nuevo método de evaluación empleado en la asignatura “Arquitecturas y Sistemas Operativos para Tiempo Real”, del título de Ingeniería Informática de la Universidad de Alicante. En este novedoso método, los alumnos participan en el proceso de evaluación de sus propios trabajos por medio de revisiones cruzadas (peer-reviewing) que pretenden identificar las carencias o errores en los trabajos presentados por sus compañeros de asignatura. En pocas semanas los estudiantes pueden entender la innovadora visión del proceso de enseñanza-aprendizaje empleado en nuestra asignatura y se involucran activamente en dicho proceso; con todo ello, sus conocimientos han de actualizarse de manera continua, por lo que son capaces de entender y asimilar los nuevos conceptos explicados por el profesor.

Recursos didácticos online para el aprendizaje Redes de Computadores en el grado de Informática

En este trabajo se analiza el uso que se hace de un conjunto de recursos multimedia incluidos en un curso en línea de acceso libre y gratuito sobre Redes de Computadores. Este estudio se lleva a cabo a partir de la interacción que un grupo de estudiantes de ingenierías tienen con estos recursos durante su proceso de aprendizaje. Estos recursos educacionales se basan en una aproximación Web 2.0 y por si solos forman parte de una metodología docente fundamentada en el autoaprendizaje a distancia. Entre estos recursos destaca el uso de un blogs, OCW, videos y simulaciones. Estos recursos educativos ‘open-free’ han sido diseñados como elementos que facilitan la aplicación de una metodología de enseñanza a distancia basada en muchos casos en el auto-aprendizaje y en potenciar el aprendizaje autónomo. Además, la percepción que se tiene sobre estos recursos juega un papel relevante en la aceptación de estos por parte del estudiante. Cualquier nuevo recurso educativo que se diseñe, además de didáctico, tiene que ser atractivo y de un uso sencillo e interactivo para el estudiante. El trabajo que aquí se presenta, busca analizar la usabilidad de estos recursos por parte del estudiante para desarrollar futuras mejoras.