Aprendizaje basado en proyectos aplicado a la asignatura Ingeniería del software : guía del docente y guía del estudiante

Este informe recoge las guías del docente y del estudiante para la puesta en marcha, seguimiento continuo y evaluación de la asignatura Ingeniería del Software del segundo curso del Grado en Ingeniería Informática. Todo ello basado en metodologías activas, concretamente la metodología de Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP, o PBL de Project Based Learning). El trabajo publicado en este informe es el resultado obtenido por los autores dentro del programa de formación del profesorado en metodologías activas (ERAGIN), auspiciado por el Vicerrectorado de Calidad e Innovación Docente de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU).

Aprendizaje Basado en Proyectos para la asignatura Ingeniería del Software

Duración (en horas): Más de 50 horas. Destinatario: Estudiante y Docente

Adaptación de las métricas de reusabilidad de la ingeniería del software a los learning objects.

El artículo está incluido en un número monográfico especial con los trabajos del I Simposio Pluridisciplinar sobre Diseño, Evaluación y Descripción de Contenidos Educativos Reutilizables (Guadalajara, Octubre 2004).Resumen basado en el de la publicación

Tipología de Replicaciones para la Síntesis de Experimentos en Ingeniería del Software

La Ingenieria del Software Experimental (ISE) traslada a la Ingenieria del Software (IS) el paradigma experimental que se ha aplicado con exito en diversas disciplinas cientificas. El objetivo de la ISE es hacer de la construccion del software una actividad predecible gracias al conocimiento de las relaciones entre los procesos de produccion del software y los productos que se obtienen. Para avanzar en el paradigma experimental en IS no es suficiente aplicar las tecnicas de diseno experimental y el analisis estadistico de datos, sino que es necesario construir una metodologia (bien desde cero o adaptada de otras disciplinas) basada en los principios generales del experimentalismo. La motivacion principal de esta investigacion es trabajar en la adaptacion de un aspecto particular del paradigma experimental a la experimentacion en IS: la replicación. En ISE se han realizado varias replicaciones de experimentos, sin embargo, aun existe discusion sobre el modo mas adecuado de llevarlas a cabo. Algunas preguntas que surgen de esta discusion son: .se deben reutilizar los materiales del experimento base?, .la replicacion debe realizarse de forma independiente, o puede existir algun tipo de comunicacion entre experimentadores y replicadores?, .que elementos de la estructura del experimento a replicar pueden variarse y aun considerarse una replicacion? En esta investigacion se estudia el concepto de replicacion desde una perspectiva teorico-practica para su incorporacion a la ISE. En concreto, se persiguen los siguientes objetivos: 1) estudio del concepto de replicacion en distintas disciplinas cientificas para tener mayor comprension de su importacion a la ISE, 2) desarrollo de una tipologia de replicaciones que ayude a comprender tanto los diferentes tipos de replicacion que pueden llevarse a cabo en ISE, asi como el papel que cada uno de estos tipos desempena en la verificacion de resultados experimentales y 3) desarrollo de un marco conceptual con ideas clave para comparar conjuntos de replicaciones y obtener conocimiento de ellas que sea de utilidad tanto para el profesional como para el investigador. Para la evaluacion de las propuestas de esta tesis se usa un conjunto de 20 replicaciones de diversos autores donde entre otros aspectos se evalua la efectividad de tres tecnicas de evaluacion de software.

Evaluación de la Aplicabilidad del Meta-Análisis de Efectos Aleatorios en Ingeniería del Software

La síntesis cuantitativa consiste en combinar los resultados de varios estudios experimentales con el objeto de generar nuevas piezas de conocimiento. Estas nuevas piezas de conocimientos serán más generales y fiables que los resultados obtenidos por los estudios individuales, ya que dichas piezas de conocimiento están sustentadas por una mayor cantidad de evidencia empírica. El objetivo del presente trabajo es determinar cuáles de los modelos de Meta-Análisis existentes conviene aplicar en el contexto experimental que hoy día presenta la Ingeniería de Software Experimental.

Determinación del Modelo de Meta-Análisis Para Experimentación en Ingeniería del Software

Este proyecto de investigación se desarrolla en el marco de la cooperación existente entre el Grupo de Ingeniería de Software Experimental (GrISE) de la Facultad de Informática de la Universidad Politécnica de Madrid, el Grupo de Investigación en Sistemas de Información (GISI) del Departamento de Desarrollo Productivo y Tecnológico de la Universidad Nacional de Lanús y el Grupo de Estudio en Metodologías de Ingeniería de Software (GEMIS) de la Facultad Regional Buenos Aires de la Universidad Tecnológica Nacional.

Gestión de configuración y línea de productos para mejorar el proceso experimental en ingeniería del software

La Ingeniería del Software (IS) Empírica adopta el método científico a la IS para facilitar la generación de conocimiento. Una de las técnicas empleadas, es la realización de experimentos. Para que el conocimiento obtenido experimentalmente adquiera el nivel de madurez necesario para su posterior uso, es necesario que los experimentos sean replicados. La existencia de múltiples replicaciones de un mismo experimento conlleva la existencia de numerosas versiones de los distintos productos generados durante la realización de cada replicación. Actualmente existe un gran descontrol sobre estos productos, ya que la administración se realiza de manera informal. Esto causa problemas a la hora de planificar nuevas replicaciones, o intentar obtener información sobre las replicaciones ya realizadas. Para conocer con detalle la dimensión del problema a resolver, se estudia el estado actual de la gestión de materiales experimentales y su uso en replicaciones, así como de las herramientas de gestión de materiales experimentales. El estudio concluye que ninguno de los enfoques estudiados proporciona una solución al problema planteado. Este trabajo persigue como objetivo mejorar la administración de los materiales experimentales y replicaciones de experimentos en IS para dar soporte a la replicación de experimentos. Para satisfacer este objetivo, se propone la adopción en experimentación de los paradigmas de Gestión de Configuración del Software (GCS) y Línea de Producto Software (LPS). Para desarrollar la propuesta se decide utilizar el método de investigación acción (en inglés action research). Para adoptar la GCS a experimentación, se comienza realizando un estudio del proceso experimental como transformación de productos; a continuación, se realiza una adopción de conceptos fundamentada en los procesos del desarrollo software y de experimentación; finalmente, se desarrollan un conjunto de instrumentos, que se incorporan a un Plan de Gestión de Configuración de Experimentos (PGCE). Para adoptar la LPS a experimentación, se comienza realizando un estudio de los conceptos, actividades y fases que fundamentan la LPS; a continuación, se realiza una adopción de los conceptos; finalmente, se desarrollan o adoptan las técnicas, simbología y modelos para dar soporte a las fases de la Línea de Producto para Experimentación (LPE). La propuesta se valida mediante la evaluación de su: viabilidad, flexibilidad, usabilidad y satisfacción. La viabilidad y flexibilidad se evalúan mediante la instanciación del PGCE y de la LPE en experimentos concretos en IS. La usabilidad se evalúa mediante el uso de la propuesta para la generación de las instancias del PGCE y de LPE. La satisfacción evalúa la información sobre el experimento que contiene el PGCE y la LPE. Los resultados de la validación de la propuesta muestran mejores resultados en los aspectos de usabilidad y satisfacción a los experimentadores. ABSTRACT Empirical software engineering adapts the scientific method to software engineering (SE) in order to facilitate knowledge generation. Experimentation is one of the techniques used. For the knowledge generated experimentally to acquire the level of maturity necessary for later use, the experiments have to be replicated. As the same experiment is replicated more than once, there are numerous versions of all the products generated during a replication. These products are generally administered informally without control. This is troublesome when it comes to planning new replications or trying to gather information on replications conducted in the past. In order to grasp the size of the problem to be solved, this research examines the current state of the art of the management and use of experimental materials in replications, as well as the tools managing experimental materials. The study concludes that none of the analysed approaches provides a solution to the stated problem. The aim of this research is to improve the administration of SE experimental materials and experimental replications in support of experiment replication. To do this, we propose the adaptation of software configuration management (SCM) and software product line (SPL) paradigms to experimentation. The action research method was selected in order to develop this proposal. The first step in the adaptation of the SCM to experimentation was to analyse the experimental process from the viewpoint of the transformation of products. The concepts were then adapted based on software development and experimentation processes. Finally, a set of instruments were developed and added to an experiment configuration management plan (ECMP). The first step in the adaptation of the SPL to experimentation is to analyse the concepts, activities and phases underlying the SPL. The concepts are then adapted. Finally, techniques, symbols and models are developed or adapted in support of the experimentation product line (EPL) phases. The proposal is validated by evaluating its feasibility, flexibility, usability and satisfaction. Feasibility and flexibility are evaluated by instantiating the ECMP and the EPL in specific SE experiments. Usability is evaluated by using the proposal to generate the instances of the ECMP and EPL. The results of the validation of the proposal show that the proposal performs better with respect to usability issues and experimenter satisfaction.

Conceptualización e Infraestructura para la Investigación Experimental en Ingeniería del Software

Antecedentes: Esta investigación se enmarca principalmente en la replicación y secundariamente en la síntesis de experimentos en Ingeniería de Software (IS). Para poder replicar, es necesario disponer de todos los detalles del experimento original. Sin embargo, la descripción de los experimentos es habitualmente incompleta debido a la existencia de conocimiento tácito y a la existencia de otros problemas tales como: La carencia de un formato estándar de reporte, la inexistencia de herramientas que den soporte a la generación de reportes experimentales, etc. Esto provoca que no se pueda reproducir fielmente el experimento original. Esta problemática limita considerablemente la capacidad de los experimentadores para llevar a cabo replicaciones y por ende síntesis de experimentos. Objetivo: La investigación tiene como objetivo formalizar el proceso experimental en IS, de modo que facilite la comunicación de información entre experimentadores. Contexto: El presente trabajo de tesis doctoral ha sido desarrollado en el seno del Grupo de Investigación en Ingeniería del Software Empírica (GrISE) perteneciente a la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Informáticos (ETSIINF) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), como parte del proyecto TIN2011-23216 denominado “Tecnologías para la Replicación y Síntesis de Experimentos en Ingeniería de Software”, el cual es financiado por el Gobierno de España. El grupo GrISE cumple a la perfección con los requisitos necesarios (familia de experimentos establecida, con al menos tres líneas experimentales y una amplia experiencia en replicaciones (16 replicaciones hasta 2011 en la línea de técnicas de pruebas de software)) y ofrece las condiciones para que la investigación se lleve a cabo de la mejor manera, como por ejemplo, el acceso total a su información. Método de Investigación: Para cumplir este objetivo se opta por Action Research (AR) como el método de investigación más adecuado a las características de la investigación, para obtener resultados a través de aproximaciones sucesivas que abordan los problemas concretos de comunicación entre experimentadores. Resultados: Se formalizó el modelo conceptual del ciclo experimental desde la perspectiva de los 3 roles principales que representan los experimentadores en el proceso experimental, siendo estos: Gestor de la Investigación (GI), Gestor del Experimento (GE) y Experimentador Senior (ES). Por otra parte, se formalizó el modelo del ciclo experimental, a través de: Un workflow del ciclo y un diagrama de procesos. Paralelamente a la formalización del proceso experimental en IS, se desarrolló ISRE (de las siglas en inglés Infrastructure for Sharing and Replicating Experiments), una prueba de concepto de entorno de soporte a la experimentación en IS. Finalmente, se plantearon guías para el desarrollo de entornos de soporte a la experimentación en IS, en base al estudio de las características principales y comunes de los modelos de las herramientas de soporte a la experimentación en distintas disciplinas experimentales. Conclusiones: La principal contribución de la investigación esta representada por la formalización del proceso experimental en IS. Los modelos que representan la formalización del ciclo experimental, así como la herramienta ISRE, construida a modo de evaluación de los modelos, fueron encontrados satisfactorios por los experimentadores del GrISE. Para consolidar la validez de la formalización, consideramos que este estudio debería ser replicado en otros grupos de investigación representativos en la comunidad de la IS experimental. Futuras Líneas de Investigación: El cumplimiento de los objetivos, de la mano con los hallazgos alcanzados, han dado paso a nuevas líneas de investigación, las cuales son las siguientes: (1) Considerar la construcción de un mecanismo para facilitar el proceso de hacer explícito el conocimiento tácito de los experimentadores por si mismos de forma colaborativa y basados en el debate y el consenso , (2) Continuar la investigación empírica en el mismo grupo de investigación hasta cubrir completamente el ciclo experimental (por ejemplo: experimentos nuevos, síntesis de resultados, etc.), (3) Replicar el proceso de investigación en otros grupos de investigación en ISE, y (4) Renovar la tecnología de la prueba de concepto, tal que responda a las restricciones y necesidades de un entorno real de investigación. ABSTRACT Background: This research addresses first and foremost the replication and also the synthesis of software engineering (SE) experiments. Replication is impossible without access to all the details of the original experiment. But the description of experiments is usually incomplete because knowledge is tacit, there is no standard reporting format or there are hardly any tools to support the generation of experimental reports, etc. This means that the original experiment cannot be reproduced exactly. These issues place considerable constraints on experimenters’ options for carrying out replications and ultimately synthesizing experiments. Aim: The aim of the research is to formalize the SE experimental process in order to facilitate information communication among experimenters. Context: This PhD research was developed within the empirical software engineering research group (GrISE) at the Universidad Politécnica de Madrid (UPM)’s School of Computer Engineering (ETSIINF) as part of project TIN2011-23216 entitled “Technologies for Software Engineering Experiment Replication and Synthesis”, which was funded by the Spanish Government. The GrISE research group fulfils all the requirements (established family of experiments with at least three experimental lines and lengthy replication experience (16 replications prior to 2011 in the software testing techniques line)) and provides favourable conditions for the research to be conducted in the best possible way, like, for example, full access to information. Research Method: We opted for action research (AR) as the research method best suited to the characteristics of the investigation. Results were generated successive rounds of AR addressing specific communication problems among experimenters. Results: The conceptual model of the experimental cycle was formalized from the viewpoint of three key roles representing experimenters in the experimental process. They were: research manager, experiment manager and senior experimenter. The model of the experimental cycle was formalized by means of a workflow and a process diagram. In tandem with the formalization of the SE experimental process, infrastructure for sharing and replicating experiments (ISRE) was developed. ISRE is a proof of concept of a SE experimentation support environment. Finally, guidelines for developing SE experimentation support environments were designed based on the study of the key features that the models of experimentation support tools for different experimental disciplines had in common. Conclusions: The key contribution of this research is the formalization of the SE experimental process. GrISE experimenters were satisfied with both the models representing the formalization of the experimental cycle and the ISRE tool built in order to evaluate the models. In order to further validate the formalization, this study should be replicated at other research groups representative of the experimental SE community. Future Research Lines: The achievement of the aims and the resulting findings have led to new research lines, which are as follows: (1) assess the feasibility of building a mechanism to help experimenters collaboratively specify tacit knowledge based on debate and consensus, (2) continue empirical research at the same research group in order to cover the remainder of the experimental cycle (for example, new experiments, results synthesis, etc.), (3) replicate the research process at other ESE research groups, and (4) update the tools of the proof of concept in order to meet the constraints and needs of a real research environment.

Estudios y herramientas para la evaluación y la mejora de la motivación en la ingeniería del software

Comprender y estimular la motivación resulta crucial para favorecer el rendimiento de los estudiantes universitarios y profesionales de diversos ámbitos de conocimiento, como el de la Ingeniería del Software. Actualmente, este sector está demandando soluciones científico-tecnológicas para trabajar de una manera práctica y sistemática sobre elementos motivacionales como la satisfacción por el estudio y el trabajo, el aprendizaje activo o las relaciones interpersonales. El objetivo de esta Tesis Doctoral es definir y validar soluciones para evaluar y mejorar la motivación de los estudiantes y profesionales en Ingeniería del Software. Para ello, se han creado instrumentos, metodologías y tecnologías que se han aplicado con un total de 152 estudiantes y 166 profesionales. Esta experiencia empírica ha servido para mejorar de manera continua dichas aportaciones, así como para comprobar en un entorno real su validez y utilidad. Los datos recogidos revelan que las soluciones provistas han resultado eficaces para comprender y estimular la motivación tanto en el ámbito académico como en el profesional. Además, a raíz de los datos recogidos se han podido explorar aspectos de interés sobre las características y particularidades motivacionales asociadas a la Ingeniería del Software. Por tanto, esta Tesis Doctoral resulta de interés para las universidades y empresas de este sector sensibilizadas con el desarrollo motivacional de sus estudiantes y trabajadores. Abstract It is crucial to understand and encourage the motivation of students and professionals in order to enhance their performance. This applies to students and professionals from diverse fields such as Software Engineering. Currently this sector is demanding scientific–technological solutions to work on motivational elements in a pragmatic and systematic way. Such elements are among others study and work satisfaction, active learning or interpersonal relationships. This Doctoral Thesis objective is to establish and validate solutions to evaluate and improve the motivation in the Software Engineering field. To achieve this goal, resources, methods and technologies have been created. They have been applied to 152 students and 166 professionals. This empirical experience served to, on one hand, enhance in a continuous way the provided contributions, and on the other hand, to test in a real environment their validity and utility. The collected data reveal that the provided solutions were effective to understand and encourage motivation both in the academic and in the professional area. In addition, the collected data enable to examine interesting aspects and motivational special features associated with Software Engineering. Therefore this Doctoral Thesis is relevant to universities and firms from this field which are aware of the significance of the motivational development of their students and employees.

InSCo. Un modelo de proceso para la integración entre la ingeniería del software y la ingeniería del conocimiento

El objetivo general del trabajo de investigación presentado en esta memoria es la propuesta de un modelo de proceso para el desarrollo de un sistema híbrido, que llamaremos modelo de proceso InSCo; siendo un sistema híbrido aquel que presenta un comportamiento integrado donde colaboran componentes software basadas en conocimiento y no basadas en conocimiento. La propuesta del modelo de proceso InSCo define las actividades fundamentales y artefactos generados en la ejecución del proceso, prestando atención a los modelos construidos y técnicas utilizables en cada actividad. Aunque se hace una propuesta global que abarca todo el proceso de desarrollo, el trabajo de esta tesis se centra en describir detalladamente las actividades del nivel conceptual. El modelo InSCo permitirá la fusión de metodologías heredadas de la Ingeniería del Conocimiento (InCo) y de la Ingeniería del Software (InSo), teniendo por objetivo integrar bajo una misma descripción las técnicas y métodos utilizados y aprendidos por los profesionales de ambas ingenierías. No se plantea la construcción de una nueva metodología, porque los ingenieros son ya usuarios de alguna de ellas y trasladarse a un nuevo enfoque creemos que no es una propuesta viable por el coste que supone el cambio. De esta manera se facilitará la implantación de InSCo. Este modelo guiará la construcción de sistemas software híbridos en los que las soluciones deben venir de la mano de software basado en conocimiento, puesto que se han de resolver problemas poco estructurados con requerimientos subjetivos y donde la incertidumbre, la incompletitud y la inconsistencia son el común denominador; pero además tenemos que integrar en la solución primero.

Flujo de trabajo para la experimentación colaborativa en Ingeniería del Software guiada por búsqueda

La Ingeniería del Software Guiada por Búsqueda persigue reformular problemas de Ingeniería del Software que a menudo comprenden objetivos en conflicto, como problemas de optimización. Así, las técnicas que se aplican en esta disciplina buscan una o un conjunto de soluciones casi-óptimas en un espacio de soluciones candidatas con la ayuda de una función de aptitud que les permita distinguir las mejores soluciones. La naturaleza estocástica de los algoritmos de optimización requiere de la repetición de las búsquedas para mitigar los efectos de la aleatoriedad. A la hora de comparar algoritmos, el investigador comparará los resultados con mejor calidad (mejores valores en la función de aptitud, en indicadores de calidad y rendimiento) devueltos en las búsquedas, lo que conlleva un trabajo adicional por parte del investigador. La sobrecarga que implica esta actividad puede aminorarse si la experimentación se enfoca de manera colaborativa. Este artículo propone un flujo de trabajo para la experimentación colaborativa basado en resultados e indicadores de calidad y rendimiento.

¿Es la ingeniería del software una ingeniería madura?

La construcción en 1946 del primer computador electrónico de uso general que funcionó satisfactoriamente, el ENIAC, se puede tomar como el de punto de la historia del hardware y el software, esto implica cincuenta años de desarrollo en estas dos áreas. Durante los primeros años del hardware, el principal reto era incrementarlo de forma que se redujera el costo de procesamiento y almacenamiento de datos, lo cual se logró a lo largo de la década de los años 80 con los grandes avances en microelectrónica. Hoy el problema es diferente el principal objetivo es producir software de calidad, reusable, económico, fácil de mantener y confiable, pero aún no se ha logrado un avance comparable al de la microelectrónica que permita al software alcanzar los niveles del hardware.

Ingeniería del software e ingeniería del conocimiento. Dos disciplinas interrelacionadas

El libro que ahora nos ocupa, titulado “Ingeniería de Software e Ingeniería del Conocimiento: dos disciplinas interrelacionadas” surge con los aportes de una gran cantidad de grupos iberoamericanos que presentan conclusiones importantes sobre estas dos disciplinas. Se presentan proyectos en diferentes temas, como entornos virtuales de aprendizaje, transferencia del conocimiento, modelos y metodologías del software como PSP y Scrum, elementos de ingeniería de requisitos, arquitecturas y lenguajes, además de varias técnicas y estrategias de enseñanza y tendencias modernas como Semat. Todos estos temas se conjugan y, en ocasiones, sus límites se hacen borrosos entre las dos disciplinas que dan nombre a este libro, entregando en 22 Capítulos aportes de gran relevancia para el entorno científico Iberoamericano. Confiamos en que las contribuciones que se incluyen en este libro susciten nuevas maneras de aproximar aún más la Ingeniería de Software y la Ingeniería del Conocimiento, como áreas que tienen mucho que aportarse la una a la otra.

Reflexiones preliminares de la teoría de la actividad y el desarrollo del software educativo.

Resumen en inglés. Resumen tomado de la publicación

Metaheurísticas como soporte a la selección de requisitos del software

Las técnicas de optimización y metaheurísticas han sido aplicadas ampliamente en numerosas áreas, entre ellas la Ingeniería del Software. En este trabajo mostramos la incorporacíon de estas técnicas como soporte a las tareas de selección de un grupo de requisitos de entre aquellos que han sido propuestos por los clientes, validando experimentalmente sus resultados. Los algoritmos metaheurísticos son ejecutados desde una herramienta web que permite la definicíon colaborativa de los requisitos de un proyecto software y ayudan a los desarrolladores durante la ejecución del mismo.