Guia Digital Es

Medellín. Junio 13 de 2006

CURSO SISTEMAS DIGITALES SECUENCIALES

GUÍA DIDÁCTICA

GEORFFREY ACEVEDO GONZÁLEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA –UNAD- FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA

PROGRAMA INGENIERÍA ELECTRÓNICA MEDELLÍN 2006

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA

Programa de Ingeniería Electrónica

SISTEMAS DIGITALES SECUENCIALES

COMITÉ DIRECTIVO xxxx Rector xxxx Vicerrector Académico xxxx Vicerrector Administrativo xxxx Secretaria General xxxx Director de Planeación CURSO SISTEMAS DIGITALES SECUENCIALES GUÍA DIDÁCTICA Primera Edición @CopyRigth Universidad Nacional Abierta y a Distancia ISBN 2005 Centro Nacional de Medios para el aprendizaje





CONTENIDO

PROTOCOLO ACADÉMICO

1. IDENTIFICACIÓN DEL CURSO ACADÉMICO 1.1. Ficha Técnica

2. INTRODUCCIÓN

2.1. Introducción 2.2. Sobre las unidades didácticas 2.3. Sobre el sistema de evaluación

3. JUSTIFICACIÓN

4. INTENCIONALIDADES FORMATIVAS

4.1. Propósitos 4.2. Objetivos 4.3. Competencias 4.4. Metas

5. UNIDADES DIDÁCTICAS 6. CONTEXTO TEÓRICO 7. METODOLOGÍA GENERAL 8. SISTEMA DE EVALUACIÓN 9. GLOSARIO DE TÉRMINOS 10. FUENTES DE DOCUMENTACIÓN

GUÍA DE ACTIVIDADES

1. FASES DEL APRENDIZAJE Y ACTIVIDADES CORRESPONDIENTES. 1.1 Actividades de reconocimiento 1.2 Actividades de profundización 1.3 Actividades de transferencia

2. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS PARA LA OBJETIVACIÓN DEL

APRENDIZAJE





PROTOCOLO ACADÉMICO

1. IDENTIFICACIÓN DEL CURSO ACADÉMICO

1.1 FICHA TÉCNICA Nombre del Curso Sistemas Digitales Secuenciales Palabras clave Electrónica, Digital, Circuitos, Secuenciales, Memorias,

Registros, Contadores, Flip-Flop, Latch, FPGA, VHDL, Temporizador, Aestables, Monoestables, Cerrojo, More y Mealey, estados.

Institución Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Ciudad: Medellín – Colombia, extensivo a todos los CEAD a nivel

nacional Autor del Protocolo Académico: Georffrey Acevedo González Año: 2006 Unidad Académica: Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería Campo de Formación: Profesional específica Área del Conocimiento: Ciencias Básicas e Ingeniería Créditos Académicos: Dos (2), correspondientes a 96 horas de trabajo académico: 70

horas promedio de estudio independiente y 26 horas promedio de acompañamiento tutorías.

Tipo de curso: Teórico-práctico. Destinatarios: Estudiantes del programa de pregrado Ingeniería Electrónica

de la Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería o personas de áreas afines interesadas en adquirir conceptos y fundamentos básicos la ingeniería de sistemas.

Competencia General de aprendizaje:

El estudiante dominará algunos conceptos sobre almacenamiento y procesamiento de información digital, estará en capacidad de realizar diseños básicos usando temporizadores, comprenderá las secuencias y protocolos para el almacenamiento y lectura en memoria, diseñará contadores y estará en capacidad de seguir un proceso adecuado en el diseño de circuitos secuenciales.

Metodología de Oferta: A distancia Formato de circulación: Documentos impresos en papel y publicación en la Web. Denominación de las Unidades Didácticas:

1. Unidades de Almacenamiento. 2. Circuitos Secuenciales.





2. INTRODUCCIÓN El curso de Sistemas Digitales Secuenciales, es de tipo teórico práctico y corresponde al campo de formación profesional básica de los programas de Ingeniería Electrónica y Tecnología Electrónica, su metodología es educación a distancia. Corresponde a dos (2) créditos académicos los cuales comprenden:

- Estudio, discusión y desarrollo de habilidades técnicas en el diseño y manejo de dispositivos lógicos programables, el estudiante se apropie de los conocimientos fundamentales de los dispositivos digitales de almacenamiento, tanto desde sus unidades básicas (Latches y Flip-flops) como de los registros y memorias, analice y aprenda el manejo de cada uno de los aspectos del diseño de circuitos digitales secuenciales.

- Acompañamiento en tutorías desarrolladas en pequeños grupos de

colaboración y la tutoría en grupo de curso, el cual sirve de apoyo al estudiante para potenciar el aprendizaje autónomo y su formación en el campo de aplicación de la temática a desarrollar.

El tutor juega el papel de acompañante en el proceso de aprendizaje, no sólo imparte conocimientos, sino que brinda orientación en la selección y aplicación de estrategias propias del modelo de educación a distancia. Por ello el desarrollo del curso académico contempla espacios de reflexión en los que el tutor valora al estudiante como un conjunto de pensamientos, conocimientos, habilidades y experiencias y permite que aplique los conceptos adquiridos, en la solución de problemas, estimulando al estudiante a que vea su aprendizaje por procesos y no por resultados. 2.1 Este curso está compuesto por dos unidades didácticas a saber: Unidad 1. Unidades de Almacenamiento:

Aquí se establecen los conocimientos y habilidades técnicas en el diseño y manejo de Datos, Cerrojos, el almacenamiento en registros Latches, Latch S-R, Latch D, Flip flops disparados por flanco (Flip- Flop Maestro esclavo, Flip-Flop tipo JK, Flip-flop tipo Toggle, Flip-flop tipo Data, con aplicaciones com Monoestables, aestables, el Temporizador 555 y por último en cada capítulo se aplicará al diseño en FPGA y programación en VHDL.





Unidad 2. Circuitos Secuenciales.

En esta Unidad se dan conceptos de Almacenamiento en Registro (Secuenciador, registros de desplazamiento con carga paralela, estructura básica de una memoria de registros, Secuencia de almacenamiento en memoria, Secuencia de lectura de memoria) Circuitos Contadores (Contador de cola Jonson, asíncronos, Diagramas de tiempos, Contadores Síncronos) y el Diseño de Circuitos Secuenciales (Reducción por inspección, Reducción por partición, Identificación del número de estados, Asignación de estados, Tabla de transición, Ecuaciones de excitación, Ecuaciones de salida y Circuito) en cada capítulo se aplicará al diseño en FPGA y programación en VHDL.

El curso es de carácter teórico-práctico y su desarrollo se hará mediante el estudio de artículos, páginas Web, del modulo y del diseño asistido por computador. Se desarrollaran algunas tareas en grupo que faciliten la solución de problemas específicos. Con éste curso académico el estudiante tiene la posibilidad de complementar los conocimientos adquiridos en el curso de Sistemas Digitales Básicos, el estudiante tendrá la oportunidad de llevar a cabo un proceso de diseño de sistemas secuenciales en todas sus etapas de tal forma que se estimularán las competencias del estudiante hacia el diseño y se potenciará sus habilidades orientadas al análisis y solución de problemas. Esto le dará una habilidad básica para el desarrollo de su carrera y su vida como profesional. 2.2 El sistema de evaluación del curso. Se realizarán tres tipos de evaluación, estas son: • Autoevaluación: evaluación que realiza el estudiante para valorar su propio

proceso de aprendizaje. Tiene estricto carácter cualitativo y formativo. • Coevaluación: se realiza a través de los grupos colaborativos, y pretende la

socialización de los resultados del trabajo personal. Tiene estricto carácter cualitativo y formativo.

• Heteroevaluación: Es la valoración que realiza el tutor. Y es la única

evaluación con fines de acreditación, certificación y promoción.





La evaluación unida con la autodirección deben servir para la identificación de los aspectos en los cuales tanto el estudiante individualmente, como el grupo en general, han demostrado los dominios requeridos, así como aquellos en que se deberán realizar acciones específicas para lograr los propósitos de formación acordados. Básicamente los resultados serán sometidos a un diagnóstico orientado a evidenciar las principales necesidades o vacíos del estudiante y con base en ello elaborar un plan de acción que permita corregir, o por lo menos aclarar dudas con respecto al núcleo temático y proceso seguido. Para el desarrollo del curso es importante el papel que juegan los recursos tecnológicos como medio activo, buscando la relación tutor-estudiante. Estos medios son: • Módulos y guías escritos para estudio temático y orientación pedagógica. • El computador como herramienta informática para estudio con CD ROM,

conexión a Internet y editores de texto.

• Sistemas y plataformas tecnológicas institucionales para favorecer la comunicación sincrónica, tales como; videoconferencia, Chat. Estas permiten encuentros presénciales directos o mediados, favoreciendo una interacción inmediata.

Y las comunicaciones asincrónicas tales como: Grupos de interés, páginas WEB, Correo electrónico, grupos de noticias, servidores FTP. Estas permiten la comunicación en forma diferida favoreciendo la disposición del tiempo del estudiante para su proceso de aprendizaje.

Para facilitar el autoaprendizaje es necesario consultar la bibliografía recomendada, utilizar la biblioteca virtual y el acceso a Internet, con esto se está también potenciando en los estudiantes la capacidad de investigación y de auto gestión para llegar al conocimiento según sean sus necesidades y/ó debilidades encontradas durante cada uno de los pasos del proceso a seguir, es decir el modelo pedagógico a desarrollar son las habilidades de pensamiento. El acceso a documentos adquiere una dimensión de suma importancia en tanto la información sobre el tema exige conocimientos y planteamientos preliminares, por tal razón es imprescindible el recurrir a diversas fuentes documentales y el acceso





a diversos medios como son: bibliotecas electrónicas, hemerotecas digitales e impresas, sitios Web especializados. En la medida de que usted adquiera el rol de estudiante, se interiorice y aplique los puntos abordados anteriormente, podrá obtener los logros propuestos en este curso, así como un aprestamiento en los enfoques de la ingeniería Electrónica, mediante la estrategia de educación a distancia. En un ambiente de plena productividad académica se ve claramente que la mejor forma de aprender es “haciendo uno mismo”. Se debe prestar atención a lo que se esté haciendo, capitalizando los puntos fuertes y trabajando con más ahínco sobre los débiles, para así obtener los resultados deseados y llegar a la solución del problema que se trata de abordar.





3. JUSTIFICACIÓN “Hoy en día la, la tecnología digital tiene aplicación en una amplia variedad de áreas además de los computadores. Estas aplicaciones, como son los sistemas telefónicos, de radar, sistemas de navegación y guiado, sistemas militares, instrumentación médica, control de procesas industriales y electrónica de consumo, usan todos ellos técnicas digitales.” 1 La posibilidad de la memoria. Este es el gran avance que ofrece el curso de sistemas digitales secuenciales como nueva etapa en el proceso de aprendizaje. Poder diseñar circuitos que “toman decisiones”, saber que estado debe continuar de acuerdo al estado actual. Memorizar posibilita la solución a nuevos problemas, como el simple hecho de contar, recordar en que número vamos para saber cual número debe seguir. Un ascensor o un semáforo, por ejemplo, son entre otros, algunos ejercicios de aplicación que estimularán la creatividad y motivación de nuestros estudiantes por el curso y el programa. El curso es de tipo teórico-práctico. Dentro del curso se hará énfasis en la solución de problemas prácticos, como herramienta para estimular la creatividad y el sentido de pertinencia del curso frente al programa. Haciendo énfasis en las diferentes técnicas del diseño asistido por computador. El estudiante recibe dentro del curso una formación básica en los circuitos secuenciales. Con esto se pretende que el futuro profesional tenga la habilidad de disponer de esta herramienta del área de la Electrónica y le permita crear un esquema global del mundo de los sistemas digitales al tiempo que estimula el desarrollo de habilidades en el diseño, aplicables a ésta y a otras áreas de su interés. En este modulo, se presentan al estudiante las teorías fundamentales de los sistemas digitales secuenciales, en las cuales se relacionan los sistemas digitales básicos aprendidos en cursos anteriores. A manera de introducción, el módulo retoma en su primera parte un ejercicio de aplicación en VHDL que recoge los conceptos básicos que de sistemas digitales combinacionales debe tener el estudiante.

1 T.L Floyd. Fundamentos de Sistemas Digitales. Prentice Hall. 800pgs. P.g 3





4. INTENCIONALIDADES FORMATIVAS 4.1 PROPÓSITOS � Lograr una visión de las posibilidades de los sistemas digitales secuenciales

en la solución de problemas de muy diversa índole. � Mostrar las diferentes posibilidades de solución a los problemas que se

plantean en el mundo de la ingeniería y la tecnología que puedan ser resueltos mediante el uso de técnicas adecuadas del diseño de sistemas digitales, con identificación de las mejores soluciones de acuerdo a las necesidades y requerimientos planteados.

� Identificar algunos de los diferentes campos de aplicación de los sistemas

digitales secuenciales y relacionarlos con su interés en la vida profesional. � Estimular el desarrollo de la investigación y el diseño mediante la elaboración

de proyectos presentados por los mismos estudiantes con el fin de potenciar habilidades indispensables en el ejercicio de su vida como profesional.

� Dar a conocer algunos de los elementos básicos de la Electrónica y su

ubicación dentro de las diferentes disciplinas de la ingeniería para facilitar su correlación y uso durante el transcurso de su formación.





4.2 OBJETIVOS Objetivos

• Que el estudiante estudie los conceptos básicos de unidades de almacenamiento y procesamiento de información para que pueda comprender los temas más avanzados del área.

• Que el estudiante visione las formas de almacenamiento y procesamiento de

información, y los protocolos de comunicación que permiten el almacenamiento y lectura en memoria.

• Que el estudiante tome decisiones acertadas entorno al diseño de

temporizadores, contadores, operaciones secuenciales, almacenamiento… etc. que le permitan desarrolla soluciones apropiadas.

• Que el estudiante diseñe circuitos secuenciales. Y sepa leer los diagramas

de tiempos y tablas de secuencias para usar los circuitos integrados secuenciales que ofrece el mercado apropiadamente.

• Que el estudiante desarrolle un dominio, interpretación y análisis del diseño

de circuitos secuenciales.

• Que el estudiante maneje los lenguajes de alto nivel que le permitan desarrollar mejores diseños y manejar dispositivos lógicos secuenciales programables.

• Mostrar al estudiante los alcances y pertinencia de los sistemas digitales

secuenciales en el mundo de la ingeniería, el diseño y la ciencia.

• Presentar al estudiante algunas aplicaciones prácticas de los sistemas digitales secuenciales.





4.3 COMPETENCIAS � El estudiante dominará algunos conceptos sobre almacenamiento y

procesamiento de información digital, estará en capacidad de realizar diseños básicos usando temporizadores, comprenderá las secuencias y protocolos para el almacenamiento y lectura en memoria, diseñará contadores y estará en capacidad de seguir un proceso adecuado en el diseño de circuitos secuenciales.

� El estudiante manejará de manera adecuada los lenguajes de alto nivel que le

permiten diseñar y manejar dispositivos lógicos secuenciales programables. � El estudiante conoce las diferentes aplicaciones que tiene y puede llegar a

tener los sistemas digitales secuenciales. � El estudiante identifica de manera clara los problemas que pueden ser

resueltos utilizando las técnicas digitales propias de los sistemas secuenciales. � El estudiante sustenta la aplicación de los sistemas digitales secuenciales a

partir de la solución a problemas aplicando las herramientas de diseño propias del curso.





4.4 METAS Al finalizar el curso de Sistemas Digitales Secuenciales: � El estudiante presentará una evaluación final nacional como manifestación de

la aprehensión, el conocimiento, comprensión, análisis y desarrollo de habilidades de implementación y diseño de Sistemas Digitales Secuenciales.

� El estudiante presentará y sustentará en grupo un trabajo práctico en donde se

describa, analice y plantee la mejor solución, en su concepto, a un problema seleccionado de su entorno, relacionado con los sistemas digitales secuenciales.

� El estudiante reconoce las diferentes aplicaciones de los Sistemas Digitales

Secuenciales, y visiona las diferentes posibilidades que puede llegar a tener. � El estudiante podrá decidir con mayor claridad sobre el área de los sistemas

digitales en el momento de optar por un Curso Electivo. � El estudiante podrá proyectar su trabajo y sus líneas de profundización de

acuerdo a los conocimientos que valla adquiriendo, de esta área y de las otras.





5. UNIDADES DIDÁCTICAS A continuación se presenta el contenido del curso:

PRIMERA UNIDAD UNIDADES DE ALMACENAMIENTO

CAPÍTULOS TEMAS SECCIONES REPASO PROCESAMIENTO

PARALELO Sumador de varios dígitos, Práctica VHDL.

Datos 1. Definición y objetivos Cerrojo 2. Definición, diseño y aplicaciones Aplicaciones 3. Definición, diseño y aplicaciones Problemas resueltos y propuestos

4. Enunciados y Ejemplos

Diseño de aplicaciones en FPGA

5. Ejercicios de aplicación

Programación de aplicaciones en VHDL


UNIDAD BÁSICA DE ALMACENAMIENTO

Problemas resueltos y propuestos


Registros de desplazamiento 8. Definición, objetivos Latches 9. Definición, diseño y aplicaciones Latch S-R 10. Definición, diseño y aplicaciones Latch D 11. Definición, diseño y aplicaciones Diseño de aplicaciones en FPGA




ALMACENAMIENTO EN REGISTROS



Flip- Flop Maestro esclavo 15. Definición, diseño y aplicaciones Flip-Flop tipo JK 16. Definición, diseño y aplicaciones Flip-flop tipo Toggle 17. Definición, diseño y aplicaciones Flip-flop tipo Data 18. Definición, diseño y aplicaciones Diseño de aplicaciones en FPGA




FLIP FLOPS DISPARADOS POR FLANCO



Monoestables 22. Definición, diseño y aplicaciones Aestables 23. Definición, diseño y aplicaciones Temporizador 555 24. Definición, diseño y aplicaciones Diseño de aplicaciones en FPGA

25. Diseño y aplicaciones



APLICACIONES







SEGUNDA UNIDAD

CIRCUITOS SECUENCIALES

CAPÍTULOS TEMAS SECCIONES Secuenciador 28. Definición y objetivos Registros de desplazamiento con carga paralela

29. Definición, diseño y aplicaciones

Estructura básica de una memoria de registros


Secuencia de almacenamiento en memoria


Secuencia de lectura de memoria






ALMACENAMIENTO EN REGISTRO



Contador de cola Jonson 36. Definición, objetivos Contadores Asíncronos 37. Definición, diseño y aplicaciones Diagramas de tiempos 38. Definición, diseño y aplicaciones Contador Síncrono 39. Definición, diseño y aplicaciones Diseño de aplicaciones en FPGA




CONTADORES



Reducción por inspección 43. Definición, diseño y aplicaciones Reducción por partición 44. Definición, diseño y aplicaciones Diseño de aplicaciones en FPGA




CIRCUITOS SECUENCIALES MORE Y MEALEY



Circuitos secuenciales More y Mealey


Identificación del número de estados


Asignación de estados 50. Definición, diseño y aplicaciones Tabla de transición 51. Definición, diseño y aplicaciones Ecuaciones de excitación 52. Definición, diseño y aplicaciones Ecuaciones de salida 53. Definición, diseño y aplicaciones Circuito de aplicación 54. Definición, diseño y aplicaciones

DISEÑO DE CIRCUITOS SECUENCIALES















Unidad 1: MEMORIA

UNIDAD BÁSICA DE ALMACENAMIENTO

Definición, objetivos y Clases de:

FPGA VHDL

Resueltos

Cerrojo

Datos

Latch S-R

Latches


Registros de desplazamiento

Latch D

FPGA VHDL

Resueltos

Flip-flop tipo Toggle

Flip-Flop tipo JK


Flip- Flop Maestro esclavo

Flip-flop tipo Data

FPGA VHDL

Resueltos

Aestable

Monoestables


Aplicaciones

Temporizador 555

FPGA VHDL

Resueltos





Unidad 1: CIRCUITOS SECUENCIALES

Contadores Asíncronos

Contadores de cola Jonson


CONTADORES

Diagramas de tiempos

FPGA VHDL

Reducción por partición

Reducción por inspección


CIRCUITOS MORE Y MEALEY

Flip-flop tipo Data

FPGA VHDL

Identificación del número de estados

Circuitos

DISEÑO DE CIRCUITOS SECUENCIALES

ETAPAS DEL DISEÑO

Asignación de estados

FPGA VHDL

ALMACENAMIENTO EN REGISTRO

Secuenciador

FPGA VHDL

Ejercicios Resueltos y Probuestos

Estructura básica de una

Registros

Secuencia de almacenamiento en memoria

Secuencia de lectura de memoria

Contador Síncrono Tabla de

transición

Ecuaciones de excitación

Ecuaciones de salida

Circuito de aplicación








6. CONTEXTO TEÓRICO Los sistemas digitales secuenciales introducen el componente adicional de la memoria como herramienta en la solución de nuevos problemas, a los sistemas digitales combinacionales. La posibilidad de recordar el estado actual y “tomar una decisión” para entregar luego una salida abre el abanico de las posibilidades en el diseño de dispositivos digitales electrónicos, tanto en el control de procesas industriales como en la electrónica de consumo. El área del conocimiento que corresponde este curso académico es ciencias básicas e ingeniería, específicamente el campo de formación profesional específico, adquiriendo importancia pues es el encargado de fundamentar el estudio de los sistemas digitales que conservan “memoria” de sus estados anteriores, condición que permite el diseño de circuitos que pueden establecer secuencias. Tiene como propósito Que el estudiante domine los conceptos básicos sobre almacenamiento y procesamiento de información digital; así, el estudiante estará en capacidad de realizar diseños básicos usando temporizadores, comprenderá las secuencias y protocolos para el almacenamiento y lectura en memoria, diseñará contadores y estará en capacidad de seguir un proceso adecuado en el diseño de circuitos secuenciales. Algunos aspectos esenciales, que resalta el curso son:

- Aplicar las etapas del diseño de circuitos digitales secuenciales para la solución de problemas propios del campo de aplicación de la Electrónica Digital a nivel de Ingeniería y de Tecnología.

- Conocer las diferentes herramientas del diseño que sirven como componentes básicos para el desarrollo de dispositivos electrónicos digitales.

Mediante el desarrollo de las unidades didácticas se pretende ubicar al estudiante en un ambiente ideal para la apropiación de conceptos y destrezas indispensables para la comprensión y diseño de sistemas digitales secuenciales y sus aplicaciones en la solución de problemas prácticos. Este desarrollo de habilidades y competencias propias del área digital tendrá aplicables en otros campos de su formación que permitirán proyectar el curso como herramienta vital en el campo de la investigación.





7. METODOLOGÍA Con el propósito de dar cumplimiento a las intencionalidades formativas del curso, es importante que se planifique de manera responsable el proceso de aprendizaje teniendo en cuenta las características de la metodología de educación a distancia. Es así, que teniendo en cuenta los créditos académicos asignados a este curso (2), 96 horas de trabajo total, se establece la siguiente distribución de tiempo para la dedicación del trabajo académico del estudiante en función de su aprendizaje y del acompañamiento tutorial que se le brindará:

Acompañamiento y seguimiento tutorial

Horas

Estudio independiente

Horas

TOTAL Horas

26 70 96 El estudio independiente contempla actividades como trabajo personal y trabajo en pequeños grupos colaborativos de aprendizaje, y el acompañamiento y seguimiento tutorial contempla actividades como tutoría individual, tutoría en pequeños grupos colaborativos y tutoría en grupo de curso, dando una distribución de tiempo a cada una de la siguiente forma:

COMPONENTE DEL TRABAJO ACADÉMICO

Actividad Número de horas

Trabajo personal 56 Estudio independiente

70 Trabajo en pequeños grupos colaborativos de aprendizaje

14

Tutoría individual 8 Tutoría a pequeños grupos colaborativos

6 Acompañamiento y seguimiento tutorial

26 Tutoría en grupo de curso 12

El proceso tiene la siguiente estructura: � Actividades previas: en las cuales se identifican los propósitos del curso, sus

intencionalidades y se presenta el desarrollo del curso. Puede desarrollarse de





manera individual a través del estudio del protocolo del curso o a través de actividades grupales desarrolladas por el tutor.

� Actividades de ejecución: son las orientadas a alcanzar los propósitos de

formación. Se dan a través de estudio, estudio del material sugerido por la UNAD, consulta de fuentes documentales (bibliografía de documentos impresos en papel: libros y revistas; bibliografía de documentos situados en Internet; direcciones de sitios Web de información especializada, bibliotecas y hemerotecas virtuales)

� Trabajo en grupo: desarrolladas por estudiantes a través de pequeños grupos colaborativos, con el propósito de crear espacios de estudio o discusión, para preparar consultas, trabajos y sustentaciones estructuradas al tutor.

� Consultas al tutor: teniendo en cuenta las inquietudes del estudiante, el tutor estará dispuesto a resolver las consultas. Se puede realizar a través de:

• Tutoría: Sesiones formativas cuya finalidad es asesorar a los estudiantes en los puntos críticos del curso.

• Medios tecnológicos: uso de herramientas como: correo electrónico, salas de conversación, foros, y software de diseño.

� Actividades de evaluación: permiten identificar el nivel de logro alcanzado de

cada una de las unidades didácticas, establecer las dificultades en el aprendizaje y afianzar los conocimientos adquiridos. Se tendrán las siguientes:

• Autoevaluación: la desarrolla el estudiante a través de ejercicios, talleres, problemas, estudios de caso, lecturas autorreguladas e investigaciones sobre temas especializados de manera individual.

• Coevaluación: Se realiza a través de grupos colaborativos, utilizando

el portafolio como estrategia. Este consiste en hacer una colección de producciones o trabajos (ensayos, análisis de lecturas, reflexiones personales, mapas conceptuales) y permite la reflexión conjunta sobre los productos incluidos y sobre los aprendizajes logrados.

• Heteroevaluación: desarrollada por el tutor a través de exámenes,

test y evaluación de portafolios.





� Activación cognitiva: Se realizarán varias actividades de activación cognitiva, en donde los estudiantes tendrán la posibilidad de evaluar, ellos mismos, sus saberes iniciales, su avance en el aprendizaje y el logro de los objetivos propuestos. Servirá como situación didáctica de transición previa a situaciones de profundización y transferencia.

La propuesta para la activación cognitiva es el siguiente cuadro:

S (QUE SE?) Q (QUE QUIERO SABER?) A(QUE APRENDI?) SABERES PREVIOS MIS METAS DE APRENDIZAJE RESULTADOS

A continuación se relaciona la matriz de aprendizajes en donde se evidencia el fomento del aprendizaje autónomo y las intencionalidades formativas del curso académico. Esta servirá de guía para direccional el aprendizaje tanto en el trabajo individual como en el de seguimiento y acompañamiento en tutorías.

Matriz de aprendizajes que fomentan el aprendizaje autónomo en el curso

académico Sistemas Digitales Secuenciales.

CATEGORÍAS DE APRENDIZAJE ESTRATEGIAS DE ATENCIÓN

AL ESTUDIANTE

AVANCE CONCEPTUAL

HABILIDADES COGNITIVAS Y

METACOGNITIVAS

HABILIDADES COMUNICATIVAS, EMOCIONALES Y

SOCIALES

HÁBITOS ACADÉMICOS

TUTORÍA

INDIVIDUAL

- Conceptualización de términos y teorías básicas de sistemas digitales secuenciales Antecedentes y enfoques.

- Análisis y resolución de problemas simples.

- Comprender - Analizar - Inducción - Deducción - Clasificación - Autogestión

- Autoestima - Aprender a

escuchar a los demás

- Aprender a entender a los demás

- Tomar notas. - Seguir instrucciones. - Mapas conceptuales. - Resúmenes - Usar procesos lógicos. - Manejo adecuado del

tiempo.

TRABAJO

PERSONAL

- Construir el conocimiento a partir de lo trabajado en la tutoría y las investigaciones realizadas sobre el mismo.

- Generalizar.

- Deducción - Inducción - Comparación y

contraste - Autoevaluación - Autorreflexión - Autodiagnóstico - Motivación

intrínseca

- Aprender a investigar.

- Saber qué es lo que se desea y/ó necesita buscar.

- Saber qué se desea aprender

- Interactuar con el entorno.

- Investigar. - Leer. - Planear. - Lectura autorregulada. - Mapas conceptuales. - Lluvias de ideas. - Resúmenes. - Ensayos - Portafolio: El estudiante

compilará toda la información obtenida de sus investigaciones acerca de la aplicación y evolución de los sistemas digitales, como el desarrollo de plataformas para el diseño asistido por





computador.

TRABAJO EN PEQUEÑOS

GRUPOS COLABORATIV

OS DE APRENDIZAJE

- Socialización del conocimiento que se está trabajando en el respectivo grupo para la semana y núcleo temático respectivos.

- Aclarar dudas acerca de su proceso.

- Compartir conocimientos.

- Coevaluación de trabajos.

- Debates - Comparación.

- Aprender a ser crítico.

- Fomento de la responsabilidad.

- Aprender a escuchar y a transmitir opiniones y conceptos.

- Desarrollo de la habilidad de comunicación y persuasión.

- Elaborar un plan de trabajo. - Distribuir roles y tareas. - Lectura - Análisis lógico. - Análisis de casos: El

estudiante presentará un informe en grupos de trabajo como resultado del estudio y análisis de los elementos, características, propiedades y relación con el medio de sistemas cercanos a su entorno laboral o social que involucren los sistemas digitales secuenciales.

TUTORÍA A PEQUEÑOS

GRUPOS COLABORATIV

OS

- Discernir, reflexionar y reforzar el conocimiento.

- Debatir y defender sus puntos de vista con respecto al de los demás.

- Compartir conocimientos.

- Ampliar la visión con respecto al tema y el enfoque que le dio a su estudio.

- Heteroevaluación - Comparación - Reflexión - Diagnóstico - Control

- Aprender a hablar en público.

- Aprender a transmitir.

- Aprender a escuchar.

- Aprender a entender a los demás.

- Refutar, debatir.

- Exposiciones. - Debates. - Carteleras. - Ayudas audiovisuales. - Definición de un problema:

El estudiante deberá ubicar un problema de aplicación de los sistemas digitales secuenciales para aplicar los conceptos que está adquiriendo y encontrar una posible solución.

TUTORÍA EN GRUPO DE

CURSO

- Aclarar dudas. - Discutir puntos de

vista. - Retroalimentación

de los procesos y resultados logrados.

- Desaprender.

- Evaluación - Clasificación - Apropiación de

conceptos.

- Saber escuchar. - Aceptar

cambios. - Saber

expresarse. - Tolerancia - Cumplimiento.

- Inducción al curso. - Sustentación del trabajo de

análisis de casos. - Sustentación del problema

analizado y solucionado. - Evaluación nacional final - Revisión. - Corrección. - Cumplimiento. - Responsabilidad - Cambio de actitud.





8. SISTEMA DE EVALUACIÓN El sistema de evaluación del curso contempla el desarrollo de dos clases de evaluación: la formativa y la suma, que constituyen distintas formas de comprobar el avance en el autoaprendizaje. En este sentido, se realizarán tres tipos de evaluación alternativas y complementarias, estas son: La autoevaluación, la realiza el estudiante para valorar su propio proceso de aprendizaje al inicio y al final de cada unidad temática, con el fin de identificar las debilidades o vacíos cognitivos, sus logros o dominios en el abordaje de los sistemas digitales secuenciales y su relación con otras ciencias. La autoevaluación se entiende como una oportunidad para hacer la revisión y reflexión autocrítica de los procesos, aprendizajes y productos que está llevando a cabo el estudiante. Tiene por objeto que el estudiante juzgue objetiva y constructivamente sus propios esfuerzos, resultados y productos con base en las metas trazadas por él mismo. Con esta se espera identificar los progresos alcanzados por el estudiante y las necesidades, aspiraciones y metas para aprendizajes futuros. La matriz de evaluación se utilizará como instrumento de apoyo para su realización. La coevaluación, es un proceso de trabajo colaborativo de los estudiantes en el cual socializan el resultado de sus construcciones personales de conocimiento y reciben la retroalimentación de sus compañeros, sustentan sus puntos de vista, asimilan nuevos enfoques y ajustan sus planteamientos con el enriquecimiento conceptual logrado en el diálogo de saberes. Los momentos de coevaluación los induce y propicia el tutor con énfasis en ciertas temáticas en las que recomienda trabajo colaborativo, o en el mismo proceso de elaboración del proyecto en grupo planteado para el curso académico. La heteroevaluación, Contempla una evaluación sumativa coordinada a nivel nacional en cuanto a fechas y contenidos. El tutor enfoca también la heteroevaluación como un análisis de logros a partir del acompañamiento a los estudiantes en sus procesos de aprendizaje (evidenciados en resultados participativos como la sustentación del proyecto final y demás eventos destinados a registro en el portafolio) y en los resultados de las conceptualizaciones obtenidas en la sesión grupal realizada al finalizar el curso. Esta es la evaluación nacional, la cual pretende medir el nivel de apropiación de conocimientos acerca de los sistemas digitales secuenciales como ciencia y como disciplina. Corresponde al 40% de la calificación definitiva del curso. Faltando un 60%, que





corresponde a las calificaciones que el tutor ha trabajado a lo largo del periodo académico, y según lo específica la guía de actividades. Además se tienen en cuenta los siguientes porcentajes de evaluación, correspondientes a cada una de fases de aprendizaje a trabajar:

FASES DE APRENDIZAJE PORCENTAJES CON RESPECTO A LA

CALIFICACIÓN TOTAL Reconocimiento 10 % Profundización 30 % Transferencia 20 % Evaluación nacional 40 %

TOTAL 100 %

Es importante destacar que el sistema de evaluación se rige por la reglamentación establecida en el reglamento estudiantil. Los criterios para autoevaluación y coevaluación y el nivel de desempeño que el estudiante pueda tener frente a ellos, en el desarrollo de este curso se presentan en la siguiente matriz, teniendo en cuenta cada uno de los niveles de aprendizaje que se debe desarrollar:

NIVEL DE DESEMPEÑO CRITERIOS Totalmente Parcialmente No

Está aplicando el proceso indicado en cada trabajo de aprendizaje (individual o grupal)

Indicador de que está aplicando la teoría en su propia acción pedagógica

Indicador de que está aprovechando la autoevaluación para definir acciones de autorregulación

Comprende los diferentes elementos que integran el núcleo temático para que en su práctica académica los integre a sus ejercicios y productos

Reflexiona sobre los hábitos de estudio, tanto individuales como de grupo, y se propone mejoras

Hubo apropiación en el manejo de las estrategias de evaluación planteadas en el proyecto (mapas conceptuales, ensayos, resumen, cuestionarios, portafolio, etc.)

Utilizó instrumentos, estrategias y/ó soluciones no convencionales, que valen la pena mostrar, para desarrollar su trabajo

Hizo uso de los medios y mediaciones indicados para la realización de los diferentes productos (tecnología, formatos, interactividades)

TOTAL No. Ocurrencias *5

No. ocurrencias *3

No. ocurrencias

*1 NOTA EQUIVALENTE

(Para registrarla como nota del proceso) Sumatoria de los resultados de las tres columnas

(1.0 a 5.0)





9. GLOSARIO DE TÉRMINOS Sistema Conjunto de reglas o principios sobre una materia racional y

ordenadamente enlazados entre sí, tal que contribuyen a la solución de un problema.

Digitales Sistemas que realizan operaciones usando dígitos. Secuenciales Sistemas que a partir de su estado actual pueden variar su

respuesta. Flip flops Tipo de dispositivo de almacenamiento de dos estados que pueden

permanecer en cualquiera de sus dos estados gracias a su capacidad de retroalimentación, lo que consiste en conectar cada una de las salidas a la entrada opuesta.

Latch Cerrojo. Tipo de dispositivo de almacenamiento de dos estados. Cerrojos Tipo de dispositivo de almacenamiento de dos estados. FPGA FPGA es el acrónimo de Field-programmable gate array (Matriz de

puertas programable por un usuario en el 'campo' de una aplicación). Se trata de dispositivos electrónicos digitales programables de muy alta densidad.

HDL Lenguaje de descripción del hardware VHDL Lenguaje estandarizado para el desarrollo de sistemas electrónicos

digitales.





10. FUENTES DOCUMENTALES

THOMAS L. FLOYD, Fundamentos de Sistemas Digitales, sexta edición. Prentice Hall. Madrid, 1997. 960 páginas. ECHAVARRÍA CIFUENTES RUBEN DARÍO, Circuitos digitales, Editorial. Universidad de Antioquia. 2000. 200 páginas. http://es.wikipedia.org/wiki/FPGA S.A. Pérez, E. Soto, S. Fernández, Diseño de Sistemas Digitales con VHDL http://www.dte.uvigo.es/vhdl/home.html www.todopic.com www.monografías.com





GUÍA DE ACTIVIDADES La Guía de Actividades se constituye en la planificación estratégica de las situaciones didácticas tendientes al desarrollo de las competencias u operaciones básicas, complejas o transversales requeridas para las actualizaciones cognitivas y las modificaciones de salida planteadas en los propósitos, objetivos, competencias y metas de aprendizaje con respecto a las problemáticas y unidades didácticas de conocimiento establecidas en el curso académico. Se enmarcan tres momentos que son significativos en la medida que permiten la construcción del conocimiento atendiendo a las mismas estructuras mentales. Las fases se describen como:

Reconocimiento: Todo sujeto tiene experiencias previas de aprendizaje en determinado campo del conocimiento o en actividades de otro orden. La función didáctica consiste en crear contextos, condiciones y ambientes para que el estudiante pueda objetivar las significaciones de sus experiencias previas y dotarlo de métodos, técnicas y herramientas que le faciliten este proceso. Profundización: Se refiere al conjunto de actividades previamente planificadas de manera didáctica, conducentes al dominio de conceptos y competencias de órdenes diferentes, según los propósitos, objetivos, competencias y metas de aprendizaje establecidos en el curso académico. Transferencia: Todo conocimiento, habilidad, destreza o competencia puede permitir la transferencia de situaciones conocidas a situaciones desconocidas. Es decir, las actividades de aprendizaje planeadas en la Guía didáctica deben agregar valores de recontextualización y productividad al conocimiento que se aprende y a las competencias derivadas.





FASES DEL

APRENDIZAJE

SITUACIONES DE

SALIDA / COMPETENCIAS

UNIDADES DIDÁCTICAS

SITUACIONES DIDÁCTICAS / ACTIVIDADES

CARÁCTER DE LA ACTIVIDAD

FORMATO OBJETIVACIÓN /

PRODUCTOS

SISTEMA DE INTERACTIVIDADES

SISTEMAS DE EVALUACIÓN

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IEM

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ora

s)

SEGUIMIENTO

RE

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CIM

IEN

TO

El estudiante conoce, comprende y analiza la conceptualización teórica de almacenamiento, identificando la aplicación práctica de los circuitos digitales secuenciales en su entorno.

Unidad 1 Unidades de almacenamiento

Situación 1 Tutoría de acompañamiento y seguimiento. Presentación del tutor. Reconocimiento y explicación de la guía. Sensibilización del curso para la identificación de conceptos y conductas. Inducción al curso y fase de reconocimiento. Ubicación de grupos de trabajo.

Grupos colaborativos

Síntesis guía didáctica. Resumen

Encuentro en el Cead.

Tutoría en grupo, motivación. En los casos de no poder

asistir al CEAD, Manejo de correo

electrónico o acompañamiento

telefónico.

Formativa Autoevaluación.

Guía Portafolio





FA

SE

S

DE

L

AP

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ND

IZA

J SITUACIONES DE SALIDA /

COMPETENCIAS





PRODUCTOS



NÚ

ME

RO

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ora

s)

SEGUIMIENTO

PR

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UN

DIZ

AC

IÓN

El estudiante diseña circuitos digitales e implementa físicamente los circuitos básicos de almacenamiento y sus aplicaciones en VHDL. Propone aplicaciones y diseña arreglos de estas unidades básicas.

Situación 2 Inducción sobre la fase de profundización. Estudio independiente. Consulta sobre el tema en diversas fuentes que ayuden al entendimiento de los circuitos digitales de almacenamiento. Antecedentes y aplicaciones. Situación 3 Estudio de grupo colaborativo analizando el desarrollo de proyectos físicos y de lenguaje VHDL. Análisis de las diferentes posibilidades de diseño y sus aplicaciones reales. Se elaboran los primeros informes de diseño.

Individual Grupos colaborativos

Síntesis resumen Informe escrito, Diseños en protoboar y VHDL.

Compilación de la información y resultados de trabajo grupal y contacto con el tutor. Encuentro en grupos de trabajo que permitan la disertación y la clarificación dudas, se comparten las experiencias adquiridas con las herramientas de diseño y los nuevos dispositivos.

Autoevaluación Coevaluación, entre los diversos estudiantes que asisten al trabajo grupal

4

2

26

9

Síntesis portafolio Coevaluación Informe Diseños





FA

SE

S D

EL

A

PR

EN

DIZ

AJE

SITUACIONES DE SALIDA /

COMPETENCIAS





PRODUCTOS



NÚ

ME

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O

(Ho

ras)

SEGUIMIENTO

TR

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SF

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EN

CIA

El estudiante diseña y sustenta la aplicación de los dispositivos de almacenamiento estudiados en el desarrollo de sistemas de utilidad práctica.

Situación 4 Estudio independiente Acompañamiento tutorial. Actividad de seguimiento. Ubicación de problemas pertinentes al diseño en VHDL. El estudiante entrega una sustentación válida que describa las diversas soluciones a problemas del entorno que involucren dispositivos digitales secuenciales como Como cerrojos Latches y Flip-flop’s. Situación 5 Actividad individual de manejo del VHDL. Acerca de todas las etapas del proceso de un diseño. Entrega de una aplicación usando dispositivos Monosestables, Aestables. Entre ellos analizar y comprender integrados como el temporizador 555. Analizar los diferentes enfoques metodológicos en el proceso de diseño, con el fin de lograr desarrollos pertinentes.

Individul Individual

Sustentación escrita Comentarios Mapa conceptual del proceso de diseño en VHDL. Sustentación de la aplicación práctica.

Encuentro y con el tutor para presentar los diversos elementos y desarrollos y clarificar dudas. Acompañamiento tutorial... Encuentro en el Cead. Tutoría en grupo, motivación. En los casos de no poder asistir al CEAD, Manejo de correo electrónico o acompañamiento telefónico. Asesoráis individuales en el laboratorio.

Formativa Autoevaluación. Formativa Autoevaluación y evaluación con fines promociónales.

2

1

9

2

Conclusiones Mapa conceptual Portafolios Trabajo escrito Guía Portafolio Informe Proyecto fisico





FASES DEL

APRENDIZAJE


COMPETENCIAS





PRODUCTOS



NÚ

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SEGUIMIENTO

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TO

El estudiante interpreta el concepto de registro, circuitos secuenciales, registro de desplazamiento, y memoriael e identific problemas prácticos a solucionar con los nuevos conceptos adquiridos.

Unidad 2 Almacenamiento En Registro

Situación 6 Estudio independiente Investigación de los tipos de registro y sus aplicaciones en dispositivos de almacenamiento como las memorias. Propuestas de diseño de aplicaciones en contextos que involucren necesidades reales. .Elaboración de un informe descriptivo que diferencie los conceptos de circuito secuencial, y combinacional, registro, memoria, destacando su uso en el contexto Consultar estos dispositivos y las nueva herramientas de diseño en lenguaje VHDL.

Individual

Informe Mapa conceptual Resumen

Trabajo de compilación de la información y resultados de trabajo y contacto con tutor

Formativa Autoevaluación

3

2

Síntesis Portafolio Informe escrito. Propuesta de proyecto de aplicación.





FA

SE

S D

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COMPETENCIAS




FORMATO

OBJETIVACIÓN / PRODUCTOS

SISTEMA DE

INTERACTIVIDADES


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SEGUIMIENTO

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IÓN

El estudiante aplica las diferentes etapas del diseño para construir registros de desplazamiento e interpreta los procesos de almacenamiento y lectura en memoria mediante los diagramas de tiempos. Propuestas de diseño.

Situación 7 Seguimiento tutorial. Talleres en grupo donde se apliquen los nuevos elementos de diseño. Acompañamiento tutorial. Análisis de casos involucrando los circuitos secuenciales More y Mealey. Situación 8 Estudio independiente análisis de problemas pertinentes al diseño con sistemas digitales secuenciales como contadores Síncronos y Asíncronos. Aplicación de los conceptos estudiados con ejemplos reales. Asesoría con el tutor en casos necesarios. Contraste de diversos enfoques del diseño. Presentación de diseños.

Grupo colaborativo

Individual

Informe escrito Desarrollo taller Presentación de ejemplos reales. Comentarios Mapa conceptual

Encuentro en grupos de trabajo que permitan la disertación y la clarificación de conceptos. Trabajo de investigación donde se enmarquen contextos y problemas reales.

Coevaluación, entre los diversos estudiantes que asisten al trabajo grupal. Formativa autoevaluación

2

2

26

9

Matriz coevaluación Informe en portafolio Comentarios Conclusiones Mapa conceptual Portafolios





FA

SE

S D

EL

A

PR

EN

DIZ

AJE


COMPETENCIAS




FORMATO

OBJETIVACIÓN / PRODUCTOS

SISTEMA DE

INTERACTIVIDADES


NÚ

ME

RO

S

EM

AN

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TIE

MP

O

(Ho

ras)

SEGUIMIENTO

TR

AN

SF

ER

EN

CIA

El estudiante sigue apropiadamente todas las etapas de diseño de un circuito secuencial.

Situación 9 Seguimiento tutorial. Identificación de las etapas de diseño, Definición correcto del número de estados, asignación de estados, tabla de transición, ecuaciones de excitación. Ecuaciones de salida. Circuito de aplicación. Situación 10 Aplicación evaluación final Acompañamiento. Demostración de la acertada aplicación de los conceptos en el diseño de un sistema secuencial.

Grupal Individual

Material de apoyo Sustentaciones Demostraciones. Evaluación nacional

Encuentro en grupos para socializar las aplicaciones, y las diversas formas de diseño. Ejercicio del proceso de diseño en proyectos de aplicación práctica.

Heteroevaluación soportada en las herramientas que demuestren transferencia del conocimiento Heteroevaluación. El tutor evalúa según criterios específicos.

1

2

2

9

Informe sustentación Evaluación





VALORACIÓN DE LA EVALUACIÓN

FASE DE APRENDIZAJE PORCENTAJE (%) NUMERO DE SEMANAS PREVISTAS

Reconocimiento 10 3 Profundización 30 10 Transferencia 20 5

Evaluación Final 40 2 TOTAL 100 20

INSTRUMENTO PARA EVALUAR PRODUCTOS DE APRENDIZAJE. PRODUCTO CARACTERÍSTICAS E S B A I D MD

Protocolo de encuentro de grupo

de curso

- Identifica el propósito del encuentro. - Recoge conclusiones personales y grupales.

Mapa conceptual

- Identifica la estructura del texto - Identifica el tema central. - Expresa la opinión personal sobre lo

estudiado.

Pregunta contextualizada

- Se centra en el tema estudiado. - Promueve la curiosidad y la búsqueda - Ofrece una respuesta veraz, fundamentada

en teoría y/o experiencias.

Informe del trabajo en grupo colaborativo.

- Evidencia la dinámica del trabajo de equipo - Destaca los problemas y las soluciones - Contiene la coevaluación

Autoevaluación - Evidencia el proceso de aprendizaje - Establece acciones de mejoramiento - Califica el proceso de aprendizaje

Coevaluación - Se definen criterios de calificación - Se atienden los criterios de calificación

El taller - Construye intercambio de ideas - Profundiza la discusión analítica

Convenciones

E: Excelente A: Aceptable MD: Muy deficiente S: Sobresaliente I: Insuficiente B: Bueno D: Deficiente

Cada estudiante debe imprimir este formato y anexarlo en el Portafolio para hacer el seguimiento respectivo a cada actividad de aprendizaje. Llenar con X los espacios de las columnas que considere merece como calificación en cada actividad.

Documents

Guia Digital Es