Dificultades en el aprendizaje del dise˜no de software orientado a objetos

206 Pages·2016·6.69 MB·English

Departamento de Lenguajes y Sistemas
Informa´ticos e Ingenier´ıa de Software
Escuela T´ecnica Superior de Ingenieros Informa´ticos
Universidad Polit´ecnica de Madrid
TESIS DOCTORAL
Dificultades en el aprendizaje del disen˜o de
software orientado a objetos: un estudio
cualitativo longitudinal
Autor: Pamela Catherine Flores Naranjo
Director: Nelson Medinilla Mart´ınez
Enero 2016

Abstract
The software development companies look to reduce costs through the develop-
ment of designs that will: a) ease the distribution of development work with the least
communication between the parties; b) changeability, allowing to change a module
without disturbing the other parties and; c) understandability, allowing to study a
system module at a time.
These basic software design features are achieved through the design of quasi-
decomposablesystems,whosetheoreticalmodelwasintroducedbySimoninhissearch
forageneraltheoryofsystems.Inthefieldofsoftwaredesign,Parnasoffersapractical
way to achieve quasi-decomposable systems, called The Information Hiding Principle.
The Information Hiding Principle is different criterion for decomposition into mo-
dules, whose implementation achieves the desirable characteristics of an efficient de-
sign at the development and maintenance level. The Principle and the object-oriented
approach are related because the object-oriented approach facilitates the implemen-
tation of The Principle, which is why when objects begin to take hold, also appear
alongside the difficulties in learning an object-oriented software design, which remain
to this day, as reported in the literature.
Difficulties in learning object-oriented software design has a great impact both
in the classroom and in the profession. The detection of these difficulties will allow
teacherstocorrectorroutethembeforetheymovetotheindustry.Ontheotherhand,
the industry can be warned of potential problems related to the software development
process.
This thesis aims to investigate the difficulties in learning the object-oriented de-
sign, through an empirical study. The study was conducted through a qualitative case
study, which consisted of three parts. The first, an initial study was aimed to unders-
tand the knowledge of the students around The Information Hiding Principle before
they start the instruction. The second part, a study was conducted during the entire
period of instruction in order to obtain the difficulties of software design and their
level of persistence. Finally, a third party, whose purpose was to study the essential
difficulties of learning and their possible sources.
Participants in this study belonged to the field of Software Design of the Euro-
pean Master in Software Engineering at the Escuela T´ecnica Superior de Ingenieros
Informa´ticos of Universidad Polit´ecnica de Madrid. The qualitative data used for the
analysis came from the observations in class time and exhibitions, performed inter-
views with students and exercises sent over the period of instruction.
The difficulties presented in this thesis, in their different perspectives, provided
concrete knowledge of a particular case study, making significant contributions in the
area of software design, teaching, industry and methodological level.
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Resumen
Lascompan˜´ıasdedesarrollodesoftwarebuscanreducircostesatrav´esdeldesarro-
llo de disen˜os que permitan: a) facilidad en la distribucio´n del trabajo de desarrollo,
con la menor comunicacio´n de las partes; b) modificabilidad, permitiendo realizar
cambios sobre un mo´dulo sin alterar las otras partes y; c) comprensibilidad, permi-
tiendo estudiar un mo´dulo del sistema a la vez.
Estas caracter´ısticas elementales en el disen˜o de software se logran a trav´es del di-
sen˜odesistemascuasi-descomponibles,cuyomodelote´oricofueintroducidoporSimon
en su bu´squeda de una teor´ıa general de los sistemas. En el campo del disen˜o de soft-
ware, Parnas propone un camino pra´ctico para lograr sistemas cuasi-descomponibles
llamado el Principio de Ocultacio´n de Informacio´n.
El Principio de Ocultaci´on de Informacio´n es un criterio diferente de descomposi-
cio´n en mo´dulos, cuya implementaci´on logra las caracter´ısticas deseables de un disen˜o
eficiente a nivel del proceso de desarrollo y mantenimiento. El Principio y el enfoque
orientado a objetos se relacionan debido a que el enfoque orientado a objetos facilita
la implementacio´n del Principio, es por esto que cuando los objetos empiezan a tomar
fuerza, tambi´en aparecen paralelamente las dificultades en el aprendizaje de disen˜o
de software orientado a objetos, las cuales se mantienen hasta la actualidad, tal como
se reporta en la literatura.
Las dificultades en el aprendizaje de disen˜o de software orientado a objetos tiene
un gran impacto tanto en las aulas como en la profesi´on. La deteccio´n de estas dificul-
tades permitira´ a los docentes corregirlas o encaminarlas antes que ´estas se trasladen
a la industria. Por otro lado, la industria puede estar advertida de los potenciales
problemas en el proceso de desarrollo de software.
Esta tesis tiene como objetivo investigar sobre las dificultades en el disen˜o de
software orientado a objetos, a trav´es de un estudio emp´ırico. El estudio fue realizado
a trav´es de un estudio de caso cualitativo, que estuvo conformado por tres partes.
La primera, un estudio inicial que tuvo como objetivo conocer el entendimiento de
los estudiantes alrededor del Principio de Ocultaci´on de Informaci´on antes de que
iniciasen la instrucci´on. La segunda parte, un estudio llevado a cabo a lo largo del
per´ıododeinstruccio´nconlafinalidaddeobtenerlasdificultadesdedisen˜odesoftware
y su nivel de persistencia. Finalmente, una tercera parte, cuya finalidad fue el estudio
de las dificultades esenciales de aprendizaje y sus pos´ıbles or´ıgenes.
Los participantes de este estudio pertenecieron a la materia de Software Design
del European Master in Software Engineering de la Escuela T´ecnica Superior de In-
genieros Informa´ticos de la Universidad Polit´ecnica de Madrid. Los datos cualitativos
usados para el an´alisis procedieron de las observaciones en las horas de clase y ex-
posiciones, entrevistas realizadas a los estudiantes y ejercicios enviados a lo largo del
per´ıodo de instrucci´on.
Las dificultades presentadas en esta tesis en sus diferentes perspectivas, aportaron
conocimiento concreto de un estudio de caso en particular, realizando contribuciones
relevantes en el a´rea de disen˜o de software, docencia, industria y a nivel metodolo´gico.
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Tribunal de defensa de tesis doctoral
Ang´elica de Antonio Jim´enez ........................................
Presidente
Profesor Titular
Universidad Polit´ecnica de Madrid
Tom´as San Feliu.....................................................
Secretario
Profesor Contratado Doctor
Universidad Polit´ecnica de Madrid
Gonzalo M´endez Pozo ...............................................
Vocal
Profesor Contratado Doctor
Universidad Complutense de Madrid
Neringa Kalpokaite ..................................................
Vocal
Profesor a tiempo completo
IE University
Celia Camilli Trujillo ................................................
Vocal
Profesor Asociado
Universidad Complutense de Madrid

Agradecimientos
Doy gracias a Dios, porque a pesar de todo, me ha permitido llegar hasta aqu´ı.
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