Educación profesional en el Instituto Federal de São Paulo

Este artículo se propone presentar el proceso de enseñanza y aprendizaje en educación profesional para los técnicos de redes informáticas relacionado con la defensa digital para adolescentes en el Instituto Federal de Educación, Ciencia y Tecnología de São Paulo (IFSP), específicamente en el campus de São Paulo Pirituba (Campus PTB). Allí se está viviendo actualmente un proceso de transformación derivado de la economía del conocimiento, donde la ciencia, la tecnología y la innovación son esenciales para las nuevas carreras laborales.

El campus PTB es parte del plan de expansión de la Red Federal de Educación Profesional y Tecnológica. Se encuentra en la región noroeste del municipio de São Paulo, en el estado de São Paulo, y cubre las regiones de Pirituba, Jaraguá, São Domingos, Freguesia do Ó, Vila Brasilândia, Anhanguera y Perus, que abarcan aproximadamente un millón de habitantes (IFSP-PTB, 2016).

El curso de técnico en redes informáticas del campus PTB está integrado con la escuela secundaria, pero se mantiene en la perspectiva de la educación profesional. Entre sus diversas características, se propone desarrollar habilidades para implementar políticas de seguridad de la información para el acceso a datos y servicios, además de otras acciones relacionadas con la formación profesional de un técnico de redes, que también implica comprender conceptos y reconocer y analizar las normas administrativas relacionadas con los entornos laborales (IFSP-PTB, 2016).

Proyecto integrador

Las estrategias de enseñanza y aprendizaje buscan una visión integral del curso, de modo que los componentes curriculares de la educación básica (portugués, matemáticas, física, química, biología, geografía, historia, filosofía y sociología) confluyan en pro de fortalecer en los estudiantes el desarrollo de amplios conocimientos para el ejercicio de la ciudadanía y la práctica profesional.

El componente curricular del proyecto integrador fomenta la investigación sobre temas actuales que están directamente relacionados con los contenidos de capacitación profesional, de modo que los estudiantes puedan contemplar una mejora en la vida de su comunidad. Entre los temas sugeridos, los más destacados son tecnología e innovación, entornos virtuales, computación en la nube, desarrollo de sitios web de internet, seguridad de red, tecnologías de asistencia, instalación y mantenimiento de servidores para la aplicación web.

De acuerdo con el Proyecto del Plan Pedagógico (PPC), los estudiantes tienen como objetivo desarrollar el trabajo en grupo, con el fin de que puedan demostrar la integración de los componentes curriculares del nivel básico y el nivel profesional. Esto se logra mediante los siguientes contenidos de capacitación profesional (IFSP-PTB, 2016):

Abogacía digital para la educación profesional

La seguridad de la información y el desarrollo de estrategias de defensa digital es un tema de gran relevancia y preocupación, dado que se ha evidenciado que pueden ocasionarse daños graves en datos sensibles. Esto ocurre en diferentes sectores de la sociedad, como en el área de la salud, donde la información veraz es esencial para la toma de decisiones clínicas médicas (^{Basile, 2016}, 2019). La ciberseguridad ya es objeto de estudios estratégicos militares y acciones centradas en la seguridad digital destinadas a la eficiencia de las misiones que se llevarán a cabo con robots, programas informáticos y otras tecnologías aplicadas (^{Espitia et al., 2020}).

El caso del nuevo coronavirus ha tenido un efecto devastador, no solo debido a las infecciones fisiológicas, sino también debido a que se ha utilizado para difusión de información de contenido malicioso. En este caso, las computadoras se infectan después de acceder a los enlaces enviados por los atacantes, con la premisa de información que ayuda a prevenir infecciones en entornos del mundo real, a menudo haciéndose pasar por organizaciones de salud (^{Szafran, 2020}). Estas trampas virtuales se producen para obtener datos ilegales, y funcionan debido a la falta de educación en defensa digital entre los millones de usuarios que navegan por la web a diario. En Brasil hay un número creciente de invasiones cibernéticas en dispositivos móviles, principalmente a través de la instalación de aplicaciones (^{Murdock, 2020}).

Las tecnologías de la información se han utilizado ampliamente en los más variados tipos de profesiones para ofrecer servicios, lo que ha aumentado la importancia del estudio de la defensa digital, desde la preparación como ciudadano, pero principalmente cuando existe la necesidad de una educación profesional en la juventud. Estas tecnologías permiten la inserción de nuevas estrategias de enseñanza que involucren a maestros y estudiantes para mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje, centrados en la resolución de problemas (Hermosa, 2015). Así, hay cada vez más desarrollos tecnológicos de apoyo en diferentes áreas, como la salud, la industria, el comercio, pero no hay ninguna preocupación por capacitar a las personas conscientes de sus roles en la llamada economía del conocimiento.

Eje 1. Principios de seguridad de la información

Se trabajaron conceptos y definiciones fundamentales para comprender la defensa digital en un contexto en el que observamos la integración entre hardware, software, entorno y personas. El trípode de seguridad de la información (confidencialidad, integridad y disponibilidad) es lo más destacado de este primer eje. De esta forma, se brinda una explicación de los conceptos, aplicados en diferentes tipos de escenarios del entorno corporativo en el mundo real. Las reflexiones sobre los incidentes actuales y la posterior ruptura del trípode son temas que se discuten semanalmente en clase, de forma que se promueva un pensamiento crítico y libre sobre cuáles serían las actitudes relacionadas con el conocimiento para que no haya tal incidente. El ciclo de vida de la información, compuesto por manipulación, almacenamiento, transporte y eliminación (^{Galvão, 2015}), también son temas estudiados en este primer eje. La estructura de la evaluación destaca la actitud profesional al tratar de forma exploratoria los incidentes relacionados con el trípode de seguridad y el análisis de cómo ocurre una violación de seguridad después del análisis del ciclo de vida de la información.

Eje 2. Cifrado y protección perimetral

La comprensión de los algoritmos de cifrado y la necesidad de aumentar el número de barreras a profundidad en la protección del perímetro digital son los temas más recurrentes en el proceso de formación de este eje, para lo cual se trabajan varios elementos de la infraestructura de redes informáticas. Con respecto al aprendizaje de la criptografía, las actividades de laboratorio de computación se centran en el conocimiento, desde el uso de algoritmos clásicos asociados con la lógica de programación de Script Bash en GNU/Linux, hasta la visualización de la transmisión de datos en redes. También se trabaja con computadoras que usan claves criptográficas simétricas y asimétricas entre dos puntos en una red local en un entorno aislado, para pruebas de laboratorio. Los grados de secreto se presentan como temas recurrentes en entornos corporativos para el acceso a la información en los niveles operativos, tácticos y estratégicos. Además, se lleva a cabo un proyecto de protección del perímetro físico y digital diseñado por los estudiantes, como una evaluación del proceso de aprendizaje del primer y segundo eje.

Eje 3. Informática forense

El pensamiento investigativo que surge de la informática forense se presenta a los estudiantes en escenarios que incluyen el análisis de hardware, software, entorno y personas. En clase, el profesor analiza los escenarios de solución de incidentes de seguridad de la información, en un intento de construir una narrativa de los hechos que pueda conducir a una mejor visión forense de la información de la computadora, desde el simple juicio de las acciones hasta señalar al culpable de un determinado incidente. Durante la contextualización del tema, semanalmente, se abordan algunos de los casos de filtraciones de datos públicos presentados en los medios, con el objetivo de presentar hechos que representen situaciones que se pueden enfrentar en el entorno corporativo de un trabajo futuro. Los ejercicios de laboratorio abordan la necesidad de establecer estrategias informáticas de investigación forense, asociadas con la recopilación de datos, especialmente en el momento del incidente, para evitar la pérdida de evidencia y señalar las huellas dejadas por los atacantes (^{Vallim, 2017}).

En el proceso se siguen las buenas prácticas de los expertos en seguridad, para que todos los datos recopilados puedan utilizarse para presentar resultados de forma rastreable y siguiendo el principio de mantener evidencia contra posibles cambios (^{De Santana et al., 2018}). Por esta razón, la evaluación del estudiante se hace en know-how: el reconocimiento del entorno donde ocurrió el incidente y la recopilación de evidencia, con el examen de esta y de los rastros que pueden analizarse, con el uso de estrategias y herramientas de seguridad.

Eje 4. Normas y reglamento de seguridad de la información

En este eje, los estudiantes comprenden las principales reglas y normas de seguridad de la información que las empresas de tecnología implementan. A partir de este conocimiento aplicado se certifican para trabajar con otras empresas, con la conciencia suficiente acerca de la seguridad. El estudiante debe comprender las recomendaciones ISO/IEC 27000 para la gestión y seguridad de la información en escenarios típicos del entorno empresarial, con énfasis en el manejo del vocabulario de esta norma, analizando las ventajas y desventajas en su aplicación. Luego hay un análisis sobre ISO 27002 -controles de seguridad de la información- e ISO 27005 -gestión de riesgos-, que se puede aplicar en las empresas, incluyendo las instrucciones en el laboratorio de red para crear escenarios donde se puedan utilizar los conceptos aprendidos y discutidos en el aula.

Enfocados en los conceptos principales de la familia ISO 27000, fue posible elaborar con los estudiantes la discusión y propuesta de una política de seguridad de la información. Los ejercicios posteriores motivan la creación de una estrategia general con reglas de seguridad de la información, donde las pautas de seguridad para las actividades comerciales son evidentes, considerando un escenario de una clínica médica multiprofesional con diversas especialidades. Dichas políticas deben contemplar temas como el buen uso de la tecnología de la información y comunicación; control de acceso; seguridad de activos, y seguridad que involucra a las personas.

Eje 5. Prevención de incidentes con buenas prácticas digitales

Las buenas prácticas de seguridad de la información se presentan como acciones efectivas para prevenir incidentes durante las rutinas de trabajo en diferentes tipos de sectores. Las investigaciones llevadas a cabo por los estudiantes promueven la adquisición de nuevos conocimientos sobre prácticas realizadas por profesionales especializados en seguridad digital y consultores con certificación en el tema. Los estudiantes se enfrentan al desafío de realizar una lectura juiciosa de los documentos existentes y luego desarrollar ejercicios escritos para crear políticas de seguridad de la información en un entorno corporativo, que pueden variar en este proceso formativo de acuerdo con los incidentes que se presentan en clase semanalmente.

En este proceso de enseñanza y aprendizaje know-how, se destaca la estructura de reglas que pueden aplicarse para mejorar la defensa digital de un departamento, una empresa o un lugar de trabajo con pocos trabajadores. En este eje se trabaja en los temas de conciencia y formación tanto para generar oportunidades como para valorar el proceso de educación profesional. Las evaluaciones de aprendizaje se centran en presentar una política de seguridad de la información para un escenario específico de una clínica médica que realiza telemedicina, donde la distancia es un factor relevante para la transmisión de datos y la toma de decisiones en el tratamiento de pacientes.

Los ejercicios consistieron en utilizar conceptos sobre reparación de pérdidas, dentro del tema de incidentes y copias de seguridad, para enfocarse en la continuidad de diversos ejercicios en diferentes escenarios. Los estudiantes discutieron los conceptos de respaldo incremental completo, incremental diferencial y continuo, además de destacar los tipos de respaldo del sitio (frío, cálido, caliente), objetivo de tiempo de recuperación (RTO), objetivo de punto de recuperación (RPO) y reflejo, con el fin de que estos escenarios puedan presentarse en el ejercicio de telemedicina, de modo que se pueda llevar a cabo un plan de recuperación ante desastres y contar con copias de seguridad.

Dirección de trabajos integradores

En 2019, los trabajos integrales para estudiantes que asisten al segundo año del curso de red técnica integrada en la escuela secundaria tuvieron como maestros a Felipe Rodrigues Martinez Basile y Ester Kolling Rodrigues. El calendario establecido siguió el plan pedagógico con clases expositivas; prácticas de laboratorio; análisis de situaciones problemáticas para comprender y desarrollar los temas elegidos por los estudiantes, además de la perspectiva de crear informes con el libro de registro; investigación en la web; referencias bibliográficas, datos, documentos, y seminarios que deben presentar periódicamente. Durante el periodo de febrero a diciembre, los maestros organizaron una dinámica de clases semanales con un componente curricular del proyecto integrador, lo que permitió a los estudiantes elegir temas libres. Asimismo, guiaron la comunicación de los estudiantes con otros maestros que pudieran ser consejeros y, en consecuencia, coasesores, con su adhesión a los temas a trabajar durante el año.

Uno de los puntos fundamentales para el desarrollo del trabajo fue el uso de laboratorios de cómputo para llevar a cabo prácticas. Bajo la guía de los docentes, quienes proporcionaron la metodología de investigación y guiaron la realización del proyecto, el proceso de enseñanza y aprendizaje se caracterizó por la producción de documentos, hojas de cálculo e información fundamental para la composición de artefactos que probaron cada etapa del trabajo integrador. Otro aspecto destacado fue la participación de los docentes de educación básica y profesional que contribuyeron en la orientación para cada uno de los trabajos descritos. Para cada trabajo desarrollado, los estudiantes contaron con dos docentes: uno en el área de educación básica y otro en el área técnica, enfocada en desarrollo de ciencia y tecnología con aspectos de innovación.

Los siguientes resultados son el trabajo de los ejes del componente de gestión de información y seguridad, y muestran un formato de proyecto integrador. En estos ejes participaron 42 estudiantes, y 25 tomaron aspectos de su trabajo físico del componente de proyecto integrador. A continuación, se presentan los resultados del trabajo de los estudiantes:

Estudio de la anatomía del malware como el spyware

En este trabajo, los estudiantes destacan las amenazas cibernéticas que acceden a diferentes ambientes y que no se pueden evitar, para la defensa digital de sus activos. Realizan un estudio de analogía entre el ciclo de vida de un virus fisiológico que infecta a los humanos y el virus que infecta a las computadoras a través de las tecnologías de la información y la comunicación. Con la comprensión de la estructura interna de estos malware fue posible desarrollar variables desde un keylogger para capturar datos en una computadora local, con énfasis en la recopilación de datos proporcionados durante el acceso a la web utilizando el navegador. La ingeniería social se estudió para crear escenarios reales de contaminación a los cuales pueden acceder fácilmente los usuarios comunes y avanzados, lo que demuestra que el simple hecho de acceder a la web conectada a internet puede causar un incidente de seguridad de la información. Los estudiantes también consideraron estudios sobre protección del perímetro digital y encriptación en este trabajo.

Aplicación educativa de defensa digital para incidentes cibernéticos

Los estudiantes desarrollaron un método lúdico de capacitación para la educación en defensa digital frente a incidentes cibernéticos, teniendo en cuenta que actualmente hay muchos delitos cibernéticos que pueden afectar a los empleados de empresas de todo el mundo. La aplicación móvil tiene como objetivo crear una interacción con el usuario de la aplicación mediante ilustraciones animadas e interactivas de situaciones de incidentes. Esta interacción humano-computadora tiene como objetivo promover la conciencia y la capacitación para cada uno de los incidentes que se pueden presentar. Inicialmente, los estudiantes trabajaron con ransomware. Una diferencia importante del trabajo es la caracterización de un entorno que es muy propicio para el desarrollo de incidentes en dispositivos móviles, incluso más que la gran parte de los usuarios de home banking que instalan aplicaciones y acceden a sitios web sin certificados de forma predominante en su tiempo de navegación.

Ciberataques en sistemas financieros: los riesgos de ransomware

Los ataques cibernéticos en los sistemas financieros fueron parte del alcance de este trabajo, destacando la presencia de ransomware como un factor importante en el secuestro de datos en computadoras que utilizan transacciones financieras electrónicas. En este trabajo, los estudiantes resaltan que la rutina de acceso a la banca en el hogar ha sido explorada por atacantes que ya tienen acceso a las computadoras a través de una serie de trampas preparadas por ellos mismos. Los estudiantes también mapean el comercio electrónico como otro entorno de gran amenaza, y muestran que dicha práctica de recopilación de datos y su posterior secuestro ha crecido con los años. Los estudiantes trabajaron sobre una variante del virus ransomware e intentaron simular paso a paso desde su infección hasta la situación en la que hay un mensaje de advertencia sobre el secuestro de datos.

Consecuencias psicosociales del ciberacoso en jóvenes y adolescentes

El uso de tecnologías de información y comunicación está transformando el acoso escolar en una variante llamada ciberacoso, por lo cual los estudiantes se interesaron en comprender cómo se produce esta modalidad cibernética. Su preocupación subraya la necesidad de capacitación y conciencia de la sociedad sobre estos hechos serios, que pueden acortar la vida de los jóvenes y adolescentes de acuerdo con la repercusión de la información en el mundo digital y también en el mundo físico en el que viven. En este trabajo, los estudiantes destacan las buenas prácticas y acciones en un entorno digital que ayudan a no promover este tipo de actitud hacia los demás, con acciones preventivas contra cualquier agresión llevada a cabo en el mundo virtual que pueda perpetuarse en el ciberespacio. Se creó un folleto en formato de cómic para sensibilizar a los usuarios sobre las consecuencias psicosociales del acoso cibernético en adolescentes y jóvenes.

Control de acceso biométrico utilizando dispositivos IOT

Actualmente, el mundo físico se ha convertido en un componente cada vez más presente en el acceso a entornos tecnológicos de información y comunicación, de ahí la importancia creciente de los dispositivos caracterizados como IOT (internet de las cosas). Durante esta investigación del tema de defensa digital, los estudiantes experimentaron la autenticación y la irrevocabilidad como características importantes para el registro de perfiles digitales. Como fruto de su aprendizaje, los estudiantes pudieron comprender que la impresión digital, conocida como uno de los tipos de biometría, tiene como punto fundamental la lectura fácil y la individualidad. Por lo tanto, los estudiantes aprendieron cómo usar la autenticación por función biométrica en un sistema de control de acceso simulado. En este trabajo de investigación, los estudiantes asociaron conocimientos informáticos y de hardware (a partir de la adquisición, configuración y uso de dispositivos Raspberry), así como conocimientos de administración de sistemas operativos (realización de la instalación y configuración de la distribución GNU/Linux, que proporcionó un entorno de software gratis -Raspbian-).

Hay un ambiente informático de placa única para crear un ambiente de control de acceso simulado. Los estudiantes compraron un lector biométrico para recopilar datos de prueba a conexiones con el dispositivo IOT. Con esto, profundizaron los estudios sobre la anatomía y la fisiología de las huellas dactilares del ser humano, y al mismo tiempo entendieron, a través del desarrollo de este prototipo, que las tecnologías de información y comunicación pueden contribuir a una fácil recopilación de datos, debido a los detalles individuales de las imperfecciones digitales. Todo esto con el fin de promover mayor seguridad de la información y, en consecuencia, ayudar a las empresas y equipos a mitigar amenazas e incidentes.

Desarrollo de juegos educativos: el viaje al conocimiento

Los adolescentes y los jóvenes utilizan actualmente juegos de computadora para el ocio y el entretenimiento, lo que brinda una perspectiva de uso de estos recursos para el aprendizaje escolar. En este sentido, los estudiantes desarrollaron un juego educativo que tiene un guion interactivo, a la vez que permite responder preguntas sobre algunos componentes curriculares específicos. El tema de la defensa digital se abordó una vez más en este tipo de trabajo, con interactividad y la creación de un guion lúdico, que puede proporcionar a través de la inmersión una mayor retención del conocimiento a lo largo de las fases.

En el guion desarrollado por los estudiantes se establecen tres fases, dedicadas a representar respectivamente los siguientes tres temas: geografía de la educación básica; lenguajes de programación, y gestión de la seguridad de la información como parte de la educación profesional. La tercera fase, elaborada por los estudiantes, aborda aspectos de la defensa digital considerando el aprendizaje obtenido a través de la gestión de componentes curriculares y la seguridad de la información. Para ello se destacaron escenarios de juego: una ciudad inteligente con personajes modelo 2D, donde se caracterizaron los enemigos por cámaras de vigilancia y malware clasificado como virus que forman parte de una ciudad tecnológica. Otros detalles importantes del modelado y la creación del guion destacaron características de la protección del perímetro digital, como la existencia de paredes para reflejar las llamadas barreras de nivel o alambres de púas en las paredes que representan obstáculos.

Integración entre componentes curriculares

Durante el desarrollo de los trabajos integradores, los estudiantes se reunieron semanalmente con los maestros de orientación del componente del proyecto integrador y mantuvieron reuniones periódicas con los maestros elegidos. Este proceso de iteración y aumento en los artefactos de investigación contribuyó para que el trabajo pudiera integrarse cada vez más con el conocimiento de la educación básica y profesional. Al observar cuidadosamente cada uno de los trabajos en los aspectos más destacados, es posible resaltar lo siguiente:

Evaluación de la integración de obras con contenidos de defensa digital

Al final del plan de estudios del proyecto integrador, se realizó la evaluación de estos trabajos de integración de los grupos de estudiantes de acuerdo con el PPC del curso técnico, según lo dispuesto en la Resolución IFSP n.° 859 del 7 de mayo de 2013. Para ello, se requirió la preparación de un informe final de los detalles del desarrollo de las obras que contienen los modos de ejecución (IFSP-PTB, 2016). Con la finalidad de difundir algunos de los trabajos integradores en la comunidad, especialmente aquellos que se ocupan de la defensa digital, se eligió como ocasión la Semana Nacional de Ciencia y Tecnología (SNCT) entre el 21 y el 26 de octubre de 2019.

Las presentaciones de los estudiantes durante la SNCT se realizaron a través de la creación, elaboración e impresión de los contenidos en formato póster, enfatizando los detalles de las etapas del proyecto llevado a cabo durante el 2019. En este sentido, hubo una evaluación por parte de los docentes del área y de aquellos que formaron parte del componente curricular, del proyecto integrador y asesores, así como una evaluación propedéutica (que representó el 40 % de la calificación final del cuarto bimestre).

Se solicitó elaborar el informe final (con modelo de informe adaptado) para componer la calificación final del trabajo integrador, de modo que se pudiera contemplar la verificación del proceso de enseñanza y aprendizaje en cuanto a las etapas de planificación y también sus modos de ejecución de trabajo. Asimismo, se pudieron valorar las prácticas profesionales de desarrollo técnico y el contenido de información (recopilación de datos e investigación realizada). Con esto, el informe final se caracteriza por la expresión de la producción académica y técnico-científica (que representa el 60 % de la calificación final del cuarto trimestre).

Los estudiantes tenían a mano el modelo de redacción del informe final, donde hay una descripción de los ítems de evaluación junto con las características solicitadas en las prácticas de evaluación escrita, constituidas fundamentalmente por la preparación del informe final y la presentación a la comunidad en la SNCT. Esto permitió integrar los conocimientos de educación básica (en particular, de ciencias humanas, idiomas, ciencias naturales y matemáticas) con el know-how de competencias y habilidades que se desarrollaron durante el segundo año de formación del curso. Con esto, el curso en el campus PTB se centró en temas actuales de relevancia para la formación de un profesional atento a la importancia de la defensa digital en su currículum laboral.