Una de las facetas más importantes en el curriculo de una titulación técnica es la realización de prácticas. Especial interés tienen también estas actividades en una materia de base experimental como es la Física. Es por ello muy importante que el alumno de este tipo de carreras universitarias y materias reciban suficiente formación práctica.

Un problema importante surge con los alumnos que se incorporan durante el mes de octubre, cuando ya han transcurrido aproximadamente cinco o seis semanas del curso. Aunque en la programación de las asignaturas de Física las actividades de laboratorio se han intentado posponer lo máximo posible, muchos alumnos se incorporan al curso cuando sus compañeros ya han realizado varias prácticas de laboratorio. Para intentar subsanar, en cierto modo, este problema se propuso, en la convocatoria anterior, la realización de una serie de prácticas virtuales. A pesar del poco tiempo disponible para preparar dichas prácticas pudimos elaborarar un número suficiente para suplir la falta de asistencia a las sesiones que habían hecho sus compañeros. La evaluación positiva de estas prácticas, por parte de los alumnos que las realizaron, nos ha hecho considerar que podríamos extender este tipo de actividad con otras prácticas que, aun no siendo las obligatorias de la asignatura, complementen su formación práctica y contribuyan a la asimilación de los conceptos y leyes físicas estudiadas. Además, teniendo en cuenta el alumnado que ingresa en la universidad con ciertas deficiencias en su nivel de conocimiento en las materias básicas como Matemáticas o Física, pensamos que una colección de prácticas virtuales, autocontenidas, que el alumno pueda realizar para comprobar y mejorar su nivel de interiorización de conceptos básicos en estas áreas, puede resultarles de gran ayuda. Esta actuación estaría incluída en el Objetivo 1a de las líneas de actuación de la presente convocatoria de Ayudas a la Innovación Educativa y a la Mejora de la Calidad de la Enseñanza de la Escuela U.I.T.Agrícola, contribuyendo así a reducir, en la medida de la posible, el absentismo y abandono al motivar y ayudar al alumno en las asignaturas de la materia de Física.

Por otra parte, el planteamiento de problemas prácticos, junto con el trabajo cooperativo, son vías en la adquisición de una serie de  competencias transversales en la formación de nuestros estudiantes. En este sentido pretendemos elaborar una serie de problemas prácticos reales, en formato vídeo, para que el alumno vea una situación real sobre la que se le plantea una cuestión. En el vídeo se mostraría, primer lugar, el desarrollo de la práctica tradicional (que ya conocen porque la habrán realizado en el laboratorio)  y, a continuación,  se plantean variaciones para que los alumnos, en pequeños grupos, estudien el efecto de dichas variaciones (acción comprendida dentro del Objetivo 6 de la presente convocatoria). La idea es comprobar experimentalmente una ley viendo el efecto de modificar los distintos parámetros.

Siguiendo en la adquisición de competencias transversales, el uso de la lengua inglesa, al menos en documentos técnicos, debe ser una competencia básica en este tipo de estudiantes. Para contribuir en este sentido nuestros vídeos tendrán, cuando sea recomendable, la locución en inglés (Objetivo 1b de la presente convocatoria).

Una tercera propuesta de acción es la creación de material audiovisual interactivo en forma de simulaciones de experimentos interactivos de Física. Estas simulaciones se crearán utilizando la herramienta Easy Java Simulation, de libre distribución, sobre la que el coordinador del presente proyecto recibió un curso organizado por el ICE de la UPM. Este material presenta los elementos gráficos de un determinado experimento y mediante botones de control el alumno puede manejar la simulación. Además, una de las ventajas que presenta este tipo de simulaciones es que es interactiva y permite al alumno modificar propiedades de los objetos de la simulación, por ejemplo, cambiar la masa, modificar la posición inicial del cuerpo, etc. (ver figura 1 adjunta). Estas tareas, alojadas en la plataforma moodle se presentará como actividad para poder realizar individualmente o por parejas.

Se trabajará, pues, con diversas técnicas de aprendizaje activo, como el aprendizaje cooperativo, ya que se realizarán en grupos y el aprendizaje basado en problemas,  puesto que los alumnos deberán averiguar cuál será el efecto de tal modificación y proponer una solución a dicho problema (dentro del Objetivo 6 de la convocatoria).

Por otra parte, también se pretende preparar material de autoestudio y la autoevaluación en las distintas asignaturas del primer curso de las titulaciones pertenecientes al plan de estudios a extinguir. Las prácticas virtuales propuestas en el primer apartado también puede servir como material para estos alumnos, puesto que supone una nueva toma de contacto con la física experimental que, además de  refrescar las prácticas que hicieron hace algunos años, podrán realizar otras distintas y en el que momento que ellos deseen. (dentro del Objetivo 8a de la convocatoria).

Por último, también dentro del Objetivo 8 de la presente convocatoria, pensando en los alumnos matriculados en el plan de estudios anteriores al RD 1393/2007,  se propone la creación de tutorías presenciales especializadas para los asignaturas de Física.

En resumen, se propone la creación de tutoriales multimedia, material audiovisual interactivo y tutorias presenciales de apoyo para estimular y facilitar la tarea de aprendizaje a los alumnos  y reducir así las altas tasas de absentismo de las asignaturas de Física y Matemáticas.  A continuación, pasamos a concretar las distintas acciones que se proponen:

1. Creación de sencillas prácticas virtuales de Física para el alumnos de primer curso que se incorporan en octubre o con carencias formativas.

Con intención de estimular a los alumnos en el aprendizaje de la Física se pretende poner a su disposición nuevos vídeos interactivos, completamente autocontenidos, para que sean los alumnos los que puedan realizar unas prácticas sencillas, a partir de unas guías y unos vídeos en los que se realiza la experiencia pero en los que se puede visualizar los instrumentos de medida de modo que el alumno puede tomar los datos del vídeo y con ellos hacer los cálculos para realizar la práctica y comprobar la ley Física en cuestión. Este formato de práctica “virtual” es el utilizado en las prácticas propuestas en la anterior convocatoria y que fue valorada muy positivamente por los alumnos (http://hypatia.agricolas.upm.es/practicas/  - ver figura 2 adjunta).

Además, al tratarse de material multimedia interactivo para alumnos de primer curso, podría resultar interesante solicitar su incorporación al material existente en los entornos de Punto de Inicio y Curso Cero del OpenCourseWare (OCW).

2. Elaboración de problemas prácticos reales en formato audiovisual .

Además de conseguir que los alumnos alcancen unas competencias específicas relacionadas con el área de la Física, es importante que también se trabaje en otras competencias transversales. Por ello proponemos la creación de unas actividades en las que el alumno se encuentre con un problema experimental real, visualizado por medio de un vídeo, y mediante la metodología de trabajo cooperativo busquen, en pequeños grupos, la solución a cada problema (por ejemplo, en la práctica de la Rueda de Maxwell se podría añadir una cierta masa en la periferia de la rueda para cambiarle su momento de inercia, y así preguntarle al alumno cómo cambiará el tiempo de caída de la nueva rueda). Los alumnos, en grupos de dos, intentarán resolver el problema a partir de la experiencia de la práctica tradicional y de la teoría estudiada. Después de presentar su solución, podrán visualizar la solución a través de un vídeo grabado.

Este tipo de material, denominado “documental interactivo” está siendo utilizando cada vez más frecuentemente para elaborar interesantes e interactivas páginas web donde el usuario puede “navegar” a través de un documental, participando más activamente en él.

3. Creación de vídeos tutoriales de las sesiones de prácticas de las asignaturas de Física y Matemáticas.

En las prácticas “virtuales” que preparamos en la convocatoria anterior, se solicitó a los alumnos, al finalizar estas prácticas y presentar sus respectivos cuadernos de prácticas, que cumplimentasen un pequeño cuestionario para evaluar esta nueva actuación docente. La respuesta ha sido muy positiva y un número elevado de alumnos nos han sugerido (dentro del apartado de “Comentarios” de la encuesta) que utilizásemos estos vídeos como tutoriales para la realización de las prácticas tradicionales en el laboratorio de Física.

Siguiendo esta sugerencia proponemos para este nuevo proyecto de Innovación Educativa la elaboración de vídeos tutoriales para la realización de las prácticas en el laboratorio, correspodientes a las asignaturas de la materia de Física y Matemática. En estos vídeos se pretende mostrar, fundamentalmente, el montaje experimental de la práctica, para evitar las malas interpretaciones o malas lecturas del guión explicativo de cada práctica, y una breve descripción del desarrollo de la práctica, así como de la toma de datos.

Otra ventaja que tiene este nuevo formato de los guiones de prácticas es que es más atractivo para los alumnos, de modo que, una vez descargado el vídeo de moodle,  pueden verlo en su casa o en cualquier otro ordenador o, incluso, en cualquier reproductor portátil de mp4. Estamos seguros que con este nuevo material los alumnos tendrán menos dudas a la hora de hacer el montaje de la práctica y, por tanto, perderán menos tiempo en su realización y se evitarán usos inapropiados de los equipos, lo que repercute en el deterioro de los mismos (o, incluso, lamentándose accidentes); o la mala toma de datos que obliga a la repetición de la práctica. Siguiendo esta misma idea los profesores de Matemáticas que forman parte de este Grupo de Innovación Educativa van a incorporar también este tipo de guiones audiovisuales para las prácticas de sus asignaturas. En este caso, dado que se trata de prácticas con ordenador, los vídeos para los guiones se elaborarán con programas informáticos específicos que permiten capturar, en  regiones de la pantalla, toda la secuencia de imágenes en formato de vídeo AVI. Aunque existen versiones comerciales que realizan este tipo de grabación sobre pantalla (lo que se denomina “screencast”)  también existen en internet algunos programas que permiten, en versión más sencilla, realizar este tipo de tarea (por ejemplo Camstudio o Screencast-O-Matic).

Por otra parte, orientado a la consecuención de los objetivos generales de las nuevas titulaciones, en concreto, enfocado a una competencia transversal muy importante, como es el idioma inglés, vamos a crear estos vídeos tutoriales con la locución en inglés (en los guiones escritos ya tienen la explicación es castellano).

4. Creación de material interactivo para simular prácticas de montajes no disponibles en el laboratorio de Física, a partir de Easy Java Simulations.

Por último, como contribución al acercamiento entre la parte teórica y la parte experimental en el estudio de la materia de Física, proponemos la preparación de un material interactivo que simule experimentos o fenómenos físicos de manera virtual, que por su complejidad o coste no está disponible en el laboratorio de Física. Además, este tipo de simulaciones permite modificar el experimento hasta situaciones que serían irrealizables en la realidad, modificando los valores de los parámetros que superarían las capacidades de los instrumentos de laboratorio o creando situaciones ficticias pero de interés pedagógico.

Por otra parte, el hecho de que sea interactivo lo hace más atractivo para el alumno y, fundamentalmente, le permite experimentar por sí mismo un fenómeno físico modificando todos  los parámetros  del experimento, además de poder hacer todas las experiencias que deseen sin limitación de tiempo y en cualquier lugar.

Para la realización de este material se requiere un software específico pero bajo licencia GNU GPL, o sea, se trata de una herramienta desarrollada en Java con fines pedagógicos de libre distribución (http://www.um.es/fem/Ejs/). Además, por estar basada en lenguaje Java, es compatible con cualquier plataforma hardware que soporte Java 2. Para crear estas nuevas simulaciones un profesor del GIE (el coordinador del presente proyecto) ha asistido a un curso organizado por el ICE de la UPM en el que se impartieron los conocimientos básicos y necesarios para crear simulaciones de complejidad media. Como ayuda para el desarrollo de estas simulaciones se ha presupuestado algunos libros con ejemplos de código ya desarrollado.

5. Creación de un sistema de tutorías especializadas para los alumnos del antiguo plan de estudios

Como apoyo a estos alumnos que se encuentran cursando asisgnaturas de cursos superiores se va a preparar una serie de tutorías especializadas por temas para que los alumnos sepan de antemano las unidades que se van a tratar.

Vamos a describir las fases para cada una de las actuaciones:

1. Creación de sencillas prácticas virtuales de Física para el alumnos de primer curso que se incorporan en octubre o con carencias formativas.

La primera fase de esta acción corresponde a la grabación de los vídeos de las prácticas seleccionadas para tal fin. Para la realización de estos vídeos (como los de los dos apartados siguientes) el GIE dispone ya de una cámara de alta resolución, de un sistema de iluminación  y del equipo información (hardware y software) para su edición. Sin embargo, para mejorar la calidad de la locución de la práctica, sería necesario sustituir el micrófono que trae incorporado la cámara con un micrófono “de corbata” que se colocaría el profesor que realizara la práctica (también será necesario  un trípode profesional para la sujeción de la cámara; este material corresponde al concepto 1  del apartado “Otros conceptos” del presupuesto). La grabación de las imágenes incluirá el montaje del dispositivo experimental y todo el desarrollo de la práctica, haciendo especial hincapié en una buena captura de imagen en los dispositivos de medida y elementos que vayan a requerir una medida. Debemos señalar que para el proceso de grabación del vídeo contamos con los conocimientos y la experiencia de un becario FINNOVA de la especialidad de Imagen y Sonido que actualmente está disfrutando de una beca en dicho Departamento, aunque finaliza en el mes de noviembre. Por este motivo se ha solicitado un becario para la grabación y edición de vídeo que continuará la labor del actual becario desde el mes de diciembre (este becario también coloboraría en las otros apartados del proyecto en los que se tenga que realizar grabación y edición de vídeo).

Dado que sería necesario montar nuevas prácticas sencillas (para que no sean demasiado complejas para este tipo de alumnado), esta fase inicial podría durar alrededor de uno o dos  meses. Para el montaje de algunas prácticas sería necesario ciertos elementos nuevos como algunos dinámetros, cables, filtros, etc, que hemos presupuestado dentro del capítulo de Material fungible.

La siguiente fase de grabación corresponde al análisis y tratamiento de los datos. Esta parte incluirá una serie de imágenes de vídeo sobre los datos registrados y unas imágenes capturadas sobre la propia pantalla del ordenador en la que se vaya viendo el tratamiento de los datos en una hoja de cálculo y su posterior análisis y representación. Esta fase de grabación del tratamiento de los datos de todas las prácticas tendría también una duración aproximada de un mes.

Por último, habrá que desarrollar la fase de la edición y montaje del material multimedia. Para esta parte necesitaremos de un equipo informático de altas prestaciones dado que las imágenes de alta resolución consumen muchos recursos de computación. Para ello, el Departamento de Ciencia y Tecnología Aplicadas a la Ingeniería Técnica Agrícola ha adquirido recientemente un equipo iMac 27” de altas prestaciones para el manejo de imágenes de alta resolución. Para la edición también se dispone de un software específico que permite realizar un pequeño tratamiento de las imágenes y disponga de las herramientas adecuadas para una adecuada edición, como es el Adobe Premier

Por último, la creación de la aplicación web, a partir de estos vídeos, en la que el alumno pueda controlar el avance del vídeo, descargarse la tabla de datos a rellenar, y otro tipo de ayudas para la realización de la práctica, se realizará también con un software específico, que permita trabajar también con animaciones Flash y edición de páginas web. El paquete Adobe Web Premium está especialmente concebido para esta finalidad (este software corresponde al concepto 4 del apartado de “Otros conceptos” del presupuesto). Esta fase de desarrollo de la interactividad con el alumno y edición de las correspondientes páginas web se tendrá que realizar con la ayuda del otro becario que se ha solicitado (igual que hemos comentado anteriormente, este becario colaboraría en los otros apartados del presente proyecto relacionados con la edición de páginas web y preparación de material multimedia).

Este material, junto el elaborado en la anterior convocatoria pretende ser ofertado en otros entornos educativos más abiertos y de carácter más general como son el  Punto de Inicio y OpenCourseWare (OCW). Para su mayor difusión, en este último entorno tenemos previsto alojar los vídeos también en versión inglesa. Para ello contamos en el proyecto con el profesor del Departamento de Lingüística Aplicada a la Ingeniería que prepará la traducción para realizar posteriormente una grabación del audio en versión inglesa. Esta fase también requerirá la ayuda del becario para adaptar los formatos y colaborar en la preparación del material en el que se incorporarán estos vídeos.

Con este material se espera, por una parte, que los alumnos adquieran más experiencia con la Física y le permita asimilar más fácilmente los conceptos y leyes explicados en las clases de teoría. Y por otra parte, con la audición en inglés se espera que los alumnos aprendar vocabulario y expresiones en inglés relativos a dispositivos experimentales.

2. Elaboración de problemas prácticos reales en formato audiovisual

La primera fase de la elaboración de este tipo de material es la preparación de los problemas prácticos. Se partirá de los sistemas experimentales disponibles en el laboratorio de Física, y se preparará las modificaciones oportunas para plantear el problema. En algunos casos requerirá preparar montajes especiales que se elaborarán con el material disponible en el laboratorio y cierto material fungible que habrá que comprar (incluido en el apartado de “Fungible” del presupuesto).

La fase de montaje de las prácticas y grabación de vídeo tendrá una duración estimada de tres meses. Posteriormente será necesario realizar el montaje del vídeo con el software correspondiente. Por último, la fase del montaje en formato documental interactivo se realizará con el software de edición de aplicaciones web (incluido en el presupuesto). Esta última acción, requerirá la colaboración del becario y podrá durar aproximadamente dos meses. Como apoyo para esta labor se ha presupuestado la compra de material bibliográfico al respecto.

Con esta acción esperamos contribuir en la adquisición de competencias transversales de gran importancia como la resolución de problemas y el trabajo en equipo. Además pensamos que este formato servirá para atraer al alumno a resolver problemas físicos.

3. Creación de vídeos tutoriales de las sesiones de prácticas de las asignaturas de Física y Matemáticas.

Aprovechando el montaje de las prácticas para el apartado anterior, la grabación de estos vídeos tutoriales supondrá sólo pequeñas variaciones en la realización de la práctica y en los planos de grabación. Por ello, esta parte de grabación se puede incluir dentro de la primera fase del apartado anterior. La siguiente fase, la edición del vídeo, requerirá también la ayuda del becario (destinado a la grabación y edición de vídeo) y se podría realizar en un tiempo aproximado de dos meses. Dado la gran cantidad de grabaciones de vídeo que se van a realizar (considerando también los dos apartados anteriores) será necesario un disco duro externo de gran capacidad para su almacenamiento (incluido en el apartado 3 de “Otros Conceptos” del presupuesto).

Por otro lado, los vídeos de las prácticas de ordenador (como las de Matemáticas) o de la parte de análisis de datos por ordenador, se realizará por medio de un software de creación de vídeos sobre pantalla de ordenador (denominado screencast), de libre distribución, como el Camstudio.  Por último, esta parte final de preparación del material para su ubicación en la plataforma Moodle se realizará en un tiempo aproximado de un mes.

Con esta acción esperamos que los alumnos lleguen al laboratorio de Física o al aula de informática (para realizar las prácticas de Física y Matemáticas) con una idea más clara de las actividades que van a realizar, reduciendo el tiempo de preparación y  favoreciendo el desarrollo de la misma.

4. Creación de material interactivo para simular prácticas de montajes no disponibles en el laboratorio de Física, a partir de Easy Java Simulations.

Este apartado del proyecto será realizada por los profesores del Grupo de Innovación con más experiencia en temas de simulaciones y aplicaciones Java (el profesor Javier Galeano y el coordinador del proyecto, Juan Manuel Pastor), aunque en el diseño gráfico del entorno se requerirá la ayuda de uno de los becarios.

Como este tipo de tarea requiere una parte de programación de las ecuaciones correspondientes, se irá realizando simulación a simulación, a lo largo de todo el curso. Una vez se tienen definidas las variables y las ecuaciones, y planteados todos los objetos y elementos necesarios para la simulación, se pasará al diseño de la pantalla de simulación, con los elementos de la animación y su correspondiente programación. Esta parte sí se realizará con la ayuda del becario. El tiempo estimado para la realización completa de cada simulación es de unos dos meses.

Tanto para el diseño de los objetos que se utilizarán en la simulación, como en el diseño de las aplicaciones web anteriores será de gran utilidad una tableta digitalizadora propia para este tipo de tareas (incluida en el apartado 2 de “Otros conceptos” del  presupuesto).

Con este material esperamos motivar al alumno para "experimentar" con fenómenos físicos (aunque sea de manera virtual) y, consecuentemente, que el alumno descubra de primera mano el significado de los términos de una ley física.

5. Creación de un sistema de tutorías especializadas para los alumnos del antiguo plan de estudios

Este tipo de actividad se plantea durante todo el curso, buscanco una o dos horas en cada semana lectiva. Además, al finalizar estas sesiones se les suministrará una relación de cuestiones y problemas para que lo resuelvan de manera individual.

Con esta acción se espera que los alumnos adquieran, de una manera guiada, los conocimientos que por sí mismos les costaría mucho mayor trabajo. En definitiva, se espera una mayor tasa de aprobados en las asignaturas de la materia de Física entre los alumnos se sigan este sistema de tutorías.

Las prácticas virtuales elaboradas conforme al proyecto de innovación educativa de la pasada convocatoria sirvieron para que los alumnos que se incorporaron en el mes de octubre pudieran realizar, a través de vídeos, algunas prácticas de Mecánica que ya habían realizado sus compañeros. Al finalizar la realización de estas prácticas virtuales se les pasó una encuesta para evaluar su grado de satisfacción y consecución de los objetivos. El resultado de esta encuesta anónima fue  generalmente muy positivo.

Tanto las prácticas virtuales como los tutoriales audiovisuales que se alojarán en la plataforma Moodle llevarán una pequeña encuesta de evaluación, por parte del alumno, para que muestre su satisfacción, tanto en el uso de la correspondiente herramienta como en el grado de aprendizaje conseguido con dicha herramienta.

En cuanto a la evaluación de los problemas prácticos reales en formato vídeo y preparados como tareas de autoevaluación serán los propios alumnos los que evalúen la actividad al finalizar el conjunto de las prácticas, dentro de la propia plataforma Moodle.

Respecto a las simulaciones con Easy Java Simulation , al tratarse de un recurso de libre acceso a los alumnos, se intentará pasar una encuesta  de satisfacción al finalizar el curso, en la que se les preguntará tanto por la utilidad de estas herramientas informáticas interactivas como por la aportación de las prácticas en su formación.

Además, también van a estar disponibles en la página Web del GIE, de modo que igualmente solicitaremos comentarios para su evaluación.

Por otra parte, el profesor de prácticas realizará un pequeño informe de autoevaluación sobre la consecución de los objetivos planteados con este nuevo formato en la elaboración de las prácticas, teniendo en cuenta cómo se desenvuelven los alumnos con el nuevo tipo de prácticas.

La evaluación de las tutorías especializadas para los alumnos del plan antiguo se realizará por medio de una pequeña encuesta antes de la realización del examen, para valorar el grado de satisfación y motivación que ha supuesto este tipo de tutorías para el alumno.

Además de estas evaluaciones realizadas por los propios alumnos que hagan uso de estos nuevos materiales educativos, otra forma de realizar la evaluación es a través de un plan de difusión.

Plan de difusión

Igual que se ha hecho con las prácticas virtuales realizadas en la convocatoria anterior de proyectos de innovación se presentará tanto el material audovisual de las prácticas como las simulaciones de experimentos con Easy Java Simulation en el concurso Ciencia en Acción, en la convocatoria de 2012. Además pretendemos difundir el nuevo formato de vídeo de prácticas por diversas vías. Por un lado, se incluirá como material docente en las distintas plataformas de la universidad, tanto en las asignaturas de Punto de Inicio de la Universidad, como en las asignaturas de OCW, así como mediante los sistemas web 2.0 y 3.0; para esto último se utilizarán blogs, wikis, plataformas multimedia abiertas

Además, se intentará obtener alguna publicación científica en el ámbito de la enseñanza y divulgación de la Física, de ámbito internacional y con parámetro de impacto en Science Citation Index, como las revistas European Journal of Physics, Physics Teacher o International Journal of Engineering Education. Por otro lado, se enviará a revistas de divulgación de la ciencia e innovación educativa como la revista Eureka. Todas ellas tienen un sistema de evaluación con referees anónimos que valorarán la calidad de los trabajos.

Finalmente, se pretende llevar los resultados, tanto los vídeos de las prácticas (en formatos mp4 a varios  congresos nacionales e internacionales de educación, como el  EDULEARN o el Multimedia in Physics Teaching and Learning  de la European Physical Society (la cantidad  que exceda lo presupuestado en el apartado de Difusión se cofinanciará a través del Departamento ).