El Grupo de Innovación Educativa en Mecánica lleva varios años aplicando herramientas basadas en software libre a la docencia en Mecánica, mediante el desarrollo de las Prácticas de Mecánica Computacional (ver http://w3.mecanica.upm.es/mecanica/practicas-mc.html). Es necesario destacar que para ello se ha contado con el soporte de la UPM a través cuatro proyectos financiados de innovación educativa:

1. Aplicaciones del software libre a la docencia de la Mecánica, durante el curso 2005-06.
2. Desarrollo de herramientas basadas en software libre y sus aplicaciones a la docencia en Mecánica, durante el curso 2006-07.
3. Aprendizaje de la Mecánica basado en problemas y ejercicios con ordenador, durante el curso 2009-10.
4. Adaptación de las Práctica de Mecánica Computacional al marco de EEES, durante el curso 2010-11

En el Proyecto que planteamos en la presente convocatoria 2011-12, el objetivo principal es la implementación de dichas prácticas a las asignaturas de “Mecánica del Sólido” y “Mecánica Computacional” del nuevo grado de “Ingeniería Civil y Territorial” y la re-adaptación de las mismas al plan de estudios vigente, que se encuentra en fase de extinción. Este objetivo se enmarca en el Objetivo 2 (Mejorar la eficiencia en la adquisición de los resultados de aprendizaje por parte de los estudiantes), el Objetivo 7 (Aprovechar las nuevas oportunidades que ofrece Internet para enriquecer el proceso formativo) y el Objetivo 8 (Facilitar medios alternativos que faciliten el aprendizaje de los alumnos matriculados en planes de estudios en fase de extinción), seleccionados del anexo II por la E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos de la UPM.

Para ello se consideran los siguientes objetivos parciales:

1. Adaptación del material desarrollado en cursos precedentes dentro de las Prácticas de Mecánica Computacional de la titulación de Ingeniero de Caminos (Plan 83) para su uso en la docencia de la asignatura “Mecánica del Sólido” del nuevo grado EEES en Ingeniería Civil y Territorial que arranca el segundo semestre del curso 2011/2012.

2. Implementación de la nueva asignatura “Mecánica del sólido” en la plataforma de tele-enseñanza MOODLE, ampliando lo que hasta ahora se ha venido haciendo con la asignatura “Mecánica” de la titulación de Ingeniero de Caminos (Plan 83).

3. Preparación de material docente de la asignatura “Mecánica del Sólido” con objeto de incluirla en el OCW (Open Course Ware) de la UPM.

4. Recopilación y análisis de material docente (principalmente programas de elementos finitos de código abierto apto para su libre uso por los alumnos) para la asignatura “Mecánica Computacional” del nuevo grado EEES en Ingeniería Civil y Territorial. Esta asignatura empezará en el primer semestre del curso 2012/2013, y además de parte del material usado hasta ahora en las prácticas de Mecánica Computacional, requiere nuevo material docente ya que se incluye en el nuevo temario la “Mecánica del Sólido Hookeano”.

5. Desarrollo y creación de una distribución de linux específica de nuestro Grupo de Innovación, basada en UBUNTU, que incorpore todo el material docente y todos los programas de cálculo correspondientes a las asignaturas “Mecánica del Sólido” y “Mecánica Computacional” del nuevo grado de Ingeniería Civil y Territorial.

6. Para la asignatura “Mecánica” perteneciente al Plan 83, actualmente en extinción, se propone organizar y tratar el material docente de la asignatura de Mecánica de modo que puedan ser almacenados y consultados en lectores de libros electrónicos y en tabletas electrónicas, así como a través de Internet en equipos convencionales (portátiles y ordenadores de sobremesa).

De acuerdo con los objetivos descritos en el epígrafe anterior, las fases del proyecto y los resultados correspondientes se detallan a continuación.

1. Adaptación del material desarrollado en cursos precedentes para la docencia de la asignatura “Mecánica del sólido” del nuevo grado en Ingeniería Civil y Territorial.

El uso del material docente ya disponible se plantea como un material de apoyo al profesor en la docencia en el aula, consistente en una batería de ejemplos representativos de los temas más importantes de la asignatura (dinámica del punto, cinemática y dinámica tridimensional del sólido rígido sobre todo). Estos ejemplos se resolverían antes analíticamente en el aula, obteniendo las ecuaciones del movimiento. Posteriormente el profesor emplearía los programas ya disponibles para resolver el mismo problema incorporando la solución numérica de las ecuaciones del movimiento y su representación tridimensional e interactiva. Con esto se persiguen dos objetivos fundamentales:

• Motivar a los alumnos en la resolución de los problemas, llegando más allá del mero planteamiento analítico de las ecuaciones diferenciales que describen el movimiento.
• Familiarizar a los alumos con el entorno TeXmacs/MECAPAC que van a usar el curso siguiente, en la asignatura “Mecánica Computacional”. En esta asignatura se explicarán las técnicas a emplear para generar las ecuaciones del movimiento de forma semiautomática (formalismo Lagrangiano) y serán los propios alumnos los que deberán elaborar los modelos y resolverlos.

Esta tarea se llevará a cabo en las siguientes fases:

1. Selección de los problemas resueltos que sean representativos de los principales temas de la asignatura.
2. Revisión de los modelos seleccionados con el fin de mejorar su visibilidad (selección de condiciones iniciales adecuadas, muestreo suficiente para una buena visualización de la animación, etc.)
3. Archivo de los modelos seleccionados en un servidor web a los que se pueda acceder desde el mismo aula.

El resultado de esta tarea será la disponibilidad de un archivo web con ejemplos representativos de cada tema de a la asignatura, para ser descargados en el aula por el profesor y ejecutados en el entorno Texmacs/MECAPAC in situ para ilustrar un determinado problema.

2. Implementación de la nueva asignatura “Mecánica del sólido” en la plataforma de tele-enseñanza MOODLE

El uso de esta plataforma enriquecerá el proceso formativo facilitando la interacción entre profesorado y alumnado mediante el uso de sus múltiples posibilidades: archivo de documentos, foro, anuncios, propuesta y entrega de tareas con sus calificaciones, etc, ampliando lo que hasta ahora se ha venido haciendo con la asignatura “Mecánica” de la titulación de Ingeniero de Caminos (Plan 83). Esta tarea se llevará a cabo en dos fases:

1. Basandonos en nuestra  experiencia previa con esta plataforma y con la de otros profesores de nuestro entorno, discusión de las funcionalidades que deseamos cambiar/eliminar/añadir a esta nueva asignatura.
2. Implementación de estas funcionalidades en el propio entorno, fomentando su uso entre todo el profesorado de la unidad docente.

3. Incorporación de la nueva asignatura “Mecánica del Sólido” al OCW de la UPM.

En este Grupo de Innovación Educativa hemos publicado en el OCW de la UPM la asignatura "Mecánica" de la carrera a extinguir (plan 83) "Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos". En esta misma línea, para la asignatura "Mecánica del Sólido" del nuevo grado de "Ingeniería Civil y Territorial", a finales del curso 2011-12 se enviará a la UPM el material docente necesario para que pueda ser subido directamente a la plataforma OCW. Para ello, una vez finalizada la asignatura, que se imparte en el segundo cuatrimestre, las fase de trabajo necesarias son:

• Recopilación y clasificación del material docente a incluir en OCW: apuntes, ejercicios, guías docentes y de aprendizaje, prácticas de ordenador, programas de cálculo, etc
• Desarrollo de una página en html con los enlaces necesarios para acceder al material de forma clara, intuitiva y eficiente.
• Empaquetado final para su subida a la web

4. Recopilación y análisis de material docente para la asignatura “Mecánica Computacional”

Para la nueva asignatura “Mecánica computacional” del nuevo grado EEES en Ingeniería Civil y Territorial que empezará en el primer semestre del curso 2012/2013, y que incluirá parte del material usado hasta ahora en las prácticas de Mecánica Computacional, se requiere nuevo material ya que incluye en su temario la “Mecánica del Sólido Hookeano”. Se plantea durante este año realizar un estudio previo de material (principalmente programas de elementos finitos), de libre distribución, apto para su uso por los alumnos. Se realizará un estudio comparativo de las distintas alternativas, estudiando disponibilidad, capacidades, prestaciones, facilidad de uso, plataformas sobre las que corran, extensibilidad, requisitos, visualización, robustez, etc... El desarrollo de esta tarea se plantea en dos fases:

• Preparación de un estudio de programas de elementos finitos, de código abierto, disponibles convenientemente clasificados y valorados.
• Análisis en su caso de requisitos para un desarrollo propio de programas de ordenador como material docente así como la planificación de recursos y tiempo necesarios para su desarrollo.

Ambas fases darán lugar a un informe con toda la información relevante.

5. Desarrollo de una distribución específica de linux basada en UBUNTU

Desde el curso 2005-06, con la subvención de la UPM en el marco del proyecto de innovación educativa “ Aplicaciones del software libre a la docencia de la Mecánica”, se distribuye a los alumnos un sistema linux que integra todo el material docente de la asignatura. Dicha distribución, basada en KNOPPIX y denominada meKNOPPIX, debe ser actualizada tanto por las versiones ya obsoletas de los programas de cálculo incorporados en ella, como por los problemas que van apareciendo para el reconocimiento del hardware más moderno. Con la subvención obtenida en el presente proyecto se desarrollará una distribución basada en UBUNTU (que es la distribución linux más popular en este momento), denominada “mecaUBUNTU”, que actualice la anterior. Para esta tarea se contemplan las siguientes fases:

• Selección de material docente a incluir en la distribución linux, que comprenderá tanto el elaborado este curso para las nuevas asignaturas de grado, como el ya disponible en la asignatura “Mecánica” del plan a extinguir. Con ello se pretende que esta distribución linux sea útil a los alumnos de nuevo ingreso y a los alumnos matriculados en el plan en proceso de extinción.
• Empaquetado del software y desarrollo físico de la distribución mecaUBUNTU.
• Verificación del funcionamiento en diversas plataformas: equipos de sobremesa, ordenadores portátiles, “netbooks” y tabletas electrónicas.
• Elaboración de copias de mecaUBUNTU en CD's y en lápices de memoria (“pen drives”) para distribuir entre los alumnos.
• Alojamiento en servidores de la Unidad Docente y en la página moodle de la UPM para su libre descarga por parte del alumnado de la Universidad.

6. Organización del material docente para su uso en la asignatura “Mecánica” del plan a extinguir.

Para las asignaturas pertenecientes a planes en extinción se propone organizar y tratar la colección de problemas resueltos existentes en la cátedra de la asignatura de Mecánica, de modo que puedan ser almacenados y consultados en lectores de libros electrónicos. Esta colección consta principalmente de problemas de examen resueltos. Se trataría de formatearlos específicamente para que puedan ser leídos adecuadamente en los nuevos dispositivos. Simultáneamente se catalogarán mediante etiquetas que hagan fácil la búsqueda de contenidos concretos. Las etiquetas harán referencia a las distintas partes del programa de la asignatura. También se añadirán etiquetas que hagan referencia al examen en el que se pusieron los problemas. Para facilitar la consulta “on line” por parte de los alumnos, toda esta información también se incluiría convenientemente estructurada dentro del portal Moodle de la UPM, además de estar disponible en los servidores de la Unidad Docente.

La evaluación de los resultados obtenidos con las tareas descritas en este Proyecto se puede enfocar en tres aspectos:

1. La mejora general del aprovechamiento académico del alumno, al incidir en su motivación para resolver problemas analíticos.
2. La mejor disposición de los alumnos a abordar la asignatura “Mecánica Computacional” del curso siguiente, al estar ya familiarizados con el entorno de cálculo. Se espera tener una buena curva de aprendizaje; el indicador objetivo de éste será en número de semanas necesario para que los alumnos puedan hacer sus primeros modelos de forma autónoma.
3. La valoración de los alumnos obtenida a través de encuestas realizadas desde el propio Moodle. Con ello se conseguirá tener una muestra suficientemente amplia que permita extraer conclusiones útiles sobre la asignatura y sobre la propia plataforma.