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Ficha Proyecto I.E. 2016-2017



APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA FLIPPED CLASSROOM (O AULA INVERTIDA) PARA ENSEÑANZA DE LA FÍSICA EN LA EDIFICACIÓN

Coordinador(a): CARLOS MORON FERNANDEZ
Centro: E.T.S. DE EDIFICACIÓN
Nivel: Nivel 1. Proyectos promovidos por los Grupos de Innovación Educativa (GIEs)
Código: IE1617.5400
memoria >>
Línea: E1. Aula Invertida
Palabras clave:
  • Calidad en la enseñanza
  • Gamificación
  • Materias básicas en ingeniería y arquitectura
  • Realidad Aumentada
  • Uso de TIC
  • Video educativo
Miembros de la comunidad UPM que lo componen
Nombre y apellidos Centro Plaza *
CARLOS MORON FERNANDEZ E.T.S. DE EDIFICACIÓN CATEDRÁTICO UNIVERSIDAD
Guillermo De Ignacio Vicens E.T.S. DE EDIFICACIÓN OTROS UPM
ENRIQUE TREMPS GUERRA E.T.S.I. NAVALES TITULAR UNIVERSIDAD
FRANCISCO MUÑOZ SUDUPE E.T.S. DE EDIFICACIÓN TITULAR E.U.
JOSE MARIA FERNANDEZ VALDES E.T.S. DE EDIFICACIÓN TITULAR E.U.
MARIA MERCEDES GONZALEZ REDONDO E.T.S. DE ARQUITECTURA TITULAR UNIVERSIDAD
* La plaza que se muestra corresponde a la ocupada en el momento de la convocatoria
(para PDI/PAS de la UPM, en el resto de casos no se especifica).
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

La metodología denominada de aula invertida, trata de optimizar al máximo el rendimiento de las clases potenciando el trabajo del alumno dentro del aula o laboratorio. Para ello, las tareas más tediosas en las cuales el alumnado se muestra pasivo frente a la intervención del docente como interlocutor, que en general coinciden con las tradicionalmente denominadas clases magistrales se sacan fuera del horario de clase presencial [1-2]. De tal forma, que las horas de clase se aprovechan para realizar actividades de trabajo cooperativo, resolución de problemas, profundización de los contenidos teóricos y en general aumentar la participación de la clase [3].

La asignatura de Física de las Instalaciones que se imparte en el programa de Grado en Edificación en E.T.S. de Edificación, tiene uno de los índices de suspensos más elevados en el primer curso. El ajuste de horarios, la masificación de las aulas, la falta de recursos en el laboratorio y la elevada carga lectiva del profesorado que compone el departamento, son algunos de los alicientes que impiden que el profesorado pueda impartir con soltura la totalidad de la materia programada.

Por otro lado, las asignaturas con elevado contenido matemático (Cálculo, Álgebra, Física, Estadística…etc.), generalmente resultan complejas para los alumnos de nuevo ingreso, que en su mayoría, acceden a la universidad bien tras haber cursado un bachillerato, en cuyo caso las nociones básicas de matemáticas y física han quedado a merced del temario que se pregunta en la prueba de acceso, o bien proceden de ciclos formativos de grado superior, en cuyo caso las nociones en estas asignaturas comunes a todas las ingenierías son bastante limitadas [4]. Es por esta razón, que aumentar la motivación del alumnado, potenciando el interés por estas materias troncales y acercando los contenidos de forma que su adaptación a la universidad en este primer año no se haga muy costosa, contribuye eficazmente a que los alumnos obtengan mejores calificaciones y a disminuir la tasa de abandono tan alarmante en los primeros años [5].

Así pues, para el caso de la asignatura de Física de las Instalaciones, el profesorado ha venido observando en los últimos años que la cantidad de tiempo invertido en la explicación de la teoría y demostración de teoremas y leyes físicas, impide en muchas ocasiones realizar un amplio repertorio de problemas, necesarios para que el alumno adquiera destreza suficiente a la hora plantear y resolver los ejercicios a los que se enfrentará en el examen.

De entre todas las posibles soluciones a este problema, se ha decidido implantar la metodología Flipped Classroom debido a que:

  • Optimiza el trabajo del docente, que se encarga de elaborar material interactivo para exponer los fundamentos teóricos, liberando horas de docencia que pueden invertirse en la realización de problemas. Además, de la posibilidad de ir adaptando este material a las necesidades y peticiones generales del grupo, e incluso combinar esta metodología didáctica con otras como la Gamificación o metodología 1-2-4.
  • Se trata de una técnica activa, que sitúa al alumno en el centro del proceso de enseñanza aprendizaje, siendo el mismo quién gestiona sus tiempos de estudio en casa y se programa para cumplir los objetivos, dotándole de una mayor autonomía y permitiendo que elabore su propia documentación profundizando en aquellos temas en los que presente mayor interés o dificultades [6].
  • Se trata de una metodología que se presta muy bien al trabajo en grupo (preferiblemente mediante técnicas colaborativas). El funcionamiento mejora cuando el número de alumnos que componen los grupos de trabajo es reducido, y prepara a los futuros ingenieros para lo que será su posterior actividad laboral, ya que el trabajo en equipo y la capacidad de resolución de problemas en grupo son hoy en día destrezas indispensables para trabajar en cualquier empresa [7]. y más aún si cabe en el sector de la construcción.

Aun así, el profesorado es consciente de que esta metodología dependerá fundamentalmente de la calidad de los recursos elaborados, la capacidad de motivación del interlocutor a sus alumnos y la consecución de un hábito de trabajo continuado por parte de los estudiantes. Por esta razón, se debe de trabajar es aspecto organizativo desde el primer día, favoreciendo que los estudiantes entren en la dinámica de la asignatura así impartida, fomentando la interacción entre alumno y profesor, y tratando de realizar una atención personalizada. Los contenidos del material elaborado, deben ser revisados y completados día a día, siendo conscientes de que cada grupo de clase es diferente y por tanto la manera de enfocar este aprendizaje será distinta. El empleo de foros a través de la plataforma Moodle puede ser una solución a la recogida de peticiones por parte de la clase.

A pesar de ser una asignatura obligatoria de primer curso, se tratará de introducir al alumno en sus futuras competencias laborales, para ello se plantearán problemas con ayuda de los profesores de Instalaciones de la E.T.S.E.M y del departamento de Construcciones Arquitectónicas y su Control, que permitan generar prácticas de aprendizaje colaborativo que estén interrelacionadas con otras materias que se imparten dentro de la escuela. Así como, facilitar el aprendizaje autónomo y potenciar la parte práctica mediante la inclusión de la tecnología Arduino en las prácticas de laboratorio.

Además, en el presente curso 2016/2017 se cuenta con la ventaja de que se imparte en la E.T.S.E.M el doble grado de Edificación y Administración y Dirección de Empresas, lo que permitirá fijar un grupo control para evaluar los resultados obtenidos tras la aplicación de esta metodología y la colaboración de la Institución Profesional Salesiana, para realizar prácticas similares en enseñanza media que permitan contrastar los resultados obtenidos en ambas etapas.

REFERENCIAS

  1. Sein-Echaluce, M. L. Fidalgo, A. García, F. (2015). Metodología de enseñanza inversa apoyada en b-learning y gestión del conocimiento. III Congreso Internacional sobre Aprendizaje, Innovación y Competitividad (CINAIC 2015), pp. 464-468.
  2. Lage, M. J., Platt, G. J., & Treglia, M. (2000). Inverting the Classroom: A Gateway to Creating an Inclusive Learning Environment. The Journal of Economic Education, 31(1), pp 30-43.
  3. Castilla, G. Alriols, J. Romana, M. Escribano, J. J. (2015). Resultados del estudio experimental de flipped learning en el ámbito de la enseñanza de matemáticas en ingeniería. Universidad Europea, XII Jornadas Internacionales de Innovación Universitaria Educar para transformar: Aprendizaje experiencial, pp. 774-782.
  4. Bonham, S.W., Deardorff, D.L.&Beichner, R.J. (2003). Comparison of student performance using web and paperbased homework in college-level physics. Journal of Research in Science Teaching, 40(10):1050–1071.
  5. Apolonia, N. Blanco, M. J. Cid, M. A. Rodríguez, I. (2015). Una modalidad de flipped classroom combinada con cuestionarios on-line en la asignatura de bioquímica. Universidad Europea, XII Jornadas Internacionales de Innovación Universitaria Educar para transformar: Aprendizaje experiencial, pp. 683-691.
  6. Alvarez, A. (2012). Flipping the Classroom: Homework in Class, Lessons at Home. Education Digest: Essential Readings Condensed for Quick Review, vol. 77, pp. 18-21.
  7. Pino, B. Prieto, B. Prieto, A. Illeras, F. (2016). Utilización de la metodología de aula invertida en una asignatura de Fundamentos de Informática. Enseñanza y Aprendizaje de Ingeniería de Computadores, vol. 6, pp. 67-75.
OBJETIVOS DEL PROYECTO

El objetivo principal es mejorar los resultados obtenidos durante los últimos años en la asignatura de Física de las Instalaciones, que han sido en general los peores de todas las asignaturas impartidas en el segundo semestre del primer curso en el Grado en Edificación.

CONTRIBUCIÓN A LA MEJORA DE LA CALIDAD

De forma específica se pretende:

  1. Mejorar los recursos on-line de la asignatura, que actualmente se fundamentan en el empleo de Moodle por parte de los profesores de la asignatura.
  2. Mejorar la capacidad de organización de los alumnos, siendo ellos mismos los gestores de su propio tiempo y encargados de organizarse para cumplir el programa de la asignatura.
  3. Optimizar el tiempo del profesorado en el aula, mediante la reducción del contenido teórico y la realización de clases de problemas y trabajos cooperativos en grupos de aula.
  4. Potenciar las clases de laboratorio y aumentar la motivación del alumnado, mejorando la calidad de las clases prácticas y potenciando la evaluación continua, para que el alumno pueda realizar un seguimiento continuo de su progreso en la asignatura.
ALCANCE Y PÚBLICO OBJETIVO AL QUE SE DIRIGE

Se trata de una metodología que se puede implantar en todas las etapas educativas. Para el caso que nos concierne, estará dirigida a los alumnos del Grado en Edificación en la asignatura de Física de las Instalaciones, que se imparte en el segundo cuatrimestre del primer curso de grado y que cuenta actualmente con 450 alumnos matriculados.

Además, se harán pruebas piloto en la doble titulación de Edificación y Administración de Empresas, y en enseñanza media, en las asignaturas de Física y Química y Tecnología Industrial gracias a la colaboración de la Institución Profesional Salesiana.

En caso de éxito, esta metodología podría continúa empleándose en cursos posteriores en otras asignaturas relacionadas, tales como: Instalaciones I, Instalaciones II, Técnicas de Acondicionamiento Pasivo de Edificios, Confort Térmico en la Edificación, Monitorización de Edificios para su Certificación Energética, Seguridad y Rehabilitación o Domótica e Inmótica.

FASES DEL PROYECTO Y ACCIONES QUE SE VAN A DESARROLLAR

La metodología Flipped Classroom, se fundamenta principalmente en dos partes bien diferenciadas, el trabajo fuera del aula y el trabajo dentro de clase. Es importante, trabajar el enlace entre estas dos etapas, concienciando al alumno para que encuentre el aula como un centro de trabajo, donde se viene a poner en práctica aquellas cosas que ya se han leído y estudiado en casa y trabajado de forma individual.

No se pretende ni mucho menos erradicar la clase magistral, pero sí reducir el contenido teórico impartido por el profesor dentro de clase. Si bien antes se empleaban más de las tres cuartas partes de la clase en explicar la teoría, en ésta no debe invertirse más de 10 – 15 minutos por sesión antes de empezar a trabajar sobre la misma.

Las distintas fases serán las siguientes:

  1. Elaboración de material audiovisual y escrito.
  2. Control de la parte informática: mantenimiento del foro.
  3. Elaboración de prácticas de laboratorio.
  4. Aplicación de todos los recursos implementados en las 3 fases anteriores a un grupo de la asignatura que servirá de experiencia piloto.
RECURSOS Y MATERIALES DOCENTES

Al ser el estudiante quien adquiere la responsabilidad de su propio aprendizaje, el profesorado ha de actuar como guía en el aula y generar espacios virtuales que permitan almacenar los contenidos teóricos y prácticos, que permitan al alumnado trabajar desde casa de manera autónoma.

Es por ello, que se pretende:

  1. Elaboración de videos por parte del profesorado, resumiendo los temas de la asignatura y fraccionándolos, de tal forma que la duración de estos recursos no supere los 10 minutos de duración. Se trata de que el alumno adquiera la idea sin dificultades, y que sea capaz de comprender aquello que se explica, ya que siempre quedará tiempo después para su profundización en caso de que el tema lo requiera.
  2. Elaboración de cuestionarios: cada tema visualizado debe tener un cuestionario/ejercicio asociado, que como novedad un porcentaje de los mismos serán presentados en lengua inglesa. De esta forma el alumno puede poner en práctica aquello que ha aprendido y asegurarse de haber comprendido el contenido del video antes de realizarlo. Esto implica que los cuestionarios deben ser elaborados pensando en la respuesta que el alumno debe proporcionar, de tal forma que reflejen si verdaderamente sabe de qué trata el tema trabajado. Cuando se elaboran este tipo de recursos para complementar una evaluación continua, siempre existe el riesgo de plagio, es por ello, que el profesor se verá obligado a realizar varios modelos y a controlar las entradas de los cuestionarios en tiempo y forma desde los distintos servidores.
  3. El profesorado debe interactuar con sus alumnos de tal manera que pueda conocer de primera mano cuáles son sus dudas y dificultades. Tradicionalmente, esto se ha venido haciendo a través de la petición de tutorías individualizadas por parte de los alumnos o a través de los procesos de evaluación. En esta ocasión, se pretende atajar el problema mediante la creación de un Foro en la asignatura, donde los alumnos podrán comentar sus dificultades y resolverse dudas, participando el profesor como un alumno más, ganando en cercanía y evitando el rechazo por parte del alumnado a preguntar dudas.
  4. Elaboración de prácticas y trabajos cooperativos.  La colección de problemas y prácticas debe ser revisada, adaptando los enunciados y dificultad de los ejercicios al nivel que se pretende que los alumnos adquieran en las horas de trabajo. Estos problemas deben partir de un nivel medio, pues se supone que el alumno ha realizado en casa el trabajo necesario para adquirir los conocimientos básicos.
  5. Enriquecimiento de las clases de laboratorio. Al igual que ocurría con las clases de teoría, el perfil de alumno de ingeniería interpreta las horas de laboratorio como un complemento a la asignatura, visualizando las mismas como un porcentaje dentro de la nota global, sin llegar a exprimir los contenidos y destrezas que en ellas se adquieren. Es por esta razón, que se ha pensado en trabajar con la plataforma Arduino, añadiendo a las prácticas tradicionales de laboratorio la posibilidad de ser completadas desde casa mediante el estudio y empleo de sensores de bajo coste basados en la tecnología de Arduino. El motivo de elegir esta tecnología y no otra, es su bajo coste y relativa sencillez de aplicación, además de obtener medidas tangibles a tiempo real y aumentar del feedback obtenido tras un trabajo bien realizado de forma casi inmediata.
SEGUIMIENTO Y EVALUACION

La asignatura de Física de las Instalaciones posee tres partes bien diferenciadas, Fluidos, Termodinámica y Electricidad. Es por ello, que la implantación desde el primer bloque facilitará ir siguiendo la evolución del alumnado a lo largo de la asignatura, recopilando datos y adaptando la metodología a los distintos temas.

Es fundamental realizar de inicio, un análisis de los puntos débiles de la asignatura, así como, de aquellos conceptos o partes que sean año tras año los más difíciles de adquirir por parte de los alumnos o de transmitir por parte de los docentes. Esta evaluación inicial, permitirá fijar unas líneas fuerza que potencien el trabajo desarrollado por los docentes, incidiendo de forma más férrea sobre esos determinados puntos conflictivos de la asignatura.

Por otro lado, la evaluación de los cuestionarios permitirá conocer el progreso en la asignatura y la mejora en la adquisición de destrizas a la hora de resolver problemas planteados de esta forma. Además, la participación activa a través del foro, mejora la comunicación entre partes e informa al profesorado del grado de satisfacción y motivación del alumnado, además de dotarle de ideas que puedan ser implementadas para mejorar la marcha del curso, tanto en la parte de producción de recursos como en la gestión de aula.

La generación de videos por parte del alumnado que complementen el material inicialmente producido, será un buen indicador de que los alumnos han entrado den la dinámica y comprenden en que consiste la metodología implantada, además de facilitar el trabajo a compañeros suyos de años posteriores y permitir conocer antes del examen final cuales son las principales carencias y dificultades encontradas por los estudiantes. Estos videos, serán especialmente premiados en la asignatura si el alumno es capaz de realizarlos en lengua inglesa, involucrándose de lleno en el espacio europeo de educación superior.

Por último, el examen final de la asignatura, será la prueba clave que permita comparar la metodología seguida tradicionalmente con la clase invertida, en cuanto a número de aprobados se refiera.

PRODUCTOS RESULTANTES

Una vez evaluada la mejora o detrimento en la asignatura, se generará un informe interno para el centro que permita conocer el grado de satisfacción por parte del alumnado a la hora de involucrarse en un proceso de clase invertida, que se verá respaldado por los resultados académicos obtenidos a final de curso en comparación con otros años. Este informe, pretenderá informar acerca de la metodología implantada y como llevarla a cabo, describiendo las dificultades encontradas y las fases del proceso que se han llevado a cabo, así como, el nivel de consecución de los objetivos frente a los inicialmente previstos.

En caso de obtener resultados favorables, un resumen de esta metodología y su alcance serán incluidos en la guía de la asignatura, de forma que pueda servir de referencia al alumnado que se matricule y consiga pre-concienciar a los estudiantes de la rutina de trabajo que se llevará a cabo durante el cuatrimestre.

Además, con ayuda del diario de aula elaborado, se pretende construir una guía de buenas prácticas, que pueda servir de manual para todo docente universitario que pretenda implantar la metodología Flipped Classroom en asignaturas científico-tecnológicas. Para ello, es de vital importancia la evaluación cualitativa que se llevará a cabo en los diferentes grupos y que será puesta en común en las reuniones de departamento, recogiéndose en forma de acta para su posterior recopilación al final de cuatrimestre.

MATERIAL DIVULGATIVO

En cuanto al material y recursos elaborados, cabría clasificarlos en dos tipologías diferentes.

  1. Material y recursos para el alumnado.
  • Elaboración de un diario de aula, donde cada día se recojan las experiencias y sensaciones del grupo acerca de la clase/tema impartido. De esta forma, se obtendrá una evaluación cualitativa al final del semestre y se podrán revisar aquellas sesiones en las cuales el grado de satisfacción fue poco elevado.
  • Elaboración de videos y recursos por parte del alumnado. Con esto se pretende crear una biblioteca digital de recursos de la asignatura, donde a través de video tutoriales los mismos estudiantes expliquen o expongan temas que les haya resultados difíciles de comprender, para que compañeros de años posteriores puedan enriquecerse de su experiencia en la asignatura. Esta parte del proceso de enseñanza-aprendizaje es fundamental, puesto que nadie mejor que los propios estudiantes son capaces de saber en qué puntos se falla y donde es más necesario reforzar el material didáctico.
  • Posibilidad de participar en años posteriores, a través del proyecto mentor, en programas de acogida que expliquen el funcionamiento de la asignatura y mejoren el clima de trabajo inicial dentro del aula.
  1. Material y recursos del grupo de investigación.
  • Descripción de la experiencia y exposición de la metodología, comentando las dificultades encontradas y la forma de llevarla a cabo mediante ponencias en congresos internacionales de educación.
  • Gracias a establecimiento de grupos control, elaboración de estadísticas que permitan cuantificar realmente la mejora producida tras implantar esta metodología en el aula, y que permitan elaborar un artículo científico que pueda ser indexado con factor de impacto JCR.
  • Colaboración con alumnos de doctorado de tesis dirigidas por miembros de este grupo de investigación. Para ello se realizarán unas jornadas/seminarios de formación en esta técnica a los alumnos de postgrado que permitan su posterior participación desinteresada en el proyecto.
  • Colaboración con la Institución Profesional Salesiana, que impartirá algunas de sus clases empleando esta metodología y permitirá evaluar los resultados de la misma en la asignatura de Física y Química y Tecnología Industrial en la enseñanza media (Bachillerato y E.S.O).
  • Seminarios de formación al profesorado del grupo de investigación, gracias a la colaboración de la Institución Profesional Salesiana, que de forma desinteresa facilitará recursos humanos para mejorar las competencias en pedagogía y didáctica del profesorado de física del grupo de investigación.
  • Jornadas de intercambio de información y mejora de la propuesta gracias al congreso CINIE 2017, que tendrá lugar en la ETSEM el mes de marzo y donde participaran algunos de los miembros del presente grupo de investigación, en colaboración con otras instituciones.
COLABORACIONES

Para llevar a cabo esta propuesta se cuenta con la participación del Grupo de Innovación Educativa en Física, además de la participación de los profesores/investigadores de otras disciplinas de la Escuela Técnica Superior de Edificación.

Además, se cuenta con la participación de la Institución Profesional Salesiana, quienes motivados por el interés de la propuesta han accedido a implantar esta metodología en las asignaturas de Tecnología Industrial y TIC en Bachillerato. Esto permitirá evaluar la aceptación de esta metodología en los cursos pre-universitarios, además de comprobar la influencia del número de alumnos al aplicar esta técnica en aulas más reducidas. Por otro lado, se cuenta con la colaboración y supervisión de la psicopedagoga del centro Salesianos Carabanchel, quién desde un punto de vista crítico complementará la formación pedagógica que el profesorado del Departamento de Física de la E.T.S.E.M pueda necesitar.