El presente proyecto se pretende desarrollar en la asignatura “Transferencia de Calor y Materia” de la titulación Grado de Ingeniero de la Energía de la ETSI Minas y Energía. La asignatura es parte del segundo curso, consta de 6 créditos y es de carácter obligatorio. En general la asignatura cuenta con 140 alumnos divididos en dos grupos de alrededor de 70 alumnos. El perfil del alumnado es gente motivada y responsable que, por ejemplo, en el curso 2015-16 accedió a los estudios superiores con una nota de corte de 9,051. La ventaja principal de que haya dos grupos es que uno de ellos sirve de control con lo que se eliminan del estudio otros efectos como el cambio de nota de corte (selectividad) y de año en si (tanto por alumnado como por el profesorado). Los exámenes por evaluación continua, así como por evaluación final, serán comunes para los dos grupos (realizados el mismo día en el mismo aula) para poder contrastar y evaluar el desarrollo de la metodología aplicada. Notar que los ejercicios que se realizarán durante el curso serán los mismos en ambos grupos, aunque por razones evidentes en la nueva metodología propuesta se realizarán más problemas en clase. Estos problemas extras se dejarán resueltos a disposición de los alumnos del grupo de control en MOODLE.

El objetivo principal del proyecto es mejorar la adquisición de competencias mediante la implementación y uso de las técnicas de aula invertida y en menor medida el aprendizaje adaptativo. Para ello, se plantean las siguientes etapas:

1. Preparación de material de trabajo. Se pondrá a disposición de los estudiantes: 1. libros, apuntes y presentaciones elaborados y desarrollados por los profesores en los últimos años; 2. creación y edición de videos con el contenido teórico de la asignatura y 3. creación de cuestionarios.
2. Trabajo en casa. El alumno hará uso del material elaborado en la fase (1) por el profesorado (libros, apuntes, presentaciones), así como también la visualización de videos
3. Evaluación de la evolución del aprendizaje. Para tener una retroalimentación de la evolución del estudiante, se subirán los cuestionarios realizados en la etapa (1) a la plataforma  MOODLE para que sean contestados por los alumnos. Esto nos permitirá recibir información del grado de aprendizaje.
4. Trabajo en clase. Según los resultados obtenidos en los cuestionarios planteados se reforzarán y enfatizarán los conceptos cuyos resultados han sido menos satisfactorios empleándose como actividades enlace entre la clase y el trabajo autónomo. Además del refuerzo de los conceptos peor asimilados también se realizará resolución de problemas de la materia y de sus posibles implicaciones en la industria: energética, de materiales o de ciencias de la tierra, áreas de investigación de los miembros del grupo de innovación. Por otro lado, se reforzará la competencia transversal de trabajo cooperativo. Para ello, se formarán grupos de entre 3 y 5 personas, totalmente aleatorios. Cada grupo resolverá varios problemas o ejercicios por cada clase, junto con la ayuda y guía del profesor, para finalizar con la corrección de los mismos mediante puesta en común de la clase trabajando el profesor como un miembro más del equipo.

Para asegurar la homogeneidad de los grupos, la primera clase general de conceptos sobre la transferencia de calor se realizará de manera tradicional. En la segunda clase se les realizará a los alumnos de ambos grupos un pequeño cuestionario que sirva de control para medir el nivel general del grupo. Una vez hecho esto, podemos comparar los resultados de ambos grupos, y demostrar o no que ambos grupos son homogéneos bajo el mismo tipo de enseñanza.

Para completar el estudio se realizará un test de percepción sobre el proceso de aprendizaje y sobre la materia, test tipo SEEQ (Students´ Evaluation of Educational Quality), al final del curso en el grupo donde se implante la nueva metodología. De esta manera seremos capaces de mejorar la metodología para futuros años y aunque la gente tiende a tener miedo de lo nuevo confiamos en que la aceptación sea alta.

La finalidad fundamental de la metodología es mejorar el proceso de aprendizaje del alumnado y de algunas competencias transversales, como el trabajo cooperativo. Se pretende también mejorar la tasa de aprobados de la asignatura, que durante los dos últimos años está en torno al 75%. La nueva metodología se pretende aplicar al grupo 2, puesto que los viernes tienen clase de 08:30 a 10:30 am, y por experiencias previas es un horario donde una parte del alumnado no asiste a las clases.

En este proyecto se pretenden abarcar dos tipos de objetivos. Por un lado tenemos los objetivos enfocados desde un punto de vista del profesorado, y por otro, los objetivos desde un punto de vista del desarrollo del alumno.

Por parte del profesorado:

• Se pretende promover la utilización de recursos tecnológicos como videos o cuestionarios de MOODLE que nos permitan detectar carencias, y por tanto, mejorar la diversidad y carácter de los materiales educativos.
• Mejorar las tasas de éxito y reducir el posible absentismo del alumnado en las clases, sin la necesidad de recurrir a dar puntos extra por asistencia.
• Fomentar el trabajo continuo no presencial.

Por parte del alumnado:

• Contribuir al aprendizaje autónomo y flexible, como sucede en otros lugares como EEUU, donde el alumno en clase debe resolver problemas y dudas, puesto que la base del conocimiento (lo que viene en los libros) lo debe adquirir de manera autónoma.
• Promover un enfoque aplicado donde el alumnado pueda ver la función de la materia en diversas industrias o especialidades, con la ayuda de profesores con amplia experiencia y reputada investigación en temas relacionados.

Por último y de algún modo incluida en las anteriores, el desarrollo y evaluación de competencias transversales como: organización y planificación, trabajo en equipo, uso de las TIC, resolución de problemas y en algunos casos liderazgo.

Creemos firmemente que la metodología de Aula invertida puede mejorar la calidad de la docencia en la materia propuesta y demostrar la posibilidad de extrapolar está metodología a otras asignaturas.

En primer lugar, una deficiencia común en muchas asignaturas es que según avanza el cuatrimestre, una parte del alumnado reduce su presencia en la clase. Con esta metodología, donde en el aula se involucra y se requiere de la participación e integración activa de los alumnos este problema previsiblemente disminuirá.

Por otra parte, y aunque la materia ya se viene impartiendo con mezcla de problemas y teoría en el aula pero casi siempre desde un punto de vista de clase magistral, una mejora de los resultados académicos es esperable al involucrar al alumno de una manera más activa en su propio aprendizaje. Esto se realizará en base a los cuestionarios autocorregibles de la plataforma MOODLE, a la resolución de problemas en clase por parte del propio alumno y al trabajo en equipo. Además dado que el alumno tendrá acceso a más material docente y a explicaciones extras, como los videos, podrá dosificar su aprendizaje y adquirir además la competencia de organización y planificación. 

La asignatura “Transferencia de Calor y Materia” se enmarca en el segundo curso del grado de Ingeniería de la Energía de la ETSI Minas y Energía, consta de 6 créditos y es de carácter obligatorio. Esta materia también se imparte en el primer semestre del Grado de Ingeniería en Tecnología Minera y en el Grado de Ingeniería de los Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos de la ETSI Minas y Energía. Además, está íntimamente ligada con otras materias como “Ingeniería de Procesos”, “Tecnología de combustibles y la combustión”, “Máquinas térmicas”, “Metalurgia y Siderurgia” o “Ingeniería de materiales” pertenecientes a los mencionados Grados. Y algunas como “Calor y frío industrial” o “Centrales térmicas” que se imparten en el Itinerario B: Tecnologías Energéticas del grado de Ingeniero de la Energía que se imparte en la ETSI Industriales.

El alumnado que se viene teniendo en la materia está en torno a los 140 alumnos divididos en dos grupos de mañana. Este año el horario es diferente y el grupo 1 tiene clase los lunes de 12:10 a 14:00 y los jueves de 10:00 a 11:50, mientras que el grupo 2 tiene clase los martes de 12:10 a 14:00 y los viernes de 08:30 a 10:20. Este segundo horario puede causar más absentismo por parte del alumnado, de ahí que sea el grupo elegido para implantar esta experiencia piloto.

La materia está dividida en 4 partes, que en orden cronológico son: conducción (20 h – las 9 primeras clases), convección (20 h – de la clase 10 a la 18), transferencia de masa (14 h – de la clase 19 a la 24) y radiación (6 – de la 25 a la 27). Entre paréntesis se muestran las horas de clase en aula previstas para cada una de las partes. Las tres primeras partes tienen un examen liberatorio de evaluación continua. Mientras que la última se evalúa el mismo día del examen final de junio.

Además de los profesores de la materia, el resto de miembros del GIE implicados en este proyecto tienen una amplia experiencia en temas relacionados con la misma como Ingeniería de Procesos, Ciencia de los materiales y Ciencias de la Tierra. Estos miembros participarán en la realización de material extra como videos o ejercicios de aplicación en sus ramas de la Transferencia de Calor y Materia.

Conducción (profesor A):

En esta parte el alumno dispondrá por regla general del libro básico recomendado para la asignatura, de repositorios de otras escuelas, video-tutoriales del profesor de unos 5 minutos máximo por video y uno por clase, y de cuestionarios Moodle.

1. Primera clase/presentación (2h): se explican las metodologías a emplear para cada uno de los grupos, y se explican los conceptos introductorios a la transferencia de calor y materia. Esta explicación será de tipo clase magistral para ambos grupos.
2. Clase nº 2 (2h): para ambos grupos se realiza un control en los primeros minutos de clase. Con esto podremos comparar como responden los dos grupos frente a un mismo método (lección magistral) y veremos si tienen o no una nota equivalente y por tanto, son grupos homogéneos entre sí. A partir de esta segunda clase cambiamos el método, y podemos establecer la comparación. Para esta clase tendrán que haberse leído lo correspondiente al tema de conducción, y visto el video correspondiente. En esta clase los alumnos con ayuda del profesor irán resolviendo problemas relacionados con la teoría trabajada y el profesor insistirá en los conceptos prioritarios. Se formarán los grupos de trabajo para que los alumnos aprendan la dinámica de clase, se les dará un tiempo para que piensen cómo resolver esos problemas. Estos ejercicios se resolverán de manera grupal, y dichos grupos se compondrán de manera aleatoria por los alumnos. Al terminar la clase se les pasará un pequeño cuestionario para analizar su percepción de la actividad y del trabajo en equipo.
3. Clase nº 3 (2h): antes de esta clase, el alumnado tiene que realizar los cuestionarios de Moodle y como siempre haber trabajado el material “teórico” y los videos de apoyo. Para verificar que los alumnos ven los vídeos, estos cuestionarios llevan asociados preguntas que se responden en el video. El profesor empleará los resultados de dichos cuestionarios como link entre el trabajo autónomo y el aula. Siempre ha de insistir en las ideas con peores resultados de los cuestionarios para ir adaptando el aprendizaje. Se trabajarán ejercicios en grupo, con un tiempo concreto para la realización de los mismos y al finalizar el alumno portavoz saldrá a la pizarra a presentar su solución.
4. Clases nº 4, nº 6 y nº 8 (2h/clase): se seguirá la mecánica habitual, donde se realizan los ejercicios en grupos y alumnos de cada uno de los grupos sale a la pizarra a plantear su solución y explicarla. Entre todos se discute la solución y el profesor debe aprovechar para enfatizar o explicar (si tiene lugar) algún concepto.
5. Clases nº 5 y nº 7(2h/clase): el alumno debe realizar el cuestionario en Moodle y el profesor de nuevo usarlo como link. Esto debe servir para que el alumno vea reforzado los conceptos peor asimilados y a no saturarle de trabajo extra que probablemente no llegue a realizar. Además tiene los videos a su disposición y se realizarán ejercicios.
6. Clase nº 9 (2h): clase final de repaso. Antes de esta clase se realizará un video en Moodle explicando los conceptos que peores resultados han obtenido en los cuestionarios de Moodle. Se les requerirá también rellenar una encuesta (previa a la clase) de los conceptos que creen que llevan más flojo para reforzar esos conceptos.
7. Examen parcial: el examen se realizará dos semanas y media después de la última clase y durará unas 2h. Este examen tendrá 3 preguntas de tipo teórico-práctico y el alumno podrá llevar como material extra tan solo 2 hojas por las dos caras de un formulario realizado por ellos. Este examen es común a los dos grupos.

Convección (profesor B):

En esta parte el alumno dispondrá por regla general del libro de básico recomendado para la asignatura, de repositorios link de otras escuelas o materiales, video-clases del profesor de unos cinco minutos máximo por video y uno por clase, y de cuestionarios Moodle.

1. Clases nº 10, nº 12, nº 14 y nº 16 (2h/clase): para estas clases los alumnos tendrán que haberse leído el capítulo correspondiente al tema de convección, y visto el video correspondiente. Además, el estudiante tiene que realizar los cuestionarios de Moodle y como siempre haber trabajado el material “teórico” y los videos de apoyo. El profesor empleará los resultados de dichos cuestionarios como link entre el trabajo autónomo y el aula. En esta clase los alumnos con ayuda del profesor irán resolviendo problemas relacionados con la teoría trabajada y el profesor insistirá en los conceptos prioritarios. Como el alumno ya conoce la dinámica de trabajo, los ejercicios se pueden resolver en grupo, con un tiempo concreto para la realización de los mismos y al finalizar el alumno portavoz saldrá a la pizarra a presentar su solución. Estos ejercicios se resolverán de manera grupal, y dichos grupos se compondrán de manera aleatoria por los alumnos. Al terminar la clase se les pasará un pequeño cuestionario para analizar su percepción de la actividad y del trabajo en equipo.
2. Clases nº 11, nº 13, nº 15 y nº 16 (2h/clase): se seguirá la mecánica habitual, donde se realizan los ejercicios en grupos y alumnos de cada uno de los grupos sale a la pizarra a plantear su solución y explicarla. Entre todos se discute la solución y el profesor debe aprovechar para enfatizar o explicar (si tiene lugar) algún concepto. Para estas clases no habrá cuestionarios de Moodle para no saturar al alumno. Sin embargo, siempre tendrán disponibles los videos correspondientes.
3. Clase nº 18 (2h): clase final de repaso. Antes de esta clase se realizará un video en Moodle explicando los conceptos que peores resultados han obtenido en los cuestionarios de Moodle. Se les pasará una encuesta (previa a la clase) en la que indicarán los conceptos que creen que llevan más flojos para reforzar esos conceptos.
4. Examen parcial: el examen se realizará dos semanas y media después de la última clase y durará unas 2h. Este examen tendrá 1 pregunta de tipo práctico y el alumno podrá llevar como material extra todo lo que considere oportuno que no tenga formato digital: apuntes, ejercicios, el libro, las diapositivas,…. Este examen es común a los dos grupos.

Transferencia de Masa (profesor A):

En esta parte el alumno dispondrá por regla general del libro básico recomendado para la asignatura, de repositorios link de otras escuelas o materiales, video-clases del profesor de unos 5 minutos máximo por video y uno por clase, y de cuestionarios Moodle.

1. Clases nº 19, nº 21 y nº 23 (2h/clase): para estas clases los estudiantes tendrán que haberse leído lo correspondiente al tema de transferencia de masa, y visto los videos correspondientes. El alumno realizará ejercicios de manera conjunta con sus compañeros y se expondrán en la pizarra. Estos ejercicios se resolverán de manera grupal, y dichos grupos se compondrán de manera aleatoria por los alumnos. Al terminar la clase se les pasará un pequeño cuestionario para analizar su percepción de la actividad y del trabajo en equipo.
2. Clases nº 20 y nº 22 (2h/clase): el alumnado tiene que realizar los cuestionarios de Moodle y como siempre haber trabajado el material “teórico” y los videos de apoyo. El profesor empleará los resultados de dichos cuestionarios como link entre el trabajo autónomo y el aula. Se realizarán ejercicios de clase como juegos con cuenta atrás y un tiempo determinado para la realización de los mismos.
3. Clase nº 24 (2h): clase final de repaso. Antes de esta clase se realizará un video en Moodle explicando los conceptos que peores resultados han obtenido en los cuestionarios de Moodle. Se les requerirá también rellenar una encuesta (previa a la clase) de lo que creen que llevan más flojo para reforzar esos conceptos.
4. Examen parcial: el examen se realizará una semana y media después de la última clase y durará 2h. Este examen tendrá 3 preguntas de tipo teórico-práctico y el alumno podrá llevar como material extra tan solo 2 hojas por las dos caras de un formulario realizado por ellos. Este examen es común a los dos grupos.

Radiación (profesor C):

En esta parte el alumno dispondrá por regla general del libro básico recomendado para la asignatura, de repositorios link de otras escuelas o materiales, video-clases del profesor de unos cinco minutos máximo por video y uno por clase, y según las clases de cuestionarios Moodle.

1. Clases nº 25 y nº 26 (2h/clase): para estas clases los alumnos tendrán que haberse leído lo correspondiente al tema de radiación, y visto los videos correspondientes. El alumno realizará ejercicios de manera conjunta con sus compañeros y se expondrán en la pizarra. En este caso y dado que son pocas clases, tendrán un cuestionario de Moodle para cada una de las clases. Estos ejercicios se resolverán de manera grupal, y dichos grupos se compondrán de manera aleatoria por los alumnos. Al terminar la clase se les pasará un pequeño cuestionario para analizar su percepción de la actividad y del trabajo en equipo.
2. Clase nº 27 (2h): clase final de repaso. Antes de esta clase se realizará un video en Moodle explicando los conceptos que peores resultados han obtenido en los cuestionarios de Moodle. Se les solicitará que rellenen una encuesta (previa a la clase) de lo que creen que llevan más flojo para reforzar esos conceptos. Aquí además se realizará el test tipo SEEQ de conformidad o satisfacción con la materia y con la metodología.
3. Examen parcial: el examen se realizará en la misma fecha del examen final de junio y durará 1 h. Este examen tendrá 1 pregunta de tipo práctico y el alumno podrá llevar como material extra todo lo que considere oportuno que no tenga formato digital: apuntes, ejercicios, el libro, las diapositivas,…. Este examen es común a los dos grupos.

A lo largo de la memoria se han mencionado todos los recursos a emplear, pero aquí se describen de nuevo.

Material docente a emplear (ya existente):

• Libro de texto – Transferencia de Calor de J. A. Sanchidrián 2ª Edición.
• Diapositivas de clase de cada uno de los temas (conducción, convección, transferencia de masa y radicación) elaboradas por los profesores de la materia.
• Batería de ejercicios resueltos, para cada una de las partes de las que se compone la asignatura. 

Material docente a elaborar:

• Videos de unos 5 minutos de duración máxima con la plataforma Screencast-o-matic, siguiendo los manuales de edición y creación de material audiovisual del GATE. Se creará un video para cada una de las clases programadas explicando, en base a las diapositivas, los conceptos que se creen más importantes. Además, se creará un video al final de cada bloque con un máximo de 10 minutos donde se repasaran los conceptos con peores resultados en los cuestionarios de MOODLE.
• Cuestionarios de MOODLE que hagan reflexionar al alumno sobre la documentación escrita que ha tenido que leer, sobre qué ecuaciones ha de aplicar o en qué casos debe emplear unas soluciones y otras. Los cuestionarios se diseñan para controlar el proceso de aprendizaje del alumno, así como los conceptos que va asimilando y que se consideran fundamentales para el óptimo seguimiento de la asignatura. Para verificar que los alumnos ven los vídeos, los cuestionarios llevarán asociados preguntas que se responden en el video, y que son llave para abrir los siguientes contenidos de la materia.

El seguimiento y evaluación del proyecto se fundamenta en 3 ramas:

1. Los test de Moodle que nos permitirán saber el número de alumnos que los hace, y en cierta medida con el interés con el que lo hacen en base a los resultados obtenidos.
2. Los exámenes parciales que son comunes a los dos grupos (el de control y el de la nueva metodología) y nos permitirán ver el desempeño de ambos grupos. Además, como cada examen tiene diferente mecánica de funcionamiento con lo que nos permitirá de alguna manera correlacionar la metodología con el desempeño de los alumnos según el tipo de examen y los recursos de los que disponen.
3. El cuestionario tipo SEEQ (Students´ Evaluation of Educational Quality) que nos permita evaluar la percepción por parte del alumno de la metodología, de su trabajo e implicación en la misma y finalmente de su visión del aprendizaje respecto a otras clases que empleen la metodología tradicional.
4. El cuestionario al final de cada clase donde los alumnos trabajan de manera colaborativa para resolver problemas. Con este cuestionario se pretende determinar el desempeño de los alumnos en el trabajo grupal y la identificación de un líder dentro del mismo.

Se pretende desarrollar el material necesario para poder aplicar la metodología de clase invertida en la asignatura de Transferencia de Calor y Materia. Además, se elaborará una guía metodológica de aplicación donde se detalle todo el procedimiento aplicado, incluido los test desarrollados, para su posterior aplicación o adaptación para otras materias. Esta guía se publicará con su correspondiente ISBN y se distribuirá en la comunidad universitaria de manera digital.

Las video-clases pueden ser un muy buen punto de partida para realizar un posterior MOOC. Por supuesto que tienen un alto potencial de transferencia al menos de manera interna en la UPM para todas las titulaciones que tengan una materia similar a la aquí empleada. Desde luego se aportarán estos videos al repositorio del GATE, que podrá dar libre uso a los mismos.

Los test de MOODLE desarrollados para cada uno de los temas que pueden ser fácilmente aplicados para materias iguales en diferentes titulaciones y / o adaptables para materias similares. Estos test se incluirán de manera explícita en la mencionada guía metodológica.

Validación y satisfacción de la metodología de aula invertida frente a la metodología habitual de clase magistral. Se pretende realizar un estudio comparativo de los dos grupos con los resultados obtenidos académicamente y de esta manera validar la metodología propuesta. En base a estos datos se divulgarán los resultados del proyecto en un artículo preferentemente JCR y esto sin duda que tendrá un alto potencial de transferencia externa.

El material divulgativo que se pretende elaborar en base a los resultados del proyecto es principalmente un artículo clasificado en revistas de impacto del Journal Citation Reports y que sirva para difundir el trabajo realizado. También se asistirá al congreso Internacional sobre Aprendizaje, Innovación y Competitividad (CINAIC) que tendrá lugar en Madrid del 4 al 6 de Octubre de 2017

Además se pretende dar difusión, al menos de manera interna, en las diferentes escuelas donde se imparta una materia común a la mencionada en el desarrollo de este proyecto. Para ello, elaboraremos una noticia para su difusión en los medios digitales de la UPM. 

Se considera la posibilidad de participar en seminarios inter-escuelas o de carácter externo que pueda organizar la UPM, ya que este sería un medio óptimo para difundir los resultados del proyecto. 

La elaboración de material docente audiovisual de alta calidad requerirá la colaboración con el Gate.