Back to top

Ficha Proyecto I.E. 2016-2017



Mejora y diversificación de las funcionalidades de simulación de un laboratorio virtual para su aplicación dentro y fuera del aula

Coordinador(a): EMILIO NAVARRO AREVALO
Centro: E.I. AERONAUTICA Y DEL ESPACIO
Nivel: Nivel 1. Proyectos promovidos por los Grupos de Innovación Educativa (GIEs)
Código: IE1617.1400
memoria >>
Línea: E3. Recursos basados en Realidad Aumentada y 3D
Palabras clave:
  • Desarrollo de TIC's
  • Elaboracion material docente
  • Material Multimedia
  • Objetos 3D
  • Simuladores/Laboratorios virtuales
  • Teleenseñanza
  • Uso de TIC
Miembros de la comunidad UPM que lo componen
Nombre y apellidos Centro Plaza *
EMILIO NAVARRO AREVALO E.I. AERONAUTICA Y DEL ESPACIO TITULAR UNIVERSIDAD
JUAN MANUEL TIZON PULIDO E.I. AERONAUTICA Y DEL ESPACIO TITULAR UNIVERSIDAD
EFREN MORENO BENAVIDES E.I. AERONAUTICA Y DEL ESPACIO TITULAR UNIVERSIDAD
GREGORIO LOPEZ JUSTE E.I. AERONAUTICA Y DEL ESPACIO TITULAR UNIVERSIDAD
Oscar Santiago Carretero Otro centro de la UPM OTROS UPM
* 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

Dado que el Espacio Europeo de Enseñanza Superior (EEES) ha optado por una aplicación de las tecnologías de la información y comunicación (TIC) como nuevos métodos y técnicas de enseñanza-aprendizaje y que, por otra parte, la enseñanza en ingeniería ha utilizado las prácticas de laboratorio para lograr acercar al alumno al mundo real, aplicando los conocimientos teóricos a la práctica, es por lo que en trabajos previos se han:

- adaptado herramientas técnicas de uso industrial al entrono docente para el análisis y diseño de sistemas de propulsión complejos y

- desarrollado laboratorios virtuales para la docencia en sistemas de propulsión aeroespacial.

Considerando el segundo de los puntos citados anteriormente se ha participado en el desarrollo del Laboratorio Virtual (LV) de Ensayos de Motores Cohete de Propulsante sólido, impulsado por el GATE, que recrea el escenario adecuado en el que los alumnos pueden llevar a cabo ensayos con este tipo de motores. En la actualidad, finalizada una primera etapa de desarrollo, el Laboratorio Virtual se encuentra operativo con una funcionalidad básica. En esta situación es posible seleccionar un motor de entre un grupo, proceder a su ensayo en banco y descargar los resultados de ensayo.

Sin embargo, las posibilidades de simulación son mucho más amplias y atractivas. Se puede involucrar al alumno en tareas de diseño,  componiendo un motor seleccionando sus elementos principales de entre un catálogo, es posible hacer ensayos con motor aclimatado, se puede dar más control permitiendo que el alumno incorpore datos sobre un motor concebido de forma externa al laboratorio y, finalmente, se pueden incorporar en la actividad posterior al ensayo la consulta de procedimientos de análisis estándar utilizados por los organismos y la industria involucrada.

Por otra parte, los ensayos de los motores cohete que se realizan en bancos reales tienen lugar en un entorno con condiciones atmosféricas cambiantes, con motores fabricados bajo ciertos márgenes de repetitividad y en una diversidad de situaciones locales diversas (tipo de banco, cadena de medida, etc.). Por lo tanto, los resultados de un ensayo real tienen un nivel de repetividad limitado por la existencia de condiciones objetivas cambiantes y, también, cierto nivel de incertidumbre de origen de difícil identificación. Todo esto lleva a que conseguir un entorno virtual, que proporcione datos de ensayo realistas, exige un esfuerzo de simulación de cierta magnitud que no está en la actualidad plenamente desarrollado.

Para poder llevar a cabo estas mejoras del LV es necesario la incorporación de nuevas capacidades, lo que lleva a tener que estudiar detenidamente los datos que el LV proporciona al usuario, la verificación y validación de los cálculos actuales y de los que se implementen y el desarrollo de nuevas capacidades del entorno virtual que soporten las mejoras.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

En vista de lo anteriormente expuesto, los objetivos que se persiguen son:

 1. Ampliar, mejorar y verificar el soporte de cálculo del LV:

  • Elaborando el soporte técnico necesario para que el entorno virtual proporcione datos de ensayo precisos, realistas y diversificados.
  • Desarrollando nuevas capacidades del Laboratorio Virtual.
  • Construyendo la secuencia de actividades de una batería de Prácticas de Laboratorio

2. Utilizar el LV para impartir docencia en las asignaturas correspondientes, tanto en formato presencial, como a distancia.

3. Evaluar su eficiencia haciendo las correspondientes evaluaciones, tanto a profesores, como a alumnos.

4. Potenciar las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) en los métodos docentes y evaluadores, implementando el LV en una plataforma virtual.

5. Difundir los resultados de la experiencia y los materiales generados.

todo ello con la finalidad de lograr:

  1. Que el profesor pueda mejorar su labor docente al disponer de una herramienta que le permita simular el comportamiento real de los motores cohete de propulsante sólido.
  2. Que el alumno pueda disponer de esta herramienta para su uso fuera del aula, permitiéndole volver a repetir los casos vistos en las clases presenciales u otros casos nuevos, así como organizar su aprendizaje según sus necesidades temporales.
  3. Que el alumno intervenga de forma activa en el proceso de enseñanza-aprendizaje.
  4. Que el alumno logre objetivos cognoscitivos como es conocer y analizar la influencia de los parámetros de diseño y operación de un motor cohete de propulsante sólido.
  5. Que el alumno logre objetivos competenciales como son:
  • Capacidad crítica y autocrítica.
  • Conocimientos generales básicos y capacidad para el análisis y síntesis.
  • Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica.
  • Capacidad de aprender.
CONTRIBUCIÓN A LA MEJORA DE LA CALIDAD

La actividad en el LV contribuye a la formación de los alumnos en diversos aspectos:

  • Muestra el entorno en el que se realizan las actividades de ensayo (el LV está inspirado en las instalaciones de ensayo del Instituto Tecnológico de la Marañosa del Ministerio de Defensa)
  • Las actividades de análisis de datos y presentación de resultados de ensayo ejercitan los conocimientos adquiridos durante las clases de teoría y problemas.
  • Adquieren destreza en la consulta de información técnica.
ALCANCE Y PÚBLICO OBJETIVO AL QUE SE DIRIGE

El proyecto que se propone va dirigido a los alumnos que cursan la asignatura de “Motores Cohete” de la Titulación “Graduado en Ingeniería Aeroespacial”.

 

Asignatura

Curso

Créditos

Tipo

Nº de grupos

Nº de alumnos

Motores Cohete

2

Obligatoria de especialidad (VA)

2 300

Motores Cohete

4.5

Obligatoria de especialidad (PA)

1 100

Motores Cohete

4.5

Obligatoria de especialidad (CTA)

1 100

 

FASES DEL PROYECTO Y ACCIONES QUE SE VAN A DESARROLLAR

La duración del proyecto es de unos 8.5 meses (desde el 1 de marzo de 2017 al 15 de noviembre de 2017), de forma que el material desarrollado esté preparado para su utilización en el aula y vía on-line para el segundo semestre del curso 2017-2018. El calendario de actividades se muestra en la Tabla siguiente, indicando la tarea y el tiempo estimado. Como se ve, existen tareas que coexisten a la vez debido a que no son incompatibles al ser realizadas por los diversos profesores, ayudados por los becarios que se solicitan en el proyecto.

 Se proponen las siguientes tareas:

  1. Búsqueda bibliográfica, determinando el estado del arte en el tema a desarrollar, analizando las diferentes soluciones existentes.
  2. Revisión de las funcionalidades actuales del LV.
  3. Valoración de las capacidades a incorporar al LV.
  4. Búsqueda de modelos ya existentes y parecidos a los que se pretende incorporar.
  5. Desarrollo del soporte teórico.
  6. Contrastación y validación de los modelos utilizados.
  7. Autoevaluación del desarrollo de cada uno de los modelos.
  8. Implementación en el LV.
  9. Elaboración de las metodologías docentes más adecuadas para la utilización del LV en el aula.
  10. Elaboración de las metodologías docentes más adecuadas para la utilización del LV fuera del aula.
  11. Elaboración de los Guiones de Practicas.
  12. Elaboración de cuestionarios de expectativas, tiempo de dedicación, incidencias críticas (CUIC) y satisfacción.
  13. Incorporación de las prácticas en la docencia de los cursos.
  14. Análisis y evaluación de resultados.
  15. Publicación de los resultados en foros, congresos y revistas.

 

Tarea Mes 1 Mes 2 Mes 3 Mes 4 Mes 5 Mes 6 Mes 7 Mes 8 Mes 9
1 X                
2 X                
3 X X              
4   X X            
5     X X X        
6       X X X      
7         X X X    
8           X X X  
9           X X    
10           X X    
11               X X
12               X  
13               X X
14                 X
15                 X

 

 

RECURSOS Y MATERIALES DOCENTES

Para la realización del proyecto y el logro de los objetivos se dispone de diferentes medios materiales entre los que se pueden citar:

  • Ordenadores personales.
  • Escáner a color de sobremesa.
  • Impresoras.
  • Software diverso para programar los modelos de simulación.
  • Bibliografía.

Como recursos que se van a elaborar están el propio LV, así como los guiones de las prácticas y un manual de utilización. Además se elaborarán cuestionarios de expectativas, tiempo de dedicación, incidencias críticas (CUIC) y satisfacción, para la evaluación del trabajo desarrollado.

SEGUIMIENTO Y EVALUACION

Para evaluar los resultados del proyecto se utilizarán unos indicadores para los profesores que intervienen en la ejecución del proyecto y otros para los alumnos. Esto último se considera importante dado que el alumno es el usuario final del sistema desarrollado.

Para evaluar los resultados del proyecto desde el punto de vista del profesor se marcan los indicadores mostrados a continuación, y cuya puntuación se muestra en la Tabla:

  Puntos
Terminación de los modelos a incorporar en el LV considerando la validación de resultados, etc. 0 - 30
Facilidad de modificación posterior de los modelos 0 - 10
Calidad del interface con el usuario en cuanto a facilidad de acceso, uso, claridad, etc. 0 - 10
Elaboración de evaluaciones para los alumnos 0 - 10
Elaboración de las metodologías docentes más adecuadas para la utilización de cada modelo en el aula 0 - 10
Elaboración de las metodologías docentes más adecuadas para la utilización de cada modelo fuera del aula 0 - 10
Elaboración de cuestionarios para que los respondan los alumnos y evalúen la metodología utilizada 0 - 10
Comunicaciones a congresos y publicaciones 0 - 10

 

Se considerará haber alcanzado los objetivos si se obtiene una puntuación igual o superior a 75 puntos sobre 100.

Para evaluar los resultados del proyecto desde el punto de vista de los alumnos se pedirá a algunos de ellos que hagan uso del laboratorio virtual y contesten unos cuestionarios de:

  • expectativas, en el que se evalúa la actitud previa del alumno ante el laboratorio virtual.
  • control de tiempo empleado en la realización de las actividades propuestas.
  • incidencias críticas (CUIC) para valorar lo positivo y negativo de la metodología.
  • satisfacción, con el que se pretende obtener una valoración global de la metodología empleada, presentación, organización, etc.

 con lo que se estará en disposición de realizar cambios de mejora en el material desarrollado.

Además se les pedirá que respondan a otro cuestionario en el que se evalúan los indicadores mostrados a continuación y que serán los que se utilicen para conocer si se han alcanzado los objetivos mediante la puntuación alcanzada:

 

 

Puntos

Valoración de facilidad de utilización del LV

0 - 20

Valoración de claridad del interface de usuario

0 - 20

Facilidad de acceso al LV

0 - 20

Calidad del material disponible en la plataforma

0 - 20

Valoración global

0 - 20

 

Se considerará haber alcanzado los objetivos si se obtiene una puntuación igual o superior a 75 puntos sobre 100.

En una primera etapa se pretende que esta actividad tenga carácter voluntario con un incentivo sobre la nota del curso. Una vez evaluados los resultados obtenidos se estudiarán las posibles mejorar y la utilización generalizada en el curso.

PRODUCTOS RESULTANTES

Como resultado del trabajo se dispondrá de un Laboratorio Virtual de ensayo de motores cohete de propulsante sólido, que podrá ser utilizado en cualquiera de las asignaturas en las que se estudia esta tecnología, dentro de la UPM o en otras instituciones externas. Además se dispondrá de material de ayuda a dicho laboratorio, como es un manual de utilización y guiones de prácticas con los posibles ensayos virtuales a realizar.

MATERIAL DIVULGATIVO

Los resultados se difundirán mediante la participación en seminarios, talleres y todas aquellas actividades organizadas por la UPM y fuera de la UPM en la que se solicite nuestra colaboración, en particular en las jornadas de Innovación Educativa organizadas en el ámbito de la U.P.M.

Por otra parte se publicará la información relativa a los proyectos, así como las actividades desarrolladas, los avances y los resultados conseguidos, en una página web.

Se intentará asistir a los congresos y publicar en:

  • XIV Simposium Iberoamericano en Educación, Cibernética e Informática: SIECI 2017.
  • Publicaciones en revistas especializadas: International Journal of Engineering Education, Computers & Education, etc.
  • XXV Congreso Universitario de Innovación Educativa en Enseñanzas Técnicas.

En el proyecto, uno de los objetivos fundamentales es implementar el laboratorio en un entorno virtual de aprendizaje on-line, por lo que todo el material generado se incluirá en dicha plataforma. Así mismo, también se incluirán en la plataforma de tele-enseñanza utilizada en la UPM (Moodle) los cuestionarios de satisfacción de los alumnos para evaluar la metodología utilizada con la aplicación del laboratorio virtual.

COLABORACIONES

Dada la relación preliminar entre el grupo de innovación educativa y el Gabinete de Tele-Educación de la UPM, se tiene prevista la colaboración entre los mismos.