OBJETIVOS DEL PROYECTO

El Objetivo principal del proyecto es el diseño y realización de un nuevo concepto de taller educativo para alumnos de nuevo ingreso, con un doble propósito, mejorar los conocimientos del estudiante en las materias básicas fomentando el desarrollo de competencias transversales y al mismo tiempo inducir en el alumno de cursos superiores el deseo de compartir su bagaje intelectual con sus compañeros mediante una experiencia docente innovadora.

Objetivos específicos del proyecto:

• Apoyar a los alumnos en sus primeros meses en la universidad: se quiere complementar la formación del estudiante de nuevo ingreso, intentando paliar en alguna medida las tasas de abandono en los primeros semestres. Se proporciona al alumno un apoyo educativo mediante talleres en los que se trabaje sobre las materias básicas (matemáticas, física, química y geometría) de un modo “diferente”.

• Iniciar a los alumnos de nuevo ingreso en su aprendizaje de competencias transversales: se pretende ofrecer al estudiante un taller que le permita desarrollar habilidades como las de trabajo en equipo, organización y planificación y creatividad. Además se incidirá en el uso de las TICs como medio de aprendizaje.

• Hacer partícipe de esta experiencia a aquellos alumnos que quieran profundizar en las asignaturas básicas. Estos talleres no sólo van dirigidos a los alumnos con carencias conceptuales, sino que servirán también para ampliar los conocimientos en estas materias a los alumnos más interesados.

• Comprometer a los alumnos más capaces con la docencia de calidad y la innovación educativa. De esta manera conseguiremos que estos alumnos contribuyan en un futuro a la excelencia docente de la Universidad.

• Dar a conocer a los nuevos alumnos las cátedras-empresa: se quiere premiar el esfuerzo del alumno poniéndole en contacto con la empresa y/o investigación desde sus primeros años en la Universidad.

• Estudiar la viabilidad, interés y oportunidad de incorporar talleres o actividades trasnversales a la oferta educativa de la Universidad Politécnica de Madrid

Antecedentes:

En los últimos años se viene observando un descenso progresivo en los conocimientos que, sobre materias básicas, demuestran los jóvenes que acceden a estudios superiores. El Observatorio Académico de la Universidad Politécnica de Madrid, lleva unos años realizando unas pruebas a los alumnos de nuevo ingreso en Matemáticas, Física, Química y Geometría, evaluando los conocimientos que la propia universidad considera necesarios para acometer con posibilidad de éxito los estudios en los distintos centros. Se ha constatado que los resultados son muy distintos a los que cabría esperar en estudiantes que han superado, en muchos casos con notas altas, la Prueba de Selectividad oficial.

En concreto del “Informe Demanda” correspondiente al curso 2009-2010 se pueden extraer, entre otras, las siguientes conclusiones:

• La nota media obtenida por los alumnos en dichas pruebas resultó ser muy homogénea: 4,25 en matemáticas y en química, y 4,15 en física.

• Esta nota media se mantenía en una franja muy estable a lo largo de los cinco últimos cursos académicos, siendo la diferencia entre la nota media más alta y la más baja (su rango) en estos, de 0,29 puntos en matemáticas; 0,47 en física; y 0,88 en química.

• La distribución de calificaciones en cada una de las tres pruebas seguía un mismo comportamiento.

Por este motivo creemos que los problemas de formación inicial de los alumnos de nuevo ingreso son independientes de las materias específicas y una formación transversal que deje de considerar las asignaturas como compartimentos estancos y permita, desde el primer momento, un enfoque multidisciplinar de la enseñanza, podría ayudar a la comprensión del resto de materias en cada una de las titulaciones.

Determinar las causas que provocan esta situación es una de las preocupaciones de los profesores que forman a los alumnos en su primer año en la universidad. Uno de los factores más citado es el de la disminución de horas lectivas de materias básicas en los últimos planes de estudio en secundaria. Aunque importante, no es un hecho en el que se pueda actuar directamente.

Ahora bien, entendemos que, en muchas ocasiones, los alumnos arrastran una deficiente preparación en estas materias por motivos muy distintos. Nuestra experiencia docente en la universidad nos ha enseñado que el alumnado actual ha cambiado sus formas y estrategias de aprendizaje, fundamentalmente por el uso generalizado de las nuevas tecnologías. Este hecho ha sido puesto de manifiesto por la Unión Europea (Science Education in Europe: Critical Reflections, 2006) y es tema que aparece en diferentes números de la revista American Journal of Physics (e.g., Coletta and Phillips: Interpreting FCI scores: Normalized gain, preinstruction scores, and scientific reasoning ability, 2005).

Existen todavía muchos centros preuniversitarios en los que la enseñanza se imparte con una metodología basada en clases magistrales, lo que se suele traducir en una pérdida de interés en profundizar en los contenidos de las distintas materias. Se comprueba que, en muchos casos, los estudiantes arrastran graves deficiencias y carencias en el aprendizaje de asignaturas básicas en los estudios preuniversitarios. Este hecho se alarga y agrava con el tiempo, ya que el alumno pasa al curso siguiente sin corregir estos desajustes.

Hay en nuestra universidad un gran número de profesores convencidos de que se puede cambiar esta situación. Prueba de ello son las variadas actividades y talleres que se ofrecen a los alumnos de nuevo ingreso. En el campo de la matemática cabe destacar las desarrolladas por el GIE “Pensamiento Matemático” de la ETS de Ingenieros de Caminos, con especial interés la puesta en marcha de una revista digital en la que se refleja el trabajo realizado por el grupo en los últimos años. El GIE “Física Interactiva” tiene una reconocida experiencia en el desarrollo de materiales didácticos interactivos utilizando las TICs y también ha desarrollado diferentes talleres que fomentan el interés por la Física, tanto con participación de alumnos de la UPM como con estudiantes de ESO y Bachillerato, potenciales alumnos que pueden matricularse en la UPM. Este grupo también aporta su experiencia con el apoyo a los alumnos de nuevo ingreso en la Universidad.

Por otro lado, la UPM ha apostado por sumarse al grupo de Universidades de Excelencia en las que no sólo son importantes los logros académicos, sino que se busca una formación global del estudiante. Como ejemplo de las actuaciones en este sentido se puede destacar la implantación de proyectos tan ambiciosos como el “Proyecto Mentor”, “Servicio de Atención Psicológica al Estudiante” o “Proyecto Destaca en la UPM”, en los que se ofrece al alumno apoyo individualizado para el máximo desarrollo de sus capacidades.

A primera vista puede parecer que el proyecto que se presenta repite una vez más actividades que ya se realizan en la universidad, con mayor o menor éxito, en los últimos años. Sin embargo, creemos que incluir en este proyecto los objetivos del GIE “ALCIN, apoyo y formación a los alumnos de alta capacidad intelectual en la UPM”, introduce una perspectiva de innovación en el aprendizaje que entendemos que puede generar cambios en los hábitos de estudio de los alumnos.

Los profesores que componemos el grupo ALCIN llevamos un tiempo desarrollando actividades con alumnado de altas capacidades, y estimamos interesante que estos jóvenes se involucren en el proceso de enseñanza-aprendizaje, siempre bajo la tutela del profesor. Se pretende que los estudiantes de alta capacidad intelectual aporten al diseño de los talleres, no sólo su inteligencia, sino la visión que nuestros alumnos actuales tienen sobre el aprendizaje y, al mismo tiempo, que aporten ideas para conseguir una mayor motivación de sus compañeros hacia las tareas propuestas. Estos alumnos aportarán, desde una perspectiva diferente, ideas que pueden atraer a los recién llegados a la Universidad hacia las materias científicas. También servirá como una primera experiencia docente para los alumnos de cursos superiores. La tarea de estos alumnos consistirá en ayudar a diseñar los talleres, asistir a las sesiones presenciales como apoyo de los profesores, preparar los contenidos del espacio web y estar pendientes de que la comunicación estudiantes-profesores a través de la web funcione bien (responder correo electrónico, actualizar enlaces y contenidos, ...)

En primera instancia, se ha pensado involucrar en el proyecto a las Escuelas en las que imparten docencia los profesores pertenecientes al GIE. Si al finalizar los primeros talleres se comprueba que la iniciativa cuenta con el apoyo de los alumnos, se pretende ampliar el campo de actuación sumando centros de la UPM en los que se realizaría el proyecto. Esta experiencia se va a llevar a cabo en cinco centros de la Universidad Politécnica de Madrid y se concibe como una experiencia piloto. Los dos grupos involucrados en su puesta en marcha tienen amplia experiencia con el trabajo práctico con alumnos especialmente interesados. La continuación natural de este proyecto sería la extensión, durante el curso 2012-2013 a al menos 5 Centros más, para poder estudiar en ese momento la conveniencia de que la Universidad asumiera institucionalmente este tipo de experiencias para su implantación en la totalidad de sus Centros.

Somos conscientes del esfuerzo que supone implicar al alumno de nuevo ingreso en tareas adicionales a las materias de su Plan de Estudios. Por eso, uno de los objetivos del proyecto propone la conveniencia de la inclusión de estos seminarios en el futuro catálogo de actividades por los que los estudiantes de la Universidad pueden obtener créditos académicos. También contamos con el apoyo de algunas Cátedras-Empresa (eg. ARPADA) comprometidas con la educación y dispuestas a “premiar” el esfuerzo añadido de estos alumnos.

En las reuniones preliminares celebradas entre los miembros del grupo, se ha determinado el número y contenido básico de los talleres a proponer en esta primera edición. Se realizarán talleres interdisciplinares cuyo propósito sea complementar la formación del estudiante en materias básicas, matemáticas, física, química y geometría, desde un punto de vista educativo, a la vez que de aplicación directa a su entorno. La descripción de los talleres y su contenido se detalla posteriormente.

Cada uno de los talleres contará con tres sesiones de carácter presencial espaciadas a lo largo del semestre. En cada una de estas sesiones los alumnos más experimentados asumirán un papel de “mentoría científica” para los estudiantes de nuevo ingreso, apoyados y dirigidos en todo momento por el profesor coordinador del taller. Esto es especialmente interesante, ya que en el Informe sobre Satisfacción de los estudiantes tras un año de estudios correspondiente al curso 2009 – 2010, se detecta que sube considerablemente la satisfacción con el ítem “He encontrado en los compañeros una ayuda importante para facilitar mi aprendizaje”, que ha sido puntuado por encima del 7,5 por el 66,7% de los encuestados. En este caso, el hecho de que otros estudiantes actúen como “mentores” incide en ese apoyo al que se refieren los alumnos de nuevo ingreso.

Se dará especial relevancia al desarrollo por parte de los alumnos participantes de habilidades como las de trabajo en equipo, liderazgo, creatividad, organización y planificación. Estas competencias serán adquiridas tanto por los alumnos nuevos como por los de cursos superiores. Se habilitará una plataforma telemática para que los participantes tengan la posibilidad de apoyo continuado en la resolución de las tareas propuestas. Para ello se contará con el soporte del GATE.

Puesto que estamos ante la puesta en marcha por vez primera de esta iniciativa, se ha pensado emplear el primer semestre del curso 2011-2012 en los preparativos necesarios y comenzar los talleres en el segundo semestre del mismo curso.

El proyecto prevé la realización de cinco talleres diferentes, esencialmente multidisciplinares. El propio grupo ALCIN se encargará de la puesta en marcha de cuatro de los talleres, contando con la colaboración de profesores del GIE “Física Interactiva”. Otros tres talleres serán llevados a cabo por el GIE “Pensamiento Matemático”, tal como se describe en el proyecto "Un nuevo concepto de aprendizaje de las Matemáticas mediante el desarrollo de competencias transversales, para alumnos de nuevo ingreso en la UPM".  De este modo la experiencia se realizará en cinco centros, ofreciendo actividades que, de modo probado, son interesantes.

A continuación ofrecemos una breve descripción de los talleres:

• COCINA MOLECULAR

En este taller se integran diferentes disciplinas –física, geometría, biología molecular, química o matemáticas– utilizando como nexo la cocina. Al fin y al cabo los fundamentos de cocinar alimentos, como los de las ciencias mencionadas, son netamente empíricos: se obtienen mediante la observación y la experimentación racional. Con la ventaja adicional de que el laboratorio, los instrumentos y los materiales necesarios están al alcance de cualquiera.

El taller se estructurará en concreto en tres sesiones presenciales, de 2h de duración, durante las cuales se proporcionará a los asistentes una guía para que puedan realizar trabajo individual en casa, que estimamos no supere, en promedio, las 9h de dedicación. Se primará el enfoque multidisciplinar, de forma que la observación del fenómeno físico vaya acompañada de la comprensión de su base matemática, de las transformaciones químicas subyacentes y de las propiedades de las biomoléculas.

El taller incluirá el estudio de las ecuaciones implicadas, la interpretación de material on-line (gráficos, imágenes de microscopía, figuras y tablas de publicaciones científicas, etc.) o la búsqueda de información en bases de datos accesibles por internet. La parte presencial del taller se basará en la realización de experimentos, en los que se tratará sobre aparatos de cocina (horno de microondas, cocina de inducción, mezcladoras, etc.) y técnicas culinarias (geles, espumas, emulsiones, etc.).

Responsables: Profs. Blasco Contreras y Gómez Fernández.

• APLICACIONES CIENTÍFICAS EN MISIONES DE EXPLORACIÓN DE MARTE

La exploración del planeta Marte mediante diferentes sondas o robots ofrece un marco en el que aparecen diversas aplicaciones científicas y tecnológicas. En particular, en este taller se incluirían aplicaciones físicas, químicas, de diseño y matemáticas.

Algunos de los temas que se podrían desarrollar son, por ejemplo: dentro de las aplicaciones de la Química, propulsión de los cohetes de empuje de las misiones, composición de la atmósfera marciana, ciclo del CO_2. Dentro de la Física: órbitas de transferencia para llevar la sondas a Marte, dispositivos de frenado y de "aterrizaje", presencia de hielos y agua en Marte, emisión/recepción de las señales de control de las misiones, estudio del espectro de radiación solar emitido y el recibido por Marte, dispositivos de captación de energía en las sondas.

La parte matemática es subyacente a todos los temas presentados más arriba, otros podrían ser: localización en la superficie a partir de tránsitos de los satélites, modelos de reconstrucción a partir de datos medidos del espectro de radiación.

La mayor parte de la documentación básica es accesible por la red (NASA, ESA, Agencia Espacial Rusa, etc), pero disponemos además de la documentación de los tres cursos de verano sobre misiones a Marte celebrados en San Lorenzo de el Escorial los años 2009, 2010 y 2011, dentro de los Cursos de Verano de la Universidad Complutense y de los cuales el Prof. Jiménez ha sido secretario. Además, contamos con su participación como co-investigador en el proyecto "Participación Científica en la Misión a Marte MEIGA-METNET-PRECURSOR" (Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica, referencia AYA2009-14212-C05-05), para tener acceso a documentación avanzada y a posibles contactos con expertos en esos temas. La mayor parte de los temas se desarrollarían, en la práctica, mediante simulaciones en el aula informática.

Responsable: Prof. Jiménez Burillo.

• LA MÚSICA BAJO EL MICROSCOPIO

La música es sin duda uno de los mayores logros de la humanidad y que quizá por ella sola, sea capaz de distinguirnos, como especie, del resto. Pero como todo logro humano, no escapa al afán escudriñador de la ciencia, tan distintiva también. En esta serie de talleres nos proponemos emplear ambas para desarrollar en los participantes una combinación de conocimientos científicos y técnicos básicos, y a la vez un espíritu de curiosidad sobre aquello que es aparentemente inconexo, pero que mirado más fondo muestra una armónica unidad. Creemos que esta combinación es un elemento esencial en la “creatividad productiva”, base esencial del progreso. 

Bajo un enfoque práctico, pero no carente de rigor científico, inicialmente proponemos explorar los siguientes 

Temas:

El sonido,: en cuanto a sus aspectos físicos, tocando los conceptos de ondas longitudinales, movimiento armónico, armónicos y parciales, superposición e identidades trigonométricas, batidos, resonancia. Nos podremos preguntar si es el oído-un analizador espectral? Lo que nos llevaría a tratar coeficientes de Fourier y señales periódicas, nociones de convergencia y  teorema de Féjer, y otras aspectos íntimamente relacionados, como retroalimentación en síntesis FM y su ecuación no lineal (que curiosamente coincide con la ecuación del movimiento planetario! Estaban los los griegos en lo cierto?), también trenes de pulsos de donde obtendríamos una motivación para la transformada de Fourier, conduciendo a las nociones de espectro y energía, la delta de Dirac y convolución y cuestiones sobre reconstrucción de señales.

Instrumentos musicales: qué hace que algunos instrumentos produzcan “una nota”, y otros no? A contestar a esta pregunta nos ayudará la ecuación de ondas en sus distintas versiones y relacionadas con las distintas familias de instrumentos: de cuerda (ecuación de ondas para la cuerda; relacionada, asu vez, con las tan traídas y llevadas “String Theories” para partículas elementales), de viento (ecuación de ondas en un fluido y distintas condiciones de contorno que dan lugar a los distintos “sonidos” de los  distintos instrumentos) y percusión, cuyo ejemplo paradigmático es el timbal (ecuación de ondas de la membrana; también relacionada con las últimas teorías sobre partículas elementales: “Quantum Branes”)

Consonancia: podemos preguntarnos por qué unas notas suenan “bien” en una escala y junto a otras y otras suenan “mal”, lo cual nos llevaría a estudiar el concepto de disonancia y algunos fenómenos psico-auditivos, como paradojas,  “tonos resultantes” (relacionados con fenómenos de no linealidad cúbica), distintas escalas y temperamentos, como la escala pitagórica y el “círculo y espiral de quintas” que se analizan recurriendo a ciertas propiedades de los números enteros, racionales e irracionales, relacionadas con su divisibilidad, con sus potencias, y con sus logaritmos. Esto nos permitirá exhibir el porqué de que sea posible sólo con “intervalos de quintas” construir una escala, lo cual lleva de manera natural , entre otras cosas, al estudio de grupos finitos, al teorema de Cayley y al número de Euler. Con todo ello se podría abordar una “explicación” de la armonía occidental elemental y extender el estudio a la música “atonal” y “serial”. 

Responsable: Prof. Banerjee Fernández-Borda.

• TALLER DE COMPLEJIDAD Y CAOS

En este taller se introducen conceptos de caos determinista, fractales y redes de manera interactiva mediante la realización de experimentos y simulaciones con ordenador. Con esto se pretende poner de manifiesto como a partir de estas ideas se puede entender de manera unificada la complejidad que aparece en diversos sistemas.

El taller contendrá las siguientes actividades prácticas:

• Simulación con ordenador: Los asistentes podrán trabajar de manera interactiva con distintas simulaciones de sistemas caóticos como el péndulo doble, la ecuación logística y las ecuaciones de Lorenz entre otros. Por otro lado, los asistentes podrán simular el crecimiento de redes complejas similares a las redes observadas en biología y en sociología; además podrán desarrollar simulaciones del mecanismo de Criticalidad Autoorganizada.

• Reacción química oscilante: Los asistentes podrán observar y participar en la realización de una reacción química con comportamiento caótico.

• Fractales: A los participantes se les explicará qué son los fractales desde un punto de vista matemático para luego permitirles observar y manipular fractales en sistemas vegetales como la coliflor y el brócoli romanescu.

• Péndulos y juguetes caóticos: Paradigmáticos en el estudio de sistemas caóticos, los péndulos doble y triple se mostrarán a los asistentes para explicar el caos en sistemas mecánicos. Los participantes podrán probar y manipular estos artefactos.

• El juego del Caos: Permitirá a los asistentes comprender cómo a partir de un proceso aleatorio restringido por ciertas reglas se obtiene una estructura fractal correspondiente al triángulo de Sierpinski.

Responsable: Prof. Losada González

A continuación se exponen brevemente los pasos a realizar y la secuencia temporal prevista para poner en práctica esta iniciativa:

Primera Fase, septiembre - diciembre 2011: preparación de los talleres.

• Se contactará con los Departamentos que tienen asignada docencia en las materias básicas de matemáticas, física, química y geometría, de las Escuelas implicadas en el proyecto. Además de exponer la idea que se quiere poner en práctica, se pedirá colaboración al profesorado para poder evaluar con precisión las carencias observadas en los alumnos de nuevo ingreso. Se solicitará a estos Departamentos que valoren, del modo que estimen oportuno, la implicación de los alumnos participantes en los talleres.

• Se procederá del mismo modo, con las Delegaciones de Alumnos de las Escuelas que participan en esta experiencia.

• Se mantendrán conversaciones con los responsables de las Cátedras-Empresa de la UPM, informándoles del proyecto y pidiendo su colaboración para “premiar” el esfuerzo de los alumnos participantes en los talleres.

• El siguiente paso será incorporar al proyecto a los alumnos más capaces, dando prioridad a aquellos que estén cursando los últimos años de sus estudios, ya que nos pueden facilitar mayor información sobre el proceso seguido por el estudiante en la universidad. Estos alumnos tendrán un trabajo activo, tanto a la hora de diseñar los talleres, como su posterior realización, por lo que se ha pensado ofrecerles becas de colaboración.

• Mediante “cartelería” se convocará a los alumnos interesados en participar en el proyecto a un encuentro en el que se expondrán en detalle las tareas a las que se comprometen como colaboradores. En esta primera edición, contaremos con cuatro becarios, uno por Escuela implicada, con idea de que queden reflejadas las peculiaridades y necesidades de cada uno de los centros.

• A partir de este momento, se sucederán una serie de reuniones entre los profesores encargados de la realización de los talleres y los alumnos-becarios con el propósito de ultimar los contenidos y el desarrollo de los talleres. Se pondrá especial empeño en que los alumnos expongan sus ideas sobre la manera de interesar a los alumnos de nuevo ingreso en este tipo de actividades.

• Se tiene previsto invitar a un profesor experto en docencia y pedagogía para que tenga un encuentro con los estudiantes colaboradores. Con esta propuesta se quiere fomentar en el buen alumno el interés por el proceso de enseñanza-aprendizaje, a la vez que su deseo de continuar su vida profesional en la universidad, no sólo en la faceta de investigador.

• Implementación y preparación de los módulos de autoaprendizaje online.

Segunda Fase, enero 2012: propuesta de participación en los talleres a los alumnos (preferentemente de nuevo ingreso).

• En cada una de las Escuelas se difundirá el proyecto mediante “cartelería”, Delegación de Alumnos y la plataforma telemática creada a tal efecto.

• La plataforma telemática se preparará para la inscripción de los alumnos interesados.

Tercera Fase, 1ª quincena febrero 2012:

• Primer contacto con los alumnos interesados. En un encuentro en el que asistirán los profesores encargados y los alumnos “mayores”, se hará una descripción detallada de los talleres, de los objetivos que se persiguen y de los resultados esperados. También se hablará de los “premios” a conseguir.

• Una vez logrado el compromiso de asistencia de los alumnos, se procederá a la distribución de grupos y tareas en cada uno de los talleres propuestos. El alumno tendrá oportunidad de optar por un solo taller o por la realización de varios.

Cuarta Fase, febrero- junio 2012: realización de los talleres.

• Puesta en marcha de cada uno de los talleres.

• Evaluación del desarrollo de la primera sesión de cada taller. Diseño de medidas correctoras, en su caso, de cara a la segunda sesión.

• Evaluación “interactiva” de la puesta en marcha.

• Control de la oportunidad y funcionamiento del entorno web y los materiales incluidos en la plataforma.

• Ejecución y evaluación de las sesiones presenciales y virtuales segunda y tercera

Quinta fase, julio-septiembre 2012: evaluación de resultados.

- Se tendrá en cuenta el número de alumnos de uevo ingreso participantes en los seminarios-talleres ofrecidos, así como su grado de implicación.

- Dentro del ámbito de estudios, valoraremos la respuesta de los estudiantes (tanto los de nuevo ingreso como los de cursos superiores) a la participación en este proyecto.

- Se estudiará la diferente implicación en los talleres adicionales de estudiantes de distinto sexo.

- Elaboraremos encuestas de satisfacción, que serán respondidas por los participantes.

- Se estudiará la incidencia de la participación de los talleres en los estudiantes, atendiendo a los resultados académicos de los mismos en sus Grados.

- Se dará importancia en la evaluación el hecho de que haya alumnos de nuevo ingreso participantes que quieran asistir a los talleres con el rol de alumno-becario.

- Interés por la comunidad científica y educativa por las exposiciones en Congresos y Jornadas referentes a los resultados de este proyecto.

- Evaluación de las competencias transversales adquiridas por los dos grupos de estudiantes (trabajo en grupo, liderazgo, multidisciplinariedad, capaidad de hablar en público, ...)