En el proyecto se propone la colaboración virtual para la creación y la utilización de un recurso didáctico digital, consistente en una videoteca de retos sostenibles en ingeniería y arquitectura. La videoteca estará integrada por secciones dedicadas a los diversos aspectos del desarrollo sostenible en ingeniería y arquitectura a los que se puede contribuir desde la matemática, la física y la expresión gráfica, enfatizando los conceptos geométricos. Se trata un recurso multidisciplinar que será elaborado por profesorado de diversos centros de la UPM y de otras universidades y que puede resultar útil para los estudiantes de diversas asignaturas, tanto en grado como en postgrado, así como para el aprendizaje a lo largo de la vida.

El proyecto pretende contribuir a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) desde el conocimiento matemático, físico y de expresión gráfica. En particular, se centra en el ODS 4: “Garantizar una educación inclusiva y equitativa de calidad y promover oportunidades de aprendizaje permanente para todos” (ver Resolución de la Asamblea General de Naciones Unidas el 6 de julio de 2017). 

Este cuarto ODS tiene asociada la Meta 4.7 que persigue “De aquí a 2030, asegurar que todos los alumnos adquieran los conocimientos teóricos y prácticos necesarios para promover el desarrollo sostenible, entre otras cosas mediante la educación para el desarrollo sostenible”, así como el indicador 4.7.1: “Grado en que i) la educación para la ciudadanía mundial y ii) la educación para el desarrollo sostenible, incluida la igualdad de género y los derechos humanos, se incorporan en todos los niveles de a) las políticas nacionales de educación, b) los planes de estudio, c) la formación del profesorado y d) la evaluación de los estudiantes.”

El diccionario de la RAE define lo sostenible, especialmente en ecología y economía, como lo que se puede mantener durante largo tiempo sin agotar los recursos o causar grave daño al medio ambiente.

La adopción por parte de la Organización de Naciones Unidas del concepto de desarrollo sostenible se inicia con la creación en 1983 de la Comisión mundial sobre ambiente y desarrollo (WCED) que, en 1987, publicó su informe titulado Nuestro futuro común, también conocido como el Informe Brundtland. El desarrollo sostenible se definió como "aquel desarrollo que satisface las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las posibilidades de las del futuro, para atender sus propias necesidades". Las necesidades se distribuyen en tres ejes principales: el ambiental, el económico y el social, que por supuesto están interrelacionados. En consecuencia, la sostenibilidad se relaciona con optimización, mejora o eficiencia en cualquiera de esos tres aspectos o en una combinación de ellos.

Es sabido que los retos planteados en problemas aplicados muchas veces han sido el origen de desarrollos científicos profundos y viceversa, gran cantidad de resultados teóricos -en principio-, han dado lugar a aplicaciones prácticas insospechadas en algunos casos para los propios autores. Muchas de las ideas y métodos en matemática,  física y expresión gráfica se relacionan con la optimización de muy variados aspectos y tienen aplicaciones directas al desarrollo sostenible. Se trata de mostrar la capacidad de estos campos científicos para superar retos de ingeniería y de arquitectura vinculados a la sostenibilidad y avanzar en la formación académica multidisciplinar. En particular, en este proyecto se enfatizará la presencia y la utilidad de conceptos geométricos. 

Los retos planteados, se estructurarían en torno a los epígrafes:

• las necesidades: se establecen los objetivos de desarrollo sostenible, es decir, se expone en qué consiste el problema a resolver o el proyecto a realizar de manera lo más concreta posible. Por ejemplo: diseñar una instalación fotovoltaica en la cubierta de un edificio (forma de los paneles y disposición) para optimizar el rendimiento (ejes sostenibles: ambiental y económico).

• lo disponible: se describe en términos generales qué ideas procedentes de las distintas disciplinas podrían ser útiles en cada caso, enfatizando los conceptos geométricos. Por ejemplo, tipos de superficies, proyecciones, trigonometría, ondas.

• el desarrollo: se desarrolla el problema o se describen las fases del proyecto mostrando cómo se van combinando y aplicando las ideas anteriores. Por ejemplo: cómo conseguir un nivel de radiación solar adecuado, optimizando la orientación y la inclinación y minimizando las sombras.

• los resultados: se analiza en qué medida se consigue el objetivo sostenible pretendido y si es susceptible de ser mejorado. Por ejemplo, se compara con los diseños habituales de este tipo de instalaciones y se estudia cómo simplificar la instalación de los paneles y su mantenimiento.

• las conexiones: se buscan enlaces con otros contextos, en los que una combinación similar de ideas también podría ser útil para mejorar la sostenibilidad. Por ejemplo, diseño de una pavimentación que mejore la accesibilidad y el mantenimiento (ejes sostenibles: social y económico).

En las primeras etapas de la formación universitaria, los estudiantes encuentran dificultades para conectar lo que aprenden con la vida real o el mundo profesional e incluso para relacionar las partes más teóricas con las más aplicadas dentro de una disciplina concreta, puesto que habitualmente se les presentan de manera completamente independiente. Poner en contexto los conceptos que se explican en las diversas asignaturas puede contribuir a una mejor comprensión, a la motivación de los estudiantes y también a producir mejora en sus resultados académicos.

En las etapas finales de la formación universitaria en ingeniería y arquitectura, puede ser interesante promover la realización de trabajos fin de grado o fin de máster centrados en un reto sostenible y que incorporen aspectos típicos de la investigación científica en su resolución.

 En el aprendizaje a lo largo de la vida, “LifeLong Learning”, el acceso a un recurso didáctico que muestra cómo aplicar conceptos teóricos a la resolución de problemas prácticos de sostenibilidad puede contribuir al reciclaje de profesionales en activo o al fomento de la cultura científica en la sociedad.

La colaboración virtual será el modus operandi tanto en la elaboración del recurso por parte del profesorado del proyecto, como en su implantación en las situaciones descritas, fomentando el trabajo en equipo independiente de la localización geográfica.

OBJETIVOS:

Los objetivos principales del proyecto son:

• Crear mediante colaboración virtual un repositorio de retos sostenibles en ingeniería/arquitectura, basados en conceptos matemáticos, físicos y de expresión gráfica, con énfasis especial en los aspectos geométricos. El formato de las aplicaciones será preferentemente el de vídeos breves.
• Dinamizar equipos que colaboran virtualmente pertenecientes a distintos centros y universidades, fomentando el desarrollo de competencias transversales con un enfoque interdisciplinar.

Los objetivos secundarios del proyecto son:

• Integrar en diversas asignaturas la metodología del aprendizaje basado en retos vinculados a las aplicaciones a la sostenibilidad.
• Integrar en diversas asignaturas de posgrado la metodología del aprendizaje basado en investigación vinculada a las aplicaciones a la sostenibilidad.

La calidad del proceso de enseñanza-aprendizaje en ingeniería y arquitectura puede mejorar con la colaboración virtual y un enfoque multidisciplinar que permita tener una visión de conjunto y de este modo entender problemas y soluciones desde una perspectiva de síntesis.

Así mismo, el acceso abierto al repositorio de retos sostenibles en ingeniería/arquitectura contribuirá a la mejora de la calidad al permitir:

• Fomentar el desarrollo de competencias transversales como la capacidad de “trabajar en equipo”, de “emplear tecnologías de la información y de la comunicación” o la de “generar nuevas ideas (creatividad)”.
• Aplicar técnicas de aula invertida para motivar y mejorar el aprendizaje del alumnado de materias básicas en la primera fase de las titulaciones de grado, mostrando aplicaciones reales e interdisciplinares de las asignaturas que están cursando.
• Motivar y mejorar el aprendizaje del alumnado de la última fase de su titulación, resolviendo retos reales e interdisciplinares relacionados con los contenidos académicos.
• Servir de punto de partida para la realización de TFG/TFM e iniciar en el método científico (conexión GIE con Grupos de Investigación).
• Contribuir al aprendizaje a lo largo de la vida (LifeLong Learning) de egresados. En este aspecto, el proyecto daría continuidad a la acción formativa CSSIA “Curvas y superficies para el desarrollo sostenible” realizada por profesorado del GIE MAMI en el curso 2018-2019.
• Complementar la formación interdisciplinar del profesorado universitario y de este modo incrementar la calidad de su docencia en titulaciones de ingeniería y arquitectura.

1.         Revisión de recursos similares existentes por parte del profesorado del proyecto con la asistencia de dos becarios. Enero 2020.

2.         Diseño de la estructura de la videoteca por campos y diseño de la ficha básica para cada reto incluyendo al menos: las necesidades, lo disponible, el desarrollo, los resultados y las conexiones. Profesorado. Febrero-marzo 2020.

3.         Elaboración de los guiones de los vídeos y grabación de los mismos. Profesorado y becarios. Abril, mayo, junio 2020.

4.         Revisión de los resultados obtenidos. Profesorado y becarios. Julio 2018.

5.         Publicación de material en la sección de recursos digitales del Portal de Innovación Educativa de la UPM. Julio 2020. Profesorado.

6.         Difusión y utilización del material en las asignaturas del curso 2020-21 vinculadas al proyecto. Profesorado. Desde septiembre 2020.

En la UPM:

• ETSAM: Curvas y superficies, 2º curso; Intensificación en modelización arquitectónica, 5º curso; Diseño geométrico asistido por ordenador, de Máster habilitante.
• ETSICCyP: Metodologías BIM de Proyecto para la construcción Inteligente, 3º semestre del Master ICCP (optativa), TFM del Master ICCP, Diseño Gráfico. 2º Semestre del Grado ICyT.

En otras universidades:

• UCM, Facultad de Ciencias Matemáticas: Geometría de Curvas y Superficies (Grado de Matemáticas); Geometría Diferencial y Aplicaciones (Grado de Ingeniería Matemática); Geometría Lineal (Grado de Matemáticas y Grado de Ingeniería Matemática).
• USAL, EPS Ávila, Fundamentos Matemáticos en Ingeniería II" (Grados en Ingeniería Civil, Ingeniería de Minas y Energías e Ingeniería en Geoinformación y Geomática)
• UdelaR (Uruguay): Geometría de las representaciones planas del espacio; Principios matemáticos de la estabilidad de las construcciones.

7.         Seguimiento y evaluación de resultados del proyecto. Profesorado. Desde septiembre 2020.

8.         Elaboración y publicación de un artículo relacionado para congreso y/o revista especializada. Profesorado. Desde septiembre 2020 a fin proyecto.

En cuanto a los recursos que se van a elaborar, se describen en el apartado "Productos resultantes".

Respecto a los recusos que pueden servir como base para la realización del proyecto, se consideran los siguientes:

Externos:

• https://dothemath.ucsd.edu/post-index/

      Do the Math. Using physics and estimation to assess energy, growth, options—by Tom Murphy. University of  California, San Diego.

• http://sustainabilitymath.org/
• https://math-for-sustainability.com/ 
• https://www.madrimasd.org/blogs/matematicas/tag/sostenibilidad
• http://ggim.un.org/documents/A_Res_71_313_s.pdf

      Resolución de la Asamblea General de Naciones Unidas el 6 de julio de 2017.

• http://www.etsiinf.upm.es/verificacion/grado/MI/evaluacion_competencias_transversales.pdf

      Sobre evaluación de competencias transversales. Mónica Edwards Schachter. Edmundo Tovar Caro

• https://miriadax.net/web/programacion-parametrica-en-rhinoceros3d-con-rhinopython-y-grasshopper-2-edicion-_201910241409bor

      MOOC UPM “Programación paramétrica en Rhinoceros3d con Rhino.Python y Grasshopper” (MiríadaX)

Internos (recursos previos elaborado por GIE MAMI)

• https://youtu.be/76FwjpyS9Ek

     Webinario: Aspectos geométricos y económicos de la sostenibilidad en los proyectos de infraestructuras. Metodologías BIM para proyecto inteligente (Jesús Alonso, ETSICCyP, UPM). Acción formativa de LifeLong Learning “Curvas y superficies para el desarrollo sostenible”, CSSIA (desde julio 2019, 208 visualizaciones en Canal UPM en YouTube)

• https://youtu.be/iBQpLud1lD8

      Webinario: Aspectos geométricos del diseño sostenible en Arquitectura (Eugenia Rosado, ETSAM, UPM). Acción formativa de LifeLong Learning “Curvas y superficies para el desarrollo sostenible”, CSSIA (desde julio 2019, 104 visualizaciones en Canal UPM en YouTube).

• Librería digital 3D EXPLORA:  https://ggbm.at/gwyw2ng

      Recurso didáctico on line en abierto consistente en una librería de construcciones geométricas realizadas con el software de uso libre Geogebra que permiten la visualización en 3D, interactiva y dinámica, de conceptos relacionados con funciones de dos variables (gráficas, derivadas parciales, curvas de nivel, integrales iteradas), generación de superficies (regladas, de revolución) y diversos aspectos geométricos de curvas, de superficies y de superficies parametrizadas (triedro de Frenet, curvas coordenadas, plano tangente, superficies desarrollables). 

Cada construcción va acompañada de descripciones matemáticas y de explicaciones breves con la finalidad de facilitar el aprendizaje autónomo.

• https://miriadax.net/web/curves-in-engineering-and-architecture-las-curvas-en-ingenieria-y-arquitectura-5-edicion-

     MOOC UPM “Curves in Engineering and Architecture/Las curvas en ingeniería y arquitectura” (Miríadax)

Se medirá el volumen de accesos al recurso digital generado en el Portal de Innovación Educativa de la UPM y a los recursos publicados en el Canal YouTube de la UPM.

Se realizarán encuestas a los estudiantes y al profesorado de las asignaturas en las que se utilice el recurso didáctico propuesto, cuyos resultados se analizarán para extraer conclusiones.

Se compararán los resultados académicos de las asignaturas en las que se utilice el recurso didáctico propuesto, con los resultados de las mismas asignaturas anteriores al uso de dicho recurso.

El principal producto tangible resultante de este proyecto es el recurso didáctico en abierto, denominado “RIAS”, descrito ya en el apartado “Recursos y materiales docentes”, consistente en una en una videoteca de retos sostenibles en ingeniería y arquitectura. La videoteca estará integrada por secciones dedicadas a los diversos aspectos del desarrollo sostenible en ingeniería y arquitectura a los que se puede contribuir desde la matemática, la física y la expresión gráfica, enfatizando los conceptos geométricos.

El potencial de transferencia a nivel interno en la UPM es muy claro, puesto que el propio profesorado del proyecto pertenece a cinco centros de la UPM y se preve su publicación en el Portal de Innovación Educativa de la UPM.

Además, a nivel externo, la participación de profesorado de facultades de ciencias de otras dos universidades públicas de Madrid, de una escuela politécnica del campus de Ávila de la Universidad de Salamanca y de una facultad de ingeniería de Montevideo, Uruguay, amplia el potencial del producto resultante de este proyecto.

A todo esto se añade la apertura a los egresados de titulaciones de ingeniería y arquitectura a través de la diffusion vía el Canal de la UPM en YouTube.

Se elaborarán los siguientes materiales divulgativos: 

- Recurso digital para portal innovación educativa UPM.

- Vídeo divulgativo.

- Noticia para su difusión en la UPM y en los sitios web de centros UPM y de otros centros externos vinculados al proyecto y, a ser posible, en los sitios web de colegios profesionales de ingeniería y arquitectura.

Se prevé una interacción con otro grupo de innovación educativa (GIE) de la UPM y un grupo de investigación (GI) de la UPM:

- El GIE Pensamiento Matemático, cuya coordinadora es la profesora Mariló López González de la ETSICCyP de la UPM.

- El GI Geometría y Aplicaciones, cuyo coordinador es el profesor Leonardo Fernández Jambrina de la ESTIN de la UPM.

Además, se procurará la coordinación con el Centro de Innovación y Tecnología para el Desarrollo humano: itd UPM.