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Ficha Proyecto I.E. 2019-2020



Diseño de aisladores sísmicos de edificios mediante estrategias de trabajo colaborativo basado en TIC

Coordinador(a): JUAN CARLOS MOSQUERA FEIJOO
Co-coordinador(a): LUIS CUETO-FELGUEROSO LANDEIRA
Centro: E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS
Nivel: Nivel 2. Proyectos promovidos por otros colectivos de profesores de la UPM
Código: IE1920.0405
memoria >> prorrogado 2021
Línea: E3. Aprendizaje Basado en Retos - Design Thinking
Palabras clave:
  • Aprendizaje Basado en Retos
  • Aprendizaje Colaborativo
  • Aprendizaje Orientado a Proyectos
  • Evaluación de competencias transversales
  • Internacionalización
  • Uso de las TIC
Miembros de la comunidad UPM que lo componen
Nombre y apellidos Centro Plaza *
JUAN CARLOS MOSQUERA FEIJOO E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS TITULAR UNIVERSIDAD
LUIS FRANCISCO PLAZA BELTRAN E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS L.D. PROF. ASOCIADO
BEATRIZ GONZALEZ RODRIGO E.T.S. DE INGENIERÍA CIVIL L.D. PRF.CONTR.DOCT.
JOSE MERODIO GOMEZ E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS TITULAR UNIVERSIDAD
LUIS CUETO-FELGUEROSO LANDEIRA E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS L.D. PRF.CONTR.DOCT. R.A.
Fernando Suárez Guerra Centro fuera de la UPM OTROS NO UPM
Isabel Chiyón Carrasco Centro fuera de la UPM OTROS NO UPM
Sandro Andrés Martínez Otro centro de la UPM OTROS UPM
Pedro Pampillón Alonso de Velasco 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

Esta propuesta forma parte de un esquema de colaboración internacional para la innovación docente en asignaturas de Ingeniería que se está llevando a cabo con profesores de la Universidad de Jaén y de la Universidad de Piura (Perú). Versa sobre la aplicación de modelos de aprendizaje basado en retos a asignaturas de Master de Ingeniería. En nuestro caso, el alumnado comprende grupos de menso de 30 estudiantes matriculados, lo que propia la formación de equipos de trabajo para abordar la resolución de un problema real y concreto de Ingeniería: el diseño de un aislamiento sísmico de edificios de baja o media altura con dispositivos elastoméricos, de amplio uso en regiones de notable sismicidad, en particular en Perú. 

Se aspira a la participación activa de los estudiantes en grupos de trabajo. Emplearán métodos de inicio a la investigación, mediante un modelo de aprendizaje basado en un problema/proyecto que versa sobre un casos real cuyo análisis no conduce a una solución única. Por una parte se pone énfasis en la adquisición activa de destrezas y conocimiento a través de la investigación. Por otra, se adquieren competencias demostrables que superan los logros del clásico sistema pasivo que se ha dado a asignaturas tecnológicas de Master.

El EEES plantea itinerarios académicos basados en competencias. Este aprendizaje se basa en alcanzar niveles demostrables de adquisición de conocimientos, de modo que la evaluación sumativa y la asistencia pasiva a clase son reemplazadas por logros demostrables y participación activa del discente, que se convierte en el agente principal de su aprendizaje. La capacidad de argumentación es un indicador decisivo de la eficacia de un modelo de aprendizaje basado en competencias.
El trabajo en equipo orientado a la solución de problemas es un cauce adecuado para fomentar la adquisición de unas competencias específicas y otras transversales, que sirvan de iniciación para afrontar la vida profesional y los retos de la sociedad. Se considera que este planteamiento es idóneo en asignaturas tecnológicas de Master; son asignaturas eminentemente prácticas y anticipo de desarrollos del ámbito profesional.

Esta propuesta pretende facilitar la adquisición de competencias mediante trabajo en equipo orientado a la resolución de un problema complejo (diseño de aisaladores sísmicos), con los siguientes rasgos:
- En asignaturas tecnológicas de Master: análisis dinámico y sísmico de estructuras; análisis avanzado de estructuras; Trabajo de Fin de Master.
- Equipos de trabajo de entre 4 y 5 personas, que desarrollarán el trabajo bajo la tutela del profesor.
- Los equipos llevarán a cabo el planteamiento del problema, estudio y alternativas de abordarlo,  formulación y metodología, objetivos cortos operativos de cada fase, propuesta de diseño alcanzado; presentación en público y justificación de la metodología y de la solución.
- Se espera medir su grado de consecución de competencias al percibir su capacidad de argumentación. Desarrollarán colateralmente competencias transversales asociadas al trabajo en equipo y a la exposición en público de lso trabajos

OBJETIVOS DEL PROYECTO

1) Implementar una realización para que los alumnos de Master lleven a cabo el aprendizaje basado en competencias, con la estrategia de trabajo en equipo para afrontar un reto: diseñar un sistema de aisladores sísmicos en un edificio.
2) Internacionalizar estos métodos y estrategias de innovación docente, compartiendo experiencias y conocimientos con los equipos de las universidades implicadas.
3) Incorporar mejoras en los procesos de aprendizaje, que reemplacen a las tradicionales sesiones pasivas de pizarra en el aula, para que los alumnos adquieran conocimientos sólidos demostrables.
4) Mejorar en las asignaturas implicadas el material docente para futuros aprendizajes, para clases más dinámicas y para compartir con otras asignaturas o titulaciones que traten sobre estos contenidos.
5) Desarrollar una aplicación interactiva, en Español y en Inglés, accesible a la comunidad universitaria, para el aprendizaje de este reto del análisis dinámico de estructuras, y cálculo avanzado de estructuras.

CONTRIBUCIÓN A LA MEJORA DE LA CALIDAD

El alumnado de Master en Ingeniería suele mostrar notable dominio de las TIC en sus tareas diarias, aceptable predisposición para trabajar en equipo y manejar conceptos y contenidos de inmediata aplicación tecnológica. La adquisición de competencias sobre ciertos contenidos eminentemente prácticos se dinamiza con el apoyo del trabajo en equipo (Barr, 1998). Ambos apsectos les confieren cierta idoneidad para orientar nuestra estrategia docente hacia los niveles avanzados de la pirámide de aprendizaje (El Sawy y Sweedan, 2010). 
Nuestra experiencia evidencia gran disparidad en el grado de adquisición de competencias entre los estudiantes de estas asignaturas de Master, parte de los cuales son extranjeros en régimen de movilidad. Consideramos que el uso de las TICs puede ayudar a buena parte del alumnado en el aprendizaje de dichas materias con la inclusión de estos recursos, utilizables en sus ordenadores, tablets o smartphones.
El alcance demostrable de esta propuesta consistirá en saber utilizar ciertos contenidos y aplicarlos a situaciones prácticas, del ámbito profesional, en la modalidad de adquisición de competencias. La estrategia mostrada se apoya en las técnicas de aula invertida y trabajo en equipo. 
Se presenta un modelo de aplicación al análisis sísmico de estructuras, si bien es aplicable a otras disciplinas CTIM (Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas). Los resultados de esta estrategia serán mejoras en el grado de satisfacción, en el nivel de los aprendizajes y en las cifras de aprobados.
Se prevé que el fruto final de esta experiencia es la elaboración de un conjunto de apps en MatLab/Octave que aborden el diseño de aisladores sísmicos elastoméricos de un edificio.
Se esperan beneficios derivados de la oportunidad de acceder a estos recursos de aprendizaje fuera de las rigideces que imponen los horarios de clase convencionales (Turner, 2015).
Se ha constatado que el desarrollo por equipos, en sus computadoras personales, de procedimientos y herramientas de simulación (en este caso con un entorno de programación que ellos han llegado a dominar durante su itinerario académico) puede ayudarles a consolidar y dominar los conceptos, fundamentos y desarrollos que les suelen resultar elusivos año tras año, por tratarse de formulaciones complejas o abstractas. En concreto, la aplicación de una normativa sismorresistente conlleva el manejo de innumerables variables, parámetros y expresiones abstractas. La visualización práctica de sus implicaciones dan luz a los alumnos y les capacitan para superar dicha fase conceptual.

ALCANCE Y PÚBLICO OBJETIVO AL QUE SE DIRIGE

Titulación/es Grado:
Titulación/es Máster: MASTER UNIVERSITARIO INGENIERIA DE ESTRUCTURAS, CIMENTACIONES Y MATERIALES
MASTER UNIVERSITARIO EN PLANIFICACION Y GESTION DE INFRAESTRUCTURAS
MASTER UNIVERSITARIO EN INGENIERIA DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
Nº de Asignatura/s: 3
Centro/s de la UPM:
  • E.T.S. DE INGENIERÍA CIVIL
    E.T.S. DE INGENIERÍA CIVIL
    E.T.S. DE INGENIERÍA CIVIL
    E.T.S. DE ING. DE CAMINOS CANALES Y P.
    E.T.S. DE ING. DE CAMINOS CANALES Y P.
    E.T.S. DE ING. DE CAMINOS CANALES Y P.
  • FASES DEL PROYECTO Y ACCIONES QUE SE VAN A DESARROLLAR

    El esquema de aprendizaje se ha diseñado combinando un proceso de aula invertida con el trabajo en equipo. Se divide el grupo en equipos de entre 4 y 5 componentes; cada grupo designa un coordinador. El proceso formativo se divide en 5 etapas, cada una de una semana. Se inicia con una exposición en el aula por parte del profesor, sobre el punto de partida, el índice y alcance de las fases y la meta final del proceso. Se ilustran los principios, conceptos, formulaciones, etapas, metas y resultados a alcanzar. Se ha constatado que al comienzo de cada etapa es muy útil dedicar una sesión de aula a introducir los nuevos conceptos, formulaciones y relaciones que tienen que abordar en su fase de estudio autónomo. Se suele dedicar la última clase del horario semanal para que dispongan del fin de semana para su estudio personal y su interacción de equipo. Para ello, los estudiantes disponen de referencias, direcciones de Internet, así como material diverso para realizar el aprendizaje a su propio ritmo y además elegir el idioma (español o inglés).
    Cada semana los diversos equipos han de presentar en el aula sus avances, las competencias alcanzadas, las carencias detectadas, incertidumbres, inconvenientes y desviaciones respecto de la progresión estimada inicialmente. Realizan una presentación en público de su trabajo, resaltando los avances desde la sesión semanal anterior. Los componentes de los demás equipos pueden intervenir en turno de preguntas y asignar puntuaciones. A medida que progresa el curso, van escribiendo un documento con el alcance de su trabajo, el punto de partida e hipótesis, la metodología y formulación empleadas, el desarrollo, los resultados, las conclusiones y puntos de mejora o ampliación. 
    Al final del trabajo también aportan una o varias apps, normalmente codificadas en MatLab, que ejecutan partes de los procesos que han tenido que acometer, y que eventualmente podrían ser útiles en el ámbito profesional. Los alumnos utilizan sus computadoras portátiles o tabletas para la elaboración del material fruto del trabajo de sus equipos.

    RECURSOS Y MATERIALES DOCENTES

    Se dispone de material docente online elaborado en años anteriores, tanto documentación, videos, apps y recursos web elaborados por los profesores. También algunos alumnos brillantes en cursos pasados han publicado algunas apps en la Comunidad de usuarios de MatLab.
    Cada equipo elaborará:
    * Un minivideo sobre aspectos esenciales y conceptos imprescindibles del análisis sísmico según el método modal espectral a partir de una norma sismorresistente.
    * Un documento que describa los fundamentos teóricos, el desarrollo, la formulación, el cálculo, diseño y la aplicación a un ejemplo de un aislador sísmico elastomérico en un edificio de  configuración determinada para cada equipo.
    * Una presentación completa sobre el resumen del documento anterior: la concepción, fundamentos, desarrollo, cálculo, diseño, aplicación a un ejemplo de implantación de un aislador sísmico elastomérico en un edificio específico para cada equipo.
    * Una o varias apps de MatLab que abordan el proceso completo de diseño de un aislador. La app de cada equipo se probará en los ejemplos de los demás.
    * Un tablón o mural virtual entre equipos con la síntesis del proceso, para que quede como material de estudio para cursos sucesivos.
    Los equipos de trabajo son libres de elaborar material adicional.

    SEGUIMIENTO Y EVALUACION

    La asignatura se imparte en Inglés, simultáneamente a alumnos de dos titulaciones de Master diferentes. En una de ellas el alumnado procede mayoritariamente del extranjero. La parte designada como de aprendizaje basado en competencias puntúa un 25% en la nota final. 
    Se prevé un sistema de seguimiento semanal, durante las presentaciones que realizan los equipos en clase
    * Pruebas y verificaciones: para que cada equipo exponga sus avances, opiniones, contrariedades y necesidades de ayuda o de mejora.
    Una vez terminada la codificación de cada app por equipo, se probarán con los datos de los demás grupos.
    * Encuestas de cada etapa y matriz de competencias: al final de cada etapa, los equipos reflejan su grado de consecución de logros; se obtendrá retroalimentación sobre sus progresos individuales. Se cumplimentará una matriz de competencias (Smith y Smarkusky, 2005). Se basa en rasgos o características en forma de rúbricas que contienen frases del tipo "Yo puedo..." en las diversas áreas competenciales. Mediante marcas de colores en las celdas de la matriz, los estudiantes expresan si ya pueden (verde), pueden parcialmente (amarillo) o no pueden (rojo) hacer todavía una determinada tarea fruto del aprendizaje de cada fase. Comenzando por una tarea marcada en rojo, los estudiantes empiezan por el nivel inferior o el de la mínima exigencia. Esto les ayuda a planificar sus aprendizajes autónomos en la fase de estudio, así como el papel a desempeñar dentro del equipo en cada etapa. Así, la matriz de competencias va mostrando el camino de aprendizaje trazado por cada estudiante en el grupo de trabajo.
    * Encuestas al finalizar el semestre: nos ayudará a reelaborar los aspectos que contribuyan a mejorar estos recursos de aprendizaje. Asimismo, se compararán los logros alcanzados por ellos con los de otros grupos que han aprendido por el método tradicional de clases presenciales.
    * Indicadores de proceso: la percepción del profesor y las encuestas de cada actividad.
    * Indicadores de resultados: al final de semestre, serán estudios comparativos.

    Se pondrá especial interés en medir la mejora alcanzada en cada etapa que compone el proceso formativo, el esfuerzo invertido por los alumnos, su grado de satisfacción y la calidad del material didáctico que han de elaborar.
    Se considera necesario poder profundizar en establecer un sistema de medición múltiple de las competencias adquiridas en cada etapa, para identificar más logros de aprendizaje, como por ejemplo la capacidad de liderazgo en los equipos. Esto implica adquirir más información útil para la toma de decisiones en cursos futuros, como por ejemplo sobre el tiempo asignado para transmitir las instrucciones y guías de los grupos y sus tareas en cada fase, o si conviene incrementar la aplicación del método a otras unidades didácticas y por ende su peso en la puntuación final de la asignatura

    PRODUCTOS RESULTANTES

    Cada equipo elaborará:
    * Un minivideo sobre aspectos esenciales y conceptos imprescindibles del análisis sísmico según el método modal espectral a partir de una norma sismorresistente.
    * Un documento que describa los fundamentos teóricos, el desarrollo, la formulación, el cálculo, diseño y la aplicación a un ejemplo de un aislador sísmico elastomérico en un edificio de  configuración determinada para cada equipo.
    * Una presentación completa sobre el resumen del documento anterior: la concepción, fundamentos, desarrollo, cálculo, diseño, aplicación a un ejemplo de implantación de un aislador sísmico elastomérico en un edificio específico para cada equipo.
    * Una o varias apps de MatLab que abordan el proceso completo de diseño de un aislador. La app de cada equipo se probará en los ejemplos de los demás.
    * Un tablón o mural virtual entre equipos con la síntesis del proceso, para que quede como material de estudio para cursos sucesivos.
    Los equipos de trabajo son libres de elaborar material adicional.
    - Este material será de libre acceso para la comunidad universitaria antes enumerada. 
    - Un informe final más una ponencia para presentar a un congreso sobre Aprendizaje e innovación educativa.

    MATERIAL DIVULGATIVO

    * Las aplicaciones antes citadas se pondrán a disposición del resto de la comunidad universitaria en la Web http://spade.caminos.upm.es y en Moodle
    * Al menos una ponencia para presentar a un congreso sobre innovación educativa; miembros del equipo en años anteriores presentaron ponencias en congresos internacionales celebrados en España.
    * Un informe final con instrucciones de uso de las apps, resultados de las pruebas entre los alumnos y conclusiones.
    * Se prevé redactar un artículo para una revista indexada sobre innovación educativa.

    COLABORACIONES

    El coordinador de la propuesta participa como miembro activo en un equipo de innovación educativa que la Universidad de Piura (UDEP) inició hace cuatro años. Se pretende compartir el desarrollo y los recursos finales para puesta a disposición del equipo de la UDEP, coordinado por la profesora Isabel Chiyón Carrasco (isabel.chiyon@udep.pe), Decana de la Facultad de Ingeniería. Se ha incorporado desde hace un año el profesor Fernando Suárez Guerra, de la Universidad de Jáen (Departamento de Mecánica de Medios Continuos y teoría de Estructuras)