El presente proyecto se pretende desarrollar en diversas asignaturas de la ETSIME como son “Mecánica de Fluidos”, “Mecánica de Fluidos e Hidráulica”, “Transferencia de Calor y Materia”, “Geología” (GITM+GIG+GIRECE), “Geología” (GITA), “Riesgos Geológicos”, “Mecánica de Medios Continuos” y “Modelización 1: Mecánica de Medios Continuos”. Con este abanico de asignaturas llegaríamos a todos los grados y algún máster de los que se imparten en la ETSI Minas y Energía.

Las asignaturas de Fluidos (“Mecánica de Fluidos”, “Mecánica de Fluidos e Hidráulica”) son obligatorias de 6 créditos y se imparten en el segundo semestre del 2 curso de todos los grados de la escuela (Grado en Ingeniería de la Energía – GIE; Grado en Ingeniería Geológica – GIG; Grado en Ingeniería en Tecnología Minera – GITM; Grado en Ingeniería de los Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos - GIRECE). En general la asignatura cuenta con entre 200 y 300 alumnos divididos en 4 grupos de alrededor de 70 alumnos.

La asignatura de “Transferencia de Calor y Materia” se imparte en la titulación del GIE en el segundo semestre del 2º curso también tiene carácter obligatorio y consta de 6 créditos y suele tener entre 120 y 160 alumnos, divididos en 2 grupos de unos 70 alumnos. Esta asignatura también se imparte en los grados GIRECE y GITM, pero consta de 4.5 créditos, siendo también obligatoria y se imparte en el 1 semestre del 3º curso. Esta materia suele tener entre 50 y 80 alumnos en 1 grupo.

En cuanto a la asignatura de “Geología” se imparte en el 1º semestre de 2 curso en los grados de GIG, GIRECE y GITM, consta de 6 créditos y es de tipo básica. En esta asignatura se suelen tener entre unos 120 y 160 alumnos, divididos en dos grupos de unos 70 alumnos. Existe otra asignatura de “Geología” del Grado en Ingeniería en Tecnologías Ambientales (GITA) en el que participan varias Escuelas de la UPM. Se imparte en el 1º semestre de 1er curso, consta de 6 créditos y es de tipo básica. En esta asignatura se suelen tener entre unos 120 alumnos, divididos en dos grupos de unos 60 alumnos. Además, y en relación con la geología, abordaremos la asignatura de “Riesgos Geológicos” del Máster Universitario en Ingeniería Geológica con 6 créditos de carácter optativa y que se imparte en el segundo semestre del Máster (septiembre-enero). Aquí se suelen tener unos 5/10 alumnos.

En la asignatura de “Mecánica de Medios Continuos” que se imparte en el Máster de Ingeniería Geológica con 4.5 créditos de carácter obligatorio y que se imparte en el primer semestre del Máster (febrero-julio). Aquí se suelen tener unos 5/10 alumnos. En la Asignatura “Modelización 1: Mecánica de Medios Continuos” que se imparte en el Máster oficial de Ingeniería de Minas con 3 créditos de carácter obligatorio y que se imparte en el primer semestre del Máster (septiembre-enero). Aquí se suelen tener unos 50/70 alumnos.

El objetivo principal del proyecto es mejorar la adquisición de competencias y resultados de aprendizaje en los laboratorios y en la resolución de ejercicios. Además, confiamos en que la aplicación de este PIE mejore las competencias transversales (con el uso de la tecnología) y finalmente los resultados en la asignatura. Esto se va a realizar a través de una metodología activa mediante técnicas de gamificación con el uso de recursos tecnológicos innovadores que motiven e impliquen al estudiante en su propio aprendizaje. Para ello, se plantean diferentes etapas, fases y contenidos en función de la madurez de los recursos en las diferentes materias donde se va a aplicar este PIE. Es evidente que cada asignatura tendrá unos requerimientos diferentes (se detallan en la sección “FASES DEL PROYECTO Y ACCIONES QUE SE VAN A DESARROLLAR EN ORDEN CRONOLÓGICO”) pero en general las tareas a realizar para finalizar con éxito este proyecto son:

1. Preparación de microcontenidos digitales 1. Se pondrá a disposición de los estudiantes vídeos relacionados con las prácticas de corta duración (no más de 5/7 minutos) y mediante el uso de H5P se realizarán unas preguntas asíncronas para la formación del estudiante que le permitan ir estudiando según van viendo el video.
2. Preparación de microcontenidos digitales 2. Se pondrá a disposición de los estudiantes vídeos sobre la resolución de ejercicios de clase o examen (no más de 5/7 minutos) y mediante el uso de H5P se realizarán unas preguntas asíncronas, además de que el alumno tendrá que ir eligiendo su propio camino para la resolución del ejercicio (al estilo “elige tu propia aventura” sirva este video de ejemplo - https://h5p.org/branching-scenario), para la formación del estudiante que le permitan ir estudiando según van viendo el video.
3. Preparación de recursos tecnológicos de carácter innovador. En algunas asignaturas donde se requiere la entrega de un informe de las prácticas se va a sustituir por el desarrollo de una APP en Matlab (programa que aprenden los alumnos en varias asignaturas del 1º curso) que permita al alumno procesar los datos de las prácticas, para realizar su informe correspondiente mediante la APP y realizar una serie de juegos dentro de la APP para asentar los conocimientos. Además, se le realizan preguntas que ejerciten su pensamiento crítico. Esta APP genera un fichero Excel codificado para cada alumno en base a su DNI (para evitar copias) y se envía vía MOODLE para su evaluación. En función de los resultados y el buen hacer en los juegos tendrán una nota u otra.
4. Trabajo en casa. El alumno hará uso del material elaborado en la fase (1), (2) y (3) por el profesorado para la preparación de las prácticas, los exámenes de prácticas, el estudio de las partes prácticas de una asignatura o la entrega de los informes correspondientes.
5. Para la evolución de los alumnos y sus resultados, tendremos grupos de control en algunos casos y en otros se compararán los resultados con los de años anteriores al proyecto.

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 los grupos donde se implante o use 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.

Se pretenden conseguir los siguientes objetivos:

• Uso de recursos tecnológicos digitales de carácter innovador.
• Fomentar el trabajo continuo no presencial por parte de los alumnos con un alto contenido de autoevaluación y aprendizaje guiado (autónomo y flexible).
• Mejorar las tasas de éxito y reducir el absentismo en las clases a través de la motivación de los alumnos con la gamificación empleada.
• Por último y de algún modo incluida en las anteriores, el desarrollo y evaluación de competencias transversales como: organización y planificación, uso de las TIC o resolución de problemas.
• Divulgación de los resultados obtenidos en esta experiencia.

El problema continuado en las enseñanzas prácticas de laboratorio y reportado por diversos autores es que, a pesar de su utilidad, los resultados de aprendizaje son limitados o no se aprovechan en todo su potencial. Esto es debido a que en muchas ocasiones por el diseño de las prácticas el alumno ve estas prácticas como algo que hay que hacer para superar la asignatura o incluso como un estorbo en su semestre. La idea es cambiar esta percepción a través de contenidos digitales o tecnológicos de carácter innovador que nos permita conectar con los alumnos, guiarles en su aprendizaje a través de estos contenidos (diseñados tipo juego/reto) que les permita mejorar sus conocimientos, así como en algunos casos su nota.

Además de esto, se pretende que estos microcontenidos sirvan como entrenamiento para los exámenes de prácticas en las asignaturas de “Geología” donde los alumnos hacen las prácticas y semanas más tarde tienen el examen. De esta manera les proporcionamos herramientas de estudio como si tuvieran el mineral en casa… (ver detalles en la sección “FASES DEL PROYECTO Y ACCIONES QUE SE VAN A DESARROLLAR EN ORDEN CRONOLÓGICO”).

En las asignaturas donde vamos a trabajar los contenidos prácticos de ejercicios el objetivo es guiar al alumno proporcionándole las herramientas y técnicas de resolución necesarias para mejorar su rendimiento. Digamos que en estas asignaturas como en el examen se deja todo el material el alumno descuida el estudio y las tasas de éxito no son las esperables, especialmente en el MUIM. Es por ello, que entendemos de la necesidad de herramientas que nos ayuden a “enganchar” al alumno y motivarle para que se haga un ser activo en su propio aprendizaje.

Como se menciona en la sección “DESCRIPCIÓN” este proyecto tiene diferentes alcances según la madurez de la asignatura a mejorar y por tanto, se detallan las tareas y trabajos en función de cada asignatura.

• “Mecánica de Fluidos” + “Mecánica de Fluidos e Hidráulica”: en estas asignaturas los laboratorios se vienen impartiendo desde hace 3 años. Ambas constan de 4 prácticas divididas en dos sesiones de 2 h cada una (una en febrero/marzo y la otra en abril/mayo). Primero al alumno se le recomienda que vea un video divulgativo sobre las prácticas a realizar de unos 5 minutos. Luego el alumno viene al laboratorio en grupos de unas 10 personas, realiza la práctica toma los datos pertinentes en el guion que tiene a su disposición y una vez terminado va a su casa. En el laboratorio tiene a disposición unos posters que explican en gran medida el trabajo que tienen que realizar, los alumnos suelen fotografiarlos. El curso pasado desarrollamos una aplicación de Matlab para cada práctica (un total de 4 recursos tecnológicos de carácter innovador y que han sido inscritos como obra en el Registro de la Propiedad Intelectual a través de la OTRI-UPM) donde el alumno de manera individual trabaja los contenidos y cálculos de esa práctica, se le plantea un juego dentro de esa práctica y alguna pregunta para el desarrollo del pensamiento crítico. Esta App genera un fichero Excel codificado según el DNI de cada alumno (cada App tiene una codificación diferente) y ese fichero lo envía al profesorado en una fecha límite. Todo esto se realiza en MOODLE. Los resultados de este trabajo se pueden encontrar en la página 76 del libro de actas del CINAIC 2021 (https://zaguan.unizar.es/record/107704/files/BOOK-2021-018.pdf). Hasta ahora estas prácticas eran obligatorias para todos los alumnos, pero se les calificaba como apto o no apto sin repercusión en la nota.

Con este PIE pretendemos modificar y mejorar alguna dinámica. Lo primero será la mejora de los videos previos a cada práctica con la tecnología H5P. En ellos se le lanzarán preguntas al alumno de diferentes dificultades y el alumno según ve el video deberá contestar. La visualización de los videos será obligatoria para realizar el laboratorio. En cuanto al desarrollo de la App, se pretende mejorar con nuevos juegos y la inclusión de niveles de dificultad, para adaptarnos al nivel de cada alumno. Además, y como novedad este curso, el alumno que sea capaz de responder a las preguntas de las App y resuelva los juegos podrá tener hasta 0.6 puntos extra (0.1 para dos de las prácticas y 0.2 para otras dos), en su calificación final de la asignatura. Todo este trabajo se desarrollará durante los meses de enero a marzo, dentro del proyecto, aunque seguramente haya empezado antes.

• “Transferencia de Calor y Materia”: en este caso, hay que terminar de diseñar las prácticas de laboratorio con los equipos que han sido adquiridos recientemente y que están en proceso de entrega. Para ello, y una vez tengamos la versión definitiva de las prácticas, crearemos unos pósteres que estarán en el laboratorio a disposición de los alumnos. También crearemos unos videos con preguntas con la herramienta H5P (al igual que en fluidos). Por supuesto generaremos la App de Matlab con diferentes juegos que se adapten al nivel de cada alumno para que pueda ir resolviéndolos y en función del nivel adquirido tener una nota u otra. Similar a lo que se realiza en los laboratorios de fluidos. El desarrollo de esto tendrá lugar entre enero y abril, pero tendrá continuidad en el tiempo, puesto que seguramente después de esta experiencia piloto tengamos que introducir cambios y/o mejoras durante el resto de los meses del proyecto. Este primer curso de febrero a junio se desarrollarán los contenidos que den tiempo, pero con el objetivo de estar 100% operativos para la materia que se imparte desde septiembre a enero de 2022. De hecho, para los alumnos de GIE este primer curso de impartición la actividad tendrá un carácter voluntario, mientras que para los alumnos de GITM o GIRECE será obligatorio ya a partir de septiembre de 2022.

• “Geología”: para estas asignaturas se van a generar unos modelos 3D de cada uno de los minerales (al menos 30 minerales) y rocas (al menos 30 rocas) que se emplean en las prácticas, después (y junto con el modelo) se realizarán unos vídeos (3-4 minutos) por cada ejemplar basándose en las prácticas habituales de laboratorio (identificación de las propiedades de los minerales y rocas: raya, color, dureza, tipo de estructura mineral, sabor, reacción frente a un ácido, etc). Una vez hecha cada una de estas pruebas el vídeo se para y se le plantean opciones de respuesta al alumno. De algún modo es elegir “tu propia historia” (similar a los famosos libros). Se podrán emplear ejemplares reales y modelos 3D de minerales y rocas que se están realizando ya con técnicas de restitución fotogramétrica. Los vídeos y sus preguntas se integrarán con la herramienta H5P. Estos vídeos estarán a disposición de los alumnos en MOODLE una vez realizadas sus sesiones de prácticas presenciales y les servirán como una excelente herramienta de estudio. De alguna manera es llevarles el laboratorio a casa. Les servirá para mejorar el aprendizaje ya que tienen que superar una evaluación práctica de reconocimiento de las propiedades y clasificación de minerales y rocas. También se plantea la realización de estos vídeos para imágenes sobre morfologías geológicas para que el alumno las identifique y responda a cuestiones sobre su génesis. Esto se desarrollará de cara al primer semestre del curso 2022-23, pues es cuando se imparte dicha materia.

• “Riesgos Geológicos” en esta asignatura nos planteamos la realización de vídeos con H5P de zonas restituidas en 3D para itinerarios geológicos en zonas de riesgos. Dada la limitación en las salidas de campo, trataremos de traer las características más importantes del campo a la clase. Además, si el desarrollo de las App lo permite, la idea es hacer las App para que el alumno pueda trabajar sobre diferentes riesgos geológicos y analice cómo puede influir un parámetro como desencadenante del riesgo y las consecuencias que se puedan derivar.
• “Mecánica de Medios Continuos”: para estas asignaturas impartidas en dos másteres (MUIG y MUIM) llevamos tiempo observando que como en el examen el alumno puede llevar todo el material que desee, parece que se confían y los resultados no son los esperables, especialmente por evaluación continua. Parece que muchos de los alumnos trabajan (especialmente los alumnos del MUIM) y que no tienen tiempo de asistir a las clases. Por ello, vamos a grabar ejercicios de tipo examen en video con la resolución paso por paso y explicada. Sin embargo, esto lo vamos a realizar con la tecnología de H5P con el fin de que el alumno elija su propio camino, dada una serie de opciones, hasta llegar a la solución. Si la solución no es la correcta al alumno se le derivará al video que le explica y razona cuales son los pasos correctos para llegar a dicha solución (siguiendo la filosofía anterior de “elige tu propia aventura”). Una primera fase de implementación se realizará de cara a la asignatura del MUIG de enero a junio de 2022, mientras que la segunda fase y completa de esta parte del PIE será ejecutada de cara a la asignatura del MUIM de septiembre a enero de 2022-23.

• El propio diseño del proyecto hace que los indicadores de logro o consecución en cuanto a los videos, los test realizados en los propios videos y demás sean fáciles de medir a través de las métricas de MOODLE. Esto es válido para todas las asignaturas donde se implementen los videos con tecnología H5P.
• En cuanto a los entregables de Excel vía las App de Matlab, será sencillo corregirlos mediante una rúbrica (quizá a modo de software) diseñada a tal efecto que califique dichos entregables. Es evidente que también será sencillo a través de MOODLE medir el grado de entrega de estas tareas por parte de los alumnos.
• Mediremos con grupos de control o comparando con resultados de años anteriores en las evaluaciones continuas o en los resultados de las prácticas, si las medidas desarrolladas dentro de este PIE se han reflejado positivamente en el desempeño (notas) de los estudiantes.
• Para la obtención de la retroalimentación de los alumnos, opiniones abiertas, su visión del aprendizaje respecto a otras clases que empleen la metodología tradicional, etc. emplearemos un cuestionario tipo SEEQ (Students´ Evaluation of Educational Quality).

• App de Matlab. Como se ha mencionado estas App están desarrolladas ya para las asignaturas de fluidos. Se pretenden desarrollar para las asignaturas de “Transferencia de Calor y Materia”. Aunque las primeras están en trámites de obtener su registro de software se pondrían a disposición de la comunidad UPM sin ningún problema. Lo mismo se piensa hacer con las App que desarrollaremos para las asignaturas de “Transferencia de Calor y Materia”. Parece evidente que estas App también pueden ser comercializadas a Universidades o Centros que requieran de una herramienta similar, y no sólo las App sino el paquete completo con la “digitalización” de las prácticas.
• Los microcontenidos digitales desarrollados serán de acceso libre por toda la comunidad educativa UPM. En general, tenemos una cuenta de Google (YouTube) para cada una de las asignaturas, pero estos videos pueden subirse al repositorio institucional (si así se estima necesario) y que tengan acceso todos los miembros que formamos la UPM.
• Además, los microcontenidos digitales tipo videos (especialmente los de “Geología” y “Mecánica de Fluidos”) se pueden distribuir en otras Escuelas de la Universidad Politécnica, Facultades de otras Universidades e institutos para su uso en las asignaturas de “Ciencias de la Tierra” y “Física” para motivar al alumnado y ayudarles a entender mejor lo que estudian.

• El material divulgativo que se pretende realizar en base a los resultados del proyecto es principalmente dos artículos en revistas de impacto del Journal Citation Reports, tal y como han realizado los miembros de este PIE en proyectos anteriores.
• Asistencia al 10º Congreso Internacional TEEM’22 (Technological Ecosystems for Enhancing Multiculturality) dentro de los tracks “Track 5. Educational Innovation”, “Track 4. Gamification and Games for Learning (GAMILEARN)” o “Track 7. Engineering Education: New challenges, new approaches”.
• También si los presupuestos lo permiten asistencia al 6th “International Symposium on Gamification and Games for Learning – GAMILEARN 2022)”, que a veces coincide en con el TEEM en el Track 4.
• También se asistirá al congreso Internacional sobre Aprendizaje, Innovación y Competitividad (CINAIC) que tendrá lugar previsiblemente en el año 2023 (se realiza cada dos años y la última edición ha sido en octubre de 2021).
• Elaboraremos diferentes noticias para su publicación en el Blog ePolitécnica, así como en la web de la ESTIME.
• Participaremos en las jornadas o seminarios que se organicen en el contexto de nuestra universidad.
• Elaboraremos un material divulgativo, seguramente en formato póster y trípticos, describiendo la experiencia realizada para dar difusión por las diferentes escuelas.
• Se plantea que el material elaborado en relación con la Geología, sirva de complemento y apoyo al Laboratorio virtual de reconocimiento de minerales y rocas que está en proceso de elaboración.

Se cuenta con el asesoramiento del profesor de la Universidad Politécnica de Madrid el Dr. Ángel Fidalgo Blanco experto reconocido en innovación educativa y que siempre colabora de manera activa con este grupo de profesores.

Por supuesto se cuenta con la ayuda del GATE para el desarrollo de las herramientas H5P. Muchos de los videos a grabar se desarrollarán en el aula SAGA de la ETSIME, y para los videos de los laboratorios contaremos con el servicio de audiovisuales de la ETSIME.