El proyecto propuesto se desarrollará en las asignaturas “Materiales de Construcción I” y “Materiales de Construcción II” de la titulación de grado “Ingeniería Civil y Territorial” y doble grado en “Ingeniería Civil y Territorial y Administración y Dirección de Empresas” que se imparten en la ETSI de Caminos, Canales y Puertos.

“Materiales de Construcción I” es una asignatura común obligatoria que se imparte durante el primer semestre del segundo curso de los grados de “Ingeniería Civil y Territorial” y “Doble Grado de Ingeniería Civil y Territorial y Administración y Dirección de Empresas”. Esta asignatura tiene una carga lectiva de 4,5 ECTs y tiene una media de 250 estudiantes matriculados repartidos en tres grupos de aproximadamente 90 estudiantes cada uno.

“Materiales de Construcción II” es una asignatura común obligatoria que se imparte durante el segundo semestre del segundo curso de los grados de “Ingeniería Civil y Territorial” y “Doble Grado en Ingeniería Civil y Territorial y Administración y Dirección de Empresas”. Esta asignatura tiene 4,5 créditos y tiene una media de 250 estudiantes matriculados repartidos en tres grupos de aproximadamente 90 estudiantes cada uno.

Ambas asignaturas cuentan con clases de laboratorio de apoyo. En total, son cuatro prácticas, dos por cada asignatura. Las prácticas se realizan en grupos de alrededor de 14 alumnos, lo que facilita una enseñanza más personalizada y la participación activa de los estudiantes en los experimentos propuestos. La metodología aplicada para el desarrollo de estas prácticas puede consultarse en el libro de Actas del Congreso de Innovación Educativa CINAIC 2021, y, en concreto en el artículo al que corresponde el siguiente enlace:

https://zaguan.unizar.es/record/107758/files/055.pdf

El objetivode estas prácticas es reforzar los conceptos que se tratan en las clases teóricas. Es bien sabido que las clases de laboratorio permiten a los estudiantes comparar los resultados experimentales con la teoría y relacionar los experimentos y los resultados con aplicaciones en el mundo real, obligándoles también a lidiar con la incertidumbre de los resultados experimentales y trabajar con los conceptos de la teoría de errores. De este modo, además de ayudar a la comprensión de la asignatura, el estudiante se sentirá atraído por todo aquello que tenga una aplicación real y directa de la materia.

Con la intención de reforzar los conocimientos adquiridos en el laboratorio y mejorar la motivación y competencias transversales de los estudiantes, se ha decidido implementar una serie de actividades complementarias a las ya existentes. Dichas actividades incluyen la implantación de un laboratorio virtual de apoyo a los experimentos realizados en el laboratorio y una actividad de gamificación que favorezcan la motivación e implicación de los estudiantes en la buena praxis de laboratorio.

La asignatura de “Materiales de Construcción I” cuenta con dos clases de laboratorio durante el semestre, donde los estudiantes estudian la densidad y porosidad de los materiales de construcción y la resistencia a tracción y dureza de los metales empleados en construcción. La comprensión de estos conceptos es clave para la resolución de los problemas propuestos en la asignatura. Se ha detectado que la primera práctica a la que se enfrentan los estudiantes de ambos grados les resulta, a pesar de ser conceptualmente la más sencilla, una de las más complicadas. Esto puede ser por la inseguridad de los estudiantes cuando llegan al laboratorio, donde aún no disponen de la confianza suficiente para enfrentarse a un nuevo entorno y metodología de trabajo. Por este motivo, se ha decidido implantar en la primera práctica, donde se estudia la densidad de los materiales de construcción, un sistema de entrega de tarea en Moodle a través de un laboratorio virtual. Los mismos experimentos realizados en el laboratorio serán simulados online. De este modo, el estudiante podrá introducir los datos recopilados en el laboratorio reviviendo la experiencia de forma virtual. Se busca, por tanto, que la entrega de la tarea se realice de forma dinámica, estimulando al estudiante a jugar con los conceptos explicados. Igualmente, se espera que el estudiante mejore sus competencias transversales como son el uso de las TIC y el análisis de datos.

Asimismo, la asignatura de “Materiales de Construcción II” consta de dos clases de laboratorio. En la primera práctica, además de otros experimentos, los estudiantes fabrican un mortero que, en la segunda práctica, ensayan a flexión y a compresión simple en el laboratorio. Se ha observado que la primera práctica, más activa y donde los estudiantes son capaces de fabricar algo aumenta su motivación. Sin embargo, en la segunda práctica, donde los estudiantes, por motivos de seguridad, no pueden participar tan activamente en los experimentos propuestos, disminuye su interés. Por esta razón , se ha decidido implantar una actividad de gamificación que aumente la motivación del estudiante. Esta actividad consistirá en premiar al grupo de estudiantes que haya fabricado en el laboratorio el mortero con una mayor resistencia a compresión y a flexión. De este modo, se espera que los estudiantes se impliquen más en la primera práctica donde fabrican este material y que estén más motivados e interesados en conocer los resultados de los experimentos realizados en la segunda práctica. Además, este premio, que no tiene por qué darse a los alumnos más avanzados de la clase, si no a los más habilidosos en el laboratorio, se cree que puede servir como refuerzo positivo a aquellos estudiantes que  tienen una mayor dificultad al cursar la asignatura. Finalmente, se espera que los alumnos se preocupen más en sintetizar y analizar los datos medidos en el laboratorio, reforzando así ambas competencias transversales.

Los objetivos que se pretenden alcanzar en este proyecto son:

• Desarrollo de tareas dinámicas mediante laboratorios virtuales que permitan al estudiante replicar los experimentos realizados en el laboratorio, reforzando así su aprendizaje autónomo.
• Aumentar la motivación de los estudiantes a participar activamente en las clases de laboratorio mediante la gamificación.
• Mejorar las competencias transversales de los estudiantes, tales como el análisis y síntesis de datos, así como el uso de las TIC.
• Divulgación del laboratorio virtual resultante, así como de los resultados de la actividad propuesta en la motivación y aprendizaje de los estudiantes.

Generalmente, en los primeros años de ingeniería, el profesor se encuentra con que los estudiantes sólo aspiran a aprobar las asignaturas que cursan, frente al deseo de acumular los conocimientos necesarios para el desarrollo de la profesión o de profundizar más en las materias ofertadas. Por ello, es difícil implicar a los estudiantes en las actividades propuestas durante una asignatura, siendo incluso elevado el abandono de la misma.

Sin embargo, las clases de laboratorio favorecen un entorno personal y la participación activa del estudiante en el aprendizaje de los conceptos teóricos. Partiendo de estas ventajas, las actividades propuestas en este proyecto buscan una mayor implicación y motivación del estudiante en el aprendizaje de la materia, así como en el desarrollo de sus competencias transversales. Se busca que el alumno sea capaz de manejar con destreza los conceptos adquiridos tanto en clase de teoría como en el laboratorio de una forma amena, bien mediante herramientas tecnológicas como son los laboratorios virtuales, bien mediante la gamificación, compitiendo con sus compañeros. De este modo, se pretende aumentar el interés del mayor número de estudiantes por el estudio de la asignatura.

Las diferentes acciones a realizar en el proyecto propuesto se pueden distribuir en orden cronológico de la siguiente forma:

1. “Materiales de Construcción II”: Esta asignatura se desarrolla durante el segundo semestre del segundo curso (semestre primavera). Aprovechando la organización de los grupos de la primera práctica en Moodle durante el mes de abril de 2022, se publicitará en la plataforma el premio al grupo que realice el mortero con mayor resistencia a compresión y a flexión. Igualmente, a cada grupo durante el desarrollo de la primera práctica se le informará de la existencia deeste premio. Posteriormente, cuando finalicen las segundas prácticas que se realizarán durante el mes de mayo de 2022, y después de que los estudiantes hayan entregado sus trabajos, se comunicará en Moodle el grupo ganador y sus integrantes. Se reservará un aula y se convocará entonces durante el mes de junio de 2021, sin interferir en los exámenes a que los estudiantes asistan a la entrega de premios. En dicha “ceremonia” se hará entrega a cada integrante del grupo ganador de un diploma y de un regalo.
2. “Materiales de Construcción I”: Como se ha mencionado anteriormente, esta asignatura se desarrolla durante el primer semestre del segundo curso (semestre otoño). En este caso, se organizará la primera práctica de laboratorio como en cursos anteriores durante el mes de octubre de 2022. Sin embargo, se avisará a los estudiantes durante el desarrollo de la misma de la incorporación del laboratorio virtual a la resolución de los problemas propuestos y entrega de la tarea. Cabe mencionar, que el diseño y programación del laboratorio virtual propuesto comenzará desde el comienzo del proyecto y finalizará en septiembre de 2022.

Por tanto, se muestra a continuación un breve esquema cronológico de las actividades propuestas:

• Abril 2022: Promoción del premio a la fabricación del mejor mortero en el laboratorio
• Mayo de 2022:  Publicación de los ganadores del premio
• Junio de 2022: Acto de entrega de los premios
• Enero 2022 - septiembre de 2022: Diseño, programación y puesta a punto del laboratorio virtual propuesto.
• Octubre 2022: Implementación del laboratorio virtual en la entrega de trabajos de laboratorio.

El seguimiento y éxito de las actividades propuestas se medirá:

1. Analizando la participación de los estudiantes en las actividades propuestas y el nivel de abandono de las mismas y de la asignatura.
2. Comparando las notas de los estudiantes durante el curso en el que se implante este proyecto con las notas de cursos anteriores. Se hará especial mención a la comparación de la nota obtenida en las prácticas de laboratorio.
3. Realizando encuestas que permitan conocer el grado de interés y mejora del aprendizaje de los estudiantes en las prácticas donde se lleven a cabo las actividades propuestas, así como el grado de satisfacción alcanzado y su precepción sobre la utilidad de las actividades desarrolladas en el marco global de la asignatura.
4. Se realizará también una encuesta a los profesores para conocer su opinión sobre las actividades y los resultados obtenidos.

Del desarrollo del proyecto propuesto se obtendrán los siguientes materiales didácticos:

• Laboratorio virtual diseñado para el estudio de la densidad de los materiales. Se espera que este laboratorio pueda utilizarse en otros centros educativos fuera de la Universidad Politécnica de Madrid, como es la Saint Louis University o institutos de educación secundaria.
• Guía metodológica para la implantación de actividades de gamificación en las clases de laboratorio.

Dentro de las posibles acciones de divulgación resaltan las siguientes:

• Participación en el Congreso Internacional Virtual en Investigación e Innovación Educativa (CIVINEDU) que se prevé se celebre en septiembre de 2022.
• Asistencia al Congreso Internacional sobre Aprendizaje, Innovación y Competitividad (CINAIC), que está previsto que se desarrolle durante el año 2023.
• Participación en los diferentes seminarios y jornadas que se organicen relacionados con los proyectos de innovación docente y la innovación educativa.

Se plantea la colaboración con la Saint Louis University y con el colegio Sagrado Corazón Rosales, ambos de Madrid. El profesor Mario Bernejo Castro, que actualmente es profesor de ambas instituciones asesorará en la implementación de los laboratorios virtuales gracias a su experiencia en la implementación de Moodle, el uso de la enseñanza online y el desarrollo de laboratorios virtuales.