El presente proyecto se pretende desarrollar en dos asignaturas de la ETSIME: “Mecánica de Fluidos e Hidráulica”, impartida en el Grado de Ingeniería de la Energía (GIE), y “Mecánica de Fluidos”, impartida de forma común en los Grados de Ingeniería Geológica (GIG), de Ingeniería de los Recursos Energéticos, Combustibles y Explosivos (GIRECE) y de Ingeniería en Tecnología Minera (GITM).

Aunque con distinto nombre y código en los planes de estudio correspondientes, ambas son asignaturas de segundo curso de 6 créditos de carácter obligatorio, que cubren la misma materia, con las mismas pruebas de evaluación, y se imparten en paralelo durante el segundo cuatrimestre (de febrero a mayo), por lo que las trataremos como una única asignatura.

En el Grado de Ingeniería de la Energía, la asignatura suele contar con unos 175-200 alumnos matriculados, separados en dos grupos. En el caso de los otros tres grados en conjunto, el número de alumnos suele estar entre 75 y 125, también divididos en dos grupos.

El objetivo fundamental del proyecto propuesto es mejorar los resultados de aprendizaje de la asignatura a través de asentar los conocimientos básicos de la materia y mejorar las habilidades de los alumnos para resolver ejercicios y problemas de examen. Esto se pretende conseguir mediante la introducción de elementos de gamificación que incentiven el interés del alumno por los contenidos de la asignatura y fomenten el trabajo y el aprendizaje autónomo por su parte.

El desarrollo actual de la asignatura se basa, por un lado, en la docencia en el aula explicando la teoría y resolviendo ejercicios y, por otro, en la realización de unas prácticas de laboratorio que muestran experimentalmente los conceptos de algunos de los temas principales. La gamificación se introduciría en la asignatura abriendo una nueva línea de trabajo en paralelo a las dos anteriores. Para ello, se plantea elaborar una serie de ejercicios relacionados con los distintos temas de la asignatura que en conjunto formen una actividad que se desarrolle a lo largo del cuatrimestre. Esta actividad se implementará en MOODLE utilizando los recursos que ofrece la plataforma para la elaboración de los ejercicios y el seguimiento del progreso de los alumnos. También permitirá que estos realicen los ejercicios de forma independiente fuera del aula, aunque con revisiones periódicas en clase de la evolución general.

Esta actividad contará con diversos componentes de gamificación. Por un lado, tendrá un sistema de puntuación que medirá el avance de los alumnos en función de los logros obtenidos en la resolución de los ejercicios, por lo que tema a tema irán acumulando más o menos puntos. Esto permitirá crear un "leaderboard" o clasificación pública que fomentará el espíritu de superación en el alumno para mejorar su posición. Por otro lado, los ejercicios propuestos a lo largo del desarrollo de la asignatura supondrán niveles crecientes de dificultad. Igualmente, completar los ejercicios referentes a una rama del temario se puede premiar con determinadas insignias. Un tipo de ellas tendrían que coleccionarlas todos los alumnos y otras corresponderían solamente a los alumnos mejor posicionados en cada caso. Por último, el modo de completar las distintas fases de la actividad puede premiarse con el desbloqueo de contenido adicional que pueda suponer un nuevo aliciente.

Planteada de este modo, la realización de la actividad introduciría una dinámica de progresión ya que los nuevos conocimientos trabajados en los ejercicios completados servirían para afrontar los siguientes, más avanzados, y a través de ir concluyendo etapas al cambiar de tema. De entre las distintas mecánicas de juego, la actividad contaría sobre todo con un carácter de reto de un ejercicio a otro, así como dentro de los propios ejercicios gracias a su diseño, explicado a continuación. Como se ha indicado, habría recompensas e incentivos en forma de puntos, insignias y desbloqueo de contenidos y, por último, cada ejercicio y las distintas fases de su resolución contarán con un sistema automático de "feedback" o retroalimentación con respecto a las respuestas del alumno y su forma de resolver el ejercicio. Esto en particular es lo que se quiere destacar como la ventaja principal de la presente propuesta para la mejora del aprendizaje al recibir el alumno una explicación inmediata tanto de las cosas que se han realizado bien como de las que no dentro de cada ejercicio.

Como ya se ha introducido, esta actividad se materializaría en MOODLE, donde se controlaría el acceso a los ejercicios y se gestionarían las puntuaciones, la clasificación y las insignias de los alumnos. Por otro lado, el tipo de ejercicios que se propondrán se desarrollarán utilizando la herramienta H5P implementada en la plataforma. Dentro de H5P se empleará, en particular, la tarea “Branching Scenario” que permite diseñar los ejercicios como un árbol de decisiones al estilo de los clásicos libros de “Elige tu propia aventura”. Un ejemplo de este tipo de ejercicio se muestra en el enlace https://h5p.org/branching-scenario.

Los ejercicios parten de un enunciado y constan de distintas etapas de resolución. Cada etapa se puede basar en mostrar un vídeo elaborado por los profesores, una presentación, un texto o una imagen. El paso de una a otra se realiza a través de una serie de preguntas con una lista de posibles respuestas. En algunos casos, sólo una respuesta será correcta, pero, en otros, habrá varias opciones posibles que conducirán al alumno por caminos alternativos. La posibilidad de crear este entramado permite ejercitar al alumno en plantear la estrategia correcta para resolver cada tipo de problema y ayudarle a valorar la eficacia de seguir un camino u otro.

Esta tarea H5P permite mostrar un mensaje de retroalimentación tras cada respuesta elegida. Del mismo modo, permite puntuarlas de forma independiente a lo largo del ejercicio y obtener un total al finalizarlo. La puntuación conseguida en uno o varios intentos iniciales sería la que se trasladaría a la puntuación global del alumno en la clasificación de la asignatura si se realiza dentro de un determinado plazo. De esta manera se incentivaría el seguimiento continuo de la asignatura. De todas formas, el ejercicio quedaría disponible como material de repaso de cara al examen y para poder explorar todas las alternativas que ofrece.

Finalmente, el uso de esta herramienta tal y como aquí se plantea permitirá al alumno desarrollar competencias transversales (con el uso de la tecnología), mejorar sus habilidades de “aprender a aprender” y le permitirá aprender de sus errores.

Las etapas de desarrollo del proyecto propuesto son:

1. Preparación de microcontenidos digitales. Consiste en la elaboración de los ejercicios necesarios para cada tema con la herramienta H5P explicada, que incluye la preparación de diapositivas y vídeos cortos del desarrollo de los cálculos por fases, con mensajes de retroalimentación según el alumno elija un camino u otro de resolución. También se incluye la preparación del espacio de la actividad en MOODLE para gestionar el acceso a los ejercicios y la puntuación. Por la cantidad de material que es necesario preparar, además del profesorado de la asignatura, se hace necesario la participación de un becario-colaborador que, preferentemente, será un exalumno de la asignatura.
2. Desarrollo de la actividad. El alumno hará uso del material elaborado en la fase (1) mediante su trabajo autónomo en casa. En cuanto a la preparación de los alumnos de cara a ciertas clases, se puede pedir que algunos ejercicios se realicen previamente como entrenamiento para otros ejercicios del tema. Es de alguna manera adoptar también técnicas de aula invertida para conseguir un seguimiento continuo de la asignatura por parte de los alumnos y mejorar su implicación en su propia formación.
3. Evaluación de resultados. El efecto de la implantación de la propuesta se medirá en función del cambio observado en las calificaciones obtenidas por los alumnos al final de la asignatura gracias a ella. Para evaluarlo correctamente, y aprovechando el número de grupos disponibles, se establecerán grupos de control que no realizarán la actividad. De esta manera, se podrá comparar dentro de una misma titulación si esta tarea adicional para los alumnos consigue mejoras en los resultados o no. Del mismo modo, permitirá comparar los resultados entre titulaciones, así como obtener otras estadísticas, como por ejemplo, agrupando los resultados por género o por alumnos nuevos o repetidores.

Para completar el estudio, se realizará al final del curso una prueba de percepción sobre el proceso de aprendizaje y sobre la materia mediante una prueba de tipo SEEQ ("Students´ Evaluation of Educational Quality"), en los grupos donde se implante el nuevo método. De esta manera, se recogerán sugerencias útiles para mejorar la metodología para futuros años.

Como valoración general de la propuesta, el proyecto descrito es realizable gracias a los recursos digitales disponibles y se espera que la aceptación por parte de los alumnos sea alta ya que, más allá del seguimiento logrado como una actividad continua durante la asignatura, cada ejercicio elaborado supondrá una herramienta valiosa para la preparación autónoma de los alumnos.

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 técnica de gamificación y aula invertida 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, resolución de problemas y, quizá el más trabajado en este caso, aprender a aprender.
• Divulgación de los resultados obtenidos en esta experiencia.

Dados los resultados previos de profesores que han realizado experiencias similares con gamificación y aula invertida, creemos firmemente que esta metodología docente mejorará las tasas de éxito y de rendimiento.

En primer lugar, una deficiencia común en muchas asignaturas es que según avanza el cuatrimestre, una parte del alumnado reduce su presencia en la clase. Con esta metodología, creemos que el alumno se sentirá más motivado para mantener la asistencia y el seguimiento de la materia día a día.

Por otra parte, la materia se viene impartiendo, como mezcla de problemas y teoría, casi siempre desde un punto de vista de clase magistral, por lo que es esperable una mejora de los resultados académicos al involucrar al alumno de una manera más activa en su propio aprendizaje. Esto se realizará en base a:

• Los ejercicios desarrollados en H5P donde se pueden incorporar mensajes aclaratorios para cada elección adoptada en su resolución y pequeños clips de vídeo con explicaciones.
• El incentivo del afán de superación del alumno para mejorar su clasificicación durante el desarrollo de la actividad.

Además, dado que el alumno tendrá acceso a más material docente y a explicaciones extras, como los vídeos, podrá dosificar su aprendizaje y desarrollar además la competencia de organización y planificación.

También, y según lo visto en años anteriores, al alumnado de la materia le cuesta sobremanera el paso de los ejercicios del aula a los que se encuentran en el examen de tipo test (aunque sean del mismo tipo), ya sin la guía del profesor. Por ello, el desarrollo de este proyecto les dotará de mayores y mejores recursos para hacer frente a ese salto que de momento parece grande.

De este modo, centrando el proyecto en los contenidos prácticos de la asignatura (ejercicios), el objetivo es guiar al alumno proporcionándole las herramientas y técnicas de resolución necesarias para mejorar su rendimiento. Además, se presenta como una herramienta que puede ayudar a “enganchar” al alumno y motivarlo a ser un actor de su propio aprendizaje.

Se detallan las tareas y trabajos a realizar:

1. Selección de los ejercicios según los temas de la asignatura, a saber:
   1. Los fluidos y sus propiedades
   2. Ecuaciones constitutivas: deformaciones y tensiones
   3. Movimientos laminar y turbulento
   4. Capa límite
   5. Análisis dimensional y semejanza
   6. Estática de fluidos
   7. Ecuación de conservación de la masa
   8. Cinemática de fluidos
   9. Dinámica. Energía mecánica
   10. Dinámica. Cantidad de movimiento
   11. Flujo sobre cuerpos: arrastre y sustentación
   12. Movimiento en tuberías
   13. Turbomáquinas
   14. Movimiento en lámina libre
2. Una vez seleccionados los ejercicios por cada tema, hay que pensar en las alternativas y diseñar el árbol de decisión para cada paso del problema. Hay que recordar, que hay que diseñar la actividad 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 a un vídeo o texto que explique los motivos del error cometido. Si la solución es la correcta también salta un vídeo o imagen que explique y razone cuáles son los pasos o cálculos para llegar a la solución (siguiendo la filosofía anterior de “elige tu propia aventura”).
3. Realizados los árboles de decisión hay que preparar las presentaciones con la resolución de los ejercicios y grabar los clips de vídeo que se incluirán en la actividad H5P. Hay que destacar que un solo ejercicio puede requerir de 5 a 15 vídeos, en función de la cantidad de etapas y caminos alternativos que tenga. Por tanto, la preparación de cada ejercicio puede suponer una cantidad de trabajo elevada comparado con un ejercicio de clase tradicional.
4. Luego hay que programar las actividades en Moodle con la herramienta H5P, y activarlas para los alumnos. Esto lo haremos por grupos para tener unos de control que nos sirvan para comparar y verificar la efectividad de la metodología de cara a los exámenes parciales o finales.
5. Diseño de un cuestionario tipo SEEQ que nos permita obtener una calificación subjetiva de la opinión de los alumnos sobre la metodología y la actividad desarrollada.

• El propio diseño del proyecto hace que los indicadores de logro o consecución en cuanto a las actividades H5P sean fáciles de medir a través de las métricas de MOODLE.
• Mediremos con grupos de control el efecto en los resultados de los exámenes, 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).

• Los microcontenidos digitales desarrollados serán de acceso libre por toda la comunidad educativa UPM. Además, es fácil descargarlos de Moodle y subirlos al Moodle de otra asignatura.
• Se escribirá una guía metodológica explicando el proceso de creación de contenido, desde el origen hasta el resultado final siguiendo los pasos explicados en “FASES DEL PROYECTO Y ACCIONES QUE SE VAN A DESARROLLAR EN ORDEN CRONOLÓGICO”.

• El material divulgativo que se pretende realizar en base a los resultados del proyecto es principalmente un artículo en una revista de impacto del Journal Citation Reports, tal y como han realizado los miembros de este PIE en proyectos anteriores.
• Asistencia 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 fue 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 de póster y trípticos, describiendo la experiencia realizada para dar difusión por las diferentes escuelas.

Al basar el material elaborado en los recursos digitales de la universidad, en concreto Moodle y H5P, se cuenta con la ayuda del GATE para la configuración correcta de estas herramientas para el desarrollo de los ejercicios y del conjunto de la actividad, tal y como se ha venido haciendo hasta ahora en otras asignaturas. Los vídeos se grabarán principalmente haciendo uso del servicio de audiovisuales de la ETSIME y, en particular, del aula SAGA del centro.