El proyecto de innovación educativa que proponemos se enmarca dentro de la promoción del conocimiento global de la geometría de los objetos a diseñar y el modo de funcionamiento de las herramientas de diseño y futura fabricación digital.

El empleo de superficies regladas en arquitectura e ingeniería tiene un largo desarrollo histórico. Junto a los diseños basados en los tipos clásicos, actualmente hay un gran desarrollo de nuevas tipologías debido tanto a la aparición de nuevos productos de construcción como a la evolución en las herramientas de diseño y fabricación.

En este momento el estudio de superficies regladas se aborda desde distintos enfoques en asignaturas del Grado en Fundamentos de la Arquitectura: en la asignatura “Geometría y Dibujo de Arquitectura 1”, de primer curso, impartida por el departamento de Ideación Gráfica Arquitectónica, en la asignatura “Curvas y superficies”, de segundo curso, impartida por el departamento de Matemática Aplicada, ambas obligatorias. Conceptos como el carácter desarrollable o no de una superficie, línea de estricción, arista de retroceso, curvatura geodésica y torsión geodésica, plano director o secciones principales (en el caso de cuádricas) pueden ser comprendidos y aplicados desde uno u otro campo. Los estudiantes podrían beneficiarse de una visión conjunta y de la interrelación de criterios y razonamientos de diferente origen. Se propone pues un proyecto con carácter interdisciplinar y el equipo docente del proyecto incluye profesores de ambos departamentos, de otras escuelas de la UPM y de otra universidad.

El proyecto consiste en el planteamiento, desarrollo y recapitulación sobre una serie de nano-retos y mini-retos en que los estudiantes aprendan haciendo sobre este tipo de superficies y el aprovechamiento de sus propiedades. Producto de estos retos se generarán modelos virtuales, maquetas físicas y algoritmos de diseño paramétrico. La incorporación de aplicaciones de programación visual sobre software de diseño asistido permite la exploración por parte de los alumnos de diferentes posibilidades y propiedades, la identificación de elementos principales y su vinculación con la definición de la forma y el establecimiento de estrategias de respuesta a condiciones previas.

El proyecto incluye la creación de material docente y de divulgación tanto en formato físico como virtual relacionado con el estudio, propiedades y aplicaciones de las superficies regladas. Se contempla también la generación de material adicional de difusión de los resultados de los estudiantes. Los recursos generados serán utilizados en las asignaturas de los distintos departamentos en los que se trabaja el concepto de superficie reglada, el material físico se podrá exponer en los espacios tanto de la Escuela de Arquitectura como de las escuelas de los profesores participantes en el proyecto, y el material en formato digital se podrá publicar en abierto en los canales de la UPM y mostrar en la Escuela de Caminos, en un panel  digital financiado por la Comunidad EELISA de SSERIES.

Se ha seleccionado E3 Aprendizaje Basado en Retos, Design-Thinking como principal línea de referencia del proyecto; el material que se prevé generar y sus posibilidades de uso están muy vinculados también con la línea E1 Aula Invertida.

La finalidad fundamental del proyecto es potenciar la comprensión profunda de este tipo de superficies por parte de los estudiantes y fomentar su adquisición de competencias específicas y transversales.

Fomentar la transversalidad, incluyendo el estudio tanto matemático como gráfico y constructivo de las superficies regladas.

Contribuir a la mejora de los resultados de aprendizaje, promoviendo la adquisición de competencias específicas sobre la capacidad de aplicar los conocimientos adquiridos en el diseño y construcción de superficies regladas y sobre la capacidad de utilizar con sentido crítico las herramientas informáticas disponibles en este ámbito.

Promover la motivación e implicación de los estudiantes mediante su aprendizaje experiencial con la implementación de metodología ABR y design-thinking (modalidades nano-retos y mini-retos) en relación con el aprendizaje de contenidos sobre superficies regladas, sus propiedades y aplicaciones.

Uso de recursos tecnológicos de carácter innovador que permiten mejorar su diversidad, accesibilidad y transferencia a la comunidad educativa: Geogebra, Grasshoper, plataformas de difusión de contenidos digitales (Colección Digital Politécnica, canal YouTube UPM, etc.).

Elaborar y usar microcontenidos digitales, para colectivos y fines diversos, como pueda ser al aprendizaje autónomo y flexible en grado y máster, así como en formación continua (LifeLong Learning).

Facilitar la formación y evaluación de competencias transversales de los estudiantes en este caso de la titulación de Grado en Fundamentos de la Arquitectura, y muy especialmente las relacionadas con creatividad, análisis y síntesis, organización y planificación.

Promover un enfoque didáctico multidisciplinar, que abarca acciones de tipo transversal, con la implicación de dos o más asignaturas de las áreas de conocimiento diferente, como son Matemáticas y Expresión Gráfica.

El planteamiento de los retos y actividades y la gestión de su desarrollo supondrá para los docentes implicados una oportunidad de reflexión y actualización de conocimientos, en especial los relacionados con el uso de recursos tecnológicos y la innovación educativa.

La realización de los mismos supondrá para los estudiantes una mejor comprensión de la estructura y geometría de las superficies regladas. Esto aumentará su capacidad para utilizar estas superficies aprovechando sus propiedades, discerniendo la conveniencia de su uso y posibilitando la optimización de su construcción. También dará pie al desarrollo de un control consciente y manejo crítico de las herramientas de diseño asistido por ordenador.

Así mismo, los aspectos mencionados en la sección de objetivos sobre motivación e implicación de los estudiantes, enfoque multidisciplinar, formación de competencias transversales, etc. pueden contribuir a la mejora de la calidad de la enseñanza.

La publicación del material que se genere a tal efecto y la divulgación de la experiencia puede suponer también una contribución a la mejora de la calidad de la enseñanza en un ámbito mayor.

Además de la correspondiente difusión en los canales Innovación Educativa, se prevé la divulgación del trabajo realizado en distintas escuelas de Arquitectura e Ingeniería de España en los que los profesores que proponen el proyecto tienen contactos interesados en el tema.

Fase 1: Diseño y planificación de retos a plantear y contenidos a generar. Evaluación de material disponible y experiencias previas.

Fase 2: Definición de los nano-retos y mini-retos: contenidos teóricos previos, recursos, temporización, estrategias de seguimiento y evaluación. Posibles pruebas de realización en grupos del semestre de primavera 2023. Reconfiguración en su caso.

Fase 3: Generación de material docente de apoyo a la actividad.

Fase 4: Realización de las actividades ABR vinculadas a los contenidos de superficies regladas en grupos piloto durante el semestre de otoño 2023.

Fase 5: Generación de material docente y material de divulgación. Se detalla en el apartado correspondiente.

Fase 6: Evaluación de la experiencia y difusión de resultados. Se detalla en el apartado correspondiente.

Se plantean estos procedimientos para seguimiento y evaluación del proyecto:

- Reuniones de coordinación y seguimiento del proyecto, en especial durante las fases 1, 2, 4 y 6.

- Estudio de los resultados materiales (físicos y virtuales) producidos por los estudiantes.

- Estudio de los resultados de encuestas entre los alumnos sobre el desarrollo de la actividad. Análisis de las observaciones y propuestas de mejora.

Para medición de resultados se realizará, a la conclusión del proyecto, un cuestionario de evaluación de adquisición de conocimientos y capacidades sobre superficies regladas. Se propondrán las mismas cuestiones a estudiantes de grupos piloto (al menos 3 de los 8 grupos en los que se imparte Geometría y Dibujo de Arquitectura 1, y al menos 2 de los 5 en que se imparte Curvas y Superficies) y a  estudiantes de los grupos control. Se compararán los resultados de ambos y se analizará la existencia de diferencias significativas. 

Las evidencias de logro que se aportarán serán estos resultados y su análisis, junto con los de las encuestas. El impacto que el material generado pueda tener en la mejora del aprendizaje en cursos posteriores y asignaturas de otras escuelas supondría un logro adicional diferido en el tiempo.

Productos tangibles generados por los estudiantes como resultado del desarrollo de los retos:

• Documentos pdf/láminas sobre ejemplos de superficies regladas.
• Maquetas, tanto físicas como virtuales, que representan distintos ejemplos de superficies regladas así como los elementos geométricos de las mismas.
• Construcciones de elementos de superficies regladas en Geogebra.
• Componentes de Grasshopper programados para generación de superficies regladas bajo diferentes condiciones y para el cálculo de curvatura y torsión geodésica y de línea de estricción. 

Recursos educativos (material docente y de divulgación sobre superficies regladas): 

• Fact sheets, infografías y posters explicativos sobre tipos de superficies regladas en que se muestre la clasificación geométrica de las mismas (desarrollables y no desarrollables), los elementos notables (líneas de estricción, puntos centrales y arista de retroceso), los métodos de diseño y constructivos, y distintas aplicaciones notables en Arquitectura.

• Selección de maquetas físicas que representen los distintos tipos de superficies regladas así como los elementos geométricos de las mismas. Comprenderá tanto maquetas fijas como articuladas.
• Recopilación, en formato digital, de maquetas virtuales y modelos 3d, tanto fijos como paramétricos, con ejemplos de superficies regladas de diferentes tipos.
• Repositorio de componentes de Grasshopper para cálculo de curvatura, torsión geodésica y línea de estricción en diferentes tipos de superficies regladas.
• Suplemento al capítulo sobre superficies regladas del libro de Geogebra  3D Explora – GeoGebra,  https://www.geogebra.org/m/gwyjw2ng  realizado con el PIE: UPM Project   IE1718.5801.

Potencial de transferencia: El material generado puede resultar de utilidad en asignaturas que contemplan el estudio y aplicación de superfices regladas. Esto incluye materias de las áreas de Matemáticas, Expresión Gráfica en la Ingeniería y Expresión Gráfica Arquitectónica, presentes escuelas de ingeniería y arquitectura no solo de la UPM sino de numerosas universidades. Se contempla la traducción de parte de los contenidos al inglés para aumentar más aún su potencial de transferencia.

- Material de divulgación sobre superficies regladas : descrito en el apartado anterior (véase).

- Material de divulgación del propio proyecto: presentación en otras escuelas interesadas, ponencia en congreso de Innovación Educativa, vídeo