En disciplinas técnicas y científicas es fundamental la realización de experimentos para consolidar los conceptos adquiridos en el aula. En concreto, en la enseñanza de la Física de todos los grados, suele haber una parte de teoría y problemas y otra parte de prácticas obligatorias de laboratorio. Con la aparición del COVID-19, ante la imposibilidad de los alumnos de desplazarse a los centros, muchos profesores tuvieron que hacer uso de la imaginación y crearon simulaciones de los experimentos, otros utilizaron recursos disponibles en internet o grabaron videos tomando datos para que posteriormente fueran analizados por los alumnos. Afortunadamente, las nuevas tecnologías basadas en Internet ayudaron mucho y pudieron ser utilizadas para la accesibilidad a los experimentos.

La tecnología 3D permite simular sistemas reales o inventados, pudiendo interaccionar con dichos contenidos. También podemos introducirnos en un mundo virtual e interactuar con otras personas que estén visitando ese entorno en ese instante a través de avatares. Esos escenarios virtuales 3D, gestionados por una determinada aplicación, se denomina Metaverso y en la actualidad tiene muchas aplicaciones en el mundo educativo, presentando una materia de una forma más atractiva para los alumnos.

El metaverso es una innovación tecnológica basada en tecnologías inmersivas espaciales como la realidad virtual (RV) y realidad aumentada (RA), que permite interacciones multisensoriales con entornos virtuales y objetos digitales. La implementación permite la participación de los alumnos en el proceso de enseñanza, pudiendo mejorar las situaciones de aprendizaje y cambiar la forma de enseñanza tradicional ya que los metaversos pueden transformar los escenarios virtuales educativos y promover una mayor participación de los alumnos en el proceso de enseñanza/aprendizaje. Además puede generar experiencias ricas e híbridas de aprendizaje activo en la educacion a distancia que algunas características del metaverso como la telepresencia, la personalización del avatar pueden generar participaciones igualemente efectivas que la educación presencial. En la actualidad existen plataformas virtuales que permiten crear estos metaversos y adaptarlos a las necesidades de cada docente.

En la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas se imparten 6 grados en los que la Física es asignatura troncal de primer curso, y la realización de las prácticas de laboratorio es requisito indispensable para aprobar la asignatura. En cada sesión de 2h los alumnos tienen que realizar una práctica, con la toma de datos, análisis de resultados, representación gráfica, cálculo de errores y posteriormente entregar una memoria y contestar unas cuestiones, para ser calificada.

Aunque en las instalaciones del Departamento se dispone de 2 laboratorios de Física con capacidad para 30 alumnos, es necesario subdividir a los alumnos de cada grupo en 2-3 grupos, coordinar las prácticas de la asignatura de un grado con las de otras asignaturas del mismo grado, y con las de los otros grados, haciéndose necesario planificar con tiempo un calendario de prácticas para que no haya coincidencias.

Existen multitud de circunstancias por las que los alumnos no pueden acudir el día asignado al laboratorio. La Universidad cuenta con deportistas de élite a los que debemos facilitar su asistencia a competiciones o torneos deportivos; también hay alumnos, que por adaptación curricular personalizada, debemos adaptarnos a sus necesidades; otros tienen  alguna cita médica programada, fisioterapia, tratamiento médico/oncológico,…etc

Por ello, los profesores del grupo de Innovación Educativa GIE-44 de la UPM, junto al personal de administración y servicios que ayudan en la realización de las prácticas pretendemos crear un laboratorio de acceso remoto, inicialmente con tres prácticas, para que los alumnos que por una causa justificada y documentada no puedan asistir con su grupo el día y hora asignado, tengan la opción de presentar la memoria que será calificada. Para cada una de las tres prácticas que se desarrollarán en el Proyecto se grabarán dos videos, uno explicativo de la práctica y otro de la toma de datos, que estarían integrados en Moodle, y/o en un Metaverso, y/o una plataforma virtual a determinar, y solo los alumnos autorizados podrán acceder para la visualización de los videos.

También se pretende integrar en ese metaverso algunas simulaciones de prácticas disponibles en la web, la más usada por profesores de Física es la creada en la universidad de Colorado (Phet). Consiste en un conjunto de simulaciones interactivas didácticas que permiten explorar ambientes animados de distintas áreas de la Ciencia, como la Física.

El laboratorio remoto será una herramienta útil para potenciar el aprendizaje de carácter experimental de estudiantes de la ETSIAAB.

1. Creación de material audiovisual para la creación de un laboratorio remoto de Física.
2. Creación de un entorno inmersivo (Metaverso) para alojamiento de prácticas de laboratorio, ya sean videos explicativos y de toma de datos de las prácticas, como simulaciones interactivas.

Las prácticas de laboratorio forman parte de la formación de los alumnos y del aprendizaje ya que permiten comprobar la validez de las leyes físicas. Cuando se planifica el trabajo que deben realizar los alumnos para adquirir las competencias reflejadas en la guía docente, las prácticas de laboratorio presenciales aportan un 10% al conocimiento que deben adquirir y ese es el peso que tiene en la calificación global. En los últimos años se han detectado una gran variedad de circunstancias, mayoritariamente razones médicas, por las que los alumnos no podían asistir en el horario establecido a dichas prácticas presenciales.

Ello nos impulsó, ya que teníamos experiencia de grabación de videos durante la pandemia del COVID-19, a crear un laboratorio remoto de Física en el que no es necesaria la presencialidad para la toma de datos porque se les proporciona mediante un video; además, como durante las sesiones presenciales de las prácticas, los profesores realizan una exposición teórica de la práctica, esta también estaría disponible en un vídeo.

Un metaverso educativo permite enseñar y aprender en un ambiente 3D, a través de un ordenador o dispositivo móvil conectado a internet. Además, facilita la interacción social entre profesores y estudiantes mediante un avatar, generando una sensación de presencialidad y humanizando las relaciones a distancia a través del uso de tecnología puntera. Sin duda, ofrece a los estudiantes una experiencia memorable, independientemente de que sus clases sean presenciales, híbridas o a distancia, brindando gran flexibilidad en el proceso de enseñanza-aprendizaje.Además fomenta la educación inlcusiva y la mejora a la atención a la diversidad del alumnado mejorando sus habilidades psicoeducativas.

Algunas de las ventajas son:

a) Las prácticas virtuales muestran experiencias reales realizadas presencialmente y grabadas, y permite visualizarse desde cualquier lugar con conexión a internet y en todo momento, a diferencia de las prácticas presenciales en las que los alumnos tienen acceso al laboratorio en el horario establecido para su grupo.

b) Permite una mejor organización de los grupos de prácticas, optimizando el uso de los laboratorios.

c) Permite visualizar la práctica, tanto la explicación teórica como la toma de datos, cuantas veces se quiera permitiendo extración de concluisones y la adquisición de competencias de un deterinado tema de Física.

d) Se fomenta tanto el trabajo autónomo como la motivación, participación e interación.

e) Permiten crear no sólo prácticas online, sino que permite la creación de otros cursos y aulas virtuales. En algunas asignaturas, el elevado número de alumnos de cada grupo es muy elevado y no se pueden realizar presencialmente algunas prácticas por su alto costo o motivos de seguridad, cuyos vídeos podrían integrarse en un entorno virtual.

f) La integración de las prácticas en un entorno inmersivo como el Metaverso, permite un aprendizaje de forma lúdica, por la interacción del avatar (su personaje dentro del mundo virtual).

g) Favorece que el estudiante adquiera competencias y habilidades digitales (Conocimiento, capacidades, destrezas, actitudes y estrategias que se requieren para el uso de la realidad virtual.

h) Eleva el proceso de enseñanza y aprendizaje a una escala superior de inmersión e innovación.

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Plataformas de realidad virtual, metaverso, realidad aumentada y creación de espacios 3D

Aetsoft

Allspace VR

Augment

Aumentaly

AsamblrEdu

Blippar

CoSpacesEDU

Frame

Goosechase

Horizon Workrooms

Labster

Meeting VR

Metaverse

MergeEdu

MoxillaHubs

Open Simulator

Roblox

Second Life

Spatial.io
VirtualLabs

Vive Sync

Las fases del proyecto se indican a continuación, aunque algunas se desarrollaran simultáneamente:

1. Creación de videos explicativos de la parte experimental de la práctica y vídeos mostrando como se realiza la toma de datos. Dichos videos serán realizados por el GATE de la UPM con la colaboración de profesores de la Unidad de Física del Departamento de Ingeniería Agroforestal de la ETSIAAB.
2. Estudio del estado del arte en cuanto a la creación de metaversos.
3. Estudio de las plataformas disponibles para la creación de metaversos.
4. Estudio del procedimiento a seguir para la creación del laboratorio remoto en Moodle de la asignatura de diferentes grados, con acceso a los videos.
5. Creación de laboratorios remotos en el Metaverso, en la plataforma seleccionada.
6. Incorporación de simulaciones interactivas creadas por la Universidad de Colorado a través de la página Phet, como alternativa a los videos.
7. Creación de infografías en la plataforma Genially de las prácticas basadas en simulaciones interactivas.

Periodo de pruebas de los laboratorios remotos tanto en Moodle como en el metaverso, proporcionando el acceso a algunos alumnos para que verifiquen el correcto funcionamiento

Antes de la puesta en marcha del laboratorio de acceso remoto, se solicitará a los alumnos que realicen voluntariamente alguna de las prácticas, lo que servirá como grupo de referencia.

Se diseñará un cuestionario en formato GoogleDoc o Cognito forms que cumplimentarán los alumnos que participen en la experiencia, tanto aquellos que realizaron voluntariamente la práctica (grupo de referencia) como los alumnos que no pudieron realizar la práctica presencialmente.

DIFUSIÓN

Una vez diseñado el Laboratorio de acceso remoto, y analizadas las encuestas de satisfacción de los alumnos, se prevé la divulgación de los resultados obtenidos mediante la publicación de artículos en revistas de impacto JCR en el ámbito docente y de innovación eductiva, así como la participación en 1 congreso de Innovación Educativa (ICERI o EDULEARN) que tendrá lugar en el año 2024.

Creación de un Laboratorio remoto de Física con acceso en el Metaverso

Inicialmente, el Laboratorio virtual estará accesible a los alumnos matriculados en la asignatura de Física de los grados de la ETSIAAB de la UPM. Una vez que se supere la fase de implementación, se realicen las mejoras pertinentes, o en su caso, se subsanen carencias detectadas se podrá generalizar el acceso a otros estudiantes de Física de la UPM u otras Universidades.

La divulgación de los resultados obtenidos en publicaciones del ámbito de la innovación docente o la participación en Congresos, permitirá a otros miembros de la Comunidad educativa, adaptar nuestros resultados a sus necesidades docentes ya que el Laboratorio remoto con acceso al metaverso proporciona una gran flexibilidad en el proceso de enseñanza-aprendizaje y fomenta la educación inlcusiva,  mejora a la atención a la diversidad del alumnado mejorando sus habilidades psicoeducativas. Por estos motivos, el potencial de transferencia interna y externa a la UPM es muy elevado.

Se prevé la participación en 1 congreso de innovación educativa y la publicación de un artículo SCI

GATE UPM