En 2021 se incorporó como experiencia piloto la utilización del software SimHyb en la docencia de la asignatura de máster “Conservación y Mejora de Recursos Genéticos Forestales”. Este software, diseñado por profesores de la presente propuesta, permite al usuario la simulación de cambios en las frecuencias génicas en el transcurso de las generaciones para grupos poblacionales (especies distintas o subconjuntos de individuos) en distintos escenarios evolutivos. El usuario puede determinar los tamaños poblacionales de cada grupo, y considerar categorías intermedias de coancestro entre ellos. Además, puede establecer la probabilidad de cruzamiento entre grupos y categorías, su actuación como progenitores paterno o materno, y asignar a cada grupo o categoría un diferente grado de eficacia biológica. Gracias a la concesión de un proyecto de Innovación Educativa de la UPM, durante el curso 2022-2023, se incorporaron diversas mejoras al software, como la consideración del flujo genético entre poblaciones y la resolución de algunos errores o “bugs” en la ejecución.

En 2022, en la asignatura de “Conservación y Mejora de Recursos Genéticos Forestales” (2º curso del Máster Universitario en Ingeniería de Montes), se inició la implantación del Aprendizaje Basado en Proyectos mediante el desarrollo de propuestas de Planes de Conservación de Recursos Genéticos Forestales (RGF). Los alumnos simularon la evolución de poblaciones sometidas a distintos escenarios de selección, éxito reproductor, migración, etc. y sus resultados se emplearon como base para las actividades de aprendizaje colaborativo consistentes en la propuesta de un Plan de Conservación de RGF. Del mismo modo, el profesorado empleó el software para la obtención de datos de partida específicos para ser analizados en las prácticas de la asignatura “Genética Forestal” (3º curso del Grado en Ingeniería Forestal) mediante el uso de diverso software de uso común en genética de poblaciones.

En ambos casos, la experiencia se consideró un éxito al proporcionar datos generados bajo distintos escenarios evolutivos, cuyos factores pueden ser identificados por el alumno e interpretados de forma certera mediante análisis clásicos. Con la presente propuesta se pretende la generación de una base de datos virtuales completa, con la que ilustrar múltiples casos de estudio bajo diversos escenarios evolutivos, los cuales servirán de base al aprendizaje por proyectos y mediante prácticas de ordenador. Asimismo se pretende elaborar una rúbrica digital robusta de evaluación por pares del desempeño de los alumnos en la resolución de los casos y del correspondiente grado de adquisición de las competencias de aprendizaje de las asignaturas.

El objetivo principal es afianzar la implantación del Aprendizaje Basado en Proyectos en las asignaturas del ámbito de la Genética impartidas en la ETSI Montes, Forestal y del Medio Natural (ETSIMFMN), ya iniciada con el anterior Proyecto de Innovación Educativa (PIE), así como iniciar la implantación de la evaluación por pares, al menos entre los alumnos de Máster.

Los objetivos específicos de la propuesta son los siguientes:

(1) Generación, mediante la nueva versión del software SimHyb 2 financiada en el anterior PIE, de una base de datos poblacionales simulados bajo distintas situaciones evolutivas comunes en el ámbito de la genética de especies forestales leñosas y que sirvan de base para su resolución como casos prácticos en las asignaturas de Conservación y Mejora de Recursos Genéticos Forestales (2º curso M.U. Ingeniería de Montes) y de Genética Forestal (3º curso Grado en Ingeniería Forestal y 4º curso Grado en Ingeniería del Medio Natural), así como para la realización de trabajos grupales e individuales en dichas asignaturas.

(2) Diseño, implementación y validación de una e-rúbrica (rúbrica digital) para la evaluación por pares de la adquisición de competencias de aprendizaje en la asignatura de Conservación y Mejora de Recursos Genéticos Forestales (2º curso M.U. Ingeniería de Montes), mediante la metodología de Aprendizaje Basado en Proyectos que se comenzó a aplicar en cursos anteriores.

Los resultados obtenidos en el curso pasado y el actual, con la aplicación del software SimHyb2 perfeccionado gracias al anterior PIE, fueron muy alentadores en cuanto a la adquisición por parte de los alumnos de conocimientos básicos de Genética Poblacional y de su aplicación a la resolución de casos prácticos. Se empleó para ello la citada aplicación informática en combinación con otros programas de análisis disponibles de uso común, que sirvieron para la evaluación de factores evolutivos y su consideración en la elaboración de propuestas de conservación, respondiendo a retos similares a los que pueden abordarse en el ejercicio profesional en el ámbito de la Genética Forestal.

En el caso de la asignatura de grado Genética Forestal, la aplicación de SimHyb 2 para generar conjuntos de datos ad hoc para ilustrar determinados conceptos teóricos supuso un incremento cercano al 40% en la tasa de éxito del alumnado, frente a ejercicios anteriores en que se emplearon datos reales, sujetos a diversas combinaciones de factores y de más difícil interpretación. Consideramos por lo tanto pertinente la continuidad en la generación de casos de estudios simulados, ampliando el catálogo de datos disponibles y el abanico de situaciones reflejadas por los mismos, que redundará en un afianzamiento de los conceptos básicos de Genética Poblacional y su manejo en la práctica forestal.

La introducción de la evaluación por pares en la puesta en común de los proyectos de conservación de RGF de la asignatura del MU Ingeniería de Montes redundará en la mejora del proceso de Aprendizaje Basado en Proyectos, cuya implantación se promovió en el anterior PIE. La evaluación por pares es un enfoque que va más allá de la simple asignación de calificaciones. Su objetivo es mejorar el aprendizaje, los resultados de los estudiantes y las prácticas docentes. En este proceso, los propios estudiantes evalúan a sus compañeros, considerando niveles similares de conocimiento. Esto fomenta la responsabilidad y elimina la distancia tradicional entre profesor y alumno. Además, promueve habilidades colaborativas y ayuda a los estudiantes a comprender la evaluación como parte integral del proceso de enseñanza-aprendizaje. Este tipo de evaluación exige un mayor análisis crítico, no sólo del caso de estudio que haya resuelto cada alumno, sino de los de los compañeros, así como del desempeño de los alumnos en su resolución, discutiendo alternativas e identificando fortalezas y debilidades en los planteamientos presentados, lo que conlleva una más sólida integración de los conceptos tratados y del dominio de estrategias y herramientas disponibles para su aplicación.

Para ser eficaz, la evaluación por pares debe contar con una rúbrica de evaluación robusta basada en matrices de valoración de competencias comprensibles para los alumnos, que se diseñará, implementará y validará de forma digital (e-rúbrica) en el marco del presente proyecto.

La ejecución del PIE se dividirá en 8 fases que abarcarán los 12 meses de duración del proyecto:

FASE 1: Diseño de escenarios demográficos y evolutivos de utilidad para ilustrar los conceptos desarrollados en las asignaturas correspondientes mediante la aplicación SimHyb 2 (meses 1-4).

FASE 2: Aplicación directa de los conjuntos de datos generados en la FASE 1 en las clases prácticas y trabajos tutorados de la asignatura de Genética Forestal. Al final de las mismas se realizará una valoración cualitativa del desarrollo de las prácticas de la asignatura y el uso de los conjuntos de datos desarrollados en la FASE 1 mediante una encuesta digital anónima (Moodle) (meses 5-6).

FASE 3: Diseño de una matriz de valoración de las competencias de aprendizaje que se facilitará y explicará a los alumnos y se utilizará para la evaluación de los proyectos de aprendizaje colaborativo de la asignatura de Conservación y Mejora de Recursos Genéticos Forestales (mes 6).

FASE 4: Diseño de una rúbrica digital (e-rúbrica) para la evaluación de los proyectos de aprendizaje colaborativo de la asignatura de Conservación y Mejora de Recursos Genéticos Forestales (mes 7).

FASE 5: Aplicación directa de los conjuntos de datos generados en la FASE 1 en las clases prácticas y propuestas de Planes de Conservación de RGF (Aprendizaje por Proyectos) de la asignatura de Conservación y Mejora de Recursos Genéticos Forestales (meses 8-10).

FASE 6: Aplicación de la e-rúbrica diseñada en la FASE 4 en la evaluación por pares, en la puesta en común y en la discusión de los planes de conservación propuestos por los estudiantes de la asignatura de Conservación y Mejora de Recursos Genéticos Forestales (meses 10-11).

FASE 7: Validación de la e-rúbrica mediante la estimación de su fiabilidad a través de la consistencia interna (CI) evaluada mediante el coeficiente alfa de Cronbach. También se realizará una valoración cualitativa mediante una encuesta digital anónima (Moodle) a los estudiantes sobre el uso de la aplicación SimHyb 2, además de sobre todo el proceso de la evaluación por pares y la utilización de la e-rúbrica (meses 11-12).

FASE 8: Elaboración de la memoria correspondiente al grado de ejecución del PIE (mes 12).

En el caso de Genética Forestal, asignatura de Grado en la que los alumnos utilizarán los conjuntos de datos generados con la aplicación SimHyb 2 en las prácticas de la asignatura, se realizará una valoración cualitativa del desarrollo de las mismas mediante una encuesta digital anónima (Moodle) que contemple aspectos como el grado de satisfacción con el desarrollo de las prácticas (facilidad de comprensión de los conjuntos de datos, relación de los conjuntos de datos con situaciones reales, problemas en el análisis de los conjuntos de datos, etc.), el modo de evaluación de las prácticas o la percepción de adquisición de competencias de aprendizaje y su utilidad dentro del Grado. Además, se realizará la comparación de los resultados académicos con los de los cursos 2021-22 y 2022-23 para analizar la evolución en las tasas de éxito y de rendimiento de la asignatura.

En el caso de Conservación y Mejora de los Recursos Genéticos Forestales, asignatura de Máster, se utilizará una estrategia basada en el aprendizaje colaborativo por proyectos y los estudios dirigidos, a partir de los conjuntos de datos generados con SimHyb 2. La evaluación de las actividades de aprendizaje colaborativo supone una proporción sustancial de la calificación final de la asignatura. El seguimiento del PIE se llevará a cabo en las propias sesiones docentes, con especial relevancia durante las sesiones de puesta en común y discusión de las propuestas elaboradas por los grupos de estudiantes, así como durante el desarrollo de la evaluación por pares. Para entrenar a los alumnos en la realización de dicha evaluación se pondrá en común con ellos los criterios definidos en la matriz de valoración de las competencias de aprendizaje al inicio de las sesiones prácticas.

La fiabilidad de la e-rúbrica utilizada en el proceso de evaluación por pares (tanto por los estudiantes como por los profesores) se medirá a través de su consistencia interna (CI) mediante el coeficiente alfa de Cronbach, estadístico comúnmente utilizado para cuantificar el grado de correlación de los elementos de una rúbrica de evaluación. La estimación del parámetro y sus intervalos de confianza se realizará mediante el paquete "psych" del entorno R. Mediante una estrategia iterativa se obtendrá la combinación de preguntas de la e-rúbrica que maximice el valor alfa, reduciendo los intervalos de confianza.

Finalmente, se realizará una encuesta digital anónima a través de Moodle respecto a la aplicación SimHyb 2, en la que se valoren aspectos como la facilidad de uso, las bondades del programa para el aprendizaje autónomo, etc., además de sobre todo el proceso de la evaluación por pares y la utilización de la e-rúbrica, de modo que se obtenga una valoración cualitativa del procedimiento seguido.

Tratándose de una asignatura de segundo curso de máster, con un número reducido de alumnos, es factible la realización de la encuesta digital en clase que permita alcanzar un alto grado de participación. Se considera, por tanto, que la ampliación y aplicación sistemática de la herramienta SimHyb 2 supondrá una mejora de la calidad docente.

Como los demás programas informáticos desarrollados por los profesores proponentes en su actividad docente e

investigadora, SimHyB 2 está disponible en el repositorio GitHub, de libre acceso (https://github.com/GGFHF/SimHyb2), junto con su manual y ficheros de ejemplo. La versión anterior del programa fue incluida en el Registro de la Propiedad Intelectual a nombre de la UPM, con número de asiento registral 16 /2019 / 1417. En la actualidad se están realizando los trámites para el registro de SimHyb 2 en el RPI.

Adicionalmente, se distribuye a los alumnos a través de la página Moodle de las asignaturas, como recurso educativo, junto con los videos tutoriales, que también se pretende que estén disponibles en el canal YouTube UPM.

Se plantea asimismo la elaboración de una versión compatible con los Escritorios Virtuales de la UPM, facilitando su uso desde cualquier PC o plataforma con cualquier sistema operativo.

Las matrices de valoración de adquisición de competencias, las rúbricas digitales de evaluación por pares, así como las encuestas digitales para la evaluación cualitativa estarán disponibles a través de Moodle.

La herramienta SimHyb2 y su aplicación a la docencia, tal y como se preveía en el anterior PIE, ha sido presentada en un congreso internacional de Innovación Educativa en 2023. En la actualidad se está preparando una publicación que podrá verse complementada con los resultados de la presente propuesta. Los resultados de la aplicación de la rúbrica digital podrán presentarse en un Congreso de Innovación Educativa.

En su caso, se llevará a cabo la actualización de los vídeos tutoriales o el desarrollo de nuevos vídeos divulgativos para su aplicación en las actividades de Aprendizaje Basado en Proyectos, así como para su divulgación en el canal YouTube UPM.

Ud. Anatomía, Fisiología y Genética. Dpto. Sistemas y Recursos Naturales. UPM

Ud. Matemáticas. Dpto. Matemática Aplicada. UPM.