MOTIVACIÓN

El propósito fundamental de este proyecto consiste en dinamizar la integración de las prácticas de ciertas asignaturas relacionadas con la geofísica, la hidrogeología y el estudio de suelos contaminados en los programas formativos de Grado en Ingeniería y Máster de la ETSI de Minas y Energía, aportando a los estudiantes la posibilidad de visualizar e implementar de forma directa la aplicación de algunos conocimientos teóricos. Estas actividades buscan el desarrollo de competencias como la integración de conocimientos y su aplicación en la compresión del impacto de las actividades de ingeniería específicas de su ámbito en el medio ambiente y en el desarrollo sostenible de la sociedad. Además, se desarrollarán competencias de creatividad, organización, planificación y comunicación en un entorno de trabajo colaborativo.

La propuesta consiste en la incorporación en ciertas asignaturas, de un banco de pruebas geofísicas que los alumnos puedan utilizar para poner en práctica las metodologías explicadas en el aula, con lo que se pretende incrementar el interés y la motivación del alumnado sin necesidad de esperar a las tradicionales salidas de prácticas que suelen realizarse en el último mes de clase de cada asignatura, convirtiéndose en un complemento a las mismas fundamental para su completo aprovechamiento.

Dado el amplio espectro de posibilidades que permite la utilización de una instalación de las características propuestas, ayudará a los estudiantes a desarrollar habilidades que podrán aplicar a lo largo de su vida formativa y profesional.

El proyecto engloba a las asignaturas de “Prospección Geofísica” del Grado en Ingeniería Geológica, “Caracterización de Emplazamientos Contaminados” del Grado en Ingeniería en Tecnologías Ambientales, “Geofísica Aplicada” del Máster de Ingeniería Geológica, “Prospección Geofísica de la Contaminación” del Máster en Contaminación de Suelos y Aguas Subterráneas, impartidas en la ETSI de Minas y Energía.

INTRODUCCIÓN

La aplicación práctica de los conocimientos teóricos adquiere una especial importancia en ciertas disciplinas, como es el caso de las asignaturas relacionadas con la prospección geofísica cuyas diversas aplicaciones: exploración de recursos, hidrogeología, geotecnia y medioambiente, entre otras, le dan un carácter multidisciplinar que refuerza su necesidad.

Es habitual recurrir a actividades de tipo práctico para conseguir un aprendizaje activo (Huber, 2008) por parte de los estudiantes, lo que permite, por una parte, ayudar a los alumnos a fijar mejor ciertos conocimientos por medio de la participación y por otra, ayuda al docente a romper la monotonía de las clases magistrales y mantener la conexión con el estudiante.

Los problemas asociados a la programación y realización de clases prácticas para el tipo de asignaturas mencionadas se pueden resumir en: disponer de los equipos necesarios, acceso a softwares de interpretación, la necesidad de desplazar al alumnado a un emplazamiento alejado de las aulas y disponer de tiempo suficiente para la realización de las sesiones prácticas. El primer condicionante es el más difícil de resolver, y aunque muchas universidades no cuentan con ese equipamiento (Pringle et al., 2010), no es el caso de la nuestra. El no aprovechar debidamente esta ventaja sería un error. El acceso a software libre es mucho más sencillo hoy en día, resolviendo esto la segunda. El tercer problema es más complicado de solucionar ya que se requiere de un espacio de grandes dimensiones, localizado en un medio natural, para poder aplicar gran parte de las metodologías vistas en las clases teóricas, así como la obtención de los permisos necesarios. Esto implica una organización logística de notable complejidad. Finalmente, otra dificultad añadida es que dentro de la planificación académica se asigne el tiempo necesario para que se realicen las sesiones prácticas, ya que el tiempo dedicado a los desplazamientos y a la realización de los ensayos suele requerir de un día completo fuera de las aulas, aunque esto es más fácil de conseguir. Todas estas cuestiones pueden impedir la realización de las prácticas, que son fundamentales para que los estudiantes refuercen su aprendizaje y alcancen una compresión más profunda, lo que permitirá que desarrollen completamente todas las competencias (Hill et al. 2004).

Muchas universidades han desarrollado zonas de pruebas para poder llevar a cabo tanto actividades prácticas como de investigación (Dérobert & Pajewski, 2018; Rosado et al., 2021; Sauck, 2021; Omeiza et al., 2023). Algo que de momento no es posible llevar a cabo para nuestro Centro. En este sentido una solución intermedia es disponer de un análogo a escala de laboratorio.  Por todo ello, la metodología planteada en este proyecto consiste en la inclusión, dentro de los programas de las asignaturas de prospección geofísica, de actividades realizadas en un banco de pruebas de laboratorio. Esto permitiría la realización de determinados ensayos relacionados con dichas asignaturas, dentro del propio edificio de la Escuela, facilitando la dinamización en la ejecución de las prácticas sin necesidad de esperar a la salida al campo programada en la última parte del semestre.

El alumno pasa de ser un mero espectador a formar parte de lo que sucede en su aprendizaje. Si a esto le unimos el valor que tiene la aplicación práctica de contenidos en la formación de los estudiantes, parece claro que la combinación de práctica y aprendizaje repercutirá positivamente en la formación de los alumnos.

Con la metodología propuesta no se pretende sustituir las salidas de campo tradicionales, que se continuarán realizando de igual manera. Por el contrario, se trata de proporcionar la posibilidad de ampliar el número de sesiones prácticas, con la ventaja añadida de poder compaginar de una forma mucho más dinámica las clases magistrales con la aplicación práctica de algunas disciplinas.

Al integrar la enseñanza teórica con la aplicación práctica, se fomenta el desarrollo de habilidades para seguir adquiriendo nuevos conocimientos de forma autónoma. Además, la metodología planteada en este proyecto pretende fomentar el pensamiento crítico en un entorno de trabajo colaborativo, el aprendizaje y la adquisición de competencias mediante actividades prácticas, la resolución de problemas con componente espacial y la creatividad, capacitando al alumnado para entender la relación entre las materias estudiadas en los grados y postgrados relacionados con la ingeniería en la ETSI de Minas y Energía y la realidad física.

METODOLOGÍA

En este proyecto se propone la integración de actividades prácticas en un banco de pruebas geofísicas que permita la aplicación de los conocimientos adquiridos en el aula, dentro de las instalaciones de la ETSI de Minas y Energía, en varias asignaturas de Grado y Máster.

Estas actividades sustituirán a otras equivalentes en cuanto a carga de trabajo ya incluidas en las guías de aprendizaje de las asignaturas del curso 2023-2024, de cara a favorecer su integración en el curso académico sin alterar la marcha del mismo. Para no incumplir lo establecido en la guía, los pesos asignados a cada parte de la evaluación progresiva dentro de la calificación global no se verán modificados.

Para el desarrollo del proyecto, se seguirán tres líneas de actuación principales: a) Implantación de posibles mejoras y construcción de nuevos elementos para el banco de pruebas, b) Utilización del banco de pruebas para la realización de clases prácticas y c) Se ofertarán, al menos un trabajo fin de grado y un trabajo fin de máster que implique la utilización del banco de pruebas en su desarrollo.

1. Implantación de posibles mejoras y construcción de nuevos elementos del banco de pruebas geofísicas.

El diseño inicial del banco de pruebas consiste en un cajón o tanque con unas medidas de 2,00 m x 0,70 m x 0,70 m, que se rellenará con varias capas de materiales detríticos con diferentes granulometrías, espesores, compacidad y composición. La última capa estará compuesta por material altamente drenante, que facilite la evacuación de los fluidos que también serán vertidos en el tanque para ver su influencia en las propiedades del medio que se van a medir. La parte frontal del tanque estará fabricada en policarbonato transparente para permitir la observación de los diferentes materiales presentes y sus características. En los laterales se instalarán válvulas de vaciado a diferentes alturas que permitan la evacuación del agua o cualquier otro fluido utilizado en las prácticas. La preparación del banco de pruebas se desarrollará entre noviembre de 2023 y enero de 2024, su construcción se está financiando a través del grupo de investigación Promediam y del Departamento de Energía y Combustibles, entrará en funcionamiento en el mes de febrero.Este diseño inicial será mejorado con el aporte de nuevas ideas, tanto de los profesores como de los alumnos participantes en las sesiones de prácticas, que podrán ser implementadas en etapas posteriores a su utilización en las diferentes sesiones.

Se elaborará una breve guía con la descripción y funcionamiento del banco de pruebas para su uso por parte de los estudiantes.

2. Utilización del banco de pruebas para la realización de clases prácticas.

El desarrollo de la actividad se realizará mediante los siguientes pasos.

• Con posterioridad al tratamiento teórico de las diferentes metodologías geofísicas, se desplazará al alumnado a la ubicación del banco de pruebas durante la misma sesión teórica.
• Durante la primera sesión de utilización de la instalación, se explicará a los estudiantes el funcionamiento de la misma, las partes que la componen y el modo general de proceder. Se les facilitará la breve guía elaborada para asegurar el correcto uso de la instalación por parte de los estudiantes.
• Para cada práctica se adaptará la escala de los dispositivos de medida utilizados según las características de cada equipo, de tal manera que los estudiantes puedan realizar medidas de forma análoga a las que harían en campo. Por cada sesión se pedirá un breve informe de la práctica en el que cada grupo describirá los pasos seguidos durante la realización de las medidas, el tratamiento de los datos obtenidos y un pequeño análisis de los resultados.
• A final de curso, y una vez realizadas todas las prácticas, se dedicará una sesión a que cada grupo presente en aula a sus compañeros de forma breve una de las experiencias llevadas a cabo.
• La evaluación será realizada por los profesores, considerando tanto los informes individuales como la presentación final en aula.
• Finalmente, se procederá a la realización de encuestas de opinión a los alumnos con dos fines diferenciados. Por una parte, obtener retroalimentación sobre los contenidos y procedimientos metodológicos que permita la mejora continuada del proceso; por otra tener una medida del grado de satisfacción con la actividad.

 3. Se ofertarán, al menos un trabajo fin de grado y un trabajo fin de máster que implique la utilización del banco de pruebas en su desarrollo. Estos se publicitarán a través de la web de la Escuela y de los departamentos. Para el trabajo fin de grado se seleccionarán una o dos técnicas de las vistas en el curso y una aplicación relacionada con las temáticas que se estudien en los grados implicados, mientras que para el trabajo fin de máster se seleccionarán dos o tres técnicas. En ambos se complementará la parte experimental desarrollada en el banco de pruebas con medidas en campo.

ASPECTOS DESTACABLES

• Generación de material docente: el banco de pruebas geofísicas y la breve guía de utilización del mismo quedarán a disposición de los alumnos y podrán hacer uso de él siempre que lo soliciten.
• Infraestructura: el Departamento de Energía y Combustibles, y el grupo de investigación Promediam proporcionaran parte del material y de los fondos necesarios para la construcción del banco de pruebas geofísicas.
• Trabajo cooperativo: con esta actividad se fomenta el aprendizaje cooperativo, en el que todos los estudiantes trabajan de manera colectiva para un fin común. Además del aula, los estudiantes cuentan con las plataformas Moodle, Teams y Zoom para establecer canales online de colaboración entre ellos.
• Transversalidad: la propuesta cuenta con la colaboración de varios profesores que imparten las diferentes materias implicadas que están estrechamente relacionadas, permitiendo incorporar aprendizajes de varias disciplinas con un objetivo común.
• Creación de Evidencias: Los aspectos relativos a la percepción de la utilidad de la actividad se analizarán a través de una encuesta de satisfacción al alumnado. Se incluirán preguntas abiertas para recoger ideas por parte de los estudiantes para realizar mejoras y correcciones sobre la metodología planteada.
• Sostenibilidad temporal y alcance: Una vez fabricado el banco de pruebas e implementada la metodología, las prácticas se podrán impartir en los siguientes cursos de manera indefinida.

REFERENCIAS

1. Huber, G. L. (2008). Aprendizaje activo y metodologías educativas. Revista de educación, número extraordinario; p. 59-81. http://hdl.handle.net/11162/72275.
2. Pringle, J. K., Cassidy, N. J., Styles, P., Stimpson, I. G., & Toon, S. M. (2010). Training the next generation of near‐surface geophysicists: team‐based, student‐led, problem‐solving field exercises, Cumbria, UK. Near Surface Geophysics, 8(6), 503-518.
3. Hill, J., Woodland, W., & Spalding, R. (2004). Linking teaching and research in an undergraduate fieldwork module: A case study. Planet, 13(1), 4-7.
4. Dérobert, X., & Pajewski, L. (2018). TU1208 open database of radargrams: The dataset of the IFSTTAR geophysical test site. Remote Sensing, 10(4), 530.
5. Rosado-Fuentes, A., Arciniega-Ceballos, A., Hernández-Quintero, E., Arango-Galván, C., Salas-Corrales, J. L., & Mendo-Pérez, G. (2021). Geophysical characterization, design and construction of the Teoloyucan Geophysical Test Site for archaeological and engineering applications, Central Mexico. Journal of Applied Geophysics, 194, 104459.
6. Sauck, A. W. (2021). The Western Michigan University Asylum Lake Geophysical Test Site, Kalamazoo, Michigan, USA. Western Michigan University.
7. Omeiza, A. J., KM, L., & BBM, D. (2023). Development of geophysical test sites and its impacts on the research and education activities. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 82(3), 81.

La presente propuesta de Proyecto de Innovación Educativa tiene como objetivo fundamental dinamizar la integración de las prácticas de ciertas asignaturas relacionadas con la geofísica, la hidrogeología y el estudio de suelos contaminados en los programas formativos de Grado en Ingeniería y Máster de la ETSI de Minas y Energía, así como la mejora de los resultados de aprendizaje relacionados con la aplicación práctica de contenidos.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Desarrollo de Creatividad y Resolución de Problemas en la aplicación práctica de los conocimientos.
• Capacidad de integrar los conocimientos adquiridos en las asignaturas cursadas hasta la fecha con los adquiridos de forma autónoma.
• Otorgar a los estudiantes los conocimientos necesarios sobre el manejo de determinados equipos evitando los condicionantes climatológicos.
• Desarrollo del pensamiento crítico y de la capacidad de autocrítica.
• Mejora de competencias transversales: tecnológicas, comunicativas, trabajo en equipo, organización del trabajo, capacidad de síntesis.
• Fomentar el aprendizaje autónomo y colaborativo a lo largo de la vida.
• Motivar a los alumnos mediante agentes facilitadores del flujo de conocimiento.

OBJETIVOS DE INNOVACIÓN

• Análisis del impacto en el aprendizaje de la utilización del banco de pruebas geofísicas y en una simulación de aplicación real de los equipos
• Evaluación de la capacidad de aplicación práctica de contenidos por parte de los alumnos y en la resolución de problemas multidisciplinares.

Este proyecto de innovación educativa pretende mejorar la calidad de la enseñanza y el aprendizaje enfocándose en los siguientes aspectos:

• El acercamiento a los alumnos al manejo de equipos y su aplicación práctica en un entorno simulado muy próximo a la realidad.
• El establecimiento de la conexión entre lo que estudian y el mundo real.

• La relación entre diferentes disciplinas vistas en asignaturas independientes y la aplicación de los conocimientos y competencias adquiridas de forma conjunta para un objetivo común.

Asimismo, el proyecto pretende minimizar las siguientes deficiencias:

• Escasez de actividades transversales entre asignaturas.
• Falta de protagonismo de los alumnos en el aula.
• Falta de habilidades prácticas en el manejo de equipos.

Ausencia de interés por parte de los alumnos en algunos conocimientos teóricos difíciles de visualizar en el aula.

El proyecto constará de las siguientes fases:

• Fase I: Elaboración de la breve guía de utilización y normas de la instalación.
• Fase II: Elaboración de un guion de las actividades para cada asignatura con objetivos, normas y plan de actuación para el desarrollo de la actividad, hitos, entregables y rúbricas de evaluación y coevaluación.
• Fase III: Desarrollo de la actividad según la metodología detallada.
• Fase IV: Jornada/s de presentación por parte de los alumnos, de una de las experiencias llevadas a cabo.
• Fase V: Diseño y construcción de los nuevos elementos del banco de pruebas geofísicas y puesta en funcionamiento del mismo con las diversas capas y materiales adaptados al proyecto, según las propuestas recogidas por profesores y estudiantes.
• Fase VI: Recopilación de evidencias y análisis de resultados.
• Fase VII: Inclusión, si procede, de la actividad en las Guías de Aprendizaje de las asignaturas para el siguiente curso.
• Fase VIII: Difusión de resultados y de las conclusiones más relevantes del proyecto.

Para el seguimiento y la evaluación se realizarán los siguientes procedimientos:

• Evaluación del proceso (desarrollo de las sesiones prácticas, organización del trabajo, obtención y procesado de los datos obtenidos, …) y del informe final presentado. Nos proporcionará una medida del nivel de implicación de los alumnos.
• Evaluación del profesorado sobre el trabajo desarrollado por cada alumno basándonos en el informe detallado entregado por cada alumno y en la breve presentación de las actividades en el aula.

Realización de encuestas de opinión sobre la metodología docente, incluyendo preguntas abiertas que permitan evaluar fortalezas y deficiencias del proceso. También se incluirán preguntas abiertas que permitan evaluar las mejoras en la motivación, el pensamiento crítico y el interés por la metodología aplicada.

A partir del desarrollo de este proyecto se generarán los siguientes recursos y materiales docentes:

Como producto resultante fundamental, quedará a disposición de los alumnos el banco de pruebas geofísicas y podrán hacer uso de él siempre que lo soliciten.

También se obtendrá un guion de la metodología seguida de la actividad de prácticas completo (publicable en repositorios de la UPM para su transferencia interna y externa a la UPM) y además se generará una breve guía de utilización del banco de pruebas.

Asimismo, algunas de las prácticas desarrolladas en el banco de pruebas geofísicas serán grabadas, editadas y difundidas a través de los medios institucionales de la Escuela de Minas y Energía.

Si procede, se integrará la actividad en las guías de las asignaturas participantes.

Las habilidades adquiridas por los estudiantes podrán ser transferidas verticalmente a otras asignaturas cursadas en cursos o estudios posteriores.

Finalmente, de la experiencia que pueda extraerse de este proyecto, se trasladara al profesorado de otras asignaturas para que puedan implantarlo o participar dentro de esta misma propuesta en siguientes cursos.

Los resultados del proyecto se divulgarán mediante, al menos, un artículo enviado a una revista indexada situada en el primer o segundo cuartil. Además, se enviará una comunicación a algún Congreso Internacional de Innovación Educativa en función de los plazos de los mismos. Las posibles opciones son: Annual International Technology, Education and Development Conference (INTED) en 2024, VII Simposio Internacional de Enseñanza de las Ciencias (SIEC) 2024, XVII Congreso Internacional de Educación e Innovación (CIEI) 2024, Congreso Iberoamericano de Innovación en Educación 2024.

Asimismo, algunas de las prácticas desarrolladas en el banco de pruebas geofísicas serán grabadas, editadas y difundidas a través de los medios institucionales de la Escuela de Minas y Energía.