En esta iniciativa de Innovación Educativa proponemos la utilización de la  Técnicas de Aula Invertida  para lograr el Aprendizaje Autónomo Adaptativo de Teoría de Errores, contenido básico de la asignatura de Física de primer curso y Física de Solidos y Fluidos de segundo curso del grado en Ingeniería Civil y Territorial y del doble grado en Ingeniería Civil y Territorial y ADE que se imparte en la ETSI de Caminos, Canales y Puertos.

Se ha elegido la  Aprendizaje Aprendizaje Autónomo Adaptativo como herramienta básicas de trabajo ya que este método educativos permite una enseñanza interactiva focalizada en las necesidades específicas de cada alumno. No obstante, también se utilizará el Aprendizaje Experiencial, todo ello dentro de un contexto de Técnicas de Aula Invertida. La plataforma Moodle, los videos educativos y los problemas en línea, permiten adaptar la presentación de material educativo de acuerdo con las necesidades de aprendizaje de los estudiantes, así como liberar al docente de las tareas más repetitivas y pesadas de su labor. Principalmente, la corrección de pruebas de evaluación continuada periódicas del aprendizaje.

La Finalidad Fundamental de esta propuesta es tratar de paliar los principales problemas a los que se enfrentas los docentes de esta asignatura:

• Alumnos de nuevo ingreso: necesitan adaptar su proceso de aprendizaje a la Universidad y una atención más cercana y constante.
• Masificación en el aula: el tamaño de los grupos de estudiantes en esta asignatura es muy elevado, por lo que resulta imposible una tutorización de las necesidades de cada alumno por parte del profesor.
• Absentismo: es frecuente que los alumnos abandonen la asignatura tras unas pocas semanas (a veces días) de clase. Esto se debe, principalmente, al abismo al que aparentemente se enfrentan. Normalmente perciben un gran salto entre los conocimientos adquiridos (muy por debajo de los establecidos en los planes de estudios) en Física y Matemáticas, y los que tendrán que alcanzar a final de curso. Este abismo se puede reducir con un seguimiento más cercano y periódico, que tenga en cuenta la necesidad de cada uno de los alumnos.
• Renovación de la docencia de contenidos básicos: la actual metodología de impartición de los contenidos de Teoría de Errores, que introducen al alumnado en las prácticas de laboratorio, se lleva impartiendo de la misma forma de los años setenta y ha envejecido respecto a las inquietudes actuales de los estudiantes, resultando muy frecuentemente en proceso de aprendizaje árido, aburrido y poco cercano a problemas reales de la profesión futura de los discentes.

Como vemos, los principales problemas detectados se deben a una dificultad de comunicación cercana y frecuente entre el docente y el alumno. El aprendizaje autónomo adaptativo permite superar parte de estos problemas, que no se pueden resolver utilizando los enfoques tradicionales de aproximaciones no adaptativas para grupos de estudiantes muy numerosos. Por otra parte, los sistemas de aprendizaje autónomo adaptativo tratan de transformar al aprendiz de receptor pasivo de la información a colaborador en el proceso educativo, permitiendo desarrollar sus competencias de aprendizaje autónomo correctamente dirigido. De esta forma, el aprendizaje autónomo adaptativo, bien enfocado y acompañado de técnicas de aula invertida, puede llegar a ser una tutoría inteligente, en la que el sistema es capaz de adaptar al método de aprendizaje al estudiante. Todo esto se traduce en una experiencia más eficaz y estimulante de aprendizaje.

La estructura de esta iniciativa es la siguiente:

1. Contenidos audiovisuales en línea. La práctica de laboratorio de Teoría de Errores, básica para poder realizar el resto de las prácticas de laboratorio, siempre resulta ser un reto docente de difícil solución. La densidad de conceptos explicados, las limitaciones de tiempo para su explicación y asimilación, y la dificultad de realizar un amplio número de ejemplos prácticos, termina por abocar la experiencia a un pequeño desastre en la mayor parte de las ocasiones. Los estudiantes no consiguen entender el objetivo de los procedimientos explicados, no asimilándolos, y por tanto siendo incapaces de utilizarlos en prácticas posteriores. Para el profesor, la sensación de frustración es perenne, al percibir que su esfuerzo como docente no tiene recompensa en la adquisición de conocimientos por parte de los alumnos. Por ello, proponemos un enfoque pedagógico de aula invertida, en el que la docencia presencial directa desde el aprendizaje colectivo se mueve hacia un entorno de aprendizaje individual mediante videos breves que muestran conceptos básicos y multitud de ejemplos. El ágora docente, tradicionalmente monótono y poco interactivo, se transforma en un ambiente de aprendizaje dinámico y participativo en el que se guía a los discentes a medida que se aplican los conceptos fundamentales. Estos contenidos cubrirán los siguientes aspectos de la Teoría de Errores aplicada al tratamiento de datos experimentales:
   1. Sentido físico de Medida, entendida en toda su extensión, su importancia y forma de realizarla dentro de los parámetros de las Ciencias, la Tecnología y la Ingeniería.
   2. Tipos de medidas experimentales que se pueden realizar.
   3. El error como efecto intrínseco de la medida.
   4. Análisis de los datos experimentales: el error de la medida, su propagación, corrección y acotación.
   5. Los datos experimentes: formas habituales de presentación, numérica y gráficamente.
   6. Optimización del proceso de medida a partir de los resultados obtenidos.
2. Actividades autocorregibles en la plataforma Moodle. Son, en esencia, problemas de autoevaluación con datos personalizados para cada alumno y con varias etapas de resolución. No hay límite de intentos, pero los alumnos no podrán avanzar en el curso (haciendo otros problemas o visualizando videos) hasta que hayan completado satisfactoriamente el problema propuesto. De esta forma, se incentiva el trabajo y evaluación continua del alumno a lo largo del cuatrimestre y se le anima a preguntar en clase, técnica de aula invertida, las dudas que le vayan surgiendo en el espacio virtual. Adicionalmente, se dará opción a que el alumno que se encuentre en dificultades y haga llegar todas sus preguntas al profesor durante los laboratorios presenciales de la asignatura en los cuales se utilizan estos conocimientos de forma aplicada. Al estudiante se le da un plazo de entrega amplio del problema, pero no excesivo, de forma que pueda tener una referencia del ritmo mínimo de trabajo que debe llevar para seguir el curso. En total se propondrán tres de decenas problemas de este tipo  que evaluarán desde conceptos básicos de tratamiento de datos en el laboratorio a problemas complejos a través de preguntas anidadas en Moodle. Esta propuesta de aprendizaje permite ahorrar tiempo de corrección y de preparación de materiales, a la par que se hace un seguimiento detallado de cada alumno y de la evolución del conjunto de ellos. De este modo, el docente puede sacar el máximo provecho a la interacción y atención a cada uno de los alumnos. Con ello, mejora también la relación entre docente y alumno. Los datos que suministra el aprendizaje adaptativo ofrecen una información global, cuantitativa y cualitativa que da al docente una visión de la clase, los estudiantes y la asignatura y ayuda a crear una relación más sólida, cercana e individual entre profesor y alumno.
3. Certificado de superación del curso. Como motivación adicional, se ofrecerá al alumno la posibilidad de conseguir un certificado de competencias en el uso de Teoría de Errores para el análisis de datos experimentales.

De cara al docente, esta propuesta tiene como objetivos:

1. Generar un proceso de aprendizaje más adaptado a las necesidades de cada estudiante.
2. Reducción de los tiempos necesarios para la evaluación y corrección problemas de control de la evolución del proceso de aprendizaje de los alumnos. el docente puede sacar el máximo provecho a la interacción y atención a cada uno de los alumnos.
3. Proporcionar al profesor de información en tiempo real de la evolución de los alumnos, así como de estadísticas de éxito y seguimiento de las actividades realizadas.
4. Reducir la presión sobre el docente durante su trabajo con grupos de alumnos muy numerosos.
5. Mejora de la relación entre docente y alumno al disponer de más información acerca de su evolución en tiempo real.

De cara al discente, esta propuesta tiene como objetivos:

1. Adaptar el contenido de la asignatura a las necesidades individuales de cada alumno.
2. Motivar un aprendizaje continuo a lo largo del desarrollo de los laboratorios con retroalimentación inmediata y continua al alumno sobre sus logros. Con esto se pretende que el alumno gane confianza en sí mismo y que su motivación aumente, reduciendo la tasa de absentismo que es muy elevada en estas asignaturas.
3. Flexibilizar el horario de aprendizaje del alumno, ya que puede acceder a los contenidos y a su autoevaluación en cualquier momento y lugar, tomando la plataforma Moodle como suministrador de contenidos.
4. Optimizar los procesos de aprendizaje del alumno al situar al alumno como foco principal de su propio aprendizaje y permitirle descubrir de forma continua e inmediata sus fortalezas y puntos débiles. De esta forma se estimula un aprendizaje progresivo. Además, cada alumno, según velocidad de aprendizaje y el ritmo marcado por el profesor, avanza así en sus conocimientos y habilidades.
5. Desarrollar competencias digitales que sirvan de apoyo a las clases presenciales, y viceversa.

• Reducir el abandono prematuro de la asignatura por parte de los alumnos y el potencial absentismo posterior.
• Aumentar la motivación de los alumnos repetidores y de nuevo ingreso.
• Paliar los efectos negativos e indeseables de los grupos de estudiantes excesivamente numerosos.
• Aumentar la tutorización personalizada de los alumnos.
• Reducir la presión sobre el profesor a la par que se le ofrecen nuevas herramientas de trabajo.
• Aumentar el porcentaje de alumnos que aprueban por evaluación progresiva, lo que indirectamente contribuirá, en caso de ser necesario, en el tiempo disponible para preparar exámenes finales de otras asignaturas.

Febrero-marzo

• Elaboración de material didáctico para su uso en línea.
• Filmación y edición de videos necesarios para la impartición de los conocimientos requeridos en la asignatura.
• Adaptación de las prácticas de laboratorio presenciales a la nueva metodología.
• Desarrollo de varias decenas de problemas de autoevaluación en línea del alumno para su alojamiento en la plataforma Moodle.

Abril-mayo

• Implementación de todo el material desarrollado en la plataforma Moodle.
• Inicio del trabajo en línea del alumno con la nueva metodología.
• Inicio de las entregas programadas.
• Inicio de las prácticas de laboratorio en línea.
• Desarrollo y montaje de una nueva práctica presencial de laboratorio.

Junio-septiembre

• Evaluación cuantitativa y cualitativa de los resultados obtenidos.
• Puesta en marcha de las modificaciones realizadas para su utilización en el curso 2024-25.

Septiembre-noviembre

• Evaluación continua del trabajo desarrollado por el alumno.
• Medidas correctoras, en caso de ser necesarias.
• Elaboración de Video divulgativo y Noticia para su difusión en la UPM
• Articulo técnico para su publicación en un congreso y/o una revista internacional. De ser posible la revista estará incluida en el JCR, lo que otorgará más visibilidad al mismo y garantizará su calidad.
• Evaluación global de los resultados obtenidos.
• Memoria final del proyecto.

• Seguimiento del proyecto: se realizará mediante los siguientes parámetros que podrán ser medidos de forma instantánea y continua a lo largo de todo el curso, de forma que será posible tomar medidas correctoras sobre la marcha:
  1. Asistencia presencial de los alumnos en las clases de teoría, problemas y laboratorio.
  2. Participación en las actividades en línea propuestas.
  3. Resultados de las autoevaluaciones en línea, prácticamente una por semana de curso.
• Medición de resultados:
  1. Resultados de los cuestionarios de autoevaluación de la asignatura.
  2. Resultados de los exámenes parciales y finales y su comparación respecto a años anteriores en los que no se empleaba esta metodología.
  3. Encuesta final de satisfacción de los docentes.
• Indicación de las evidencias de logro:
  1. Resultados cuantitativos del punto anterior.
  2. Generación del material docente comprometido.

Los productos tangibles resultantes del proyecto (guías metodológicas, informes, recursos educativos…), con descripción de su potencial de transferencia interna y externa a la UPM.

1. Entre cuarenta y cincuenta videos de corta duración que permitan seguir los contenidos de la Teoría de Errores que se imparten en la asignatura. Estos videos, además de conceptos y explicaciones, incluirán ejemplos de todo el contenido expuesto.
2. Varias decenas de problemas de autoevaluación individualizada.
3. Curso on line en la plataforma Moodle, que podrá ser utilizado tanto por los alumnos de estas asignaturas como por otros profesores o como oferta de formación al exterior. Los contenidos básicos del curso serán:
   1. Módulo 1: ¿Cómo se obtienen los datos? Cuantificación y concepto de medida. ¿Por qué es importante la medida? Tipos de datos: medidas directas e indirectas.
   2. Módulo 2: Los datos y su error ¿Por qué van unidos medida y error? ¿Se pueden evitar los errores? Conceptos básicos: precisión, exactitud, resolución.
   3. Módulo 3: ¿Son fiables los datos? Origen de los errores. Tipos de error. Herramientas matemáticas básicas para el cálculo de errores.
   4. Módulo 4: Cálculo de errores I: medidas directas. Valor medio, error cuadrático de la media, y desviación estándar.
   5. Módulo 5: Cálculo de errores II: medidas indirectas. Propagación de errores. Diferenciación directa. Diferenciación logarítmica.
   6. Módulo 6: Presentación numérica de resultados. Criterios para descartar datos.
   7. Módulo 7: Presentación gráfica de resultados. Criterios para descartar datos.
   8. Módulo 8: Ejemplos de aplicación a diferentes situaciones del Análisis de Datos Experimentales. Optimización de los procesos de obtención de datos

• Articulo técnico para su publicación en un congreso y/o una revista internacional. De ser posible la revista estará incluida en el JCR, lo que otorgará más visibilidad al mismo y garantizará su calidad.
• Noticia para su difusión en la UPM, al igual que se ha realizado con proyectos anteriores.
• Video divulgativo, con los parámetros de imagen corporativa reglamentados, que se entregará a la UPM para la difusión de los resultados de nuestro proyecto.
• Entorno de trabajo en la plataforma Moodle para los alumnos que siguen el curso, y que podrá ser facilitada a otros profesores de la UPM que quieran tomar nuestra propuesta educativa como material de apoyo para su docencia.
• Curso online descrito anteriormente, que puede ofrecerse en abierto en Moodle Formación, con la posibilidad de una certificación de la superación de este previo pago de una cantidad por los gastos de tramitación.
• Se realizará difusión a través de las redes sociales para captar participantes en el curso ofertado.
• A través de los medios de divulgación de la UPM se hará llegar a potenciales interesados en los resultados del proyecto y, por tanto, transferir el conocimiento generado a todos los profesores que estén interesados en utilizarlo.