Información Proyectos I.E.



Diseño, desarrollo y evaluación de prácticas a distancia para las asignaturas de Regulación Automática mediante la plataforma AulaWeb

Coordinador(a): MANUEL FERRE PEREZ
Centro: ETSI INDUSTRIALES
Nivel: A. Grupos de Innovación Educativa
Palabras clave:
  • Aprendizaje Activo
  • Elaboracion material docente
  • Nivelación
  • Teleenseñanza
  • Uso de TIC
Miembros de la comunidad UPM que lo componen
Nombre y apellidos Centro Plaza Email
Rafael Aracil Santonja E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES CATEDRATICO UNIVERSIDAD rafael.aracil[at]upm[dot]es
Pascual Campoy Cervera E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES TITULAR UNIVERSIDAD pascual.campoy[at]upm[dot]es
Ramón Galán López E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES CATEDRATICO UNIVERSIDAD ramon.galan[at]upm[dot]es
José María Sebastián Zúñiga E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES TITULAR UNIVERSIDAD jose.sebastian[at]upm[dot]es
Aníbal Alexandre Campos Bonilla OTRO CENTRO FUERA DE LA UPM INVESTIGADOR CONTRATADO alexandre.campos[at]upm[dot]es
Sergio Domínguez Cabrerizo E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES TITULAR UNIVERSIDAD sergio.dominguez[at]upm[dot]es
Ernesto Gambao Galán E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES TITULAR UNIVERSIDAD ernesto.gambao[at]upm[dot]es
Agustín Jiménez Avello E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES CATEDRATICO UNIVERSIDAD agustin.jimenez[at]upm[dot]es
Fernando Matía Espada E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES CATEDRATICO UNIVERSIDAD fernando.matia[at]upm[dot]es
Antonio Barrientos Cruz E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES TITULAR UNIVERSIDAD antonio.barrientos[at]upm[dot]es
Jaime del Cerro Giner ETSI INDUSTRIALES PDI (UPM) j.cerro[at]upm[dot]es
Francisco Sastron Báguena ETSI INDUSTRIALES PDI (UPM) francisco.sastron[at]upm[dot]es
Ángel García y Beltran E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES TITULAR UNIVERSIDAD angel.garcia[at]upm[dot]es
Raquel Martínez Fernández E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES TITULAR UNIVERSIDAD raquel.martinez[at]upm[dot]es
Santiago Tapia Fernández E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES PROFESOR ASOCIADO santiago.tapia[at]upm[dot]es
Enrique Pinto Bermudez ETSI INDUSTRIALES PAS enrique.pinto[at]upm[dot]es
Lineas de trabajo principales en las que incide
Línea 1. El acceso y admisión de los estudiantes de nuevo ingreso a la Universidad
- Generar documentación que oriente a los futuros estudiantes
- Diseño e implementación de acciones compensadoras ante posibles deficiencias
- Diseño e implementación de actividades de orientación específicos para la acogida de los estudiantes de nuevo ingreso
Línea 2. Proyectos interdisciplinares en titulaciones de grado y postgrado
- Desarrollo coordinado de Grupo de asignaturas que constituyan unidades coherentes desde el punto de vista disciplinar
- Elaboración de materiales comunes en asignaturas que se imparten en diferentes centros y/o en diferentes planes de estudio
Línea 3. Mejora del proceso educativo a nivel de asignaturas de grado y postgrado
- Desarrollo de material docente para la Red
- Cambio metodológico orientado al aprendizaje y evaluación de competencias generales, complementarias a las competencias específicas de la asignatura
- Experiencias innovadoras de evaluación de los resultados del aprendizaje orientadas a la evaluación
Descripción del desarrollo y las fases
RESUMEN DEL PROYECTO

El objetivo de este proyecto es desarrollar y evaluar el impacto de nuevas herramientas educativas para el aprendizaje de las asignaturas del área de Ingeniería de Sistemas y Automática. Las herramientas citadas tienen por objeto:

- Compaginar la realización de prácticas de laboratorio presenciales y a distancia, de manera que el alumno pueda realizar una parte del trabajo en el laboratorio y otra a distancia fuera del mismo; 

Desarrollar las herramientas correspondientes para un laboratorio de sistemas virtuales de control, que permita al alumno diseñar e implementar reguladores para el control de sistemas realimentados; 

-  Realizar proyectos de sistemas control de forma personalizada para cada alumno. Estos proyectos tienen por finalidad realizar trabajos en los que se puedan concatenar y relacionar varios conceptos de las asignaturas, como pueden ser la identificación de sistemas y la implementación de reguladores sobre los sistemas identificados. El modelo a utilizar por cada alumno dependerá de su número de matrícula y por tanto se garantiza que el trabajo sea personalizado; e

-  Integrar las aplicaciones informáticas más usuales de control, como Matlab/Simulink y LabView, con la plataforma AulaWeb que es la utilizada habitualmente para la docencia de estas asignaturas;

 Los tres primeros puntos serán desarrollados por los miembros del Grupo de Innovación Educativa en Automática; mientras que el Grupo de Innovación Educativa de Representación y Evaluación del Aprendizaje será el responsable de los trabajos del cuarto punto, siendo ellos los que en la actualidad llevan a cabo el desarrollo de la plataforma educativa AulaWeb.

 

Los principales puntos innovadores de esta propuesta son:

-                    Permitir la realización de prácticas de forma presencial y remota se considera un gran avance para el estudio de las asignaturas de control; ya que, se combinarán las ventajas de ambas metodologías. La realización presencial de prácticas en el laboratorio tiene un gran valor formativo para los alumnos, permitiéndole conocer y manipular los equipos físicos con los que trabaja. Una vez que el alumno está familiarizado con los sistemas que utiliza puede trabajar con ellos a distancia, con las ventajas que ello conlleva de puesta a punto de los equipos y optimización de los recursos. El tiempo efectivo de uso de los equipos suele ser reducido, ya que la programación y captura de datos suele requerir entre 10 y 20 minutos. La realización de trabajos a distancia ahorra tiempo para el alumno a la vez que favorece el uso compartido de recursos. Este es un punto especialmente interesante cuando existe un gran número de alumnos cursando las asignaturas y además los equipos utilizados tienen un elevado coste. Otro aspecto de interés que surge al combinar prácticas presenciales y a distancia es que no se limita el tiempo de utilización de los equipos, los alumnos pueden utilizarlos sin restricciones de tiempo hasta que consideren que han alcanzado los objetivos deseados.

-                    La realización de proyectos en las asignaturas de control permiten cubrir las diferentes etapas de automatización de un proceso. En primer lugar, se precisa llevar a cabo la identificación del sistema a controlar; seguidamente, se calculan los reguladores que cumplen las especificaciones de diseño deseadas; y finalmente, se evalúa el funcionamiento del sistema realimentado, planteándose en algunos casos el uso de nuevas alternativas de control. Esta es una actividad de gran interés para el alumno, pues le permite enlazar conceptos estudiados en las diferentes partes de las asignaturas de regulación automática, como son: modelado, análisis y diseño de sistemas de control. Uno de los requisitos para que los alumnos realicen este proyecto de forma individual es que el modelo con el que se trabaje sea diferente para cada uno, lo cual requiere que el modelo se parametrice con sus datos personales.

-                    La integración de las aplicaciones de control (MatLab/Simulink, LabView, …) con AulaWeb supone un avance cualitativo en el uso de las mismas. La principal ventaja está relacionada con las actividades de autoevaluación del alumno. La integración de estas aplicaciones permite plantear nuevas cuestiones dentro de la plataforma AulaWeb, relativas tanto a los comandos de MatLab, como al resultado de los mismos al aplicarlos a un determinado sistema. 

OBJETIVOS DEL PROYECTO

 Los principales logros que se conseguirán son:

 ·      Rediseñar las prácticas de las asignaturas de regulación automática sin las actuales limitaciones de horario y de número de alumnos. Hasta ahora las prácticas están limitadas a una duración máxima de 2 horas. Gran parte del tiempo se invierte en describir los equipos, su conexionado, y puesta en funcionamiento. Una vez que el alumno conoce los equipos con los que trabaja la utilización de estos requiere poco tiempo. Así pues, la parte presencial se centrará en conocer los equipos y conocer cómo se pretende mejorar su funcionamiento, y la parte de acceso remoto se centrará en la obtención de datos y la experimentación con diferentes estrategias de control. Mediante las herramientas del laboratorio para sistemas virtuales de control se permitirá la realización de trabajos de control a un elevado número de alumnos.

·      Incluir la realización de proyectos de control en la docencia de las asignaturas. Esta actividad se centra en la implantación de un sistema de control para una determinada planta y se lleva a cabo según se avanza en los contenidos de la asignatura. Se trata de agrupar un conjunto de ejercicios y problemas, de forma que todos ellos tienen un objetivo común, como es la mejora en el funcionamiento de un determinado sistema.

·      Integración de las aplicaciones más usuales de las asignaturas con la plataforma AulaWeb. Programas como MatLab/Simulink o LabView tienen un gran interés en la docencia de esta materias, ya que facilitan la realización de cálculos tediosos y complejos, a la vez que permiten la visualización de numerosos datos. La integración de estas herramientas con AulaWeb facilitará significativamente la realización de ejercicios de autoevaluación, permitiendo la utlización de los comandos de estas aplicaciones en las preguntas realizadas por los alumnos mediante AulaWeb.

JUSTIFICACION DEL PROYECTO

Este proyecto tiene por finalidad mejorar las metodologías de enseñanza/aprendizaje orientadas al trabajo del alumno en las asignaturas de Regulación Automática. Los objetivos planteados son los siguientes:

-                          Aumentar el número de trabajos prácticos que realiza el alumno durante el curso, y

-                          Potenciar la evaluación continua del alumno.

 

La realización de los trabajos prácticos en las asignaturas de ‘Regulación Automática’ son un aspecto fundamental para la docencia ya que los conceptos explicados en estas asignaturas tienen un reflejo inmediato en la implementación de sistemas de control. Existen varios aspectos que deben ser considerados para la realización de las prácticas de estas asignaturas. El primero es relativo al tipo de prácticas a realizar; es decir, si el alumno las realizará directamente sobre los equipos físicos del laboratorio, que es lo que tradicionalmente se está haciendo; o si por el contrario, el alumno hace las prácticas a distancia con estos equipos accediendo remotamente o incluso utilizando modelos virtuales que simulan el comportamiento físico de los sistemas. La opción adoptada ha sido la siguiente:

-                         Los alumnos de las asignaturas de la especialidad combinarán la realización de prácticas presenciales y a distancia. Esto les permite conocer el funcionamiento de  equipos reales durante las sesiones presenciales, y analizar diferentes esquemas de control en las sesiones a distancia. Esta metodología se plantea teniendo en cuenta que estas asignaturas cuenta con menos de 100 alumnos, y por tanto es posible plantear sesiones en el laboratorio y otras vía Internet.

-                          Los alumnos de asignaturas que no son de la especialidad trabajarán con laboratorios virtuales que simulan el comportamiento de sistemas físicos. Esto permite que grandes grupos de alumnos (asignaturas con más de 100 alumnos) puedan realizar varios trabajos experimentales en las correspondientes asignaturas de control. En caso de realizar prácticas presenciales sólo sería posible realizar una o dos durante el curso debido a la limitación en el número de los equipos.

 

La evaluación continua del alumno se plantea en base a ejercicios que se le plantea periódicamente para que los realice en casa más el desarrollo de test de autoevaluación que se realizarán a través de AulaWeb. Los ejercicios realizados en casa son  una actividad tradicionalmente realizada en estas asignaturas; mientras que los test de autoevaluación son una actividad nueva de gran utilidad para asignaturas con un gran número de alumnos.

 

Otra actividad de gran interés es la realización de un proyecto de un sistema de control para los alumnos de asignaturas de la especialidad. Este tipo de actividad les permite relacionar los diferentes conceptos estudiados en la asignatura, a la vez que evaluar el grado de aproximación que necesitan alcanzar para llevar a cabo un buen regulador. Los alumnos suelen tener dificultades para seleccionar el grado de precisión que se requiere de un modelo, durante la realización del proyecto aprenden a buscar un equilibrio entre la complejidad de un modelo y el grado de precisión que se requiere, lo cual tiene un gran valor formativo para los especialistas en control.

 

Se han seleccionado las siguientes asignaturas para este proyecto:

-                          ‘Teoría de sistemas’, que es troncal y se imparte a más de 400 alumnos de alumnos de primer ciclo de Ingeniería Industrial,

-                          ‘Electrónica y Regulación Automática’, también troncal e impartida a 300 alumnos de segundo ciclo de Ingeniería Industrial que cursan intensificaciones no especializadas en Control, y

-                          ‘Regulación Automática 1’, es una asignatura troncal impartida a unos 80 alumnos de segundo ciclo de Ingeniería Industrial que cursan las intensificaciones con especialidades en Ccontrol.

 

Estas asignaturas tienen continuidad en las asignaturas de ‘Dinámica de Sistemas’, ‘Fundamentos de Automática’ y ‘Automática y Electrónica’ del nuevo plan de estudio diseñado según la Declaración de Bolonia. Los resultados obtenidos en le presente proyecto de innovación educativa serán aplicados a las citadas asignaturas que empezarán a ser impartidas en los próximos cursos académicos.

FASES DEL PROYECTO

Este proyecto consta de las siguientes fases para su realización:

  1. Desarrollo de las aplicaciones para la implantación de los laboratorios de sistemas virtuales de control (septiembre-diciembre 2009)
  2. Desarrollo de las aplicaciones para el acceso remoto a los equipos físicos del laboratorio de Automática (septiembre 2009 – marzo 2010)
  3. Integración de las anteriores aplicaciones con la plataforma educativa de AulaWeb (noviembre 2009 – marzo 2010)
  4. Implantación y utilización en las asignaturas correspondientes (enero - junio 2010)
  5. Evaluación del impacto de la implantación de esta metodología (febrero – septiembre 2010)
  6. Difusión de resultados (junio – septiembre 2010)
 
Al final del primer parcial se obtendrán los primeros resultados de la aplicación de esta metodología en las asignaturas de los no especialistas; haciéndose uso del laboratorio de sistemas virtuales de control y de la autoevaluación. A mediados del segundo cuatrimestre se dispondrá de todas las herramientas desarrolladas e integradas con AulaWeb para poder ser utilizadas en las asignaturas de los alumnos especialistas en control.
EVALUACION DE RESULTADOS

 Los principales indicadores para la evaluación del éxito del proyecto son:

-                          El número total de trabajos realizados por los alumnos de cada asignatura. Esto es el producto del número de trabajos propuestos por el número de alumnos de la asignatura. Este indicador refleja la carga de trabajo para los profesores que imparten la asignatura. Estos trabajos deben incluir, tanto los relativos a diseño de reguladores, como los de autoevaluación.
-                          El número de alumnos y profesores que han participado en la realización de las actividades propuestas en este proyecto.
-                          El número de asignaturas en las que se han implantado los laboratorios a distancia y las prácticas combinadas presenciales/a distancia
-                          El número de asignaturas en las que podría aplicarse en curso futuros las herramientas desarrolladas
-                          El nivel de integración de las nuevas aplicaciones desarrolladas con la plataforma educativa AulaWeb

Algunos de estos indicadores podrán obtenerse en febrero de 2010, momento en el que finaliza el primer cuatrimestre, y los restantes se obtendrán en junio de 2010 al finalizar el segundo cuatrimestre.