El GIE 64 (Tecnologías Eléctricas y Automática de Ingeniería Rural) ha desarrollado los siguientes proyectos de innovación educativa coordinados con el GIE 13 (edu TECNA) y GIE 44 (Nuevas técnicas docentes en la enseñanza de la Física):

• Coordinación de asignaturas en Tecnologías de la Información en la Titulación de Ingeniero Agrónomo (curso 2007/08)
• Coordinación de los contenidos multidisciplinares (Matemáticas, Mecánica e Ingeniería) de la intensificación ‘Tecnologías de la Información y Automática’ en la E.T.S.I. Agrónomos (curso 2008/09)
• Las competencias personales en la formación del ingeniero agrónomo especializado en aplicación de las TIC (curso 2008/09)

1.    Coordinar las asignaturas que se imparten en este ámbito en el plan de estudios para configurar un cuerpo de conocimiento integrado con elementos que se apoyen unos en otros.

2.    Coordinar estas asignaturas con el resto de materias del plan de estudios para que las enseñanzas en TIC sirvan como herramientas para una mayor comprensión de las mismas y, a la inversa, que sirvan para contextualizar las aplicaciones de las TIC en la Ing. Agronómica.

3.    Integración con las demandas del sector agronómico para garantizar que los conocimientos impartidos mejoran la competitividad profesional de los titulados.

Entre los logros alcanzados con este proyecto, para cada objetivo expuesto, cabe destacar:

• Se han coordinado las asignaturas optativas y de libre elección en un itinerario formativo en Tecnologías de la Información y automática. Al realizar este itinerario se han revisado los contenidos de las asignaturas para que éstos quedasen bien fundamentados y coherentes unos con otros. Concretamente se han coordinado:

o   Métodos informáticos

o   Computación de modelos de simulación y optimización

o   Electrónica aplicada a la agricultura

o   Dibujo asistido por ordenador

o   Robótica

o   Simulación y optimización

o   Sistemas de información geográfica y territorial

o   Control automático de instalaciones

o   Agricultura de precisión

• Se han desarrollado experiencias y aplicaciones interdisciplinares con asignaturas que se impartían en el mismo cuatrimestre y que favoreciesen dar una visión integrada de las TIC en el ámbito de la ingeniería agronómica.
• Los contenidos de las TIC que se han integrado en las diferentes asignaturas se adaptan a las necesidades formativas que demandan las empresas del sector.

No obstante durante el desarrollo de los proyectos se ha observado que es necesario abordar nuevos aspectos en colaboración con más grupos de innovación (GIE 40: Grupo de Sistemas Agrarios (AgSystems)) y  otros profesores de diferentes disciplinas. Los aspectos a abordar serán:

1. Imbricar varias áreas conceptuales de la representación espacial y modelado que el alumno debe dominar para cursar el itinerario formativo con el máximo aprovechamiento. Este proceso implica coordinar contenidos relativos a

2. Elaborar y coordinar prácticas conjuntas entre varias asignaturas, para integrar competencias y enfoques diversos a la resolución de casos prácticos, de forma que el alumno perciba la relación entre contenidos y la sinergia en la aplicación de habilidades

El proyecto tiene por objeto impulsar un cambio metodológico orientado al aprendizaje interdisciplinar y complementario de las competencias específicas de un conjunto de asignaturas de grado, imbricando los contenidos de las asignaturas transversales con las necesidades de las asignaturas del itinerario formativo Tecnologías de la Información y Automática de la ETSI Agrónomos. Las disciplinas básicas que se abordaran en el proyecto son la gestión espacial, gestión del conocimiento y el modelado de sistemas agronómicos.

La interdisciplina supone la integración de diferentes enfoques disciplinarios, para lo cual es necesario que cada uno de los miembros del equipo de investigación sea experto en su propia disciplina. La diferencia fundamental entre una orientación interdisciplinaria y las llamadas investigaciones multi o transdisciplinarias está en el modo de concebir la problemática. Mientras que en el caso de enfoques multidisciplinares se suman los aportes de cada miembro, la interdisciplina supone la integración de estos diferentes enfoques para la delimitación de la problemática. No se trata por tanto de encontrar nuevas respuestas a viejas preguntas, sino de formular nuevas preguntas a viejos problemas.

El cambio metodológico se realizá adaptando la forma de aprendizaje conforme a los objetivos del EEES y la calidad de la enseñanza en la sociedad de la información en la que se encuentran los alumnos de nuestra universidad. La idea subyacente es garantizar una continuidad docente entre las asignaturas de los primeros cursos y las de los últimos. Para ello, un punto importante es minimizar las líneas muertas en la didáctica de las matemáticas, es decir conceptos cuya aplicación no se desarrollan en asignaturas posteriores. Asimismo, y en sentido opuesto, se intentarán reducir los temas de las asignaturas avanzadas que no se imparten con la profundidad deseada por falta de base desde las asignaturas básicas. Como resultado se trata de aprovechar los créditos disponibles en los actuales planes de estudios coordinando entre si los contenidos de la cadena de asignaturas relacionada con las TIC mediante la adecuación de temarios, la elaboración de metodologías afines y el uso de material didáctico cruzado entre las mismas.

 

1.    Coordinarse con el PIE de Nivel C liderado por la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos, para elaborar materiales comunes y distribuirlos a través de web, en el marco de la implantación de los nuevos planes de estudio adaptados a Bolonia.

2.    Analizar y determinar las necesidades en formación sobre gestión espacial, gestión del conocimiento y el modelado de sistemas de las asignaturas del itinerario formativo Tecnologías de la Información y Automática de la ETSI Agrónomos, de las que son responsables los miembros de este GIE.

3.    Proponer la realización de prácticas compartidas que favorezcan el desarrollo de las competencias en TIC desde una buena compresión de las disciplinas mencionadas, empleando para ello distintas herramientas docentes: trabajo cooperativo, estudio dirigido, desarrollo de proyectos, etc.

4.    Elaborar el material docente necesario para integrarlo en la plataforma Politécnica Virtual

5.    Planificar, coordinar y participar en la impartición de seminarios multidisciplinares internacionales sobre las TIC, la Automática y la Agricultura de precisión, dirigidos a complementar la formación académica de los alumnos del itinerario formativo desde una doble perspectiva “investigación / sector empresarial”

Las experiencias previas en la definición y puesta en marcha del Itinerario Formativo de Tecnologías de la Información y la Automática en la E.T.S.I. Agrónomos han puesto en evidencia la idoneidad de las actividades de innovación educativa orientadas a la coordinación de contenidos docentes entre asignaturas básicas y aplicadas, tal y como se ha llevado a cabo en PIEs previos.

En este proyecto se plantea la coordinación transversal de docencia a través de actividades prácticas entre disciplinas ya integradas previamente (pertenecientes al itinerario, y otras básicas) y asignaturas de nueva incorporación, que pueden responder a dos tipologías:

• Disciplina que actúe como usuaria de competencias del itinerario: asignaturas-sumidero de la transversalidad; se van a considerar dos

o   ‘Maquinaria agrícola’ (6 créditos, 4º curso)

o   ‘Producción agraria sostenible’ (4,5 créditos, 5º curso)

• Disciplina que actúe como marco de análisis:

o   ‘Sociología (3 créditos, 3º curso)

o   ‘Sociología agraria’ (3 créditos, 4º curso)

La temática de las propuestas docentes a planificar y coordinar hará especial énfasis en las áreas de gestión espacial, gestión del conocimiento y/o el modelado de sistemas agrícolas, materializadas en actividades prácticas.

 

1.   Crear un entorno colaborativo de trabajo entre el profesorado, en el que sea posible presentar propuestas de innovación, elaborar en equipo sus contenidos e impartirlas de forma coordinada

2.   Identificar necesidades formativas y competencias compartidas entre asignaturas del itinerario formativo, asignaturas básicas y asignaturas usuarias del mismo.

3.  Crear los materiales necesarios para poner en marcha actividades docentes concretas (prácticas) a través de plataformas de tele-educación.

 

La implantación del itinerario en Tecnologías de la Información y Automática de la ETSI Agrónomos, debe ser convergente con las ideas plasmadas en los acuerdos de Bolonia y Berlín, y precisa un planteamiento metodológico de la docencia, basada en el alumno/a y su aprendizaje.

La declaración de Bolonia, firmada en 1999 por 29 estados de la UE, ha sido ratificada en sus contenidos principales, en la reunión de Berlín en 2003 por 40 estados. Todos los estados se comprometen a coordinar sus políticas educativas para conseguir a corto plazo, antes de 2010, la creación del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), y la promoción mundial de un Sistema Europeo de Educación Superior.

Estos acuerdos alcanzados implican, sin duda, el cambio de rol del profesor/a. Es un nuevo concepto donde la dimensión de la enseñanza es función del sujeto activo que aprende (alumno). Al profesor/a se le pide que guíe y/o acompañe al alumno/a a través de un conjunto de actividades educativas donde la clase presencial es un elemento para la consecución de una serie de competencias en las que los conocimientos son una parte importante pero no exclusiva.

Podemos entonces enumerar los hitos del nuevo sistema de enseñanza – aprendizaje con los siguientes puntos:

– Participación más activa de los estudiantes, selección de información, trabajos en grupo o individuales, resolución de problemas, estudio de casos, presentación de proyectos o trabajos.

– Coordinación entre la actividad presencial y la no presencial.

– Organización, seguimiento y evaluación de las actividades.

– Uso de nuevas tecnologías como soporte a los demás hitos.

En el ámbito del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), se destaca que una de las medidas necesarias para lograr un empleo estable, será el desarrollo de habilidades y competencias transversales como capacidad de manejar la información, de resolver problemas, de trabajar en equipo y de desenvolverse socialmente (Convención de Instituciones Europeas de Enseñanza Superior, 2001 Perfilando el Espacio Europeo de la Enseñanza Superior, Salamanca).

En coherencia con las líneas generales establecidas en dicho EEES estas necesidades han sido reafirmadas en el Real Decreto del 26 de Junio de 2007 por el que se establece la ordenación de las enseñazas universitarias oficiales. Así, se mencionan competencias para que los estudiantes sean capaces de aplicar sus conocimientos a su futuro trabajo de una forma profesional; de resolver problemas dentro de su área de estudio; de reunir e interpretar datos relevantes para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes; de emprender estudios y proyectos; de aplicar los conocimientos adquiridos a la resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio; de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información; de comunicar sus conclusiones.

Por todo lo anterior, los docentes en su actividad deben incorporar a los conocimientos de la disciplina que imparten un valor adicional de competencia. En marzo de 2008 se aprobó en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos (ETSIA) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) el itinerario formativo Tecnologías de la Información y Automática en la que participan los departamentos de Matemática Aplicada a la Ingeniería Agronómica e Ingeniería Rural.

1.    dar una formación amplia y sólida en el campo de las TIC aplicada a la ingeniería agronómica.

2.    coordinar las asignaturas optativas y de libre elección, seleccionadas por su interés en este campo, y por último

3.    aportar una formación a los nuevos titulados que es demandada por el sector.

Tanto en la elaboración del itinerario, como en la coordinación de los temarios de las asignaturas implicadas se ha detectado que es necesario incidir en dos aspectos:

a)    identificar las necesidades formativas en las áreas de gestión espacial, gestión del conocimiento y/o el modelado de sistemas agrícolas

b)    coordinar trasversalmente con otras asignaturas del plan de estudios, tanto básicas como receptoras de las competencias o los conocimientos adquiridos.

Por esta razón se considera necesario diseñar y desarrollar un proyecto que permita trabajar transversalmente las asignaturas del itinerario formativo (http://moodle.upm.es/titulaciones/oficiales/course/category.php?id=101) y otras materias a sincronizar como ‘Maquinaria agrícola’ (6 créditos, 4º curso), ‘Producción agraria sostenible’ (4,5 créditos, 5º curso), ‘Sociología (3 créditos, 3º curso) y ‘Sociología agraria’ (3 créditos, 4º curso).

 

Para materializar la enseñanza interdisciplinaria, se proponen tres acciones concretas a desarrollar en forma de prácticas definidas de forma conjunta por lo profesores de las distintas disciplinas implicadas y desarrolladas de forma colegiada:

• PRÁCTICA 1: “Diseño y análisis de sistemas de suspensión para estabilizar el balanceo de barras de pulverización”
• PRÁCTICA 2: “Creación de mapas de aplicación de abonado en dosis variable a partir de herramientas SIG, datos de productividad y modelado de simulación de cultivos”
• PRÁCTICA 3: “Evaluación del impacto social de las tecnologías de la información y la automática en el sector agrario”

 

Las tres propuestas tendrán un proceso de desarrollo similar, con las peculiaridades que a continuación se detallan en el desglose de actividades y tareas. De forma genérica, las fases que han de acometerse para cada una de ellas son:

I.     Puesta en marcha de la comisión encargada de la preparación de cada práctica:

a.  Análisis de temarios de las diferentes asignaturas y encuadre de la actividad a planificar

b. Definición coordinada del objetivo de la práctica, establecimiento de conocimientos y competencias asociadas

c.   Elección de los medios y materiales más adecuados para la impartición de la práctica, en las actividades relativas a cada asignatura. Definición de metodología

d.   Establecimiento de un calendario de trabajo y asignación de tareas

 

 

II.    Preparación de materiales y contenidos

a.    Reuniones de coordinación para definición dinámica de datos de partida y resultados esperados, entre una actividad y la siguiente

III.    Ejecución programada y coordinada de la práctica

IV.   Evaluación individual (por asignatura) y coordinada de cada alumno, y de la metodología en su conjunto.

La aplicación de medios químicos de protección de cultivos y fertilizantes en una de las operaciones de campo más importantes. Los agroquímicos suelen estar disueltos en un líquido y son pulverizados mediante barras con boquillas.

Las vibraciones en las barras pulverizadoras son una de las principales causas de distribuciones no homogéneas de fitosanitarios. Estudios teóricos, simulaciones y experiencias en campo han mostrado que las variaciones en la deposición del pulverizado pueden fluctuar entre el 0% y el 800%. Las vibraciones más importantes son debidas a rotaciones a lo largo de la dirección del movimiento de la maquinaria, y a balanceos horizontales simétricos y asimétricos de la barra pulverizadora.

A pesar de que estos últimos afectan mucho más a la calidad de la distribución, los fabricantes de maquinaria se han centrado en amortiguar las rotaciones longitudinales, mediante la creación de sistemas de amortiguación pasivos y activos.

Título: Sensores y actuadores de sistemas de control en agricultura

Materiales: gran variedad de transductores y sensores, junto con actuadores, tanto para ser usados en robots Lego Mindstorm, como en maquinaria agrícola real

Tareas: instalar una amplia variedad de sensores y ser capaz de capturar datos con la electrónica necesaria; los datos se emplearán como base del sistema de control activo/pasivo y enla estrategia de simulación y optimización

Título: modelos de sistemas de suspensión en barras pulverizadoras

Materiales: bibliografía fundamental y artículos científicos especializados

Tareas: derivar los modelos matemáticos de los sistemas de amortiguación basados en péndulos, trapecios, etc. Analizar su funcionamiento. Explicar y discutir en clase los resultados y conclusiones.

Título: Influencia de la suspensión en la distribución de un pulverizador

Materiales: maquinaria de pulverización conducida por experto, sensores y sistemas de adquisición de datos, balanzas, cubetas, papel hidrosensible, jalones…

Tareas: calcular la distancia vertical entre diferentes puntos de la barra pulverizadora y el suelo, para diferentes ángulos de inclinación. Identificar el tipo de sistema de amortiguación. Instalar sensores y captadores de datos para tomar medidas en campo y determinar el comportamiento dinámico de la máquina.

Título: Estudio del control de un sistema de auto-nivelación para estabilizar una barra pulverizadora

Materiales: bibliografía científica y los ordenadores y programas necesarios para programas el controlador (Matlab, Simulink)

Tareas: usar el modelo matemático definido en Mecánica y mecanismos para desarrollar una simulación del sistema de suspensión.. Implementarlo a pequeña escala en un robot Lego.

Título: diseño, construcción y programación de un vehículo con barra pulverizadora y sistema de suspensión

Tareas: desarrollar un robot completo capaz de trabajar en un bosque simulado, con una estructura simulando un pulverizador y un sistema de suspensión como el definido en Mecánica y mecanismos

Asignaturas implicadas:

Definición del problema:

La aplicación de insumos de forma diferencial en distintas áreas de la parcela es uno de los objetivos de la gestión agraria “específica del sitio”, también llamada ‘agricultura de precisión’. Se obtiene con ello un doble beneficio: reducción de costes agrarios y reducción del impacto ambiental.

La correcta creación de un mapa de abonado que pueda ser programado en la maquinaria de abonado de precisión, depende de una modelización adecuada del crecimiento del cultivo, de su simulación temporal y del uso de herramientas informáticas/GIS para integrar los datos reales procedentes de los sensores instalados en la maquinaria, y los datos simulados.

Título: análisis conceptual de los diferentes paquetes de software disponibles para la realización de modelos y simulaciones de producción de cultivos en el contexto del desarrollo de software y su aplicación.

Materiales: librerías de software de los paquetes comerciales o de licencias GPL existentes, manuales de usuario, aula informática

Tareas: clasificación de las herramientas de modelado/simulación según diferentes criterios (capacidad de definición de modelos, integración de datos externos, capacidades de simulación, etc.); establecimiento de puntos fuertes y débiles de cada paquete; selección de la herramienta más adecuada al planteamiento global de la práctica así como su integración en la pirámide del software, análisis de requisitos, requerimientos de sistemas etc.

Título: Diseño, montaje y utilización de un sistema de adquisición de datos de rendimiento durante el proceso de cosecha

Materiales: sensores de rendimiento de diversa índole (gravimétricos, volumétricos…), electrónica de acondicionamiento de señales asociada y equipos de almacenamiento de datos; maquinaria agrícola de cosecha (según el momento del año en el que se programe la actividad, y la disponibilidad); equipo de georeferenciación (GPS)

Tareas: selección de los sensores más adecuados en función del cultivo e implementación en la maquinaria del sistema de adquisición de datos; toma de datos de producción en campo; generación de una georeferenciada

Título: integración de los datos de campo (rendimiento) en un modelo de simulación de cultivo para el ajuste de las extracciones reales y la estimación del rendimiento en siguientes campañas

Materiales: herramienta de simulación y modelado de cultivos (modelo de simulación de sistemas de cultivo CropSyst), base de datos de rendimiento generada en la actividad de Agricultura de Precisión, base de datos de suelo y de meteorología

Tareas: utilización de un modelo de crecimiento de cultivos (CropSyst); definición de las necesidades de abonado en cada área de la parcela, según el rendimiento esperado en el año en curso

Título: integración de las diferentes capas de información en un SIG y creación del mapa de aplicación variable de insumos (abonado)

Materiales: herramientas SIG, datos de rendimiento (actividad en AP) y necesidades de abonado (actividad PAS)

Tareas: introducción de los datos y resultados obtenidos en actividades previas; generación del mapa de aplicación de abonado en dosis variable para ser utilizado por maquinaria de agricultura de precisión en cursos posteriores.

El proceso mecanización y automatización en el ámbito agrario ha pasado por diversas fases, la primera de ellas planteó la sustitución de potencia humana por potencia mecánica sin eliminación de la supervisión por parte de operarios especializados, reduciéndose consecuentemente la necesidades de mano de obra no especializada (en algunos casos de 1500hTH/ha a -510hTH/ha). En esta fase el proceso de mecanización supuso la incorporación de maquinaria industrial y de campo de elevada capacidad de trabajo mediante el uso de equipos de elevada potencia que podían ser manejados por un solo operador. Esta actividad presentó una gran intensidad en los años 60 del siglo pasado coincidiendo con procesos migratorios de la población del campo a las ciudades.

En la actualidad se plantea la posibilidad de transitar desde equipos operados manualmente hacia equipos móviles no supervisados. En este contexto los equipos móviles serán necesariamente de baja-media potencia generándose auténticas flotas de equipos ultra especializados capaces de colaborar entre sí. Por otra parte, el medio natural precisa de una actividad de sostenimiento que empieza a ser contemplada por las autoridades.

¿Cuáles serán las consecuencias sociales de los procesos de automatización que están en marcha? ¿Cómo puede las ciencias sociales colaborar en la definición de la ingeniería de estos procesos?

Título: Impacto del empleo de flotas de robots móviles en las tareas agrícolas

Bibliografía avanzada relativa al desarrollo del proceso de robotización recogida en revistas científicas especializadas, y empleo de pequeños robots disponibles actualmente como material docente para materializar ejemplos de la problemática planteada

Activar unos núcleos de discusión abiertos a la comunidad universitaria que estarían gestionados por grupos de alumnos y profesores de varias disciplinas invitando a participar en ellos a docentes y alumnos de otras titulaciones potencialmente interesados en esta problemática.

Título: Impacto del empleo de los ERP y la normativa S88 de optimización y automatización en la agroindustria.

Bibliografía avanzada relativa al desarrollo del proceso de automatización e implantación de los ERP y la normativa S88 recogida en revistas del sector, estudios publicados y revistas científicas especializadas junto con un estudio que se está realizando por los profesores de esta asignatura en este campo.

Activar unos núcleos de discusión abiertos a la comunidad universitaria que estarían gestionados por grupos de alumnos y profesores de varias disciplinas invitando a participar en ellos a docentes y alumnos de otras titulaciones potencialmente interesados en esta problemática.

Título: Impacto de la automatización de las instalaciones agroindustriales y sus implicaciones en la formación de los diferentes perfiles profesionales y el desarrollo de nuevos servicios asociados.

Bibliografía avanzada relativa al desarrollo de perfiles profesionales y su formación en el proceso de automatización y control de industrias agroindustriales así como con un estudio que se está realizando por los profesores de esta asignatura en este campo.

Activar unos núcleos de discusión abiertos a la comunidad universitaria que estarían gestionados por grupos de alumnos y profesores de varias disciplinas invitando a participar en ellos a docentes y alumnos de otras titulaciones potencialmente interesados en esta problemática.

Título: Análisis del impacto de la automatización de los procesos agroindustriales tanto a nivel social como medioambiental.

Bibliografía avanzada y textos de grandes pensadores en los campos objeto de este trabajo.

Coordinar desde las humidades las cuestiones emergentes en el ámbito de la automatización y el uso de las TICs en la agricultura, que actúen como revulsivo en los núcleos de discusión abiertos a la comunidad universitaria y que estarían gestionados por grupos de alumnos y profesores de varias disciplinas invitando a participar en ellos a docentes y alumnos de otras titulaciones potencialmente interesados en esta problemática.

 

 

• Presentación de resultados en, al menos, dos congresos internacionales y nacionales.
• Publicación de dos artículos en revistas con índice de impacto sobre los resultados obtenidos.
• Elaboración de materiales docentes conjuntos que ilustren la aplicación del modelado en control, simulación y optimización de procesos.
• Realización de jornadas de difusión de los resultados en las Escuelas de Ingeniería Agronómica donde se imparten asignaturas similares.