En un claro esfuerzo por mejorar la calidad e la docencia en la UPM por parte de un grupo de profesores de diferentes departamentos con larga trayectoria común en investigación se desarrolló durante el curso académico 2008/2009 el proyecto de innovación educativa “Desarrollo y puesta en práctica de un plan de prácticas comunes para asignaturas impartidas en centros diferentes”, recibido con gran aceptación por parte del alumnado de las titulaciones de Ingeniería Industrial e Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas/Gestión. Ante esta buena acogida, en el curso 2009/2010 se decidió extender y complementar la experiencia, ampliándola a nuevas asignaturas de las que se imparten en la ETS de Ingenieros Industriales y la EU de Informática, a fin de mejorar las sinergias y complementariedades de ambas titulaciones. En este caso, se plantea, además, tanto a asignaturas de grado como de master y se tienen en cuenta la conversión de las asignaturas a créditos ECTS, con el propósito de preparar las asignaturas de los nuevos planes de estudio que entrarán en vigor en los próximos cursos académicos. En concreto, las asignaturas que han formado parte de esta experiencia piloto son: “Tecnología del Transporte” y “Avances en seguridad integrada de vehículos” de la ETSII y “Cartografía Digital y Navegación con GPS” y “Agentes Inteligentes” de la EUI. Finalmente, en la última convocatoria de Innovación Educativa 2010/2011, el trabajo en este ámbito se centró en la “Evaluación de competencias interdisciplinares mediante planes de prácticas comunes en asignaturas de grado y master en diferentes escuelas utilizando métodos enseñanza/aprendizaje activos”, centrándose en unificar las competencias interdisciplinares de la materia de Sistemas Inteligentes del Título de Graduado en Ingeniería del Software, que se imparte en la actualidad en la EUI.

La gran aceptación por parte de los alumnos se debe, principalmente, a incidir en aspectos más prácticos de algunos de los sistemas y en la realidad de la introducción de sistemas electrónicos e informáticos en los vehículos actuales, más allá de los tradicionales sistemas mecánicos, y que, en la orientación de las asignaturas involucradas, se ha pretendido ofrecer a los dos grupos de alumnos una visión integrada, ampliando el núcleo de las asignaturas en los que se realizan las prácticas en común así como elaborando una serie de materiales docentes comunes.

En la presente convocatoria de proyectos de innovación educativa 2011/20112 se pretende continuar y extender esta experiencia, enlazando además los objetivos enmarcados en la misma, escogiendo una selección de asignaturas de grado y master, en de las que se elaborará un mapa de competencias transversales y continuando con la puesta en marcha de métodos de enseñanza/aprendizaje activos, mediante la preparación de sesiones prácticas comunes para las asignaturas de las dos titulaciones involucradas en esta propuesta: Graduado en Ingeniería del Software y Máster Universitario en Ciencias y Tecnologías de la Computación.

Las sesiones prácticas se plantean para el desarrollo de un plan de prácticas comunes, consistentes en el desarrollo de un sistema de control a distancia de un helicóptero cuatrimotor tipo Drone, mediante el empleo de sistemas globales de posicionamiento por satélite, guiado mediante smart-phones y sistemas inteligentes de control.

La visión global de las competencias transversales se proporcionará, fundamentalmente, sobre los siguientes grupos de prácticas a desarrollar sobre los helicópteros Drone:

• Georeferenciado y navegación mediante GPS.
• Programación de Smart Phones tipo iPhone o Android.
• Comunicaciones entre dispositivos ubicuos en tiempo real.
• Desarrollo de de sistemas de control basados en Inteligencia Artificial.

Gracias a esta visión sinérgica de la formación en ingeniería, se pretende proporcionar a los alumnos competencias transversales, basándose en un caso práctico real, en:

• Desarrollo de aplicaciones embarcadas.
• Desarrollo de sistemas y servicios geo-referenciados.
• Implementación de software para aplicaciones tiempo real.
• Capacidad de análisis de información proveniente de diferentes fuentes.
• Desarrollo de software Smart Phones.
• Aplicación de técnicas de control borroso y redes de neuronas

Es por tanto que en este proyecto se persigue una visión transversal entre asignaturas impartidas en diferentes planes de estudio, de grado y master, con lo que se pueda enriquecer la formación en competencias transversales interdisciplinares final de los estudiantes mediante la realización de sesiones comunes alrededor de métodos enseñanza-aprendizaje activos (conjunto de prácticas y materiales docentes comunes) que secuencialmente permitan de forma común entre los alumnos de ambos planes de estudio desarrollar y probar prototipos de sistemas móviles.

Tomando como punto de partida el trabajo desarrollado en los proyectos de los cursos académicos 2008/09, 2009/2010, y 2010/2011 como principales aportaciones del nuevo proyecto planteado, se pueden citar:

• Se fomentará el ambiente de trabajo común entre alumnos e diferentes planes de estudio de grado y master en un trabajo interdisciplinar en el que los desarrollos de ambos sean imprescindibles para la consecución final (aprovechar la experiencia de cada grupo en unas disciplinas para ofrecer una visión global, práctica y aplicada a los alumnos).
• Desde el punto de vista tecnológico se ampliarán los sistemas implementados por los alumnos, más allá del sistema de aviso embarcado planteado en las sesiones prácticas de curso 08/09, el sistema basado en “vehículos flotantes” del curso 09/10, con el desarrollo de sistemas de control autónomo y ubicuo de un vehículo autónomo, basado en modelos cinemáticas y dinámicos y el control remoto de un vehículo autónomo mediante smartphones del curso 10/11. Este sistema en su conjunto cubre aspectos clave de las 4 asignaturas e ilustra una de las líneas de trabajo actuales más prometedoras dentro de los Sistemas Inteligentes de Transporte en la actualidad. El planteamiento de un objetivo común desde el principio, se ha comprobado que supone una componente motivadora.
• Desde el punto de vista docente se promoverán sesiones prácticas supervisadas y coordinadas entre alumnos de ambos planes de estudio.
• Desde el punto de vista organizativo, se tendrán en cuenta que dado que las asignaturas de grado y una de master son de carácter optativo y otra de master es obligatoria, se debe contemplar que la situación normal será aquella en la que los alumnos ya han cursado las asignaturas de grado y el curso 2011/2012 cursan las de master o bien, aquella en la que los alumnos solo cursan las asignatura de grado. Por tanto, es imprescindible que cada secuencia de prácticas en cada etapa sea autocontenida y que se establecerán medidas para alumnos de master puedan tutorizar a los de grado.

Objetivos de la propuesta

El objetivo principal del proyecto consiste en la elaboración del material docente necesario para afrontar las prácticas comunes a las 4 asignaturas envueltas en esta propuesta, pertenecientes a dos titulaciones diferentes (Máster Universitario en Ciencias y Tecnologías de la Computación y Grado en Ingeniería del Software) con el fin de proporcionar una visión global y aplicada al alumno. Con ello, se pretende aprovechar los aspectos más fuertemente tratados en cada una de las titulaciones para que los alumnos adquieran nociones del sistema completo. Además, debe hacerse notar que dicho enfoque conjunto se realiza sobre prácticas y, en línea con las directrices del EEES, se pretende enfocar con un trabajo previo y posterior del alumno de forma autónoma, con realimentación por parte de los profesores.

Justificación del proyecto

Asignaturas

Se plantea la conexión entre las asignaturas:  

1. Sistemas y Servicios de Navegación con GPS, optativa de 3º/4º curso del plan de estudios de Graduado en Ingeniería del Software, que se imparte conjuntamente con la asignatura optativa de 2º curso de la titulación a extinguir de Ingeniero Técnico en Informática de Sistemas/Gestión impartida en la EU Informática, en el segundo semestre. Pretende introducir al alumno en la utilización de tecnologías de navegación basadas en satélite, conocidas popularmente como GPS (Global Positioning Systems) o GNSS (Glotal Navigation Satellite Systems). Durante el transcurso de la asignatura se revisan los diferentes sistemas de posicionamiento disponibles en la actualidad, así como su interacción con las bases de datos cartográficas para a creación de navegadores y mapas electrónicos. Estudian también los diferentes algoritmos empleados para el cálculo de la posición, representada en diferentes tipos de coordenadas. Uno de los aspectos fundamentales de la asignatura es su relación con el ámbito de los robots móviles y los vehículos inteligentes, abriendo así un amplio abanico de aplicaciones en al ámbito de la informática, donde esta tecnología comienza a ser un elemento fundamental. 
2. Computación Ubicua, Asignatura optativa de 3º/4º curso de la titulación Graduado en Ingeniería del Software, impartida en la E. U. Informática, en el segundo semestre. En esta asignatura se exponen las diferentes plataformas Smart Phone disponibles en el mercado en la actualidad así como las posibilidades que ofrecen en cuanto a manejo y programación. Básicamente se centra en las tres plataformas más utilizadas en la actualidad como son los Apple iPhone, las basadas en Android y las basadas en Windows Phone.

 Estas dos asignaturas pertenecen a la materia de Sistemas Inteligentes del Grado en Ingeniería del Software por la Universidad Politécnica de Madrid, y tienen asociadas las siguientes competencias:

• G1. Capacidad de análisis y Síntesis
• G5. Uso de las tecnologías de la información y las comunicaciones
• G6. Resolución de problemas
• G10. Aprendizaje autónomo, adaptación a nuevas situaciones y motivación por el desarrollo profesional permanente
• G11. Creatividad
• I1. Capacidad para diseñar, desarrollar, seleccionar y evaluar aplicaciones y sistemas informáticos, asegurando su fiabilidad, seguridad y calidad, conforme a principios éticos y a la legislación y normativa vigente
• I5. Conocimiento, administración y mantenimiento sistemas, servicios y aplicaciones informáticas.
• I6. Conocimiento y aplicación de los procedimientos algorítmicos básicos de las tecnologías informáticas para diseñar soluciones a problemas, analizando la idoneidad y complejidad de los algoritmos propuestos.
• I7. Conocimiento, diseño y utilización de forma eficiente los tipos y estructuras de datos más adecuados a la resolución de un problema.
• I8. Capacidad para analizar, diseñar, construir y mantener aplicaciones de forma robusta, segura y eficiente, eligiendo el paradigma y los lenguajes de programación más adecuados.
• I11. Conocimiento y aplicación de las características, funcionalidades y estructura de los Sistemas Distribuidos, las Redes de Computadores e Internet y diseñar e implementar aplicaciones basadas en ellas.
• I12. Conocimiento y aplicación de las características, funcionalidades y estructura de las bases de datos, que permitan su adecuado uso, y el diseño y el análisis e implementación de aplicaciones basadas en ellos.
• I13. Conocimiento y aplicación de las herramientas necesarias para el almacenamiento, procesamiento y acceso a los Sistemas de información, incluidos los basados en web.
• I14. Conocimiento y aplicación de los principios fundamentales y técnicas básicas de la programación paralela, concurrente, distribuida y de tiempo real.
• I15. Conocimiento y aplicación de los principios fundamentales y técnicas básicas de los sistemas inteligentes y su aplicación práctica.
• I16. Conocimiento y aplicación de los principios, metodologías y ciclos de vida de la ingeniería de software.
• I17. Capacidad para diseñar y evaluar interfaces persona computador que garanticen la accesibilidad y usabilidad a los sistemas, servicios y aplicaciones informáticas.
• E1. Capacidad para desarrollar, mantener y evaluar servicios y sistemas software que satisfagan todos los requisitos del usuario y se comporten de forma fiable y eficiente, sean asequibles de desarrollar y mantener y cumplan normas de calidad, aplicando las teorías, principios, métodos y prácticas de la Ingeniería del Software.
• E2. Capacidad de dar solución a problemas de integración en función de las estrategias, estándares y tecnologías disponibles.
• E3. Capacidad para valorar las necesidades del cliente y especificar los requisitos software para satisfacer estas necesidades, reconciliando objetivos en conflicto mediante la búsqueda de compromisos aceptables dentro de las limitaciones derivadas del coste, del tiempo, de la existencia de sistemas ya desarrollados y de las propias organizaciones.
• E4. Capacidad para diseñar soluciones apropiadas en uno o más dominios de aplicación utilizando métodos de la ingeniería del software que integren aspectos éticos, sociales, legales y económicos.
• E5. Capacidad de identificar y analizar problemas y diseñar, desarrollar, implementar, verificar y documentar soluciones software sobre la base de un conocimiento adecuado de las teorías, modelos y técnicas actuales. 

1. Fundamentos de Investigación en Ciencias y Tecnologías de la Computación: Tendencias en Inteligencia Artificial, asignatura obligatoria de la Titulación Master en Ciencias y Tecnologías de la Computación, en el primer semestre. El objetivo de la asignatura es proporcionar una visión actualizada del área de la Inteligencia Artificial, de sus métodos más importantes y de sus posibilidades de aplicación a los sistemas informáticos. 
2. Geoinformática & Context Aware Computing, asignatura optativa de la Titulación Master en Ciencias y Tecnologías de la Computación, en el primer semestre. El objetivo de la asignatura es mostrar las posibilidades de la incorporación de elementos georeferenciados, información del entorno del usuario y del propio usuario para la creación de nuevos tipos de servicios demandados por la sociedad de la información. Como soporte de este tipo de tecnología se incluye la telefonía móvil y smartphones, sistemas GPS, acceso a bases de datos cartográficas, GIS, Interacción con servicios de información georeferenciada, mashups con información georeferenciada, etc.

 Estas dos asignaturas pertenecen a la línea de especialidad de Sistemas Inteligentes para la Comunicación y Movilidad del Master de Investigación en Ciencias y Tecnologías de la Computación por la Universidad Politécnica de Madrid, y tienen asociadas las siguientes competencias:

• G8. Aprendizaje autónomo, adaptación a nuevas situaciones y motivación por el desarrollo profesional permanente.
• G9. Capacidad de análisis y síntesis.
• G10. Iniciativa y capacidad emprendedora.
• E1. Capacidad para aplicar las teorías, modelos y técnicas actuales en la identificación, análisis, diseño y documentación de soluciones informáticas.
• E3. Capacidad para analizar y planificar nuevas propuestas para el diseño y desarrollo de aplicaciones y servicios informáticos en sistemas con arquitecturas específicas conectados en red.
• E4. Capacidad para sintetizar y exponer de manera clara los resultados de un trabajo de investigación a públicos especializados y no especializados.
• E5. Capacidad para entender las restricciones temporales, de fallos y de comunicación que plantean los entornos de computación distribuida.
• E6. Capacidad para desarrollar algoritmos y aplicaciones en entornos de computación distribuida propensos a fallos, con restricciones temporales en la computación y en las comunicaciones,
• C1. Conocer y aplicar los fundamentos, paradigmas y técnicas propias de los sistemas inteligentes y analizar, diseñar y construir sistemas, servicios y aplicaciones informáticas que utilicen dichas técnicas en cualquier ámbito de aplicación.
• C2. Capacidad para analizar, planificar y evaluar los sistemas de interacción persona–ordenador de aplicaciones informáticas.
• C3. Dominar los conocimientos y destrezas relacionados con la disciplina de sistemas inteligentes para la comunicación y la movilidad accesibles.
• C4. Capacidad para conocer y desarrollar técnicas de aprendizaje computacional y diseñar e implementar aplicaciones y sistemas que las utilicen, incluyendo las dedicadas a extracción automática de información y conocimiento a partir de grandes volúmenes de datos.

Acciones previstas y nuevos métodos docentes previstos

 Con el presente proyecto no se pretende cambiar rotundamente la metodología empleada hasta el momento en cada una de las asignaturas, sino que se pretende aportar una visión global, combinando aspectos alrededor de un conjunto de prácticas y generando material docente específico para su seguimiento. En concreto, en el caso de las asignaturas ya involucradas en el curso 10/11, tan sólo se acometerán ajustes a partir de los resultados de dicha experiencia. Los mayores cambios se producirán las otras dos asignaturas, que se impartirán por vez primera en el curso 2011/2012 así como en la forma de enlazar ambos grupos.

Esta visión global es, además, un elemento fundamental a fin de dotar a los alumnos de una amplia multidisciplinariedad, aspecto muy demandado en la actualidad por el mercado laboral.

Adicionalmente, a la vista de las competencias proporcionadas por las asignaturas que forman parte de este proyecto, está claro que es posible establecer un itinerario común de competencias transversales, que enriquezcan la formación del alumno e incrementen la calidad de los resultados del aprendizaje.

 Sistema de tutorías

 La tutorización se plantea en dos niveles:

- Por una parte, se tiene la tutorización de los profesores para el seguimiento de las asignaturas y de las sesiones prácticas, tanto en la fase de preparación por parte de los alumnos como en la fase de tratamiento de resultados. Se establece que los alumnos de ambas titulaciones puedan acceder a todos los profesores implicados en la experiencia. La realimentación por parte de los profesores se estima crucial, sobre todo en aquellos aspectos más vinculados a la titulación a la que no pertenecen los alumnos.

- Tutorización entre alumnos en las asignaturas del segundo semestre de prácticas (asignaturas de grado), para lo que se encomendará (y valorará) esta tarea a alumnos que cursasen las anteriores (master) la integración y supervisión de aquellos.

Material de apoyo

 El estudio de las asignaturas se ha basado hasta ahora en textos de referencia y documentación proporcionada por los profesores, habiéndose también introducido recientemente las guías de estudio. Por otra parte, será necesario el desarrollo de las correspondientes guías de prácticas para las dos nuevas asignaturas involucradas así como la realización de adaptaciones para las situaciones de alumnos que no cursen las dos asignaturas de su titulación. A su vez, las guías están enfocadas a los alumnos de ambas Titulaciones, teniendo en cuenta sus perfiles diferentes.

 En las prácticas, se contará con el siguiente equipamiento:

• 2 helicópteros cuatrimotores tipo Drone:
• Varios tipos de receptores GPS
• Ordenadores para la adquisición, envío y recepción de señales
• Centro de gestión constituido por un ordenador, disponible en el departamento de Sistemas Inteligentes Aplicados de la EUI para la recepción, búsqueda y envío de información
• Smartphones de tecnología iPhone y Android, a los que se pretende sumar este año sistemas basados en Windows Phone.

Parte de dicho equipamiento está disponible en el Departamento de Sistemas Inteligentes Aplicados y se pone a disposición del proyecto, mientras que otros recursos son solicitados a esta convocatoria de proyectos de Innovación educativa.

Carga de trabajo del profesorado

 El trabajo del profesor comprende, entre otras, las siguientes tareas principales:

• Coordinación entre las asignaturas
• Preparación de los guiones de prácticas
• Preparación de la instrumentación, lo que constituye la mayor carga de trabajo en el primer semestre (ver fases) ya que implica seleccionar, embarcar y montar hardware y realizar software de control
• Seguimiento del trabajo de los alumnos
• Impartición de las sesiones presenciales combinadas para los dos grupos de alumnos
• Seguimiento de trabajo no presencial (realimentación del alumno)
• Seguimiento de la experiencia

 El becario solicitado centraría su tarea principalmente en dar apoyo en la preparación de los guiones de prácticas y en la preparación de la instrumentación.

 Carga de trabajo del alumno

 Estas prácticas se insertan dentro del trabajo de las asignaturas correspondientes. Se estima que la carga de trabajo comparada con el resto será de un 50 % incluyendo las sesiones presenciales y los trabajos previos y posteriores. Esta estimación se ha realizado en base a la experiencia previa con las sesiones prácticas actuales y ha sido corroborado, en líneas generales, durante la experiencia del curso 08/09, 09/10 y 10/11 para 1, 2 y 4 de las asignaturas respectivamente.

Fases del proyecto

 Las asignaturas “Fundamentos de Investigación en Ciencias y Tecnologías de la Computación: Tendencias en Inteligencia Artificial” y “Geoinformática & Context Aware Computing”, de master se imparten en el primer semestre, mientras que las otras dos asignaturas que estarán coordinadas “Sistemas y Servicios de Navegación con GPS” y “Computación Ubicua” son de segundo semestre. Dado este hecho, se ha realizado la siguiente planificación del proyecto;

 Primer semestre

1. Coordinación entre asignaturas
2. Preparación de sesiones comunes
3. Desarrollo de guías de seguimiento y material de estudio necesario (adaptado a cada grupo)
4. Preparación de la instrumentación para cada práctica (preparación de hardware / software)
5. Establecimiento de las sesiones teóricas / prácticas y organización con los alumnos de ambas titulaciones
6. Puesta en marcha del sistema de tutorías entre alumnos
7. Realización de las sesiones conjuntas para las asignaturas de primer semestre
8. Seguimiento de los trabajos de tratamiento de datos (realimentación al alumnado durante la realización de los trabajos) para las asignaturas de primer semestre
9. Evaluación de resultados y carga de trabajo para las asignaturas de primer semestre

Segundo semestre

1. Establecimiento de las sesiones teóricas / prácticas y organización con los alumnos de ambas titulaciones
2. Propuesta y seguimiento de los trabajos introductorios a las prácticas
3. Realización de las sesiones conjuntas para las asignaturas de segundo semestre
4. Seguimiento de los trabajos de tratamiento de datos (realimentación al alumnado durante la realización de los trabajos) para las asignaturas de segundo semestre
5. Evaluación de resultados y carga de trabajo para las asignaturas de segundo semestre

Tareas finales

1. Revisión de la experiencia
2. Difusión
3. Informe final

 Evaluación de resultados

 La calidad del trabajo de los alumnos se evaluará en base al seguimiento de las sesiones prácticas y los trabajos previos y posteriores a las mismas.

Por otra parte, la aceptación por parte de los alumnos y los conocimientos adquiridos por éstos comparándolos con los adquiridos con el enfoque tradicional ya ha sido evaluada en la experiencia del curso 08/09, 09/10 y 10/11 con resultados satisfactorios. Sin embargo, para el proyecto actual, resta por evaluar dos aspectos fundamentales que resultan novedosos respecto a lo antes planteado: la correcta integración entre materias en la misma titulación y la integración entre alumnos que cursen las 2 o sólo 1 asignatura.