El proyecto planteado en la convocatoria 2012 de las ayudas a la innovación educativa y a la mejora de la calidad de la enseñanza de la UPM titulado “Experiencias docentes para el fomento de la capacidad de proporcionar soluciones abiertas y creativas a problemas de Ingeniería” se centró principalmente en el fomento de la adquisición de 2 de las competencias transversales recogidas en el “Marco de Desarrollo de Competencias de la ETSII”. En concreto, se enfatizó en las competencias:

• (e) Resuelve. Habilidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería.
• (n) Idea. Creatividad.

Este proyecto se desarrolló en dos asignaturas, una en 5º curso de la titulación de Ingeniero Industrial (Vehículos extraviarios y maquinaria de construcción) y otra en el Master en Ingeniería Mecánica (Tecnologías de vehículos industriales y especiales). Las acciones se encaminaron a 4 puntos fundamentales:

Actividad 1: Resolución por parte de los alumnos de problemas de solución abierta donde los alumnos deban tomar decisiones en base a los conocimientos adquiridos, defender dichas elecciones  y completar los cálculos pertinentes.

Actividad 2: Planteamiento por parte de los alumnos de problemas de solución abierta o cerrada a partir de un tema propuesto por el profesor.

Actividad 3: Dado un problema concreto o un fenómeno a estudiar, planteamiento por parte de los alumnos de actuaciones para estudiarlo.

Actividad 4: Planteamiento por parte de los alumnos de ideas novedosas a partir del estudio detallado de un tema concreto.

Estas actuaciones se llevaron a cabo durante los cursos 2012-13 y 2013-14, con ciertas evoluciones en la metodología seguida entre un curso y otro. Los resultados obtenidos fueron muy dispares entre unas actuaciones y otras. Más específicamente, en líneas generales, los resultados fueron bastante satisfactorios en los dos primeros puntos, encontrándose carencias en el tercer punto y dificultades operativas para alcanzar los objetivos fijados en la cuarta. En concreto, respecto a las dos actividades que presentaron mayores dificultades:

Actividad 3: Dado un problema que debía ser analizado experimentalmente, se pedía a los alumnos  la redacción de un guion de ensayos, tras presentarles el equipamiento disponible y sus características. Si bien los alumnos están acostumbrados a seguir las instrucciones del guion no son, en general, capaces de establecer ese guion con el trabajo previo, el trabajo experimental y el procesamiento posterior de datos.

Actividad 4: Los alumnos deben identificar el estado de la técnica actual, las limitaciones principales que existen y los potenciales puntos de mejora y proponer soluciones, incidiendo en la utilidad (es decir, las mejoras que aportan) y la viabilidad (al menos, técnica, aunque es deseable que también aborden la económica, social, etc). Dado el tiempo disponible en el desarrollo de la asignatura, no es posible para los alumnos entrar en pormenores en temas punteros incidiendo en ámbitos diversos, no sólo el ingenieril con lo que no se logra el estudio amplio de diversas vertientes que se pretende.

Este es el punto de partida de este nuevo proyecto planteado en esta convocatoria en el que se pretende incidir en las dos competencias siguientes, perfeccionando el planteamiento realizado en el proyecto anterior:

• (b) Experimenta. Habilidad para diseñar y realizar experimentos así como analizar e interpretar datos. En particular, es deseable el desarrollo de actividades que permitan que el alumno llegue a diseñar el procedimiento de experimentación.
• (h) Entiende Los impactos. Educación amplia necesaria para entender el impacto de las soluciones ingenieriles en un contexto social global.

Los objetivos específicos planteados son:

• Plantear metodologías docentes que fomenten en los alumnos la competencia de diseñar un proceso experimental para estudiar un problema. Es decir, dado un problema, el alumno debe ser capaz de establecer el método experimental que les permite analizarlo.
• Plantear metodologías docentes que fomenten en los alumnos la competencia de analizar los problemas desde diversos enfoques, dentro del campo ingenieril aunque también incidiendo en otros ámbitos. Es decir, con un consumo de tiempo en aula y de trabajo de los alumnos razonable dentro de los créditos asociaos a la asignatura, se pretende plantear el entorno y herramientas adecuadas para que los alumnos puedan acometer un análisis multidisciplinar de un problema y sus posibles soluciones.
• Evaluar la efectividad de las metodologías anteriores mediante métodos sistemáticos, y plantear herramientas que permitan garantizar si se han adquirido dichas competencias.

La experiencia se propone desarrollarse en 2 asignaturas del Master Universitario en Ingeniería Mecánica: “Tecnologías de vehículos industriales y especiales” y “Biomecánica y Seguridad de los Vehículos”, dado que las actividades planteadas se consideran más susceptibles de ser desarrolladas en el nivel de Máster.

Debe tenerse en cuenta que esta nueva experiencia se aplica sobre el esquema de la realizada anteriormente que, en esencia, se mantiene en los aspectos detectados como positivos. La intención es perfeccionarla a través de esta nueva experiencia para consolidar las actuaciones en las asignaturas citadas a partir de este nuevo curso académico. 

Las asignaturas de “Tecnologías de vehículos industriales y especiales” y “Biomecánica y Seguridad de los Vehículos” del Master Universitario en Ingeniería Mecánica se imparten durante el segundo semestre, lo que permitirá destinar el primer cuatrimestre para la preparación de la experiencia y el segundo para su implantación en aula.

Fase 1: Análisis de antecedentes y análisis de la experiencia previa

En cuanto al análisis de antecedentes, se busca en literatura especializada fundamentalmente dos aspectos:

• Herramientas para lograr los objetivos propuestos
• Resultados de experiencias previas

Por otra parte, se analizará de forma pormenorizada los trabajos realizados por los alumnos en la experiencia llevada a cabo en los cursos 2012-13 y 2013-14. Puesto que en dichas experiencias se ha realizado un proceso de realimentación intermedia a los alumnos para que mejorasen las versiones preliminares entregadas, se estudiarán los errores más frecuentes, tanto en la primera versión provisional como en la definitiva.

Fase 2: Diseño e implantación de la actividad de propuesta de estudios experimentales para analizar un problema

Antes de la experiencia iniciada en el curso 2012-13, en las asignaturas, las sesiones prácticas eran dirigidas por el profesor y se proporcionaba un guion de prácticas. En el nuevo enfoque, se reformula el manual de prácticas para que los alumnos, después de disponer de un conocimiento básico del problema y los equipos disponibles, puedan proponer el procedimiento de ensayo, teniendo presente todas las consideraciones pertinentes para el diseño experimental correcto, seguro y efectivo. De la experiencia anterior, se han detectado carencias importantes en los alumnos que, en general, no toman como modelo, guiones de prácticas de otras asignaturas que hayan empleado con anterioridad en sus estudios. Por otra parte, aunque se proporcionaba realimentación, no se podía garantizar que los alumnos habían adquirido esa competencia más allá de la corrección de sus trabajos preliminares. Por ello, en esta nueva experiencia, sobre el modelo de la anterior se propone:

-          Planteamiento del problema por parte del profesor:

·         Planteamiento de un problema que requiera un análisis experimental (en concreto, las posibilidades de emplear un láser rotativo para la detección de obstáculos y su cinemática en entornos viarios)

·         Presentación de las características del equipo y su funcionamiento

-          Trabajo requerido a los alumnos:

·         Búsqueda de guiones de prácticas de otras asignaturas y elaboración de un esquema de guion con aquellos aspectos que habrá que tener en cuenta

·         Propuesta de un guion de prácticas con los ensayos que es preciso realizar (definición del ensayo, sus condiciones, adquisición de datos y tratamiento de éstos).

·         Realización de la práctica y análisis posterior de resultados con entrega de la correspondiente memoria de prácticas

-          Realimentación: Los alumnos entregarán versiones provisionales de los informes, que serán supervisadas por el profesor y comentadas para su mejora. Se considera la posibilidad de emplear coevaluación además de la supervisión del profesor en función de la marcha del grupo.

-          Trabajo de verificación de la adquisición real de la competencia (para corroborar su consecución sobre otro caso de estudio): se planteará un problema concreto de detección de obstáculos pero basado en el uso de sensores de ultrasonidos en vez de un láser rotativo y los alumnos deberán proponer su estudio experimental. El marco del problema es semejante aunque la problemática de cada tipo de sensor es muy diferente y ese hecho debe quedar patente en el plan de pruebas planteado por los alumnos.

Para ello, se plantea el siguiente cronograma de trabajo:

Primer cuatrimestre (trabajo para el equipo docente):

-          Mejora del material informativo suministrado a los alumnos para el conocimiento de los sensores y comprensión del problema que deben estudiar

-          Desarrollo de ensayos (por parte de los profesores) para el planteamiento de problemas que deban ser estudiados. Se buscan configuraciones específicas que requieran de análisis y serán los resultados de éstas las que se propongan a los alumnos como objetivo que deben estudiar.

Segundo cuatrimestre (trabajo para el equipo docente y los alumnos):

-          Aplicación en aula y seguimiento de la experiencia

Fase 3: Diseño e implantación de la actividad de análisis de soluciones de impactos de las mismas en ámbitos diversos

En este caso, se propone a los alumnos un problema (inicialmente, sin solución o con múltiples soluciones) sobre un tema en el que la asignatura le ha debido dar herramientas suficientes para plantear soluciones y analizarlas críticamente.

Durante la experiencia en los cursos 2012-13 y 2013-14, se preparó material encaminado a fomentar el pensamiento abierto y creativo de los alumnos. Este material será revisado aunque, esencialmente, fue considerado adecuado y proporcionó los parámetros generales necesarios, obteniéndose buenos resultados.

El punto débil de la experiencia 4 antes definida residía en la imposibilidad (por limitaciones de tiempo) de analizar los problemas planteados a los alumnos de forma integral, observando diferentes puntos de vista, incluso los impactos económicos, sociales, etc. Por ello, la experiencia se mantiene inalterada en este nuevo proyecto, si bien la formulación de los enunciados de los problemas a los que los alumnos deben dar solución se concretarán más, aportando a los alumnos una cierta información previa (en vez de confiar en una búsqueda exhaustiva por su parte que es inviable por razones de tiempo, teniendo en cuenta, además, que el objetivo de la actividad no es propiamente la realización de ese tipo de búsquedas).  Durante la ejecución de la experiencia, se forzará a los alumnos a evaluar los efectos de las soluciones que planteen bajo diferentes planos, para lo que se empleará una rúbrica que sirva de guía. Antes de la evaluación crítica de las soluciones aportadas por parte de los alumnos, el profesor realizará una revisión y proporcionará la realimentación oportuna. Los trabajos finales, como ya se realizó en la experiencia anterior, son presentados por los alumnos y, además de la evaluación final del profesor, se fomenta la coevalaución por parte de los demás alumnos (herramienta que, en este caso, sí dio buenos resultados).

Para ello, se plantea el siguiente cronograma de trabajo:

Primer cuatrimestre (trabajo para el equipo docente):

-          Concreción de los temas a estudiar y preparación de documentación preliminar como punto de partida para los alumnos

-          Definición de una rúbrica que sirva de guía a los alumnos

Segundo cuatrimestre (trabajo para el equipo docente y los alumnos):

-          Aplicación en aula y seguimiento de la experiencia

Fase 4: Plan de tutorías

A lo largo del trascurso de ambas asignaturas, se establecerá un sistema de tutorías de seguimiento de los trabajos con el fin de analizar por dónde enfocan los alumnos las soluciones y encauzarlos en caso necesario. Se plantean sesiones de seguimiento voluntarias de forma grupal o individual. También, dada la casuística de disponibilidad horaria de alumnos de master, se plantea la posibilidad de seguimiento vía correo electrónico.  Como puntos de seguimiento obligatorio, se plantean las entregas provisionales de los dos trabajos que implicarán una realimentación por parte del profesor.

Fase 5: Análisis sistemático, cualitativo y cuantitativo de los resultados

Fundamentalmente, se pretende analizar:

• Comparación de los resultados del nuevo curso académico respecto a los obtenidos en los dos precedentes donde se implantó la experiencia original sin las modificaciones que se pretenden introducir en este proyecto. Debe hacerse notar que se seguirán evaluando la consecución de los objetivos de la primera experiencia (desarrollo de soluciones creativas, resolución de problemas de solución abierta, etc), a lo que se le añadirá el matiz proporcionado por los nuevos métodos docentes y nuevo material didáctico desarrollado.
• Estudio de la evolución de los alumnos a lo largo del curso en cuanto a la adquisición de las competencias, comparando los resultados al principio y al final del curso, empleando la retroalimentación
• Evaluar la conveniencia de las nuevas metodologías y documentación docente empleada en cuanto a resultados así como las dificultades encontradas con el fin de plantear propuestas de mejora.

Para el análisis sistemático se emplearán rúbricas elaboradas durante la fase de preparación de la experiencia y se buscarán criterios lo más objetivos posible. Una descripción más detallada de los aspectos de este análisis se refiere en el apartado “Descripción de la evaluación del proyecto”. Fundamentalmente, además del estudio más cuantitativo, se abordará un estudio detallado de los puntos fuertes y débiles de los alumnos antes, durante y al finalizar el curso a través del análisis de los trabajos entregados y su desempeño en clase y en tutorías. Este estudio se puede realizar de forma individualizada dado el número de alumnos de las asignaturas implicadas, pero permitirá extraer conclusiones extrapolables a otras materias.

Fase 6: Difusión de los resultados

El tema planteado en este proyecto se estima que resulta de interés para su difusión en congresos y revistas especializadas dado que el fomento de estas competencias resulta crucial para la correcta aplicación de las metodologías docentes que se están proponiendo introducir. La experiencia anterior, con los resultados positivos y las dificultades encontradas, ya fue presentada en 2 congresos: EDULEARN ’13. International conference on education and new learning technologies y XXI Congreso Universitario de Innovación Educativa en las Enseñanzas Técnicas. Se considera esencial la fase de difusión, ya que en esta nueva experiencia se trata de solucionar carencias detectadas en el proyecto anterior por lo que las medidas de mejora adoptadas, una vez experimentadas, pueden generar recomendaciones de buenas prácticas en este sentido.

En este sentido, se han identificado diferentes foros para la difusión, como Edulearn, Congreso Internacional de Docencia Universitaria e Innovación CIDUI, Congreso Universitario de Innovación Educativa en las Enseñanzas Técnicas, etc, aunque la elección del foro más adecuado se analizará a lo largo de curso.

Además, se plantea la difusión a través de revistas especializadas, preferentemente incluidas en el SCI-JCR.

Fase 7: Conclusiones, recomendaciones e informe final

Finalmente, se realizará un estudio crítico de la experiencia y los resultados, señalando los aspectos más positivos y negativos, así como recomendaciones de mejora para cursos sucesivos.

Puesto que esta experiencia completa la anterior intentando subsanar los puntos débiles de aquella, a la vista de los resultados que se obtengan, se podrá completar una serie de recomendaciones de buenas prácticas extrapolables a otras asignaturas. 

Tras el proyecto se valorarán cuáles han sido los logros alcanzados en los alumnos para la mejora de estas competencias transversales, así como cuáles son las principales carencias de los alumnos en cuanto a las 2 competencias que se han considerado con el fin de poder mejorar la metodología docente en cursos futuros. En esencia, se busca:

• Comparación de los resultados del nuevo curso académico respecto a los obtenidos en los dos precedentes donde se implantó la experiencia original.
• Estudio de la evolución de los alumnos a lo largo del curso en cuanto a la adquisición de las competencias.
• Evaluar la conveniencia de las nuevas metodologías y documentación docente empleada.

Para la evaluación de los logros alcanzados, el equipo de trabajo se basará en los indicadores y plantillas de evaluación planteados en el documento de “Marco de Desarrollo de Competencias de la ETSII”. En concreto:

• En la parte de la experiencia relativa a promover la competencia “Experimenta”, se usará como base la rúbrica planteada en dicho documento, haciendo especial hincapié en los indicadores relativos a lo esperable en el nivel de Máster (principalmente el relativo al indicador “El alumno es capaz de valorar la fiabilidad y analizar los resultados de un experimento diseñado y realizado por él”). Para ello, basándonos en dicha rúbrica genérica, se establecerá una nueva adaptada a las necesidades de las asignaturas implicadas.
• En la parte de la experiencia relativa a promover el estudio amplio de impactos (competencia “Entiende los impactos”), teniendo en cuenta el Nivel de competencia establecido en el Marco de Desarrollo de Competencias, se establecerá una rúbrica detallada sobre qué ámbitos y de qué forma es esperable que los alumnos estudien el problema y las posibles soluciones. Esta rúbrica servirá de guía para los alumnos durante la realización del trabajo y para la posterior coevaluación de los trabajos de sus compañeros.

Aunque se tendrán en cuenta los aspectos más cuantitativos relativos a calificaciones obtenidos y tasa de éxito, el análisis de la consecución de estas competencias se realizará de forma más profunda, intentando detectar las carencias fundamentales y más frecuentes en el desempeño de los alumnos, en una línea semejante a la seguida en la Fase 1 antes descrita con los resultados de las experiencias previas. Este análisis permitirá detectar las principales carencias con el fin de readaptar la metodología docente. Debe indicarse que este estudio individualizado es posible por el número de alumnos de las asignaturas implicadas en la experiencia, pero las conclusiones que se obtengan son extrapolables a otras materias.