En la convocatoria 2016 de ayudas a la innovación educativa y a la mejora de la calidad de la enseñanza, se propuso la realización del proyecto “Desarrollo de plugings en Moodle en el marco de la asignatura Fundamentos de Electrónica”, que tenía por objetivo el desarrollo de dos plugins integrados sobre Moodle para la realización online de problemas básicos de sistemas digitales y microprocesadores, con posibilidad de facilitar la corrección semi-automática de los mismos. En dicho proyecto, propuesto entonces dentro de la línea de trabajo en aprendizaje adaptativo, se pretendía mejorar e intensificar la manera en la que se realiza la evaluación continua en la asignatura Fundamentos de Electrónica (impartida en los Grados en Tecnologías Industriales, Ingeniería de Organización e Ingeniería Química), incluyendo mecanismos de realimentación que ofrezcan itinerarios adaptativos a los alumnos. El fin último era identificar y fortalecer los conceptos que queden menos claros tras su explicación en las lecciones magistrales.

Durante estos meses de trabajo se han alcanzado muchos de estos objetivos. Se destacan los siguientes:

• Se ha instalado en el laboratorio de electrónica de la E.T.S.I. Industriales un servidor de Moodle propio que permita el desarrollo de nuevos módulos sobre esta plataforma.
• Se ha creado un módulos de interface tanto para la captura de soluciones de flujogramas, empleados típicamente en los problemas básicos de microprocesadores
• Se ha creado un módulo para la captura de cronogramas y diagramas de flujo, necesarios para la resolución de problemas de sistemas digitales. Ambos módulos han sido creados la biblioteca JavaScript GoJS.
• Se ha desarrollado un nuevo tipo de pregunta en Moodle que permite integrar los módulos de interface anteriores, y permite mostrar al profesor las soluciones propuestas por los alumnos.

Todo este trabajo ha conllevado un intenso esfuerzo de diseño de las  interfaces, siempre teniendo en mente la facilidad de interacción con los alumnos, así como de desarrollo de código, hasta tener disponible un primer demostrador del sistema.

Una vez alcanzados estos objetivos, en la presente convocatoria proponemos la realización de un nuevo PIE con el objetivo de implementar, sobre la tecnología ya desarrollada, los mecanismos de corrección automática de los ejercicios así como la generación de itinerarios adaptativos de aprendizaje, que no han podido ser cubiertos en el proyecto anterior. Con ellos se pretende apoyar un cambio en la metodología de impartición de la asignatura de Fundamentos de Electrónica hacia experiencias de tipo aula invertida. Al facilitar que el alumno realice y corrija de forma autónoma un gran número de ejercicios prácticos, no sólo se identificarán aquellos conceptos que han sido peor adquiridos por parte de los alumnos, sino que se podrá dedicar más tiempo de clases a resaltarlos y a corregir sobre ejemplos reales los errores más comunes. Se podrá plantear además la resolución de ejercicios en tiempo real durante las clases, reforzando el aprendizaje sobre ejemplos de errores reales cometidos por los alumnos presentes en el aula.                                           

Para ello se generarán modelos textuales de los circuitos, flujogramas y cronogramas introducidos por los alumnos, sobre los que se aplicarán técnicas de análisis automático de código. En una primera etapa el sistema identificará aquellas soluciones que son equivalentes. Después identificará los que se han resuelto de manera correcta, según la solución propuesta por el profesor; para los incorrectos, se ofrecerá un soporte avanzado para su corrección manual.  Una vez desarrollados estos módulos, la realimentación a los alumnos se reorientará hacia su aprendizaje adaptativo, planteando cuestiones sencillas relacionadas con los fallos del alumno, así como breves explicaciones teóricas sobre los conceptos en los que han fallado.

Este trabajo se aplicará a la asignatura de Fundamentos de Electrónica que se imparte en el tercer curso de los Grados en Tecnologías Industriales (GITI), Ingeniería Química (GIQ) e Ingeniería de Organización (GIO). Sólo en el caso del GITI, Fundamentos de Electrónica cuenta este curso con 450 alumnos matriculados, a los que hay que sumar los estudiantes de las otras dos titulaciones en las que se imparte (unos 550 alumnos en total). Como resultado final se espera, por lo tanto, que los estudiantes que participen de esta nueva metodología tengan más claros los conceptos fundamentales que se tratan en la misma, puesto que se supone que habrán asimilado de forma gradual los contenidos de la materia, y porque cada alumno recibe información sobre su propio ritmo de aprendizaje y es capaz de rectificar los errores que ha ido cometiendo.

El objetivo del proyecto es el desarrollo de los mecanismos de corrección automática de los ejercicios así como la generación de itinerarios adaptativos de aprendizaje para la materia de Fundamentos de Electrónica, sobre los plugings de Moodle desarrollados en el PIE anterior. Con ellos se pretende apoyar un cambio en la metodología de impartición de la asignatura de Fundamentos de Electrónica hacia experiencias de tipo aula invertida. Con esta herramienta se busca que el alumno realice y corrija de forma autónoma un gran número de ejercicios prácticos, permitiendo la identificación de aquellos conceptos que han sido peor adquiridos por parte de los alumnos, y haciendo posible el dedicar más tiempo de clases a resaltarlos y a corregir sobre ejemplos reales los errores más comunes. Se podrá plantear además la resolución de ejercicios en tiempo real durante las clases, reforzando el aprendizaje sobre ejemplos de errores reales cometidos por los alumnos presentes en el aula.

Fase 1: Estudio de las técnicas de generación y análisis automático de código desde diagramas de flujo.

Fase 2: Estudio de representaciones textuales de cronogramas y diagramas de estado, orientados a su corrección automática.

Fase 3: Desarrollo de los módulos de corrección automática para el profesor, aplicados al código generado a partir de los diagramas de flujo.

Fase 4: Desarrollo de los módulos de corrección automática para el profesor, aplicados a las representaciones textuales de cronogramas y diagramas de estado.

Fase 5: Desarrollo de itinerarios de aprendizaje adaptativos basados en los resultados de la autocorrección.

Fase 6: Generación de contenido sobre Moodle que permita adoptar estrategias de aula invertida. Se tratará de reutilizar problemas de exámenes de otros años y boletines generados para la asignatura, que deberán ser previamente adaptados al formato aceptado por los plugings.

Fase 7: Validación en campo con los propios alumnos de la asignatura, durante el primer cuatrimestre del curso 2018/2019.

Se comenzará por realizar una evaluación funcional de los módulos desarrollados, tanto por parte de los becarios que trabajarán sobre ellos como por los profesores de Fundamentos de Electrónica, Electrónica Digital y Microprocesadores. Posteriormente se tratará de que un subconjunto de los alumnos de Fundamentos de Electrónica, que se muestren voluntarios para ello, realicen un conjunto de pruebas de evaluación continua con los módulos desarrollados. Finalmente se compararán los resultados del subconjunto de prueba con los del conjunto de los alumnos, lo que permitirá evaluar la mejora o no de los resultados, gracias a la herramienta desarrollada.

Como resultado de este proyecto se pretende tener dos plugins integrados sobre la plataforma Moodle que permitan la resolución de problemas de Electrónica Digital y Microprocesadores, con capacidad de autocorrección y de generación de itinerarios de aprendizaje adaptativos. Además se introducirá en la plataforma un banco de problemas (junto con sus soluciones) lo suficientemente amplio para probar la metodología de inversión del aula dentro de la asignatura de fundamentos de electrónica. La evaluación del sistema propuesto se llevará a cabo durante el primer cuatrimestre del próximo curso.

Se buscará además la colaboración con otros departamentos de la UPM encargados de la docencia en el ámbito de la electrónica digital y los sistemas microprocesadores, a los que poder extender la experiencia de aula invertida que se pretende desarrollar en estos ámbitos. Si los resultados del proyecto son los esperados, se tratará de integrar las herramientas desarrolladas en el portal de Moodle de la Universidad, para lo que será necesario contar con el soporte y el apoyo del gabinete de tele-educación.