La experiencia que se propone consiste en el desarrollo mediante applets de java de simulaciones interactivas de problemas y prácticas de Física I. Estos applets de java son desarrollados mediante un programa de libre distribución que facilita su implementación, por ello son denominados fislets. Estas simulaciones de un determinando problema físico cuentan con la ventaja de que son interactivas, es decir, permiten al alumno cambiar diferentes parámetros de la simulación; a la vez éste puede obtener diferentes representaciones gráficas de las distintas magnitudes físicas implicadas en la evolución. Los cambios que producen los valores que introduce el alumno se traducen en cambios de comportamiento del sistema que el alumno puede constatar visualmente a la vez que comparar con los obtenidos mediante sus propios cálculos. Esta técnica pedagógica se enmarca dentro del método conocido como aprendizaje experiencial mediante el cual se desarrolla la capacidad del alumno cuando aprende de los problemas que resuelve o de las prácticas que realiza. En nuestro caso, estas simulaciones cuentan con la ventaja de que pueden aparecer en una página web, con lo cual, el alumno las puede realizar en cualquier lugar siempre que tenga acceso a internet.

Por tanto, este proyecto conlleva la realización de un conjunto de fislets interactivos para que el alumno pueda aprender con ellos, bien cotejando sus resultados analíticos con los que se muestran en la simulación o bien comparando sus medidas con las que devuelve la simulación en un entorno web, es decir, incluso desde su casa. Como fin principal tenemos el incorporar esta técnica pedagógica en la enseñanza de la asignatura Física I de primer curso de Grado de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE), y que en de cierta forma se haga obligatoria en el curriculum del alumno.

Estamos en conversaciones con un Colegio para utilizar fislets más elementales (que se podrían obtener como una primera aproximación de los que utilizaremos con nuestros alumnos) en últimos cursos de enseñanza primaria y primeros de secundaria utilizando la técnica del Aula invertida junto con el apoyo de vídeos introductorios que se podrían hacer con el programa Interactive Physics del que disponemos de licencias en nuestro laboratorio. Esta parte más ambiciosa del proyecto está todavía en fase de estudio y por eso no se incluye en firme aunque, de llegar a algún acuerdo con los profesores de primaria y secundaria a lo largo del curso lo pondríamos en vuestro conocimietno con el fin de ampliar el proyecto.

El objetivo a alcanzar es doble, por un lado, disponer de un conjunto de simulaciones interesante y que se enmarque dentro de los contenidos de la asignatura de Física I de primer curso de ingeniería, en concreto, adaptado a la enseñanza impartida en la ETSIAE; y por otro, que su realización le sea útil al alumno para adquirir las competencias necesarias. Con esta técnica pedagógica se pretende que el alumno asimile los principios y los ponga en práctica observando sus resultados mediante una herramienta tan potente como las simulaciones en páginas de internet. Siempre se intenta estimular en el alumno la voluntad de experimentar con la simulación y se pretende generar un proceso de reflexión posterior a la experiencia que le permita madurar en su proceso de adquisición de capacidades. En el fondo lo que trasluce es asentar en el alumno los diferentes etapas de las que consta el método científico.

El incorporar el aprendizaje experiencial a través de las tecnologías de la información y comunicación (TIC) es una práctica pedagógica que enriquece el curriculum de un alumno de primero. Dicho curriculum gira actualmente en torno a métodos pedagógicos nada interactivos como son la asistencia a clases de teoría y problemas y la realización de prácticas totalmente dirigidas de laboratorio debido al gran número de alumnos. Mediante esta metodología el alumno resolverá problemas y podrá contrastar sus soluciones con las que ofrece esta herramienta, a la par que podrá visualizar el movimiento del sistema. Asimismo realizará prácticas de laboratorio y cotejará sus medidas con las que pueda realizar en la simulación. De este modo el alumno integrará una serie de experiencias originales y novedosas a la vez que desafiantes en su formación, siempre pretendiendo que sean significativas en su historial educativo, y a la vez, le ayuden a estimular en él una serie de competencias transversales como el espíritu crítico, su afán de aprender, su capacidad de contrastar resultados y otras más que le permitan dar un salto cualitativo y madurar en su formación científico-técnica.

En un primer estadio de desarrollo del proyecto pretendemos integrar las simulaciones desarrolladas en la formación de laboratorio de todos los alumnos de primero de Física I de la ETSIAE. Estos alumnos son en número una cantidad muy grande, más de 500, y su formación científica es todavía muy incipiente dado que este curso es su primer año universitario. Por tanto, esta técnica pensamos que les ayudará a centrar su estudio y a reforzar su interés por la asignatura, dado que podrán comprobar in situ, muchos de los cálculos que se hacen a nivel teórico en la pizarra. En un nivel más avanzado de desarrollo se pretende utilizar esta técnica en la formación para la resolución de problemas de Física como apoyo a las clases presenciales de la asignatura. El uso de esta herramienta permite dar vida a los problemas teóricos inertes y faltos de movimiento que el alumno debe saber resolver lo cual no deja de ser un recurso pedagógico muy útil en manos del docente. Compaginar las ecuaciones de resolución de un problema con la visión espacial del resultado que predice es una herramienta de enseñanza muy potente que el docente no debe desaprovechar.

El proyecto requiere un análisis inicial de los problemas cuya solución interactiva se va a plantear. En la selección de estos problemas debe pesar fundamentalmente su adecuación y adaptación al programa de la asignatura de Física I y a los contenidos que se imparten. En un primer estadio de este proceso se seleccionarán preferentemente problemas adaptados a la experimentación que el alumno hace en el laboratorio y, por tanto, relacionados con las prácticas que realiza. Bien como ampliación de las mismas, o bien simulando e imitando las propias prácticas. En un nivel más avanzado los problemas que se seleccionarán surgirán del cuadernillo de problemas que el alumno debe resolver durante el curso. Contrastar la resolución que da el alumno, o incluso la que recibe del profesor, con la que se obtiene mediante una simulación interactiva no deja de ser un recurso pedagógico que suscita el interés de un alumno entusiasmado con las nuevas tecnologías.

Tras esta fase de selección debe procederse a su implementación en applets de java. Pensamos que el uso del programa “Easy Java Simulations” para la realización de los fislets es la opción no solo más acertada sino también más sencilla para realizar esta transcripción interactiva del problema físico. Las librerías de java que contiene este programa, así como su sencillez de manejo, son puntos a favor del mismo, a la hora de realizar applets. Sin embargo, no descartamos tampoco que se puedan utilizar otros recursos como apoyo (tipo “Interactive Physics”),  y poder comprobar previamente a la utilización de la simulación aquellas circunstancias del problema que creamos sean interesantes en su formación.

La siguiente fase es su incorporación en el programa formativo del alumno. Como ya hemos dicho, en principio estas simulaciones se utilizarán durante la realización de las prácticas de laboratorio. Bien como apoyo a las mismas para reforzar conceptos, bien como ampliación de conocimientos una vez realizadas las prácticas. Cuentan con la ventaja de que no necesitan ningún soporte instrumental, basta un ordenador y un fenómeno que analizar partiendo de unos datos iniciales que el alumno podrá variar a su antojo, y cuyo resultados deberá saber prever. Estas simulaciones las deberán realizar todos los alumnos y también serán después todos los alumnos los que opinen sobre su interés. Creemos que la realización de simulaciones puede incrementar la motivación del alumno a la hora de estudiar una asignatura. Por eso en un segundo estadio de desarrollo pretendemos generalizar su utilización introduciéndolas en la enseñanza de problemas.

Como última fase quedaría por comprobar cuál ha sido el resultado de la utilización de esta técnica en el alumno. ¿Qué le ha parecido?, ¿le ha resultado interesante?, ¿ha mejorado sus conocimientos?, ¿ha aumentado su interés por la asignatura? son preguntas que esperan respuesta. La única manera de valorar estas y otras circunstancias es mediante encuestas que pueda responder el estudiante que ha utilizado estas simulaciones. Evidentemente, el docente debe estar interesado en saber si el alumno ha encontrado útil su trabajo, es decir, si las mencionadas simulaciones le han ayudado en el proceso de adquisición de competencias. Es muy interesante conocer en qué medida las ha utilizado el alumno, si le han parecido realistas o qué mejoras haría en las mismas.

Como ya hemos dicho en apartados anteriores la idea es elaborar un conjunto de fislets adaptados a los contenidos del curso de Física I (laboratorio y problemas propuestos) para que el alumno interactúe sobre ellos, compruebe el resultado simulado de los problemas de física que resuelve o de las prácticas que hace y, lo que es más importante, compruebe la utilidad del aprendizaje que realiza al constatar que efectivamente son problemas reales que se pueden dar en la vida cotidiana. No existe ningún recurso educativo actual tan bueno para acercarse a la realidad como la simulación virtual.

Este conjunto de prácticas interactivas se colgarán de una página web del departamento a la que se podrá acceder mediante un enlace desde el moodle UPM de la asignatura. Allí las deberá utilizar como un elemento formativo más que se valorará en su curriculum. El profesor constatará esa utilización ya que el alumno deberá resolver algunas cuestiones de respuesta directa a partir de dichas simulaciones. En principio esta valoración se integrará dentro de la nota de laboratorio. En un futuro. si los resultados son los esperados, se puede plantear su inclusión dentro de las tareas formativas de la asignatura.

Dos procedimientos de evaluación pretenden constatar las bondades de la experiencia que aquí se plantea. Por una parte, el contacto de los diferentes profesores con el alumno que utilice este material, e incluso de los propios docentes con otros que no hayan participado en su realización, nos permitirá obtener una primera evaluación parcial de los logros alcanzados con nuestro trabajo. Una visión más completa y fiable la podemos obtener mediante una encuesta realizada al conjunto de todos los alumnos que cursan la asignatura, hoy por hoy, más de 500. Esta encuesta se pasará al final del curso y pedirá al alumno que manifieste su punto de vista sobre las distintas cuestiones indicadas previamente relativas a este recurso educativo.

Los applets de java como tales pueden implementarse en páginas web y ser utilizados si se desea por todo usuario de internet. Los que elaboremos para esta experiencia estarán en principio sólo a  disposición de nuestros alumnos. Sin embargo, cuando nos cercioremos de su calidad serán publicados en abierto y podrán ser utilizados por toda la comunidad educativa.

En principio pretendemos llevar esta práctica metodológica de formación de nuestros alumnos a uno o dos congresos, especialmente seleccionaremos aquellos de alcance internacional. En estos foros hablaremos con profesores que realicen prácticas metodológicas similares para mejorar y enriquecer las nuestras. Esto nos permitirá, junto con las opiniones de mejora que nos den nuestros alumnos, perfilar el camino de evolución más apropiado para seguir desarrollando esta línea metodológica. Nuestro trabajo quedará, por tanto, reflejado en las páginas de resumen de los libros de actas de los mencionados congresos, los cuales tienen gran interés dentro de la comunidad educativa. Especialmente cuando se cuelgan en acceso libre en internet y pueden ser accedidos por docentes de todo el mundo.

Como ya se mencionó en el apartado de "Descripción", se pretende colaborar con profesores de primaria y secundaria que pueden estar interesados en aplicar esta experiencia en sus clases utilizando el método de "Aula invertida" ("Flipped classroom"). Como primer paso nos hemos puesto en contacto con un Colegio de Madrid a través de su Coordinadora de Innovación que a accedido a colaborar en el desarrollo del proyecto y que involucrará a los profesores de Física a su cargo.