Este proyecto pretende trabajar en la línea 5 de dicha convocatoria sobre “Inteligencia Artificial aplicada a la educación”.

La irrupción de la inteligencia artificial (IA), en concreto de ChatGPT a finales del año 2022 ha supuesto un avance de gran relevancia con respecto al acceso a la información contenida en internet. En la actualidad, el uso de la IA está suponiendo un cambio importante en la forma de trabajar en muchos sectores, tales como el industrial, el administrativo, y sin ninguna duda va a transformar la forma de enseñar de los docentes, y de estudiar por parte de los estudiantes.

En este sentido, esta línea hace referencia a la aplicación de la IA en las aulas tanto a nivel formativo como de evaluación de conocimientos y competencias que adquieren los estudiantes. Esta tecnología plantea nuevos retos y oportunidades para el proceso de enseñanza-aprendizaje, ya que proporciona nuevas metodologías, recursos y estrategias que se adaptan a las características y necesidades del profesorado. En el caso concreto de este proyecto, se pretende implementar esta tecnología como herramienta para optimizar el tiempo empleado por parte del profesorado en el diseño de prácticas de laboratorio como en la mejora en el proceso de aprendizaje y evaluación de los estudiantes. La asignatura para la que se plantea dicho proyecto supone una problemática adicional, ya que es necesario renovar y crear material nuevo cada curso académico, evitando así el transvase de información entre el alumnado egresado y el nuevo matriculado. La asignatura en cuestión es la de Laboratorio Integrado de Análisis Agroambiental del Grado en Ingeniería Agroambiental de la ETSIAAB-UPM. Esta asignatura se encuentra enmarcada en el primer semestre de cuarto curso, con sesiones de clase de tres horas seguidas.  En las primera parte de la asignatura se imparte el temario correspondiente a los análisis físicos de suelos, análisis químicos (clásico e instrumental) y análisis ecotoxicológicos. Se ha observado, que el alumnado completa la asignatura sin conseguir tener una visión conjunta e interrelacionada de los diferentes análisis. Además, existe un problema adyacente como es que la metodología de aprendizaje que se aplica en la asignatura está centrada tanto en clases magistrales como en su aplicación en el laboratorio mediante prácticas. Las prácticas de una asignatura experimental son una herramienta indispensable para consolidar los conceptos teóricos, ponerlos en práctica, reflexionar a partir de los datos observados y poder dar un enfoque global a la asignatura.

Con este proyecto se intentará sacar partido a la IA como herramienta de apoyo para los profesores en el diseño de un experimento ecotoxicológico a llevar a cabo en el laboratorio que consiga integrar la parte teórica de la asignatura con la parte práctica incluyendo diferentes análisis físico-químicos de un suelo o sustrato, instrumentales y determinaciones ecotoxicológicas a desarrollar en el mismo, en tres sesiones de la asignatura (9 horas). Finalmente, el profesorado podrá hacer uso de esta herramienta para la creación de una rúbrica adecuada para la evaluación de dichos informes y también para la creación de cuestionarios de evaluación. Con el desarrollo del trabajo se pretende:

1. Con ayuda de la herramienta ChatGPT, el docente podrá diseñar nuevos experimentos prácticos para llevar a cabo en el laboratorio, que integre todos los contenidos necesarios para que el estudiante consiga relacionar los conocimientos teóricos con los prácticos.
2. Aumentar la motivación de los estudiantes por la asignatura trabajando en un caso real a través del laboratorio, mejorando su capacidad para el desarrollo de informes y conseguir tener un conocimiento integrado de dichos análisis.
3. Aumentar la tasa de éxito de la asignatura
4. Utilizar ChatGPT para establecer la mejor rúbrica para la evaluación de informes y para la creación de cuestionarios de evaluación.

Los estudiantes de la asignatura tendrán la posibilidad de participar en el Congreso de Estudiantes de Ciencia, Tecnología e Ingeniería Agronómica presentando los trabajos realizados.

La evaluación del proyecto se llevará a cabo estudiando la eficiencia de las técnicas utilizadas en el logro académico del estudiante. Se espera que estas acciones tengan repercusión en los sistemas de evaluación de los resultados de aprendizaje de los estudiantes, tanto en el seguimiento de la asignatura (evaluación continua) y el rendimiento académico final (tasas de absentismo, éxito y rendimiento), como en el grado de adquisición de las competencias transversales y específicas de cada asignatura. Estos resultados nos permitirán sacar conclusiones sobre la efectividad de la metodología utilizada en el proceso de enseñanza-aprendizaje y proponer acciones para futuros cursos.

MIEMBROS PARTICIPANTES EN EL PROYECTO

La coordinadora y co-coordinadora de este PIE son profesoras de la asignatura implicada (Laboratorio Integrado de Análisis Agroambiental). Además, también trabajará en este proyecto el coordinador de la especialidad física y química del Máster de Formación del Profesorado de Educación Secundaria Obligatoria, Bachillerato y Formación Profesional de la UPM. Este grupo de profesores ha participado previamente en los PIE IE1920.2002 (Aula invertida), IE22.2009 e IE24.2008 (Gamificación), APS22.2003 (Aprendizaje-servicio) e IE23.2002 (Aprendizaje basado en retos). En este sentido, quisiéramos destacar que estos PIEs han dado lugar, hasta la fecha, a 10 comunicaciones en congresos internacionales (II CIDICO 2020, CINAIC’21, Innoeducatic 2021, InnoeducaTIC2021), y a 4 artículos en revistas indexadas en SCOPUS (DOIs: 10.22600/1518-8795.ienci2023v28n3p111; 10.22201/ fq.18708404e.2021.5.78412; 10.35869/reined.v21i3.4984; https://journals.uco.es/ripadoc/article/view/16277/15599)  y 2 más en fase de redacción. 
Colabora también en el proyecto Laura Sánchez Martín, docente-coordinadora de asignaturas con temario relacionado con la asignatura involucrada en este PIE en este mismo Grado y en el Grado en Biotecnología de la ETISAAB. El objetivo de su participación es impulsar la utilización de los recursos creados durante el desarrollo de este proyecto en otras asignaturas y/o Grados, contribuyendo a la mejora docente tanto en el Grado de Ingeniería Agroambiental como en diferentes grados de nuestra Universidad. 
También colabora en este proyecto Laura Carrera Ruiz, graduada en Bilogía y personal investigador en formación de la Universidad Autónoma de Madrid , con experiencia en el uso de lenguaje de programación y técnicas bioinformáticas. Además, participa en prácticas de laboratorio en asignaturas afines a la asignatura implicada en este proyecto.
Los miembros participantes en este Proyecto tienen una amplia experiencia docente, contando la mayoría de ellos con evaluaciones muy favorables del programa DOCENTIA en los últimos 7 años. En lo que respecta a la formación docente, el equipo de trabajo ha realizado numerosos cursos de Formación Docente en el Instituto de Ciencias de la Educación (ICE-UPM) sobre Innovación Educativa. En este sentido, merece especial mención el Curso de formación inicial para la docencia universitaria para profesores de la UPM. Además, los miembros del equipo de trabajo pertenecen a diferentes Grupos de Innovación Educativa:
-    Grupo de Innovación Educativa en Química y Análisis Agrícola
-    Física Interactiva
Por último, esta propuesta ha incorporado la perspectiva de género en todo su planteamiento, desde la elaboración de esta propuesta, hasta su desarrollo y análisis final de los datos obtenidos, lo que garantizará el carácter inclusivo de la propuesta. El proceso de selección de la beca asociada a este proyecto se llevará a cabo asegurando igualdad de condiciones entre hombres y mujeres. Se seguirán los criterios de transparencia y excelencia derivados del sello europeo HRS4R de excelencia en investigación (criterios públicos conocidos, transparencia en el proceso de selección, etc.).
 

El objetivo principal del proyecto LABIA es utilizar la inteligencia artificial como apoyo al proceso de enseñanza-aprendizaje en parte de la asignatura de Laboratorio Integrado de Análisis  Agroambiental para: i) ayudar al profesorado en la generación de nuevo material integrando los conocimientos teóricos y de laboratorio, ii) obtener nuevos e innovadores experimentos prácticos para su uso en el laboratorio iii) diseñar una rúbrica adecuada para la evaluación de informes y la creación de cuestionarios de evaluación, iv) aumentar la motivación del alumnado en esta asignatura y v) mejorar la adquisición de competencias específicas de la asignatura implicada.

Los objetivos específicos son:

• Aumentar el nivel alcanzado en las competencias específicas.
• Aumentar la motivación del estudiante.
• Contribuir a la mejora de los sistemas de evaluación.
• Promover la adquisición de competencias transversales entre el alumnado.
• Mejorar el rendimiento académico en la asignatura.
• Diseñar recursos propios de enseñanza-aprendizaje utilizables en otros Grados con temarios comunes.
• Presentar los resultados obtenidos a la comunidad científica.

Estos objetivos están asociados a la meta 4.4 del Objetivo 4 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) (Objetivo 4: Garantizar una educación inclusiva, equitativa y de calidad y promover oportunidades de aprendizaje durante toda la vida para todos. Meta 4.4: “De aquí a 2030, aumentar considerablemente el número de jóvenes y adultos que tienen las competencias necesarias, en particular técnicas y profesionales, para acceder al empleo, el trabajo decente y el emprendimiento”).

Los experimentos propuestos por el profesorado han mostrado ser demasiado parecidos de un curso académico al siguiente, no siendo del todo innovadores. Además, el diseño y elaboración de este tipo de prácticas tan complejas normalmente le suponen al profesorado el empleo de un elevado número de horas. Por lo tanto, con el uso de IA como herramienta se pretende tanto mejorar el diseño de la actividad de modo que aumente la novedad e incluso que sean más inspiradores para el alumnado, así como de la obtención de un proceso más eficiente. Respecto a los informes desarrollados por los estudiantes, se espera que con esta propuesta metodológica aplicada adquieran mayor habilidad para la interpretación de resultados en conjunto y como un todo. En este contexto queremos desarrollar en los estudiantes habilidades de síntesis y trabajo de datos, capacidad para relacionar la parte práctica con el contenido teórico y elaborar documentos completos. Finalmente, la mejora en el proceso de evaluación de los informes y en la generación de cuestionarios contribuirá a la mejora de la fiabilidad y validez de los resultados académicos.

La experiencia propuesta se llevará a cabo en 3 fases: preparación, ejecución y análisis de resultados, a desarrollar entre febrero y noviembre de 2025:

Preparación (desde febrero 2025 hasta septiembre 2025):
-    Darse de alta con una cuenta de usuario en la aplicación ChatGPT.
-    Se formalizará un prompt (un prompt debería contener los siguientes elementos: Contexto + Información específica + Propósito + Formato de la respuesta) indicando a la IA que diseñe varios posibles experimentos prácticos reales implementando el temario de la asignatura, dándole un ejemplo a seguir (se utilizarán como ejemplos las prácticas realizadas los últimos cursos académicos).
-    Analizar y comprobar los experimentos prácticos obtenidos con la IA, por parte del profesorado, y complementarlos si fuese necesario.
-    Elegir los experimentos prácticos (dependiendo del número de alumnos matriculados) que va a llevarse a cabo en el laboratorio.
-    Crear una rúbrica de evaluación de los informes y diseñar cuestionarios de evaluación con IA.
-    Análisis de los resultados académicos de cursos anteriores de manera detallada.

Ejecución (desde septiembre hasta noviembre 2025):
-    Desarrollo de la actividad
-    Realización de cuestionarios de conocimientos (diseñados por las profesoras con la ayuda de la IA) por parte de los alumnos
-    Encuestas finales para conocer la valoración por parte de los/as alumnos/as de la metodología utilizada.

Análisis de resultados (desde octubre hasta diciembre 2025):
-    Análisis de los resultados (tasas y resultados académicos) 
-    Evaluación de los resultados obtenidos y propuestas de mejora
-    Divulgación de los resultados obtenidos en Congresos de Innovación Educativa y/o en publicaciones de Investigación Docente científicas y/o divulgativas.
-    Elaboración de la memoria final.
-    Difusión y diseminación (desde septiembre de 2025).
 

El seguimiento y la evaluación del PIE se realizarán por medio de indicadores de evaluación de proceso y resultado, siendo éstos planteados en función de los objetivos específicos.

Como resultado del PIE se elaborarán:

• Informe final donde se recoja los resultados del proyecto.
• Documentos de prácticas: a disposición de los estudiantes del Grado y de asignaturas de otros Grados con temario común.
• Comunicaciones a Congresos y/o Jornadas de Innovación Educativa y/o revistas de Innovación Docente: a disposición de la comunidad educativa.
• Informes de resultados a partir de las encuestas realizadas al alumnado y de los resultados obtenidos por estos en la asignatura. Si el resultado fuera satisfactorio, se haría una presentación de este trabajo y sus resultados, presentado por los propios estudiantes que lo realizaron, en el curso siguiente para motivar a los nuevos estudiantes. De esta manera, los propios trabajos realizados servirán como recurso educativo.

Los resultados del aprovechamiento de esta experiencia se podrán presentar en diferentes Jornadas de Innovación Educativa de la UPM u otras universidades e instituciones. Además, se presentarán en congresos docentes a poder ser de ámbito internacional (ICERI, INTED, CINIE, etc.). Las comunicaciones, artículos, etc que se elaboren se subirán a la plataforma ResearchGate en los perfiles de los autores de los mismos.