UNIVERSIDAD DE JAÉN Vicerrectorado de Ordenación Académica ... · del “International...

UNIVERSIDAD DE JAÉN Vicerrectorado de Ordenación Académica, Innovación Docente y Profesorado

Secretariado de Innovación Docente

MEMORIA FINAL DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN DOCENTE

CONVOCATORIA CURSO 2009/2011

DATOS DEL/DE LA SOLICITANTE

Nombre Rubén

Apellidos Dorado Vicente

D.N.I. 05676551J E-mail [email protected]

Centro EPS de Jaén Teléfono 953212439

Departamento Mecánica y Minera

Categoría Ayudante Doctor

DATOS DEL PROYECTO

Título Método para desarrollar simulaciones interactivas aplicadas a

asignaturas con contenido tecnológico

Línea de actuación Proyecto de innovación. Proyectos para asignaturas.

Utilización de las TIC

Departamento/s implicados Mecánica y minera

Asignatura/s implicada/s Área de máquinas y motores: Ingeniería

térmica, Centrales eléctricas y generadores y

motores térmicos.

Área de ingeniería mecánica: Tecnología

mecánica

Titulación/es implicada/s Ingeniero técnico industrial (mecánica,

electricidad), Ingeniero técnico de minas

(recursos energéticos y explotación de minas)

Curso/s implicado/s 2º, 3º Ingenierías técnicas

Nº de alumnos afectados Curso 2009/10: 198

Curso 2010/11: 159



MEMORIA DEL PROYECTO

Justificación

En la actualidad existe un gran interés por la utilización de simulaciones

interactivas en asignaturas tecnológicas. Este trabajo pretende estudiar la

idoneidad de las soluciones existentes para la creación de tales modelos. La

definición de un procedimiento de desarrollo de simulaciones y su aplicación

en distintas áreas de conocimiento servirá para evaluar el interés docente y la

generalidad de este método.

Objetivos conseguidos

Se ha/han:

1. Evaluado los sistemas existentes para la creación de simulaciones interactivas

2. Desarrollado un procedimiento general para la aplicación de simulaciones

educativas que se realimenta con las opiniones de alumnos y profesores.

3. Detectado nuevas líneas de innovación docente.

Contenidos desarrollados

La creciente utilización de contenidos multimedia, por ejemplo animaciones,

simulaciones, y vídeos, como recurso metodológico para asignaturas en titulaciones

de ingeniería, se debe fundamentalmente a la promesa de una mejor asimilación de

conocimientos y habilidades, aprovechando que estos medios utilizan los dos

canales de aprendizaje más importantes [1]; el visual y el auditivo, y una mayor

motivación de los estudiantes debido a la estética más atractiva de estos contenidos.

Las asignaturas con contenido tecnológico incluyen en sus programas

descripciones de sistemas mecánicos, térmicos o electrónicos con los que el alumno

sólo puede interaccionar en ocasiones puntuales a través de las prácticas de

laboratorio. La utilización de simulaciones interactivas unida a su integración en

plataformas docentes presentes en internet (Ilias en el caso de la Universidad de

Jaén) permiten al alumno acceder a estos sistemas en cualquier momento y lugar,

incrementando sus posibilidades de alcanzar un aprendizaje significativo basado en

la experimentación [2][3][4].

¿Cómo hacer una simulación interactiva que sea adecuada para asignaturas

tecnológicas? Es a esta pregunta a la que quiere dar respuesta este proyecto. Las

soluciones aportadas en la educación superior son la utilización de software



comercial, la generación de software propio o una mezcla de ambas. Este trabajo

pretende establecer la idoneidad de las anteriores soluciones. Una vez definida la

mejor solución, se ha trabajado en los pasos para el desarrollo de simulaciones. El

procedimiento pretende ser válido para asignaturas tecnológicas en general.

La metodología se ha aplicado a asignaturas de distintas áreas científicas:

Ingeniería térmica (sólo durante el curso 2009/10), Centrales eléctricas y

generadores y motores térmicos del área de Máquinas y Motores, y a la asignatura

Tecnología Mecánica del área de Ingeniería Mecánica. Por simplicidad en la notación

nos referiremos en adelante a asignaturas de Máquinas y Motores (MM), y

asignatura de Ingeniería Mecánica (IM).

Por medio de encuestas y ejercicios se analiza la calidad docente de los ejemplos

simulados, lo que permite, si es necesario redefinir el procedimiento de creación de

la actividad.

Este informe se organiza en varias secciones, primero se describe la experiencia

realizada durante los cursos 2009/10, 2010/11 y la metodología empleada. Después

se presentan los resultados obtenidos (disponibles en los anexos del informe) y

finalmente se resumen las principales conclusiones alcanzadas en las secciones de

proyección y evaluación de la experiencia.

Descripción global de la experiencia

Curso 2009/2010:

Durante el primer año de proyecto hemos estudiado el problema de selección de

software adecuado para la construcción de simulaciones en asignaturas impartidas

en las áreas de Máquinas y Motores y de Ingeniería Mecánica. Como solución se ha

aplicado el Analytic hirerarchical process (AHP), una técnica multicriterio

desarrollada por Satty [5] que nos ayuda a tomar decisiones en el caso de que el

número de alternativas y criterios a considerar sea elevado. Jadhav y Sonar [6]

afirman que aunque no es la única técnica, el AHP es la más extendida para la

selección de software. El resultado del estudio ha sido publicado en los proceedings

del “International Technology, Education and Development Conference, INTED 2010”

[7].



Aplicando el anterior método se seleccionó una hoja de cálculo (en concreto se

empleó Excel) para Ingeniería Mecánica y Termograf (software educacional libre para

la simulación de ciclos termodinámicos) para Máquinas y Motores. Después se ha

definido una estrategia general de diseño de simulaciones (cuya descripción más

detallada se encuentra en la sección de metodología de este informe) con el que

hemos construido varios ejemplos que se han aplicado en el curso 2009-2010. La

simulación de Tecnología mecánica ha estado disponible a través Ilias, mientras que

las simulaciones de Ingeniería térmica y Centrales eléctricas se han realizado en

seminarios para grupos de 20 alumnos.

Curso 2010/2011

Durante este curso se ha implementado en el software de computación

Mathematica® el método AHP de selección de software estudiado el año pasado. Una

descripción de la aplicación desarrollada ha sido publicada en la revista Computer

Applications in Engineering Education indexada en el JCR [8].

Teniendo en cuenta las valoraciones de los profesores implicados, las encuestas

de opinión de los alumnos y los resultados de la evaluación de los mismos en el

curso 2009/10, se han modificado y se han creado nuevas simulaciones.

En la asignatura de Ingeniería mecánica las encuestas del curso 2009/2010

reflejaban la necesidad de que la simulación fuera más sencilla de manejar, más

estable y que los resultados fueran más fáciles de interpretar. Por esta razón, se optó

en el curso 2010/2011 por emplear las herramientas de la plataforma Ilias (que

tienen las mismas funcionalidades buscadas en Excel) y el software libre Phun para

la simulación de sistemas mecánicos. La idea es aprovechar la facilidad de uso de

Ilias y la capacidad de Phun para modelar de manera sencilla complejos sistemas

mecánicos.

En el caso de las asignaturas de Máquinas y Motores se decidió seguir apostando

por el software Termograf, modificando las instrucciones y la organización de los

seminarios, dada la sensación reflejada en las encuestas de falta de tiempo para

aprender el manejo del software y para comprobar de forma teórica los resultados

del mismo.



Este año se han analizado las evaluaciones y la encuestas de opinión realizadas

en los dos cursos de duración de este proyecto. Las siguientes secciones de

metodología y evaluación detallan las experiencias realizadas y sus resultados.

Metodología empleada

(sesiones de trabajo, actividades, recursos didácticos, cronograma, etc)

1. Evaluación de software para creación de simulaciones y selección del más

adecuado para las asignatura impartidas

El trabajo [7] elaborado en el curso 2009/10 ofrece una detallada descripción del

método de selección empleado. Este método ha sido implementado empleando

Mathematica durante el curso 2010/11, y como se ha comentado anteriormente,

está implementación ha sido publicada en una revista indexada en el JCR [8].

Los programas más adecuados entre los analizados son:

a. Termograf y Hojas de cálculo (Excel) para las asignaturas de Máquinas y Motores

b. Virtool® y Excel® para la asignatura de Ingeniería Mecánica

Excel® es un programa general bien conocido que destaca por su facilidad de uso y

su flexibilidad para modelar diversos problemas, mientras que Termograf y Virtool®

son aplicaciones específicas muy atractivas gráficamente y potentes en su campo.

Con objeto de analizar la influencia del carácter específico o general del software en

el aprendizaje y motivación del alumno, se tomó la decisión de realizar las

simulaciones de Máquinas y Motores con Termograf, y las de Ingeniería Mecánica

mediante Excel® o mediante bancos de preguntas en Ilias, cuya última versión

permite implementar aplicaciones similares a las buscadas con Excel.

2. Procedimiento general para construir simulaciones

Se optó por definir un procedimiento basado en los siguientes pasos:

Paso 1. Definir el problema a simular respecto a las competencias a desarrollar y

en cuanto a su aplicación práctica

Paso 2. Determinar el modelo del problema, y definir parámetros de entrada y

variables de salida

Paso 3. Establecer una guía que dirija al alumno durante la simulación

Paso 4. Implementar los anteriores pasos en el software utilizado para generar la

simulación. En este paso se cuidará especialmente la facilidad de manejo de la



aplicación, la ayuda de la misma, y los gráficos empleados para reproducir el

problema

Paso 5. Probar la simulación y volver al paso 2 si es necesario

Paso 6. Evaluar los resultados con la simulación y la motivación de los alumnos.

Volver al paso 1 si los resultados del paso 6 no son satisfactorios.

3. Aplicación de los ejemplos creados a las asignaturas.

A continuación se detalla la metodología basada en las simulaciones que hemos

empleado.

Asignatura de Ingeniería Mecánica

Número Alumnos: 90 (Curso 2009/10), 84 (Curso 2010/11).

Competencias a desarrollar:

C1. Conocimiento de los elementos mecánicos de un torno

C2. Capacidad para la elaboración de hojas de instrucciones en procesos de

mecanizado

Simulaciones realizadas en el curso 2009/10:

S1. Hoja Excel para la selección de componentes y movimientos de un torno

paralelo (Figura 1.a). El alumno puede identificar los movimientos y componentes de

un torno. La aplicación es capaz de guiar al alumno mediante notas en la hoja,

mensajes con resultados intermedios, y realizando una comprobación sobre la

decisión final del alumno.

S2. Hoja Excel de Instrucciones (Figura 1.b). El alumno puede seleccionar las

herramientas, el orden de las operaciones, y los parámetros que definen un proceso

de mecanizado. Igual que la anterior hoja, la aplicación es capaz de guiar al alumno

mediante notas en la hoja, mensajes con resultados intermedios, y realizando una

comprobación sobre la decisión final del alumno.

Simulaciones realizadas en el curso 2010/11.

En base a los comentarios de los alumnos y los resultados de su evaluación

recabados el año anterior, se han modificado y se han añadido simulaciones

siguiendo el procedimiento de diseño desarrollado en el punto 2 de esta sección.



Figura 1. Captura de pantalla, a) Hoja Excel® componentes y movimientos del torno, b) Hoja de instrucciones de fabricación

Las modificaciones se han centrado principalmente en la asignatura de Ingeniería

Mecánica. Las opiniones de los alumnos indicaban la necesidad de mejorar la

usabilidad de la simulación así como su atractivo, por esta razón se ha optado por

implementar las actividades directamente en la plataforma Ilias mediante bancos de

preguntas con las mismas funcionalidades que las hojas Excel desarrolladas el

pasado curso.

Modificaciones y nuevas simulaciones:

nS1. Banco de preguntas para la selección de componentes de un torno paralelo

(Figura 2.a). Como en S1 el alumno puede identificar los movimientos y

componentes de un torno. Ilias permite al alumno comprobar la corrección de sus

respuestas.

nS2. Banco de preguntas en Ilias para seleccionar una secuencia procesos de

mecanizado adecuada (Figura 2.b). El alumno puede seleccionar el orden de las

operaciones. Igual que S2, la aplicación es capaz de indicar al alumno la validez del

proceso seleccionado.

S3. Simulación con Phun de un tren de engranajes en un torno cumbre (Figura

2.c). El modelo implementado predice la velocidad de salida del tren de engranajes

atendiendo a la rueda de entrada.

b)

a)



Figura 2. Captura de pantalla. Ejemplo banco de pregunta componentes del torno a), Hoja de procesos b), y ejemplo de tren de engranajes simulado en Phun c).

Planificación de actividades basadas en las simulaciones:

En ambos cursos las simulaciones se cargaron en la plataforma Ilias a mediados de

mayo para que los alumnos las pudieran emplear libremente. Nuestra intención con

esto era favorecer su auto-aprendizaje.

A mediados de Junio se preparó una actividad obligatoria en la que los alumnos

debían elaborar la hoja de instrucciones para la fabricación de una pieza utilizando

la simulación que habíamos creado (S2 curso 2009/10, nS2 curso 2010/11).

Similares actividades se han venido realizando a mano en anteriores cursos. Por

está razón, es posible comparar los resultados de aplicar la simulación a los

obtenidos en años precedentes. A efectos prácticos esto resulta más conveniente que

la idea que presentamos en la memoria de solicitud, donde planteábamos usar la



simulación con la mitad de los alumnos.

Evaluación de la actividad realizada: En la actividad se ha valorado el conocimiento

de los componentes del torno (34% nota de la actividad), de sus tipos de

movimientos (33% nota) y del tren de engranajes simulado (33% nota), y la selección

correcta de procesos para mecanizar una determinada pieza (50% nota de la

actividad).

Asignaturas de Máquinas y Motores

Número Alumnos: 108 (Curso 2009/10), 75 (Curso 2010/11).

Competencias a desarrollar:

C1. Conocimiento del ciclo termodinámico de una central térmica.

C2. Capacidad para utilizar una aplicación informática que simule ciclos

termodinámicos.

Simulaciones realizadas:

Programa Termograf para la simulación de un ciclo básico de Rankine,

correspondiente a la central térmica del laboratorio de máquinas y motores térmicos

de la EPSJ (Figura 3). El alumno puede identificar los componentes básicos de una

central térmica y cómo se representan las transformaciones termodinámicas que

sufre el fluido de trabajo al atravesar cada uno de estos componentes. La aplicación

es capaz de devolver resultados complejos tal como balances de exergía y cálculo de

diferentes rendimientos. El alumno fue capaz de comprobar los datos obtenidos

mediante cálculo manual (en una práctica realizada previamente en la central del

laboratorio) con los obtenidos mediante la simulación.

Disponibilidad: La licencia del Termograf fue facilitada gratuitamente por la

universidad de Zaragoza, tanto una licencia para el profesor como una multipuesto

que se instaló un aula de informática del edificio A-3 disponible para los alumnos.

Planificación de actividades basadas en las simulaciones:

Curso 2009/10. A principios de mayo se realizó la práctica experimental basada en

la central térmica del laboratorio, con el objeto de que los alumnos tuvieran datos

suficientes para simular su ciclo termodinámico y además para que tuvieran tiempo

de resolver la práctica manualmente.



a) b)

Figura 3. a) Central térmica, Lab. de máquinas y motores térmicos EPS de Jaén. b) Captura de pantalla simulación Termograf de la central térmica

A principios de junio se instaló el programa Termograf en varias aulas de

informática del edificio A-3.

A mediados de Junio se preparó una actividad obligatoria y presencial en la que los

alumnos debían resolver el ciclo termodinámico de la central térmica mediante

Termograf. Posteriormente elaboraron un informe indicando los resultados que

obtuvieron manualmente y mediante la aplicación.

Curso 2010/11. El resultado de las encuestas del curso 2009/10 (Anexo I) y la

experiencia práctica indican la necesidad de aumentar la duración de los seminarios

y realizar un seguimiento personalizado de los alumnos. Por ello se hace necesaria la

presencia de 2 docentes en el aula. Uno de ellos dirige la clase normalmente

mientras que el otro atiende a cualquier duda individual sobre la práctica o el

programa. El resto de la planificación se desarrolló como en el curso 2009/10.

Como en el caso de Ingeniería Mecánica es posible comparar los resultados de

aplicar la simulación a los obtenidos en años precedentes.

Evaluación de la actividad realizada:

En la actividad se ha valorado:

• La similitud entre los datos obtenidos manualmente y mediante la aplicación.

• La capacidad para interpretar los gráficos resultantes

• La capacidad para el análisis crítico.



4. Análisis crítico de las simulaciones realizadas atendiendo a los resultados de

los alumnos y a encuestas respondidas por ellos sobre la funcionalidad e

interés de la metodología desarrollada

Además de evaluar los resultados de los alumnos para observar como han influido

en su aprendizaje las simulaciones, estamos interesados en conocer su opinión

sobre las mismas para poder determinar si hemos logrado motivarlos y como

podemos modificar la experiencia para incrementar su interés. Por la anterior razón

se ha elaborado una encuesta siguiendo las recomendaciones de Casas, Repullo y

Donato [9].

La sección de resultados muestra una discusión de las encuestas realizadas y la

evaluación de las competencias adquiridas por los alumnos. Los datos en bruto de

encuestas y evaluaciones están disponibles en los Anexos I y II respectivamente.

5. Difusión de los resultados

Como ya se ha comentado, los resultados descritos en el punto 1 de esta sección

han sido publicados en los proceedings de una conferencia internacional y en una

revista indexada en el JCR. Por otro lado, las nuevas simulaciones en Ingeniería

Mecánica empleando Phun han sido recientemente enviadas a la “Conference of

Education, Research and Innovation (ICERI 2011)”, y un trabajo preliminar en el que

se estudia la forma de aplicar encuestas de opinión a la mejora de las técnicas

docentes se ha enviado a la conferencia INDOTEC 2011.

Por último los resultados de las encuestas, analizados en el punto anterior, serán

preparados para su envío a la revista indexada en el JCR “International Journal of

Engineering Education”. También se preparará un resumen de los resultados del

proyecto para las jornadas de innovación docente de la UJA.

Resultados obtenidos

La siguiente lista enumera los resultados obtenidos en este proyecto.

1. Selección de software y desarrollo de simulaciones (según la Sección de

“Metodología”)

Los autores implementaron una función en Mathematica basada en AHP para la

evaluación de software de simulación [7], [8]. El resultado de este análisis muestra

que el Termograf y las hojas de cálculo son las herramientas más adecuadas para



simular problemas de las asignaturas objeto de estudio.

En la asignatura de Ingeniería mecánica se optó por utilizar Excel® en el curso

2009/10. Se construyeron 2 hojas, disponibles en la plataforma Ilias y en el blog

http://blogs.ujaen.es/rdorado/ (Figura 1). Durante el curso 2010/11 se ha

adaptado la anterior actividad empleando Ilias, lo cual ha mejorado la usabilidad y

atractivo de la práctica (Figura 2.a y b). También se ha simulado un tren de

engranajes del torno mediante el software libre Phun (Figura 2.c).

En el caso de Máquinas y Motores, se buscaba una herramienta capaz de simular

ciclos termodinámicos, y se optó por el software educativo Termograf desarrollado

por la universidad de Zaragoza [10]. Se solicitó una licencia multipuesto gratuita que

se instaló en un aula de informática del edificio A3. Se simuló el ciclo termodinámico

que realiza la central térmica del laboratorio de máquinas y motores térmicos

situado en el edificio A4 de la EPS de Jaén, en base a datos experimentales tomados

en un ensayo previo (Figura 3).

2. Encuestas para conocer el interés despertado en el alumno y establecer

posibles mejoras de las simulaciones (Anexo I).

Utilizando la plataforma Ilias se ha elaborado un test de 25 preguntas (Tabla 1,

Anexo I), que han contestado de manera anónima los alumnos. Los resultados se

reflejan en las Figuras 1 a 15 del Anexo I.

A continuación se presenta un análisis de los datos obtenidos.

Respecto a las cuestiones de carácter general:

• Los resultados a las cuestiones generales 1-3 y 12-17 se repiten en los 2 cursos.

Nótese como el tiempo de realización se ha reducido drásticamente en Ingeniería

Mecánica y levemente en Máquinas y Motores (Tabla 1, Anexo I).

• El resultado de la cuestión general 24 es el esperado ya que los alumnos de

Máquinas y Motores realizan la actividad como un seminario práctico en el aula

de informática, mientras que en Mecánica los alumnos pueden acceder al banco

de preguntas en Ilias cuando y desde donde lo deseen.

Respecto a las cuestiones relacionadas con las habilidades en el uso de las TIC:

• Se observa de los resultados, que los alumnos emplean fundamentalmente hojas

Excel cuando utilizan el PC en la resolución de problemas planteados en clase.

También se aprecia que confían bastante en su capacidad para utilizar nuevos



programas y simulaciones, porque manifiestan mayoritariamente que “exploran

por su cuenta” las aplicaciones antes que utilizar tutoriales o asistir a clases

preparatorias.

Pese a esta percepción, el equipo docente de este proyecto ha comprobado en las

clases prácticas que se requieren unas nociones preliminares. Sin esta

formación previa los alumnos no tienen la inercia suficiente para explorar por sí

mismos las aplicaciones planteadas.

• El interés mostrado por adaptar las simulaciones a un uso en móviles (Cuestión

7) debería ser explotado desde el punto de vista docente. Las ventajas son

evidentes: prácticamente todos los alumnos disponen de móvil y estos

dispositivos permiten acceder a aplicaciones en cualquier momento y lugar.

Consideramos que es un campo a investigar en el que este grupo de profesores

centrará sus labores de innovación docente en los próximos meses.

• Respecto al uso concreto de las simulaciones empleadas en las clases (Cuestión

10 y 25), los estudiantes están de acuerdo en que la aplicación se puede

manejar fácilmente e incluso el porcentaje de alumnos que manifiestan estar

totalmente de acuerdo con la anterior afirmación ha aumentado durante el

curso 2010/11 (Figura 5, Figura 11 y Figura 15 del Anexo I).

• En las cuestiones 19 “Las opciones de la simulación son suficientes” (Figura 9,

Anexo I) y 22 “la ayuda de la simulación resulta útil”(Figura 12, Anexo I) se

observa la misma tendencia indicada en el punto previo. Además se ha

conseguido mejorar la opinión de los alumnos de las asignaturas de Ingeniería

mecánica que están “muy de acuerdo” con las cuestiones 19 y 22.

Cuestiones relacionadas con la motivación

• Los problemas planteados se consideran interesantes como puede verse en las

Figura 3.b. y la Figura 8 del Anexo I.

• Los alumnos están de acuerdo con que se ha analizado y simulado un problema

real (Cuestiones 9 y 20 respectivamente). Puede apreciarse en la Figura 10 del

Anexo I que el valor más elegido en ambos cursos sigue siendo el mismo, y que

se ha reducido el porcentaje de alumnos que han elegido el valor 1 (totalmente

desacuerdo) en el caso de la asignatura de Ingeniería mecánica. En el caso de

Máquinas y Motores los porcentajes prácticamente no han variado.



• Las actividades desarrolladas tienen un atractivo moderado en el caso de

Ingeniería Mecánica como muestra la Figura 6 correspondiente a la cuestión 11

del Anexo I. Obsérvese sin embargo que en líneas generales el resultado de

Ingeniería Mecánica ha mejorado en el curso 2010/11 al reducirse el porcentaje

de alumnos que han seleccionado las opciones 1 y 2, y mantenerse

aproximadamente el porcentaje de alumnos que han seleccionado 4 y 5. Por otro

lado la Figura 6 del Anexo I muestra la mejora de los resultados en Máquinas y

Motores.

• Los alumnos perciben las simulaciones empleadas como instrumentos que

facilitan su aprendizaje. Esto se refleja en la Figura 13 del Anexo I donde se han

registrado las respuestas de los alumnos a la cuestión 23.

En el caso de Ingeniería Mecánica el curso 2010/11 muestra un mayor

porcentaje de alumnos que han marcado las opciones 4 y 5 (totalmente de

acuerdo). Por otro lado en Máquinas y Motores se ha repetido el mismo

resultado en ambos cursos.

De una forma resumida, el uso de este tipo de encuestas permite mejorar año tras

año la planificación de actividades basadas en el empleo de simulaciones, y detectar

nuevas líneas de investigación docente, tal y como demuestran los anteriores

resultados.

3. Evaluación de las competencias adquiridas (Anexo II)

Para conocer la influencia de las simulaciones en el aprendizaje, los alumnos han

realizado una prueba práctica con la simulación creada. Dado que la aplicación

construida modela una práctica evaluada con los mismos criterios en cursos

anteriores, pueden compararse los resultados de varios años.

Se observa en las Figuras 1 y 2 del Anexo II como las calificaciones han mejorado a

lo largo de estos dos cursos del proyecto. Esto viene a demostrar la validez de la

metodología planteada.

4. Difusión de resultados

Los resultados han sido difundidos a través de:

• Tres conferencias [7], [11], [12]. Un resumen de los resultados alcanzados se

están preparando para las próximas jornadas de innovación docente a celebrar

en la Universidad de Jaén.



• Un artículo en revista indexada en el JCR [8]. Actualmente se está trabajando

con los datos obtenidos al final del curso 2010/11 para enviar un segundo

artículo a una revista indexada en el JCR.

Proyección e Impacto

El presente proyecto puede ser de gran interés porque:

• Desarrolla un método para evaluar software útil en educación. La selección

de software es un problema ampliamente estudiado en diversas áreas como

demuestra la revisión de más de 100 trabajos realizada por Jadhav y Sonar [6].

Sin embargo no existen trabajos significativos donde se trate este problema

desde el punto de vista educacional, donde a los criterios puramente técnicos y

económicos hay que sumar los objetivos educativos.

• Evalúa los resultados del aprendizaje basado en simulaciones. Cuantificar el

efecto positivo del uso de simulaciones tampoco es fácil [13]. Este proyecto

muestra medidas de la motivación de los alumnos (encuesta Anexo I), y también

permite comparar los resultados académicos entre distintos cursos (Anexo II).

Evaluación del proceso y Autoevaluación

Evaluación.

• Opinión de los alumnos. Los datos recogidos en la encuesta del Anexo I

muestran que las simulaciones han conseguido motivar a los alumnos.

• Resultados de los alumnos. La prueba objetiva que han realizado los alumnos,

comparándola con la realizada sin utilizar la simulación, muestra un aumento

significativo del número de alumnos con calificación de sobresaliente. Además

se observa que la aplicación del procedimiento de desarrollo de simulaciones

planteado consigue mejorar cada curso las calificaciones de los alumnos.

Autoevaluación.

Obviamente los resultados obtenidos son mejorables, pero la realimentación anual

de los mismos permite avanzar en la dirección correcta. No sólo se ha obtenido

información relativa a la experiencia realizada, también se ha conseguido

información interesante en el desarrollo de futuros proyectos de innovación docente,

por ejemplo el interés en aplicaciones de telefonía móvil.



Otras consideraciones

Tras la realización de este proyecto quedan abiertas varias líneas de investigación

en las que este equipo docente trabajará en el futuro:

• El desarrollo de aplicaciones docentes para telefonía móvil.

• La programación y mejora continua de encuestas como herramientas para

innovar en la docencia en base a las opiniones de alumnos y profesores.

• La mejora de la evaluación de competencias asistida por computador. Este

equipo de docentes ha observado que gran parte del tiempo se ha destinado a

analizar y evaluar encuestas y pruebas. Empleando adecuadamente las

herramientas informáticas es posible que el anterior tiempo se reduzca

aumentando por el contrario el tiempo que se puede dedicar a resolver dudas y

guiar al alumno.

Gastos generados en el segundo año

Fungibles

Inventariables 184 € (compra solicitada en Julio de 2011)

Viajes/Actividades 340 € (1º fase de la ayuda)

Gasto previsto a cubrir con la 2º fase de la ayuda

por participación en conferencias: 460 €

Otros

Justificación

Viajes/actividades:

1º Fase de la ayuda. Conferencia [7]

2º Fase de la ayuda: Conferencia [11] y [12]

Inventariable:

Compra de una Impresora y un escáner para escaneado de

figuras necesarias en las simulaciones e impresión de

instrucciones para los alumnos



Referencias

[1] Mayer, R.E. Multi-Media Learning. Cambridge, New York, 2001

[2] Nickerson, J.V., Corter, J.E., Esche, S.K., Chassapis, C. A model for Evaluating the Effectiveness of Remote Engineering Laboratories and Simulations in Education. Computers & Education 49 (2007) 708-725

[3] Ong, S.K., Mannan, M.A. Virtual Reality Simulations and Animations in a Web-based Interactive Manufacturing Engineering Module. Computers & Education 43 (2004) 361-382

[4] Whalley, P-B., Forbus, K.D., Everett, J.O., Ureel, L., Brokowski, M., Baher, J., Kuehne, S.E. CyclePad: An articulate virtual laboratory for engineering thermodynamics, Artificial Intelligent 114 1-2 (1999) 297-347

[5] Satty, T.L. The Analytic Hierarchy Process. McGraw-Hill, New York, 1980

[6] Jadhav, A.S., Sonar, R.M. Evaluating and Selecting Software Packages: A Review. Information and Software Technology 51 (2009) 555-563

[7] Torres-Jiménez, E., Gómez-Moreno, A., Pedrosa, J.M., Dorado, R., Choosing adequate software to develop educational engineering simulations. Proceedings INTED 2010 ISBN: 978-84-613-5538-9

[8] Dorado, R., Gómez-Moreno, A., Torres-Jiménez, E., López-Alba, E. An AHP Application to Select Software for Engineering Education. Computer Applications In Engineering Education DOI 10.1002/cae.20546.

[9] Casas Anguita, J., Repullo Labrador, J.R., Donato Campos J., La encuesta como técnica de investigación. Elaboración de cuestionarios y tratamiento estadístico de los datos (I). Aten. Primaria 2003;31(8):527-38

[10] http://termograf.unizar.es/

[11] Romero-Carrillo, P., Torres-Jiménez, E., Pedrosa, J.M., Dorado, R., Modeling machine tool components with a phisic simulation software. International Conference of Education, Research and Innovation, Madrid 2011.

[12] Romero-Carrillo, P., Vasco-Olmo, J., Gómez-Moreno, A., Felipe-Sesé, L., López-Alba, E., Dorado Vicente, Rubén. Aplicación del “QFD” a la mejora de asignaturas en los grados en ingeniería del nuevo EEES. INDOTEC 2011.

[13] Renshaw, C.E., Taylor, H.A. The Educational Effectiveness of Computer-based Instruction. Computers & Geosciences 26 (2000) 677-682



DATOS DE LOS MIEMBROS DEL GRUPO

Nombre José Miguel

Apellidos Pedrosa González

D.N.I. 30403432P E-mail [email protected]

Centro EPS de Jaén Teléfono


Asignatura impartida Tecnología mecánica

Curso 2º Ingeniería técnica (mecánica)

Categoría Profesor titular de EU Firma

Nombre Eloísa

Apellidos Torres Jiménez

D.N.I. 75019082M E-mail [email protected]

Centro EPS de Linares Teléfono


Asignatura impartida Generadores y Motores, Centrales Eléctricas

Curso 2º y 3º Ingeniería Técnica

Categoría Ayudante 2º Nivel Firma

Nombre Pablo

Apellidos Romero Carrillo

D.N.I. 44362325V E-mail [email protected]

Centro EPS de Jaén Teléfono


Asignatura impartida Sistemas Mecánicos

Curso 2º Ingeniería Técnica

Categoría Profesor Sustituto Firma

VºBº de Coordinador/a

Fdo.: Rubén Dorado Vicente

Jaén, a 1 de septiembre de 2011

VICERRECTOR DE ORDENACIÓN ACADÉMICA, INNOVACIÓN DOCENTE Y FORMACIÓN DEL PROFESORADO DE LA UNIVERSIDAD DE JAÉN



Anexo I Resultados Encuestas de satisfacción alumnado relativa a las simulaciones empleadas

Tabla 1. Lista de preguntas de la encuesta y resultados generales en las 3 asignaturas.

Valor más seleccionado

Valor más seleccionado

Preguntas Encuesta Curso 2009/10 Mecánica Máquinas y Motores Preguntas encuesta Curso 2010/11 Mecánica Máquinas y

Motores

1 ¿En que año naciste? 1990 1988 ¿En que año naciste? 1991 1989 2 Antes de estudiar Ingeniería técnica Industrial ¿que estudiabas? Bachillerato Bachillerato Antes de estudiar Ingeniería técnica Industrial ¿que estudiabas? Bachillerato Bachillerato 3 ¿Eres un chico o una chica? Chico Chico ¿Eres un chico o una chica? chico Chico 4 ¿Utilizas el ordenador para resolver problemas de clase? Alguna vez Alguna vez Indica que paquete informático usas con más frecuencia Excel Excel 5 ¿Te resulta fácil utilizar programas informáticos? Si Si ¿Te resulta fácil utilizar programas informáticos? Si Si

6 Para usar un programa informático... Exploro solo Exploro solo Para usar un programa informático... Exploro solo

Exploro solo

7 ¿Tienes ordenador? Fijo y portátil Fijo y portátil ¿Te resultaría útil usar la simulación en tu móvil? Si Si 8 ¿Tienes conexión a internet? Si Si Los problemas planteados son interesantes 3 4 9 ¿Qué sistema operativo usas habitualmente? Windows Windows En la actividad realizada se ha analizado un sistema real 3 5

10 La aplicación se maneja fácilmente 3 4 El banco de preguntas/software de simulación se maneja fácilmente 3 3

11 Resulta más entretenida la simulación que los cálculos a mano 5 5 Resulta más entretenida la simulación que los cálculos a mano 3 5 12 He utilizado la aplicación para comprobar los resultados a mano - Si He utilizado la aplicación para comprobar los resultados a mano - Si 13 Los resultados a mano y con la aplicación informática coinciden - 4 Los resultados a mano y los simulados coinciden - 4 14 ¿Has tenido tiempo suficiente para manejar la aplicación? Si Si ¿Has tenido tiempo suficiente para manejar la aplicación? Si Si 15 ¿Conoces otros programas que hagan lo mismo? No No ¿Conoces otros programas que hagan lo mismo? No No 16 ¿Cuanto tiempo (en minutos) has tardado en realizar la actividad? 60 60 ¿Cuanto tiempo (en minutos) has tardado en realizar la actividad? 10 55 17 Se tarda más tiempo realizando la actividad... - A mano Se tarda más tiempo realizando la actividad... - A mano 18 El ejemplo simulado es interesante 3 4 El banco de preguntas/ejemplo simulado es interesante 3 4 19 Las opciones de la simulación son suficientes para la actividad 3 5 Las opciones de la simulación son suficientes para la actividad 3 5 20 Se ha simulado un problema real 3 5 Se ha simulado un problema real 3 5 21 El entorno de la aplicación es amigable 3 4 El banco de preguntas/software de simulación es amigable 3 4 22 La ayuda de la aplicación resulta útil 3 4 La ayuda del software de simulación resulta útil 4 4 23 La simulación facilita comprender los contenidos teóricos 3 3 La simulación facilita comprender los contenidos teóricos 3 3 24 Puedo acceder a la aplicación desde internet 5 3 ¿desde dónde accedes al banco de preguntas/simulación? Casa Aula Infor. 25 La interface de la aplicación es amigable 3 3 La interface de la aplicación es amigable 3 3

Alumnos que han participado en la encuesta 90 108 84 75 Escala de los resultados: 1à Totalmente en desacuerdo, 5à Totalmente de acuerdo

Código de colores:

Negrita: Preguntas eliminadas en el curso 2010/11, Gris-Negrita: Preguntas nuevas en el curso 2010/11, Gris claro: Preguntas cuyo enunciado se ha modificado



Las siguientes gráficas detallan los resultados obtenidos en la encuesta en las cuestiones con múltiples opciones (Cuestiones 4, 6, 8-11, 13, 18-25). Obsérvese en la Tabla 1, que se han realizado varias preguntas de control; cuestiones donde se hace la misma pregunta con distinto enunciado (Cuestiones 8 y 18, Cuestiones 9 y 20, y cuestiones 10 y 25).

Figura 1. Cuestión 4 a) sobre el uso del PC, b) sobre el uso de software

0%

10%

20%

30%

40%

50%

Nunca Algunas veces

Casi siempre

Siempre

% Alumno

s

Curso 2009/10 ¿U3lizas el PC para resolver problemas de clase?

Mecánica

Máquinas y Motores

a)

0% 0% 11%

89%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Access Matlab autoCAD Excel

% Alumno

s

Curso 2010/11 ¿Qué soAware usas más frecuentemente?

Mecánica

Máquinas y motores

b)



Figura 2. Cuestión 6: Sobre la forma de aprender a utilizar un programa informático.

22%

56%

22%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Espero a que me enseñen

Exploro por mi cuenta

UJlizo la ayuda y tutoriales

% Alumno

s

a) Mecánica

Para usar un programa informá3co...

Curso 2010/11

Curso 2009/10

0%

56%

44%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Espero a que me enseñen

Exploro por mi cuenta

UJlizo la ayuda y tutoriales

% Alumno

s

b) Máquinas y motores

Para usar un programa informá3co...

Serie1

Serie2



Figura 3. Cuestión 8 a) sobre la forma de conectarse a internet, b) sobre el tipo de software más empleado.

94%

2% 5%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Si No UJlizo Rimuja

% Alumno

s

a)

Curso 2009/10 ¿Tienes conexión a internet?

Mecánica

Máquinas y Motores

5% 11%

60%

15% 9%

0%

20%

40%

60%

80%

1 2 3 4 5

% Alumno

s

b)

Curso 2010/11 Los problemas planteados son interesantes

Mecánica

Máquinas y motores



Figura 4. Cuestión 9 a) sobre el tipo de sistema operativo b) sobre el interés real de la simulación

97%

2% 0% 1% 0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

Windows Mac Linux Otro

% Alumno

s

a)

Curso 2009/10 ¿Qué sistema opera3vo usas habitualmente?

Mecánica

Máquinas y Motores

4% 5%

53%

27%

11%

0%

20%

40%

60%

1 2 3 4 5

% Alumno

s

b)

Curso 2010/11 Se ha analizado un sistema real

Mecánica

Máquinas y motores



Figura 5. Cuestión 10 acerca de la usabilidad de la simulación/banco de preguntas.

4% 9%

42%

24% 21%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45%

1 2 3 4 5

% Alumno

s

1: Totalmente desacuerdo, 5: Totalmente de acuerdo a) Mecánica

La simulación se maneja fácilmente

Curso 2010/11

Curso 2009/10

3% 6%

44%

31%

17%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

1 2 3 4 5

% Alumno

s

1: Totalmente desacuerdo, 5: Totalmente de acuerdo b) Máquinas y motores

La simulación se maneja fácilmente

Curso 2010/11

Curso 2009/10



Figura 6. Cuestión 11 sobre la motivación que genera la simulación.

6% 7%

36%

24% 27%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%

1 2 3 4 5

% Alumno

s

1: Totalmente desacuerdo, 5: Totalmente de acuerdo a) Mecánica

Resulta más entretenida la simulación que los cálculos a mano

Curso 2010/11

Curso 2009/10

0% 2%

11%

42% 44%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

1 2 3 4 5

% Alumno

s

1: Totalmente desacuerdo, 5: Totalmente de acuerdo b) Máquinas y motores

Resulta más entretenida la simulación que los cálculos a mano

Curso 2010/11

Curso 2009/10



Figura 7. Cuestión 13 sobre la coincidencia entre la simulación y los cálculos a mano.

4% 5%

13%

34%

11%

34%

0% 5%

10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50%

% Alumno

s

a) Mecánica

Resultados a mano coinciden con la simulación

Curso 2010/11

Curso 2009/10

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

% Alumno

s

b) Máquinas y Motores

Resultados a mano coinciden con la simulación

Curso 2010/11

Curso 2009/10



Figura 8. Cuestión 18 sobre la motivación que genera el uso de la simulación.

10% 7%

44%

26%

12%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

1 2 3 4 5

% Alumno

s

1: totalmente desacuerdo, 5: totalmente de acuerdo a) Mecánica

¿Es interesante la simulación?

Curso 2010/11

Curso 2009/10

6% 0%

31% 36%

28%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

1 2 3 4 5

% Alumno

s

1: totalmente desacuerdo, 5: totalmente de acuerdo b) Máquinas y Motores

¿Es interesante la simulación?

Curso 2010/11

Curso 2009/10



Figura 9. Cuestión 19 sobre las opciones disponibles en el banco de preguntas/simulación.

4%

14%

35% 30%

19%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%

1 2 3 4 5

% Alumno

s


¿Las opciones son suficientes?

Curso 2010/11

Curso 2009/10

3% 3%

25% 28%

42%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45%

1 2 3 4 5

% Alumno

s


¿Las opciones son suficientes?

Curso 2010/11

Curso 2009/10



Figura 10. Cuestión 20 acerca de la validez de la simulación como ejemplo real.

1%

10%

44%

31%

14%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

1 2 3 4 5

% Alumno

s


Se ha simulado un problema real

Curso 2010/11

Curso 2009/10

3% 3%

22% 28%

44%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

1 2 3 4 5

% Alumno

s


Se ha simulado un problema real

Curso 2010/11

Curso 2009/10



Figura 11. Cuestión 21 sobre la facilidad de uso del banco de preguntas/simulación.

5%

16%

43%

23%

12%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

1 2 3 4 5

% Alumno

s


El entorno es amigable

Curso 2010/11

Curso 2009/10

3% 8%

25%

42%

22%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45%

1 2 3 4 5

% Alumno

s


El entorno es amigable

Curso 2010/11

Curso 2009/10



Figura 12. Cuestión 22 sobre la ayuda/facilidad de uso de la aplicación.

4%

15%

31%

40%

11%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45%

1 2 3 4 5

% Alumno

s


La ayuda de la aplicación es ú3l

Curso 2010/11

Curso 2009/10

3% 8%

22%

39%

28%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45%

1 2 3 4 5

% Alumno

s


La ayuda de la aplicación es ú3l

Curso 2010/11

Curso 2009/10



Figura 13. Cuestión 23 acerca de la capacidad docente del banco de preguntas/simulación.

6%

15%

35% 28%

16%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

1 2 3 4 5

% Alumno

s


U3lizando la simulación es más fácil comprender los contenidos

Curso 2010/11

Curso 2009/10

3%

17%

33% 33%

14%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%

1 2 3 4 5

% Alumno

s


U3lizando la simulación es más fácil comprender los contenidos

Curso 2010/11

Curso 2009/10



Figura 14. Cuestión 24 a) sobre la disponibilidad en internet de la simulación b) acerca de la forma de acceder a internet de los alumnos

6%

12%

28%

21%

33%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

1 2 3 4 5

% Alumno

s

1: Totalmente desacuerdo, 5: Totalmente de acuerdo a)

Curso 2009/10 Accedo a la aplicación por internet

Mecánica

Máquinas y Motores

74%

11% 12% 2%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Casa Aula de informáJca

Biblioteca Wifi ujaen

% Alumno

s

1: Totalmente desacuerdo, 5: Totalmente de acuerdo b)

Curso 2010/11 ¿Desde donde accedes a internet?

Serie1

Serie2



Figura 15. Cuestión 25 sobre la facilidad de uso del banco de preguntas/simulación.

2%

17%

48%

23%

9%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

1 2 3 4 5

% Alumno

s


La interface de la aplicación es amigable

Curso 2010/11

Curso 2009/10

6% 6%

44%

28%

17%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

1 2 3 4 5

% Alumno

s

1: totalmente desacuerdo, 5: totalmente de acuerdo b) Máquina y Motores

La interface de la aplicación es amigable

Curso 2010/11

Curso 2009/10



Anexo II Evaluación de las competencias adquiridas por los alumnos.



Para conocer la repercusión de la metodología empleada (el uso de simulaciones para mejorar el aprendizaje), se evaluó la realización de la versión simulada de una práctica realizada a mano en el curso previo.

Figura 1. Comparación notas con (cursos 10/11, 09/10) y sin simulación (08/09) en asignaturas del área de máquinas y motores térmicos

Figura 2. Evaluación de actividad práctica con (cursos 10/11, 09/10) y sin simulación (08/09) en asignaturas del área de ingeniería mecánica.

3%

40%

57%

13%

24%

63%

3%

60%

37%

0%

20%

40%

60%

80%

Bien Notable Sobresaliente

% Alumnos

Notas asignaturas Máquinas y Motores

Curso 2010/11 (Termograf)

Curso 2009/10 (Termograf)

Curso 2008/09

3% 6%

86%

18%

36% 46%

65%

31%

1% 0%

20%

40%

60%

80%

100%

Bien Notable Sobresaliente

% Alumnos

Notas asignaturas Mecánica

Curso 2010/11 (Usando Ilias)

Curso 2009/10 (Usando Excel)

Curso 2008/09

UNIVERSIDAD DE JAÉN Vicerrectorado de Ordenación Académica ... · del “International...

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