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Título : Creación de material didáctico y dispositivos para la implementación de prácticas experimentales a distancia en la División de Ciencias Básicas
Autor : MINAMI KOYAMA,YUKIHIRO
GAMEZ LEAL,RIGEL
Fecha de publicación : 2021
Resumen : La actual pandemia ha provocado modificaciones importantes en la rutina diaria de la gente. Han cambiado radicalmente las reglas de convivencia social. Ante este escenario, en el ámbito educativo es primordial lograr la movilidad de las clases presenciales tradicionales, a la modalidad a distancia con el empleo de herramientas tecnológicas. Se ha tenido la necesidad de impartir las clases a distancia y, en el caso de las actividades experimentales, se ha propuesto que se realicen las prácticas con el empleo de simuladores o que únicamente sean demostrativas, por ejemplo con el uso de vídeos. El empleo de los simuladores y de los recursos de realidad virtual, aumentada o mixta, son una de las formas como se puede dar respuesta a la necesidad de emular actividades experimentales para una mejor formación de los alumnos. Dada la experiencia adquirida en el diseño de sistemas mecatrónicos para la realización de prácticas remotas a través de la internet, se desea ahora proponer dispositivos mecatrónicos que apoyen a los alumnos en la realización de, al menos, una práctica a distancia, tanto de Electricidad y Magnetismo como de Mecánica. La difusión de los productos generados en este proyecto entre los profesores de los laboratorios de Electricidad y Magnetismo y de Mecánica es imprescindible para su actualización docente así como para obtener realimentación sobre las fortalezas y debilidades de los productos generados y, de esta manera mejorar en los estudiantes el aprendizaje de las materias. Con respecto a formación de recursos humanos, se pretende incidir en alumnos participantes de servicio social y que deseen cubrir alguna modalidad de titulación de licenciatura, involucrándolos en las actividades propias de diseño, construcción y puesta en operación de los mecanismos y dispositivos de este proyecto.
URI : https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7608
metadata.dc.contributor.responsible: MINAMI KOYAMA,YUKIHIRO
metadata.dcterms.callforproject: 2021
metadata.dc.coverage.temporal: 2021-2023
metadata.dcterms.educationLevel: nivel superior
metadata.dcterms.educationLevel.SEP: Licenciatura
metadata.dc.description.objective: Objetivo general: Crear material didáctico y dispositivos mecatrónicos que permitan realizar de forma remota sincrónica, y virtual o asincrónica en casa, prácticas experimentales de los laboratorios de Electricidad y Magnetismo y de Mecánica, para que cubran de forma eficaz y completa los objetivos de las materias involucradas. Objetivos específicos: "a) Crear simuladores de algunos fenómenos experimentales de Electricidad y Magnetismo que permitan a los alumnos acercarse a los experimentos reales, con objeto de lograr una mejor comprensión de los conceptos básicos de la asignatura. b) Generar ideas para que el alumno pueda realizar prácticas experimentales interesantes de Mecánica con recursos que pueda encontrar en su casa, o que sean muy económicos. c) Rediseñar las prácticas experimentales del Laboratorio de Electricidad y Magnetismo, de manera que puedan realizarse bajo la modalidad de enseñanza a distancia. d) Diseñar prácticas experimentales de Mecánica que empleen la realidad virtual o aumentada, de manera que los puedan realizar con aplicaciones gratuitas de teléfonos inteligentes. e) Elaborar el diseño conceptual y construir un dispositivo mecatrónico que permita realizar experimentos de forma remota, sincrónica y a distancia, de cuando menos una práctica de Electricidad y Magnetismo. f) Proponer modificaciones a las prácticas existentes de Mecánica de manera que puedan trasladarse a la modalidad a distancia. g) Diseñar estrategias para reforzar el aprendizaje experimental de los estudiantes de Electricidad y Magnetismo a través de entornos virtuales. h) Crear mecanismos automatizados con los que se pueda controlar a distancia y de forma sincrónica los elementos y dispositivos para la realización de, cuando menos, una práctica de Mecánica. i) Actualizar al personal docente de los laboratorios citados en el uso de los materiales didácticos y dispositivos desarrollados en este proyecto, con objeto de facilitar a los estudiantes el aprendizaje significativo de los contenidos correspondientes. j) Obtener realimentación sobre las fortalezas y debilidades de los materiales y dispositivos creados en el proyecto, a través de la difusión de dichos productos, tanto en cursos para profesores como en congresos nacionales e internacionales. k) Formar profesionales capaces de resolver problemas asociados a la incorporación de la tecnología y de las TIC en el ámbito educativo, por medio de su participación en el desarrollo de este proyecto para la realización de su servicio social o la cubertura de su opción de titulación."
metadata.dc.description.strategies: Acopio de información acerca de las prácticas de laboratorio realizadas en la modalidad presencial de las asignaturas Electricidad y Magnetismo y de las de Mecánica. Revisión de los contenidos de dichas prácticas para elaborar un diagnóstico que permita detectar aquéllas en las que sea factible trasladarlas a la modalidad a distancia, ya sea con simuladores, con el empleo de tecnologías de realidad virtual, aumentada o mixta, o que sean susceptibles de realizarlas de forma remota. Reclutamiento de alumnos que deseen realizar su servicio social y/o cubrir alguna opción de titulación son su participación en este proyecto, mediante la elaboración de simuladores, diseño de aplicaciones de realidad virtual, aumentada o mixta, y diseño y construcción de dispositivos mecatrónicos para la realización de prácticas de forma remota, sincrónica y a distancia. Conformación de grupos de profesores y alumnos que aborden la elaboración, diseño e implementación de cada una de los productos planteados: simuladores, aplicaciones de realidad virtual, aumentada o mixta, dispositivos automatizados para prácticas remotas, en cada una de las asignaturas consideradas. Realización de reuniones quincenales con los profesores y estudiantes participantes, para revisar las metas alcanzadas y establecer las actividades a realizar. De esta manera se podrá coordinar a los integrantes de cada uno de los grupos mencionados, lo que permitirá detectar y resolver los problemas que se vayan presentando, así como propiciar un intercambio de ideas, realimentación e información académica. Organización e impartición de cursos y seminarios relacionados con el desarrollo de los simuladores, las aplicaciones de realidad y las prácticas remotas elaboradas, con objeto de propiciar la actualización y superación académica del personal, en especial, de los que están adscritos a los laboratorios de la Coordinación de Física y Química y de Mecánica de la DCB. Desarrollo, elaboración y fabricación de simuladores, aplicaciones de realidad virtual, aumentada y mixta, y de los sistemas mecatrónicos para la realización remota de prácticas experimentales de Electricidad y Magnetismo y de Mecánica. Evaluación del impacto y el beneficio logrado en la aplicación de los productos generados en el proyecto al proceso enseñanza–aprendizaje experimental de las materias mencionadas. Difusión de los productos generados entre la comunidad de la Facultad de Ingeniería, en especial de la División de Ciencias Básicas a través de artículos de divulgación. Redacción de artículos para congresos nacionales e internacionales con objeto de compartir las ideas relacionadas con la realización de prácticas experimentales a distancia, con objeto de difundir los logros alcanzados y obtener realimentación de los docentes de otras instituciones de educación superior.
metadata.dc.description.goals: Primer año: 1 Diagnóstico de las prácticas de Electricidad y Magnetismo y de Mecánica para detectar las que sean susceptibles de trasladarlas a la modalidad a distancia. 2 Propuesta de 2 prácticas de Mecánica interesantes que puedan realizarse con recursos que se tengan en casa o que sean muy económicos. 3 Rediseño de 2 prácticas experimentales de Electricidad y Magnetismo que puedan implementarse con recursos digitales tales como simuladores o con el empleo de las tecnologías de realidad: virtual, aumentada, mixta. 4 Diseño de una práctica de Mecánica en las que se empleen aplicaciones para teléfonos inteligentes gratuitas de realidad virtual, aumentada o mixta. 5 Diseño conceptual del prototipo del sistema mecatrónico para realizar una práctica de Electricidad y Magnetismo a distancia, de forma remota y sincrónica. 6 Diseño conceptual de los dispositivos automatizados para la realización remota, sincrónica y a distancia de una práctica de Mecánica. 7 Impartición de dos cursos, uno para profesores del laboratorio de Electricidad y Magnetismo y el segundo para los profesores del laboratorio de Mecánica, que promueva el conocimiento y la utilización del material didáctico generado durante el primer año. 8 Aplicación en dos grupos piloto de cada asignatura, las prácticas creadas o rediseñadas, de manera que puedan realizarse a distancia. 9 Redacción de un artículo para congreso nacional, con objeto de compartir los avances en los productos de este proyecto. Segundo año: "1 Realización de modificaciones a 2 prácticas de Mecánica para posibilitar su realización con la modalidad a distancia, con el empleo de simuladores. 2 Propuesta de 2 prácticas adicionales de Electricidad y Magnetismo que puedan implementarse con recursos digitales. 3 Diseño de una práctica adicional de Mecánica que pueda llevarse a cabo con el uso de tecnologías de realidad virtual, aumentada o mixta. 4 Ideación de otras 2 prácticas de Mecánica que puedan realizarse con recursos sencillos y económicos, preferentemente que se tengan en casa. 5 Aplicación de las prácticas de Electricidad y Magnetismo y de Mecánica generadas durante el primer año en todos los grupos de laboratorio de las asignaturas. 6 Evaluación del impacto logrado con las prácticas anteriores en el proceso enseñanza-aprendizaje y la cobertura de los objetivos buscados. 7 Fabricación y puesta en operación del prototipo del sistema mecatrónico para la realización de la práctica de Electricidad y Magnetismo de forma remota. 8 Fabricación y puesta en operación de los dispositivos automatizados para la realización remota de la práctica de Mecánica. 9 Impartición de dos cursos, para profesores de ambas asignaturas, para la promoción del uso de las prácticas a distancia, creadas en este proyecto. 10 Elaboración y presentación de dos artículos para congresos internacionales de educación y/o tecnología, con objeto de difundir las prácticas generadas e intercambiar ideas con colegas de otras instituciones."
metadata.dc.description.selfAssessment: Consideramos que este proyecto ha sido un ejercicio académico en el que fue posible proponer soluciones al aprendizaje integral de asignaturas de índole experimental como Electricidad y Magnetismo y Mecánica, en situaciones emergentes como la sucedida con la aparición de la pandemia de Covid-19, durante la cual en varios semestres no fue posible la impartición de clases en la modalidad presencial, lo cual disminuyó en gran medida la calidad del aprendizaje del alumnado, sobre todo el aspecto experimental, por la imposibilidad de realización de las prácticas experimentales. Por esta razón, decidimos crear diversas soluciones para solventar la realización de dichas prácticas, como el diseño de simuladores creados ex-profeso para las prácticas importantes, la creación de prácticas para su realización con recursos caseros y económicos, el uso de técnicas de realidad, tanto virtual como aumentada para este mismo fin, y el desarrollo de prototipos de mecanismos controlados a través de la internet para la realización remota de este tipo de prácticas. En particular, para el diseño de estos últimos mecanismos se logró integrar a dos alumnos interesados en este trabajo y que decidieron que fuera su proyecto de titulación en la modalidad de tesis. Se inició el trabajo desde mediados de 2021, y se logró culminar la fabricación de los prototipos hasta la fecha. Para la dirección de estos trabajos se ha aplicado una metodología de diseño basada en dos autores: Krick y Ulrich. Con esto se pretende coadyuvar a la formación profesional de los alumnos participantes. Además, se ha conseguido la participación de otras alumnas y alumnos que accedieron a realizar su servicio social con actividades relacionadas con el proyecto, en particular en la creación de simuladores por medio de técnicas de realidad virtual y aumentada, con lo cual también intentamos lograr su mejor formación. Debido a que se contó con la participación activa de varios académicos, ocho de Mecánica y seis de Electricidad y Magnetismo, fue posible idear varias prácticas que pudieran realizarse a distancia, así como la coordinación del estudiantado participante, por lo que consideramos que la producción lograda fue abundante. En cuanto a la calidad de los materiales, creemos que al menos es de regular a buena, debido a que la mayoría de éstos fueron sometidos para su publicación en la RUA y la mitad de ellos fueron aceptados con modificaciones. Finalmente, relacionado con la divulgación de las ideas generadas en este proyecto, se han redactado varios artículos sometidos y aceptados en congresos nacionales y uno a un congreso internacional, además de trabajar en la escritura de artículos de divulgación a publicarse en un boletín interno de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, con lo cual pensamos que con esta labor se ha redondeado la posible influencia benéfica en el aprendizaje de los alumnos de las asignaturas abordadas.
metadata.dc.description.goalsAchieved: 1 Se revisaron los simuladores disponibles en línea para el Manual de prácticas de Electricidad y Magnetismo, así como las actividades experimentales que pudieran impartirse a través de simuladores. 2 Se desarrollaron los formatos de ocho prácticas de Mecánica para su realización con recursos caseros y económicos. 3 Se diseñaron y desarrollaron simuladores para las prácticas 3 y 12 denominadas “Instrumentación: multímetro digital y osciloscopio de doble trazo” e “Inductancia”. 4 Se abordó el diseño de una práctica con el uso de técnicas de realidad virtual relacionada con los “Principios básicos de la Mecánica”. 5 Se hizo el diseño, fabricación y puesta en operación de un sistema mecatrónico para la realización remota de la práctica de Electricidad y Magnetismo denominada “Fuerza de origen magnético sobre conductores”. 6 Se efectuó el diseño, fabricación y puesta en operación de un mecanismo mecatrónico para la realización remota sincrónica a través de la internet de prácticas de Mecánica que requieran del control de inclinación de una rampa y el soltado controlado de móviles. 7 Se impartieron los siguientes cursos: “Impartición de las prácticas de Electricidad y Magnetismo en modalidad a distancia” intersemestre 2020-2; “Actualización docente para la impartición de actividades experimentales sobre Electromagnetismo mediante ambientes virtuales” intersemestre 2021-1; “AWS y ESP32 – Introducción a los servicios web” durante el semestre 2021-2; “Material didáctico y experimentos demostrativos para la asignatura Mecánica, parte 1”, intersemestre 2022-2. 8 Las prácticas 3 y 12 mencionadas en la meta 3 se han utilizado a partir del semestre 2022-1 en el laboratorio de Electricidad y Magnetismo. En Mecánica se han empleado el vídeo de la práctica 4 “Centro de gravedad de un cuerpo tabular” y simuladores desarrollados para las prácticas 2 “Determinación del coeficiente de fricción estática” y 3 “Descomposición de fuerzas”, con el uso del software libre “Geogebra”. 9 Se presentaron las siguientes ponencias: “Material interactivo para la práctica -Inductancia“, “El uso de simuladores en laboratorios de docencia a través de ambientes virtuales”, “Creación de simuladores para el Laboratorio de Electricidad y Magnetismo de la Facultad de Ingeniería de la UNAM”, “Design of remote realization practice to improve student learning in emergent situations", “Diseño de un mecanismo para la realización remota de prácticas de Mecánica”. 10 Se diseñó la práctica 4 “Potencial eléctrico y superficies equipotenciales” para realizarse con una aplicación de realidad aumentada, junto con su manual de usuario respectivo. 11 Se efectuó la evaluación del impacto logrado con la realización de las prácticas de Electricidad y Magnetismo desarrolladas en este proyecto, por medio de la aplicación de una encuesta al alumnado participante.
metadata.dcterms.provenance: Facultad de Ingeniería
metadata.dc.subject.DGAPA: Ingenierías
metadata.dc.type: Proyecto PAPIME
metadata.dc.contributor.coresponsible: GAMEZ LEAL,RIGEL
Aparece en las colecciones: 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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