EL DISEÑO Y LA ENSEÑANZA VIRTUAL PARA PROYECTOS DE CONSTRUCCIÓN

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1 EL DISEÑO Y LA ENSEÑANZA VIRTUAL PARA PROYECTOS DE CONSTRUCCIÓN Xavier Roca (p), Miquel Casals, Nuria Forcada, Fernando Peñaranda, Dpto. Ingeniería de la Construcción, ETS Ingeniería Industrial de Terrasa. 1.- RESUMEN Uno de los problemas principales de la enseñanza universitaria a distancia de carreras técnicas como pueden ser las ingenierías, es que el estudiante aprenda conceptos prácticos de diseño y trabajo en grupo sin la presencia física de un profesor ni de sus compañeros de trabajo. La solución a este problema pasa por la aplicación de herramientas basadas en las nuevas tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC). De este problema es muy consciente la Unión Europea, la cual está potenciando este tipo de estudios no presenciales. Su intención es conseguir una harmonización de conocimientos a nivel europeo, potenciar el contacto entre distintas culturas y permitir un crecimiento adecuado de aquellas regiones más alejadas de los núcleos universitarios específicos Por todo ello la UE está financiando un proyecto de universidad virtual en las áreas de arquitectura e ingeniería. En este artículo se presentan las líneas maestras del Proyecto Coordinado que integra las acciones de Investigación, Desarrollo y Demostración conocido con el acrónimo WINDS (Web based INtelligent Design tutoring System). Este proyecto está principalmente relacionado con los objetivos del tópico Flexible University, cuya misión es promocionar el desarrollo de nuevos escenarios para las enseñanzas universitarias, creando una Universidad Virtual a nivel europeo. En el artículo se pretende mostrar que en la enseñanza virtual se puede lograr el learning by doing para materias básicamente prácticas. En el caso práctico a exponer los alumnos deben tomar decisiones basadas en poca información o adquirir habilidades de trabajo en equipo de forma virtual. 455

2 Se quiere conseguir una enseñanza virtual a distancia de materias relacionadas con el diseño en proyectos de construcción, completamente extrapolable a cualquier tipo de proyecto de ingeniería. ABSTRACT One of the main problems of virtual universities of technical degrees like engineering, is that students should learn practical design concepts and should work in group without neither the physical presence of a teacher nor his colleagues. This problem can be solved by using new tools based on the new information and communication technologies (ICT). The European Unions is conscious of this problem and is promoting this kind of non presencial studies. Its objectives are to harmonize the knowledge in all the European community and to promote the relations among the different cultures. Therefore, the EU is financing a project of a virtual university in the area of architecture and engineering. In this article, the main characteristics of this Coordinated Project are exposed. This project integrates the actions of Investigation, Development and Demonstration and it s known with the acronym WINDS (Web based INtelligent Design tutoring System) and is basically related to the objectives of Flexible university whose mission is to promote the development of new scenarios of teaching by creating an European Virtual University. The aim of this article is to show that it s possible to succeed in learning practical subjects by a learning by doing process. The students should solve problems and take decisions based on few information and achieve abilities of working in group in a virtual way. The aim of this project is to obtain virtual teaching of subjects related to construction design, completely comparable to whatever engineering project. 2.- INTRODUCCIÓN Siguiendo la tendencia actual en Europa de reestructuración de la enseñanza conduciendo a la integración de títulos de distintos países, aparece un Proyecto 456

3 Europeo conocido con el acrónimo WINDS (Web based INtelligent Design tutoring System). Este es un experimento que integra acciones de investigación, desarrollo y demostración encuadrado en el Programa de Tecnologías de la Sociedad de la Información (IST) del V Programa Marco de la Unión Europea. El proyecto está relacionado con los objetivos del tópico Flexible University, cuya misión es promocionar el desarrollo de escenarios para enseñanzas universitarias. Así pues, WINDS es una escuela virtual de arquitectura, ingeniería civil y gestión de la construcción apoyada en Internet. Debido a que la enseñanza principal de la escuela es el diseño, las conclusiones de este proyecto pueden extrapolarse a otras áreas de conocimiento basadas también en el diseño. Todas las herramientas necesarias para el desarrollo de la Escuela Virtual se encuentran integradas bajo una misma plataforma informática. 3.- SISTEMA WINDS El sistema WINDS está formado por cinco partes principales (figura 1). Estas son complementarias entre sí para lograr un sistema útil para estudiantes y profesores. Espacio Colaborativo Entorno de Aprendizaje (ALE) Índice WINDS Design PAD Aplicaciones de CAD Figura 1. Partes del sistema WINDS Authoring and Learning Environment (ALE). Es el entorno de aprendizaje Web donde se desenvuelve la plataforma WINDS. Es donde los profesores introducen los cursos y los alumnos pueden consultarlos y seguirlos. Su abreviación es ALE, correspondiente a las iniciales en inglés de Authoring and Learning Environment. 457

4 Espacio Colaborativo. El espacio colaborativo consiste en un espacio virtual donde se puede establecer contacto instantáneo entre alumnos, entre alumnos y profesores, y entre profesores. El funcionamiento es muy parecido al del típico chat. Se incluye la posibilidad de guardar archivos en este espacio, con lo que se pueden desarrollar trabajos en grupo trabajando todos desde los mismos ficheros. Además el profesor tiene la posibilidad de ir viendo la evolución de los trabajos. A este espacio colaborativo se puede acceder directamente desde ALE. Índice WINDS. Es un índice general de los todos los contenidos principales de los cursos de los estudios. En él se encuentran los términos principales que los autores han creído oportuno destacar de su curso. Design PAD. Es una herramienta de edición y visualización de archivos considerados de diseño. Para ello está estrechamente vinculada con la aplicación de CAD de la Universidad Virtual (explicada después). En él, un alumno o grupo de alumnos puede enviar sus diseños (dibujos) al profesor pudiendo este realizar observaciones y correcciones sobre el mismo fichero y reenviarlo al mismo alumno o grupo de alumnos. Ello permite una interactividad total y además a tiempo real. Aplicaciones de CAD. Para la Escuela Virtual del Proyecto WINDS, la aplicación de CAD con la que se trabaja es el software AllPlan de Nemetschek. Este proporciona a los estudiantes una herramienta para realizar sus ejercicios de diseño. Evidentemente esta aplicación se encuentra directamente relacionada con el Design Pad. Así pues, un alumno puede enviar un fichero de dibujo en AllPlan al profesor y este proceder a su corrección y reenvío mediante el mismo programa. El sistema WINDS no está cerrado para ninguna aplicación de CAD que en un futuro se pudiera necesitar. 4.- PLATAFORMA INFORMÁTICA Tal y como se ha introducido con anterioridad, la plataforma de WINDS se desenvuelve en un entorno de aprendizaje WEB. Este entorno se denomina ALE (Authoring and Learning Environment) y está enfocado hacia los requerimientos de la enseñanza de diseño. 458

5 El entorno ALE incluye los recursos tradicionales de una universidad, tales como: oficina de administración, cursos, espacios de trabajo para alumnos y profesores, biblioteca y otros que pueden ser accedidos a través de Internet por medio de navegadores WEB y sistemas de CAD comerciales. ALE promueve la cooperación entre estudiantes, y estudiantes y profesores por medio de espacios virtuales destinados a ello. En total, la plataforma recibirá contribuciones didácticas de 23 universidades europeas de 10 países distintos. Debe estar operativa el año 2003 y con anterioridad será probada por unos 400 estudiantes de toda Europa. La plataforma informática se ha diseñado para cumplir con los siguientes objetivos: - Ser una base para la generación de contenido para los cursos por parte de los autores de WINDS (el marco para la introducción de los datos de los cursos). - Permitir la máxima reusabilidad de las unidades básicas de aprendizaje (LO, Learning Objects) - Permitir la máxima flexibilidad para la generación dinámica de lecciones y cursos en línea (online) una vez finalizado el proyecto WINDS. La dirección para acceder al sistema WINDS es y en ella se puede acceder a la plataforma como estudiante o bien como profesor (partner). Además se puede acceder a información general del Proyecto Europeo así como linkar con webs relacionadas con el tema. 5.- UNIDADES BÁSICAS DE INFORMACIÓN Una de las partes más importantes de cualquier carrera universitaria es la organización de los contenidos de la misma. Este punto adquiere una mayor importancia en el momento en que además todos los contenidos deben introducirse en una plataforma informática para que los estudiantes puedan seguirlos de forma virtual. En WINDS se ha solucionado este problema con la creación de los objetos de aprendizaje, que es una traducción de Learning Objects, referenciado por LO. Estos adquieren una organización jerárquica. 459

6 En WINDS se distinguen 3 tipos de Learning Objects: los Cursos, las Unidades (lecciones) y los Elementos de Aprendizaje (Learning Elements). Los dos primeros son como carpetas que ayudan a estructurar los materiales de cada curso. En cambio en el último tipo es donde se encuentra el material a enseñar, el cual se ha dividido en 3 subgrupos: - Parágrafos, en los cuales hay el contenido de los cursos. - Ejercicios, donde están las partes prácticas de cada curso. - Tests, donde se controlan los conocimientos adquiridos. Además se pueden encontrar apartados con otras lecturas complementarias y apartados para discusión de temas. El profesor puede dejar ejemplos o información adicional de algún tema en concreto para aquellos estudiantes que estén interesados en profundizar más algún aspecto concreto del curso, sin tener carácter obligatorio. Todos los objetos de aprendizaje (LO) poseen metadata donde se da información complementaria de los mismos, permitiendo un fácil acceso y reutilización de un mismo LO para distintos cursos. Esta metadata es creada automáticamente por el sistema, aunque cabe la posibilidad de ser editada por los autores. Así pues, cada curso se recomienda que tenga unas 12 lecciones (unidades) distribuidas de forma jerárquica, y que cada unidad contenga de 5 a 7 Learning Elements (recomendación). Aparte cada curso debe poseer 3 parágrafos especiales, - Introducción, explicando de que va a tratar el curso describiendo sus objetivos. - Resumen, esquematizando de forma global y resumida que se tiene que haber aprendido en el curso. - Cover Story, ejemplo práctico para aplicar la teoría del curso. La extensión recomendada por la dirección de WINDS para un parágrafo es la información que cabe más o menos en una pantalla de ordenador. Recapitulando la información dada hasta el momento, la plataforma usada en WINDS tiene como unidad básica de información lo que se le llama LO (Learning Objects), el cual incluye datos y metadata de estos. Seguidamente se realiza una explicación un poco más extensa de los 3 tipos diferentes de LO: 460

7 - Unidades de Curso (CU, Course Units). Son elementos de alto nivel que sólo tienen sub-unidades pero no supra-unidades. Ello indica que se deben tener LO más reducidas para subdividir las Unidades de Curso. Estas LO son lo que se denominan como Unidades de Aprendizaje. - Unidades de Aprendizaje (LU, Learning Units). Son una combinación de diferentes actividades y materiales de aprendizaje bajo un marco pedagógico. Son las lecciones de los cursos. Se dividen en elementos de aprendizaje. - Elementos de Aprendizaje (LE, Learning Elements). Son los fragmentos de información básica de la plataforma. Tienen uno o varios párrafos de información con un objetivo pedagógico y deben ser altamente reusables en el contexto de distintas Unidades de Aprendizaje. Así pues, la base del sistema propuesto en ALE es la reusabilidad de distintos LO para distintos cursos o carreras. Para conseguir-lo, lo más importante es el metadata de los LO. Este define relaciones de es parte de, está relacionado a, etc. entre las diferentes Unidades de Curso, Unidades de aprendizaje y Elementos de Aprendizaje. Además, todos los LO de un curso de la plataforma estarán dinámicamente linkados por un Índice de Conceptos (concept index) definidos por los autores. De esta forma se consigue unificar definiciones y ampliar informaciones de cada curso o lección con conceptos definidos en otros cursos o lecciones. La diversidad de Learning Elements es grande, permitiendo una mejor adaptación de la forma a su contenido. Así, por ejemplo, de parágrafos se pueden encontrar de texto, de explicación de alguna imagen, de comparación de imágenes, etc. Los ejercicios pueden ser de simulación, de diseño o tipo test, dentro de los cuales pueden ser de múltiple solución, de verdadero o falso, etc. Seguidamente se adjunta una imagen de la plataforma donde se pueden apreciar las distintas unidades de un curso y un ejemplo de datos de su interior. Se trata del curso de Construction Quality, Safety and Environment Management realizado por el Departamento de Ingeniería de la Construcción de la UPC. 461

8 Imagen 1.- Ejemplo de información de un curso La plataforma explicada permite la introducción de un ejemplo práctico de curso (cover story) que se desarrolla junto con este. Además incluye una interfase llamada Colaborate (Espacio Colaborativo) que permite la interacción profesor alumnos de forma rápida, sencilla y dinámica. Esta interfase se centra en el software de diseño arquitectónico Allplan de Nemetscheck 6.- COVER STORY Cada curso posee lo que se llama una Cover Story. Esta es como un juego de simulación. Consiste en un ejemplo a desarrollar por parte de los estudiantes a lo largo del curso. Así la mayoría de ejercicios prácticos que tengan que resolver serán sobre un mismo caso, lo que permitirá en muchas ocasiones acabar el curso con un caso más o menos real completamente terminado. En el caso de la Escuela Virtual expuesta en este artículo, de arquitectura e ingeniería, existe un curso que trata sobre la seguridad y calidad en la construcción. Pues bien, un ejemplo de Cover Story podría ser una obra de construcción de un edificio para garaje de vehículos. Se tendría que definir completamente la construcción para posteriormente durante el curso los estudiantes aplicar la teoría sobre este ejemplo. Así deberían realizar una identificación de riesgos, evaluación de riesgos, 462

9 propuesta de medidas protectoras, plan de seguridad, plan de calidad, etc, sobre la obra descrita en la Cover Story. Además, este juego de simulación permite el trabajar en grupo actuando los estudiantes con distintos papeles. Así por ejemplo en un ejercicio concreto uno puede actuar de promotor, otro de contratista, otro de proyectista, etc. viendo distintas vertientes de un mismo problema. 7.- CONCLUSIONES Las conclusiones del artículo son que se pueden aplicar entornos Web para la enseñanza a distancia de cursos de diseño. De hecho se ha mostrado como se solucionan los problemas particulares de la enseñanza no presencial de diseño en un Proyecto Europeo centrado en este campo. La creación de un espacio colaborativo soluciona el problema de no poder realizar reuniones de trabajo en grupo de forma presencial. Con la solución adoptada los alumnos pueden desarrollar trabajos en grupo bajo la supervisión instantánea del profesor de la materia. Otro aspecto solucionado es el de mejorar la interactividad de los ejercicios de diseño realizados. Normalmente se hace muy difícil el realizar correcciones por parte de un profesor sobre un plano de un alumno de forma no presencial (virtual). Gracias a la adaptación del software de diseño constructivo AllPlan a la plataforma del sistema WINDS, este punto queda solventado. Se consigue trabajar sobre el mismo fichero que el estudiante ha enviado (dentro del sistema), realizando modificaciones y comentarios sobre puntos concretos de él. También se ha mostrado la solución adoptada para organizar la información de una Escuela Virtual, mediante lo que se la llamado Learning Objects. De esta forma se ha conseguido tener una base de datos común, entre varios cursos e incluso entre varios estudios, de conceptos previamente definidos y explicados. De esta forma se interrelacionan lecciones de distintos cursos que tengan conceptos comunes, aprovechando el know-how de distintas universidades europeas. 463

10 CORRESPONDENCIA Xavier Roca Dpto. Ingeniería de la Construcción, ETS Ingeniería Industrial de Terrasa. Universidad Politécnica de Cataluña (España). C/Colom, Terrasa, Barcelona 464

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