OFICINA PARA EL DESARROLLO DE LAS ENSEÑANZAS MEMORIA FINAL PROYECTOS DE LA CONVOCATORIA PARA EL DESARROLLO DE LAS ENSEÑANZAS

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1 OFICINA PARA EL DESARROLLO DE LAS ENSEÑANZAS MEMORIA FINAL PROYECTOS DE LA CONVOCATORIA PARA EL DESARROLLO DE LAS ENSEÑANZAS 2013 Herramientas visuales para la comprensión de un sistema de radiocomunicaciones: desde la física y matemática subyacente hasta el diseño y construcción de los diferentes dispositivos Ref. EPS-L2/5.13

2 1. Nombre del proyecto. Coordinadores y equipo de trabajo Nombre del proyecto: Herramientas visuales para la comprensión de un sistema de radiocomunicaciones: desde la física y matemática subyacente hasta el diseño y construcción de los diferentes dispositivos Centro Responsable: Escuela Politécnica Superior Responsable y Equipo de trabajo: Responsable: Juan Córcoles Ortega (Prof. Ayudante Doctor). Personal docente e investigador: José Luis Masa Campos (Prof. Titular). Jorge Ruiz Cruz (Prof. Titular). Bazil Taha Ahmed (Prof. Contratado Doctor). José Martínez Fernández (Prof. Asociado). Personal de Administración y Servicios (Técnicos en Electrónica y Comunicaciones): Manuel Vázquez Andrés. Conrado López Nieto. Estudiantes de doctorado: Pablo Pascual García Pablo Sánchez Olivares Aunque en el equipo de trabajo de la solicitud también constaba como miembro del equipo de trabajo el Profesor Asociado José Manuel Fernández González, éste dejó de prestar sus servicios en la UAM.

3 2. Presentación El objetivo principal inicial de este proyecto ha sido el desarrollo de herramientas audiovisuales e interactivas que faciliten el aprendizaje de competencias comunes al núcleo de asignaturas concebidas para que el alumno aprenda a diseñar sistemas de radiocomunicaciones. Estas competencias están distribuidas, atendiendo al plan de estudios de Graduado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación, en las siguientes asignaturas (por orden de curso y cuatrimestre): Teoría de la Comunicación, (2º/2º), Fundamentos de Transmisión y Propagación de Ondas, (2º/2º), Medios de Transmisión, (3º/1º), Sistemas de Transmisión de Audio y Vídeo, (3º/2º), Electrónica de Comunicaciones, (3º /2º), y Antenas y Compatibilidad Electromagnética, (4º /2º). Además de estas asignaturas, las herramientas desarrolladas pueden utilizarse en las asignaturas aún con docencia del plan de Ingeniería de Telecomunicación, Temas Avanzados de Comunicaciones (5º/2º), Radiación y Radiocomunicación I y II (5º/1º y 2º) y del actual Máster en Investigación e Innovación en TIC, Comunicaciones Inalámbricas de Banda Ancha y Tecnologías de Alta Frecuencia para Sistemas de Comunicaciones, así como en un futuro en las asignaturas del Máster en Ingeniería de Telecomunicación: Dispositivos de Radiocomunicaciones, y Comunicaciones Móviles, Satélite y Redes de Acceso. Hasta ahora, las asignaturas mencionadas disponen de cursos en la plataforma Moodle de la UAM donde los alumnos pueden acceder a documentos, generalmente de tipo PDF, con el contenido de las mismas. Sin embargo, el tipo de información que puede transmitirse a través de este tipo de documentos, principalmente en forma de ecuaciones y como mucho imágenes, hace que este medio sea claramente insuficiente para que los alumnos puedan comprender totalmente los fenómenos físicos fundamentales que ocurren y las principales estrategias de diseño que se utilizan en un sistema de radiocomunicaciones. Esto es así debido, de manera genérica, a la alta complejidad matemática subyacente en los mismos. Por ejemplo, efectos como la polarización de una onda electromagnética son muchos mejor asimilados a través de la visualización de este fenómeno en un vídeo. Así pues, se hace necesario tener disponibles recursos docentes en formato digital que faciliten la comprensión de conceptos de manera interrelacionada.

4 3. Objetivos iniciales y objetivos cumplidos. El objetivo principal inicial de este proyecto era el desarrollo de herramientas audiovisuales (vídeos) e interactivas (applets) que faciliten el aprendizaje de competencias comunes a las varias asignaturas descritas en el apartado anterior y que comparten el núcleo de ser competencias necesarias para el diseño de sistemas de radiocomunicaciones, ya sean éstos analógicos o digitales, y cualesquiera que sean sus funciones (comunicaciones personales, distribución de audio o video, etc ). De este objetivo inicial se ha cumplido plenamente el correspondiente al desarrollo de herramientas audiovisuales, con la elaboración de varios vídeos e imágenes que cubren varios bloques descritos en el apartado siguiente. En lo referente a las herramientas interactivas el objetivo no se ha alcanzado en su totalidad debido principalmente a dos factores: dotarlas de interactividad requería mucho más esfuerzo del inicialmente planteado y además se comprobó a posteriori que el hecho de proporcionar al alumno una herramienta de este estilo podía acabar resultando en una herramienta que alumno usase simplemente para comprobar soluciones. Por ello se ha desarrollado solamente una herramienta de este tipo, y está a disposición de los profesores de las distintas asignaturas. El segundo objetivo principal era poder desarrollar estas herramientas de cara a que los alumnos llevasen a cabo el aprendizaje de las competencias comunes a las radiocomunicaciones de una manera integradora, de tal forma que una herramienta concreta pueda ser utilizada en varias asignaturas para la comprensión de uno o varios conceptos haciendo énfasis en la conexión entre los mismos. Este objetivo se ha cumplido plenamente ya que las herramientas no se han desarrollado ex profeso para cada asignatura, sino pensando que puedan ser de utilidad para todos los alumnos del bloque de asignaturas relacionadas con los sistemas de radiocomunicaciones. Como ejemplo, del bloque de herramientas de conceptos, la relacionada con polarización puede ser usada tanto por los alumnos de Fundamentos de Transmisión y Propagación de Ondas, (2º) curso) como por los de Antenas y Compatibilidad Electromagnética (4º). Los tutoriales de diseño a través de software específico son críticos pues es software utilizado conjuntamente por todas las asignaturas, mientras que las herramientas que describen el proceso de construcción de dispositivos son por ejemplo de especial importancia en Medios de Transmisión (3º), Electrónica de Comunicaciones, (3º) y Antenas y Compatibilidad Electromagnética (4º).

5 4. Actividades realizadas Inicialmente se realizó una reunión del equipo de trabajo en la que se decidieron los cuatro grandes bloques sobre los que desarrollar herramientas visuales: Bloque 1: conceptos básicos de ondas electromagnéticas y líneas de transmisión. Bloque 2: tutorial del software ADS para el diseño, análisis y construcción de circuitos en sistemas de comunicaciones Bloque 3: tutorial del software CST para simulación de campos electromagnéticos y dispositivos avanzados en sistemas de comunicaciones Bloque 4: proceso de construcción de dispositivos de sistemas de comunicaciones con el equipamiento disponible en la EPS A cada bloque se le asignó un responsable quien desarrolló una serie de tareas a cubrir, parte de las cuales fueron desarrolladas por el becario. A modo de resumen, las actividades desarrolladas en cada bloque son: Bloque 1: - Desarrollo de varias hojas del software matemático MathCAD, cada una de las cuales cubre uno de los siguientes conceptos básicos: o Incidencia normal de una onda plana homogénea en 2 medios o Incidencia normal de una onda plana homogénea en 3 medios o Línea de transmisión acabada en una carga o Dos líneas de transmisión acabadas en una carga o Polarización de una onda plana homogénea - Selección de los ejemplos más ilustrativos para convertirlos a formato visual adecuado para su presentación Bloque 2: - Desarrollo de varios workspace del software de diseño ADS, cada uno de los cuales cubre uno de los siguientes diseños: o Diseño de un transformador de impedancias reales con líneas de transmisión ideales como las del bloque 1 o Diseño del mismo transformador con líneas en tecnología microstrip o Generación del layout del anterior diseño para su posterior construcción (bloque 4) o Diseño de un filtro para sistemas de comunicaciones o Carga de medidas en el laboratorio y ajuste de parámetros

6 - Grabación en el propio ordenador y posterior edición en un vídeo del proceso de elaboración de cada uno de estos diseños Bloque 3: - Desarrollo de varias simulaciones en el software avanzado CST, cada una de los cuales cubre uno de los siguientes aspectos: o Diseño básico de una guía de onda o Simulación monomodo (rápida) o Simulación monomodo (completa) o Simulación multimodo - Grabación en el propio ordenador y posterior edición en un vídeo del proceso de elaboración de cada una de estas simulaciones Bloque 4: - Construcción de un dispositivo de sistemas de comunicaciones cubriendo sus diferentes etapas: o Creación del fichero de construcción o Construcción de la placa o Seccionamiento de la placa o Limpieza de la placa o Soldadura de la placa o Diseño final o Ejemplo de una de las etapas (soldadura) por alumnos - Grabación con el equipamiento audiovisual disponible en la URAM y posterior edición en un vídeo de cada una de estas etapas. Las actividades desglosadas por miembros del equipo de trabajo son: Becarios: Sergio Sánchez: - Realización de las tareas asignadas según la planificación de cada bloque bajo la supervisión del tutor profesional y del tutor académico Personal Docente e Investigador: Juan Córcoles Ortega - Tutor académico del becario - Gestión de equipos audiovisuales con la URAM - Creación de las webs con los resultados y sistema de evaluación - Responsable del bloque nº 2

7 Jorge Ruiz Cruz: - Tutor profesional del becario - Responsable del bloque nº 1 José Luis Masa Campos: - Responsable del bloque nº 3 - Responsable del bloque nº 4 Bazil Taha Ahmed - Colaborador en el bloque nº 2 José Martínez Fernández - Colaborador en el bloque nº 1 Personal de Administración y Servicios Comunicaciones): Manuel Vázquez Andrés - Colaborador en el bloque nº 4 Conrado López Nieto: - Colaborador en el bloque nº 4 (Técnicos en Electrónica y Estudiantes de doctorado: Pablo Pascual García - Colaborador en el bloque nº 3 Pablo Sánchez Olivares - Colaborador en el bloque nº 2

8 5. Resultados alcanzados e indicadores El resultado principal descansa básicamente en la creación de una página web propia y de un curso Moodle, donde se han puesto a disposición de los alumnos matriculados en cualquiera de las asignaturas de interés las herramientas desarrolladas, y, en caso de así estimarse, estarán también disponibles a otros visitantes, incluyendo el sistema de evaluación desarrollado para valorar la adquisición de los conocimientos tras el uso de estas herramientas. Las herramientas desarrolladas están disponibles en la siguiente página web: Como se había planificado, todas las herramientas están listas para su puesta en marcha en el segundo cuatrimestre del curso de cara a su uso en el mismo y en cursos futuros. En un futuro, se realizarán encuestas de satisfacción entre los alumnos que utilicen las herramientas. Para la evaluación y valoración de la adquisición de los conocimientos tras el uso de estas herramientas, se ha desarrollado un curso moodle accesible a través de: (usuario: herramientas, contraseña: visuales) En este curso el alumno podrá realizar un cuestionario de 10 preguntas. Tal y como se había planificado, en una primera fase estas herramientas están disponibles a través de página web propia o la plataforma Moodle, pero se han diseñado de manera que sean en un futuro fácilmente integrables en un curso on-line abierto ofertado por la UAM (de tipo MOOC).

9 ANEXO Imágenes extraídas de los sitios webs que muestran los resultados del proyecto y el sistema de evaluación

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