PRÁCTICAS DE MATERIALES MEDIANTE SISTEMA MULTIMEDIA: ENSAYOS DESTRUCTIVOS Y ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS. Patricia B. Oliete y Luis F. Simal Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Zaragoza Dpto. Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos C/ María de Luna s/n 50018 poliete@posta.unizar.es 1. RESUMEN Este proyecto ha supuesto la elaboración de material docente multimedia para la realización de prácticas en el laboratorio de Materiales. El material elaborado es, principalmente, un apoyo para el estudiante en su tarea de aprendizaje práctico de los conceptos fundamentales de los ensayos de materiales necesarios para el correcto aprovechamiento de las prácticas. Aparte, supone una valiosa herramienta para el profesor tanto en sus clases teóricas como en su docencia en el laboratorio. El material docente se ha preparado en formato CD abarcando tanto los ensayos destructivos de materiales (tracción, dureza, microdureza...) como los no destructivos (ensayos de ultrasonidos, radiología...). En dichos CD el estudiante puede acceder de forma interactiva a información de interés para comprender y realizar el ensayo. 2. INTRODUCCIÓN Las denominadas genéricamente Prácticas de Materiales son prácticas con un contenido muy similar en varias de las asignaturas de Materiales ofertadas en las distintas especialidades de la Escuela de Ingeniería Técnica. Una parte muy importante dentro de estas prácticas, fundamentalmente en la especialidad de Mecánica, corresponde a la ejecución de ensayos destructivos y no destructivos. A la hora de la docencia práctica en el laboratorio las condiciones de impartición no siempre son las más adecuadas. Los problemas principales a los que se enfrenta el profesor de prácticas son los siguientes. En muchas ocasiones, debido a las limitaciones materiales y carga docente, el alumno dispone como máximo de dos horas de tiempo para practicar un determinado ensayo, siendo el tamaño del grupo de prácticas de unos 15 alumnos. En muchos casos, además, sólo se dispone de una máquina para la realización del ensayo debido a la inversión que supone cada uno de los puestos de prácticas (máquinas de tracción, durómetros, equipos de ultrasonidos...). En estas condiciones el estudiante tiene la posibilidad de ensayar un número muy limitado de materiales (a veces sólo uno) estando además sobresaturada la ocupación del equipo.
El trabajo presentado en esta comunicación tiene como principal objetivo elaborar un material audiovisual para la realización de las prácticas de materiales que permita un mejor aprovechamiento del a veces escaso tiempo de laboratorio, dotando además al alumno de una mayor autonomía respecto del profesor. Se consiguen, asimismo, importantes ventajas tanto en el campo de la docencia teórica como en el del trabajo personal del estudiante. 3. CONTENIDO DEL PROYECTO Se ha confeccionado material audiovisual en formato CD de las siguientes prácticas: CD1: Ensayos destructivos: Ensayo de tracción CD2: Ensayos destructivos: Ensayo de Dureza. Ensayo de Microdureza CD3: Ensayos no destructivos: Radiología. Ultrasonidos CD4: Ensayos no destructivos: Líquidos penetrantes. Partículas magnéticas CD5: Metalografía. Tratamientos térmicos en aceros y fundiciones CD6: Extensometría aplicada a un estado de flexión simple El programa principal utilizado para la creación del material ha sido Microsoft Power-Point, que permite visualizar la información de una forma sencilla para el alumno. Cada práctica tiene su propia presentación Power- Point, conteniendo una serie de pantallas interrelacionadas entre sí por las que el alumno puede navegar mediante una serie de botones e hipervínculos que aparecen en la pantalla. Todos los CD de la colección se estructuran de la misma forma. Los contenidos que va a encontrar el alumno al abrir la presentación de cualquiera de los CD son los siguientes:
A partir de este menú y utilizando tanto los hipervínculos como la barra de botones que hay en la parte inferior de la pantalla el alumno puede ir visitando todos los sitios del fichero de una manera sencilla y rápida. Las carpetas que se incluyen en cada uno de los capítulos anteriores son los siguientes: Objetivo del ensayo: de forma breve se expone por qué y para qué se hace un determinado ensayo, propiedades que se pueden obtener etc. Fundamentos teóricos: En este punto se desarrolla de forma detallada aquellos conceptos que el alumno necesita conocer para entender el ensayo. La inclusión de figuras, esquemas y fotografías facilita el aprendizaje o repaso para el estudiante. Este apartado suele llevar incluidos distintos submenús que permiten el acceso eficaz a todos los contenidos. Descripción de los equipos: Se incluye la descripción de los equipos a utilizar en el laboratorio, estando disponibles la de otros equipos comerciales. Las fotografías y análisis de las distintas partes permiten al alumno familiarizarse previamente con la máquina a utilizar, ya que se refieren a los propios equipos que manejará en la práctica.
Realización de la práctica: Constituye realmente un guión de prácticas audiovisual que indica de forma detallada los pasos que debe seguir el estudiante para la ejecución del ensayo. Desde este apartado el alumno puede, asimismo, obtener un guión de prácticas tradicional en papel.
Elaboración del procedimiento: el estudiante tiene acceso a ficheros que le permiten elaborar el procedimiento del ensayo. En este procedimiento el alumno deberá tanto discutir los resultados de la práctica como responder a cuestiones planteadas por el profesor lo que les permite afianzar los conceptos tratados en la sesión de prácticas y relacionados con los teóricos. Normas del ensayo: hace referencia a aquellas normas que el estudiante debe manejar para realizar de forma correcta el ensayo. Anexos: el estudiante encontrará información de interés y curiosidades relacionadas con el ensayo. En estos anexos cabe destacar la inclusión de grabaciones de ensayos reales. Dentro de estas grabaciones podemos distinguir: Ensayos que se pueden realizar en el laboratorio de materiales. Incluye material audiovisual obtenido con las máquinas que va a utilizar el alumno tanto en los materiales que él va a caracterizar como en materiales que no va a ver en su práctica, permitiendo la comparación de distintos comportamientos. Ensayos que no se pueden realizar en el laboratorio. En este caso, el material audiovisual se obtiene en centros y empresas en los que se realizan ensayos de interés para el alumno que no se pueden llevar a cabo en el laboratorio. Este material está disponible para mostrar tanto en sesiones de prácticas como de teoría..
4. VENTAJAS DEL PROYECTO Vamos a pasar a explicar los puntos principales en los que se va a ver beneficiada la docencia por el uso de este material multimedia: 4.1. Docencia práctica: Para las prácticas de las asignaturas disponer de este material resulta muy valioso ya que este material audiovisual permite: Dar al estudiante la posibilidad de un trabajo personal previo que facilitará el aprendizaje y un mayor aprovechamiento en las clases prácticas. Cuando llega al laboratorio ya no le resultan desconocidos el ensayo, la máquina donde se realiza o los materiales a ensayar ya que ha encontrado esa información en el CD apoyada en fotografías reales de máquinas y probetas. Dotar al alumno de mayor autonomía en la ejecución del ensayo con guiones de prácticas audio-visuales junto con los tradicionales en papel. Tras una explicación preliminar del profesor con un ensayo de ejemplo, el alumno puede ir consultando en el ordenador/vídeo los pasos a seguir. Acercar al alumno a ensayos no disponibles en el laboratorio. La inclusión de grabaciones de ensayos que no se pueden realizar en el laboratorio de prácticas permite al alumno ampliar el campo de experimentación en la Ciencia de Materiales. Ayudar al estudiante al afianzamiento de los conceptos concernientes a la práctica con la inclusión en el procedimiento del ensayo, documento que el alumno debe entregar en el que discute los resultados del ensayo, de cuestiones referentes al ensayo que les obliga a pensar y repasar los puntos fundamentales tanto teóricos como prácticos. Solucionar problemas de impartición de docencia en las prácticas de laboratorio debido a la escasez de tiempo y equipos. 1º: el tiempo dedicado por el profesor a la presentación de los equipos y explicación de la práctica se reduce considerablemente. Aunque, como bien sabemos, las probabilidades de que el alumno haya hecho su trabajo personal previo a la realización de la práctica son mínimas, el disponer de ese material audiovisual en los ordenadores del laboratorio sí permiten agilizar la explicación ya que, tal como hemos mencionado, el estudiante puede seguir el desarrollo del ensayo con mayor autonomía al tener un detallado guión visual. El alumno dispone, además, de más tiempo para la parte experimental de la práctica y contacto real con los equipos y materiales. 2º: la escasez de equipos y la imposibilidad de que todos los alumnos realicen el ensayo a la par obliga a la subdivisión del grupo de 15 alumnos en varios subgrupos y a un reducido número de materiales a ensayar. Con este material multimedia, mientras un subgrupo de alumnos ejecuta su ensayo en la máquina, el resto de alumnos del grupo puede ver ensayos en la presentación CD sobre materiales y equipos distintos, explorando un campo más amplio de comportamientos y
equipos existentes en la industria, como pueden ser materiales poliméricos, aceros especiales, aleaciones ligeras en lo referente a materiales y máquinas más modernas e instrumentadas en lo referente a equipos, haciendo más amena y enriquecedora la práctica. 4.2. Docencia teórica: Como herramienta para el estudiante Este método docente alternativo abre la posibilidad al alumno a aprender por sí mismo, no sólo con la asistencia a clase. El acceso a la información proporcionada por estos CD ayuda al aprendizaje y afianzamiento de los conceptos fundamentales de la asignatura a partir del trabajo personal del estudiante. Allí va a encontrar la información más relevante de esta parte tan importante de la Ciencia de Materiales dentro de la caracterización de los materiales, tanto en sus aspectos teóricos como en los prácticos. Como herramienta para el profesor En las clases teóricas se mejora y ameniza la explicación de los ensayos y propiedades mecánicas. Resulta mucho más ilustrativo ver las distintas máquinas funcionando, los ensayos en vivo que apoyar la explicación en esquemas simples de los mismos y descripción verbal. Esto resulta especialmente didáctico en ensayos como el Ensayo de Tracción. Además, en el caso de ensayos que el alumno no va a poder acceder en sus sesiones de prácticas permitirá la preparación por parte del profesor de experiencias por ordenador que pueden ser presentadas en la clase de teoría a todos los estudiantes. 5. CONCLUSIONES El material multimedia presentado en esta comunicación constituye una importante ayuda docente para la impartición de las prácticas de Materiales en lo referente a ensayos destructivos y no destructivos ayudando a resolver algunos de los problemas de impartición de docencia que se encontraban en el laboratorio de materiales, enriqueciendo la práctica con el material adicional que se les ofrece a los alumnos y facilitando al estudiante su trabajo personal en el afianzamiento de conceptos fundamentales en la Ciencia de Materiales. Asimismo, se ve beneficiada la docencia teórica gracias al apoyo que el profesor encuentra en el material generado. 6. AGRADECIMIENTOS Los autores de esta comunicación quieren agradecer el trabajo realizado dentro de este proyecto a Ángel Borobia, Arnaldo Cubero, Daniel Cuello, Laura Gracia, Javier Garcés y Ruth Violadé. Asimismo, agradecen la financiación de parte del equipo necesario para la realización del material presentado en este congreso a la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Zaragoza y a la Universidad de Zaragoza, a través de su convocatoria de Actuaciones dirigidas a programas en materia de enseñanza semipresencial: acciones de producción de material docente.
7. REFERENCIAS Ensayos destructivos para industria y construcción. José Manuel Franco Gimeno y Jesús Martín Sanjosé, Colección textos docentes, Prensas Universitarias de Zaragoza nº 65 Ensayos no destructivos para industria y construcción. José Manuel Franco Gimeno y Jesús Martín Sanjosé, Colección textos docentes, Prensas Universitarias de Zaragoza nº 66 Métodos de ensayos no destructivos de control de calidad de los materiales. Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial Esteban Terradas.