Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología

Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología Carmen Zarzuelo Romero Universidad de Sevilla Escuela de Ingeniería Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos. czarz[email protected] ORCID: http://orcid.org/0000-0003-4551-5510 D.O.I.: http://dx.doi.org/10.12795/JDU.2018.i01.72 Pp.: 1290-1306 Resumen Se presenta el ciclo de mejora desarrollado en la asignatura Hidrología superficial, en el bloque de Pérdidas de Precipitación y Transformación Lluvia Caudal. El objetivo de las sesiones era que el alumnado fuese capaz de entender que no todo lo que llueve forma escorrentía, para lo que tienen que conocer los usos y tipos de suelo y las condiciones de humedad/sequía previas. La mejora pretendía que el alumnado tomara un mayor protagonismo dejando al docente en un segundo plano. Las tres primeras sesiones resultaron caóticas, el alumnado se vio perdido y no fue capaz de continuar sin directrices. Sin embargo, en la última sesión se empezó a vislumbrar en algunos/ as de ellos/as que son capaces de desarrollar las ideas sin necesidad de una guía. Quizás el desarrollo innovador de las sesiones deba ser Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología Carmen Zarzuelo Romero 1291 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) implementado desde el inicio de las asignaturas para que se habitúen al método de trabajo, que inicialmente les resulta complejo. Palabras clave: Hidrología superficial y subterránea, Grado en Ingeniería Civil, Docencia Universitaria, Experimentación Docente Universitaria. Breve descripción del contexto Las sesiones del ciclo de mejora están enmarcadas en la asignatura “Hidrología superficial y subterránea”, asignatura obligatoria de la intensificación de hidrología de 4º curso del Grado de Ingeniería Civil. Se trata de una asignatura de 6 créditos. Constituye el punto de partida para el desarrollo del resto de las asignaturas de la intensificación ya que el fin de la asignatura es calcular el caudal de agua, variable de partida para el diseño de obras hidráulicas o marítimas. En ella hay matriculados 23 alumnos/as y asisten normalmente los 23 aunque en la clase de los Viernes (15:00- 16:50) suele haber bajas (5-6 alumnos/as). Hay un alumno Erasmus (procedente de Alemania), 3 alumnos que van a curso por año y, el resto, son de años anteriores aunque cursando por primera vez la asignatura. Este ciclo de mejora ha sido desarrollado durante 4 clases de 1hora 50mi- nutos de duración, por tanto durante un total de 7 horas y 20 minutos. La asignatura se desarrolla con el objetivo de profundizar sobre el conocimiento y la compresión de la Hidrología, ya que previamente el alumnado ha sido iniciado con conceptos básicos en la asignatura de 2º Curso “Hidráulica e hidrología”, así como en el manejo de herramientas informáticas que les permitan desarrollar todo lo que hasta ahora había sido calculado a mano. Se pretende por tanto que el alumnado sea capaz de enfrentarse a un estudio hidrológico, determinando que parámetros necesita conocer y los pasos a seguir hasta conseguir el fin impuesto. Por otro lado, deben ser capaces al final de la asignatura de interpretar los resultados para identificar los posibles fallos ocasionados en el desarrollo del estudio hidrológico y suplirlos. Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología Carmen Zarzuelo Romero 1292 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) El ciclo de mejora se va a centrar en el bloque de las pérdidas de precipitación y en la transformación lluvia caudal (Tema 5 y 6 del programa de la asignatura), dos temas que suelen ser delicados por no conocer los conceptos básicos. Diseño previo del ciclo de mejora Los contenidos teóricos fueron desarrollados en base a la estructura expuesta por diferentes profesores de otras Universidades (Nanía, 2006; Sánchez San Román, 2017), así como por manuales de hidrología aplicada (Chow, 1994). En base a ello se diseñó el mapa de contenidos que es mostrado a continuación en la Figura 1. El mapa de contenidos parte de una pregunta inicial que permite desarrollar cada una de las partes de ambos temas. La pregunta es: ¿Todo lo que llueve forma escorrentía? La respuesta permite introducir los conceptos y aspectos teóricos del tema a desarrollar, así como de la metodología usada para su cálculo. Pero la separación de la lluvia de la lluvia efectiva (la que forma escorrentía) no siempre se usa, depende del método para transformar lluvia-caudal que se quiera usar. Esto último permite introducir el segundo tema y explicar los diferentes métodos usados y los parámetros que se necesitan conocer para cada uno de ellos. En todo el mapa de contenidos no sólo tienen que quedarse con los aspectos teóricos, sino que también tienen que profundizar en la representación y la interpretación de los resultados, y como estos pueden verse modificados según cambien las condiciones de partida. A continuación se diferencian algunos de los contenidos según sea conceptuales (marcados en naranja en el mapa), procedimentales (en azul) o actitudinales (en verde): Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología Carmen Zarzuelo Romero 1293 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) • Figura 1.- Mapa de Contenido de los temas: (1) Pérdidas de Precipitación y (2) Transformación Lluvia-Caudal Contenidos conceptuales: Conocer y definir las características de la cuenca, usos, tipos de suelo y tiempo de concentración, que son clave para el cálculo de las pérdidas. • Contenidos procedimentales: Seleccionar los métodos de cálculo más acordes a las características de la zona de estudio; ser capaces de realizar la planificación hidrológica; saber gestionar los recursos existentes en la cuenca para una buena gestión y Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología Carmen Zarzuelo Romero 1294 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) planificación y, por último, evaluar los cambios del ecosistema. • Contenidos actitudinales: Interés por realizar una buena gestión y planificación; desarrollo de autonomía en la toma de decisiones e integración de la información modificada en la nueva toma de decisión. El modelo metodológico que hemos considerado posible en este momento es el que se muestra en la Figura 2. El modelo ha sido diseñado de esta manera para adecuarse en primer lugar a los contenidos y competencias que se quiere que adquieran los alumnos/as. Se persigue que entiendan los conceptos básicos, sepan aplicarlos y sepan tomar decisiones en base a eso. En la primera parte del modelo se busca el replanteamiento de las ideas concebidas por ellos/as mediante el trabajo con casos reales, donde tengan que buscar solución usando los conceptos adquiridos durante los años de la carrera. Esto sirve como punto de partida para el desarrollo de los temas. La primera actividad sería el Cuestionario Inicial, donde se plantean preguntas abiertas sobre conceptos básicos y claves del tema a desarrollar. La siguiente actividad sería la denominada como Preguntas 1, donde se plantean una o dos preguntas acerca de una imagen o un vídeo que aborden el por qué se estudia ese tema dentro de la hidrología. Las respuestas del alumnado serían recogidas por el docente en la pizarra y servirían para delimitar la respuesta final. A continuación se iría intercalando el desarrollo de la teoría con la puesta en práctica mediante problemas sencillos; la parte de teoría durará 2-3 minutos, con un problema corto de otros 3-4 minutos; se repetiría este proceso todas las veces que fueran necesarias. Figura 2.- Modelo metodológico implementado durante el ciclo de mejora. Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología Carmen Zarzuelo Romero 1295 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) La siguiente actividad sería la más importante, es donde el alumnado debe de poner en práctica todo lo anterior en un caso real que se irá desarrollando durante todo el cuatrimestre; la aplicación será tanto con herramientas informáticas como con calculadora, lápiz y papel. Por último, quedarían dos actividades que irían conjuntamente, la primera sería lo que hemos llamado Preguntas 2, donde se plantean preguntas que los estudiantes deben contestar de manera individual para después ser debatidas en clase. Primero debatirán entre ellos sobre la posible respuesta y luego el docente les ayudará a definir la mejor respuesta; posteriormente pueden reescribir lo que han escrito y, finalmente, serán recogidas las respuestas para ser corregidas por el docente. A continuación se muestra la secuencia de actividades desarrolladas en cada sesión: Tabla 1. Secuencia de actividades diseñada Sesión 1: ¿Todo lo que llueve forma escorrentía? Fase del Modelo Metodológico Descripción de la actividad Tiempo Cuestionario inicial Se reparte el cuestionario inicial se les deja tiempo para resolver las cuestiones y se recoge. 15’ Pregunta 1 Se les plantean preguntas acerca de una imagen. Las preguntas están centradas en contestar conceptos claves de la unidad a desarrollar. Son preguntas abiertas, donde pueden ser contestadas desde diferentes puntos de vista. Las ideas de cada alumno/a son recogidas en la pizarra para finalmente entre todos/as fijar la respuesta más acertada. 75’ Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología Carmen Zarzuelo Romero 1296 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Teoría Realización del esquema de todo estudio hidrológico definiendo con detalle la parte correspondiente a lo dado en clase y las demás parte con pinceladas. El esquema es realizado entre todos y escrito por el docente en la pizarra. 15’ Sesión 2: Maneras de cálculos de la precipitación efectiva Fase del Modelo Metodológico Descripción de la actividad Tiempo Pregunta 1 Es expuesto una imagen con la representación de todas las variables en las que se dividen la precipitación con el fin de poder introducir el tema. 10’ Teoría-Práctica Se van introduciendo conceptos teóricos durante 2-3 minutos y los siguientes 3-4 minutos se pone en práctica lo anterior. Y es repetido hasta el final de la actividad. Introducir los modelos y los métodos de cálculo. 35’ Aplicación a la realidad Los procesos y conceptos aprendidos durante la anterior actividad son puestos en práctica en el caso real que tiene que ser entregado al final del curso. 40’ Preguntas 2 Se plantean dos preguntas sobre el tema (se les recuerda que pueden ser preguntas de examen) para que contesten sobre la marcha de manera individual. 10’ Debate Las preguntas anteriores son debatidas de manera colectiva sin la ayuda del docente para que posteriormente vaya guiando la respuesta correcta. 15’ Sesión 3: Variables y parámetros influyentes Fase del Modelo Metodológico Descripción de la actividad Tiempo Pregunta 1 Se realiza la recapitulación entre todos/ as donde se irán anotando todo lo dicho por parte del alumnado tanto acertado como erróneo hasta definir el correcto esquema. 15’ Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología Carmen Zarzuelo Romero 1297 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Teoría-Práctica Se van introduciendo conceptos teóricos durante 2-3 minutos y los siguientes 3-4 minutos se pone en práctica lo anterior. Y es repetido hasta el final de la actividad. Se introducen las variables y parámetros necesarios para el cálculo donde pueden ser encontradas y como acudir a ellas. También se les introduce los posibles cambios de las mismas así como sus posibles modificaciones en los cálculos. 30’ Aplicación a la realidad Los procesos y conceptos aprendidos durante la anterior actividad son puestos en práctica en el caso real que tiene que ser entregado al final del curso. Se hace uso de la herramienta ArcGis. 40’ Preguntas 2 Se plantean dos preguntas sobre el tema (se les recuerda que pueden ser preguntas de examen) para que contesten sobre la marcha de manera individual. 10’ Debate Las preguntas anteriores son debatidas de manera colectiva sin la ayuda del docente para que posteriormente vaya guiando la respuesta correcta. 15’ Sesión 4: ¿Para qué quiero separar la lluvia de la lluvia efectiva? Fase del Modelo Metodológico Descripción de la actividad Tiempo Pregunta 1 Se les plantean dos preguntas que deben de ser contestadas de manera individual que sirven de recapitulación de las tres sesiones anteriores. Son contestadas y debatidas. 10’ Teoría-Práctica Se van introduciendo conceptos teóricos durante 2-3 minutos y los siguientes 3-4 minutos se pone en práctica lo anterior. Y es repetido hasta el final de la actividad. Se introducen los métodos de cálculo para la transformación de lluvia a caudal. 40’ Aplicación a la realidad Los procesos y conceptos aprendidos durante la anterior actividad son puestos en práctica en el caso real que tiene que ser entregado al final del curso. Se hace uso de la herramienta ArcGis. 40’ Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología Carmen Zarzuelo Romero 1298 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Preguntas 2 Se plantean dos preguntas sobre el tema (se les recuerda que pueden ser preguntas de examen) para que contesten sobre la marcha de manera individual. Y que serán entregadas y debatidas en la siguiente sesión. 10’ Cuestionario Final Se les vuelve a entregar el cuestionario inicial para que contesten nuevamente pero ya (supuestamente) conocidos los conceptos. 15’ Para evaluar el aprendizaje, hemos utilizado un Cuestionario que los estudiantes han respondido al principio y al final del CMD. Con el cuestionario Inicial (y por tanto final) se pretende que los estudiantes sean capaces de contestar unas preguntas abiertas sobre conceptos clave que deben de ser aprendidos al final de las sesiones. No son preguntas que buscan la definición correcta de los conceptos teóricos sino preguntas que les haga replantearse lo aprendido: 1. ¿Todo lo que llueve forma escorrentía? Justifica la respuesta. 2. Si la respuesta a la pregunta anterior es negativa, ¿qué variables influyen? y ¿qué necesito conocer? 3. Si anteriormente la zona de estudio ha sufrido una importante sequía, ¿cómo se ve afectado el cálculo de la precipitación que realmente forma escorrentía? 4. ¿Qué indica una abstracción inicial de 20? ¿Y de 30? 5. ¿El método racional es el único método para la transformación lluvia-caudal? Explique razonadamente. Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología Carmen Zarzuelo Romero 1305 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) introducción de gran cantidad de actividades (de diferentes categorías: imágenes, debates, preguntas…) que involucren a los estudiantes, teniendo ellos una mayor participación y pasando el papel del docente a un segundo plano. Esta idea fue sacada de Finkel (2008) donde él guía al lector sobre como cambiar la enseñanza en base a sus principios didácticos. Uno de los más recalcados es el papel activo por parte del estudiante. La idea que busco es que el aprendizaje sea más duradero ya que ellos están “viviendo” una experiencia que puede servirles de recuerdo cuando se tengan que enfrentar a las mismas vivencias. Para la parte del contenido, dejé a un lado la estructura jerárquica donde sólo había títulos y subtítulos y lo intercambié por preguntas que me permitan desarrollar el contenido, y es más que les permita a ellos/as mismos desarrollar el temario sin necesidad de dar una clase magistral puramente dicha. Para ello previamente se requiere de un cuaderno de actividades que te permita ir desarrollando cada uno de los aspectos definidos en el tema. En el caso del modelo metodológico y siguiendo con la idea de los dos puntos anteriores, lo que principalmente busco es la reflexión y el debate, que sirva como una experiencia para ellos/as que les permita llevarse el aprendizaje de la clase directamente. En un futuro me gustaría añadir cada vez más participación por parte de ellos, y mantenerme como un oyente y sólo al final participar para guiarles hacia la correcta respuesta. Por último, en cuanto a la evaluación sería útil introducirlo en todos los temas y de manera continua para que puedas ver las carencias/obstáculos que tienen el alumnado para poder reestructurar las clases y hacer un mayor hincapié en ellas. De esta manera no sólo evalúas al alumnado sino también al docente, viendo donde quizás las ideas no han sido explicadas con un suficiente detalle y, así, poder construir otra actividad que consiga reconducir sus ideas. Experiencia de innovación docente universitaria en la enseñanza de la hidrología Carmen Zarzuelo Romero 1306 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Bibliografía Bain, K. (2006). Lo que hacen los mejores profesores de universidad. Universidad de Valencia. Valencia, 229 págs. Finkel, D. (2008). Dar clase con la boca cerrada. Publicaciones de la Universidad de Valencia. Valencia. Nanía, L., Gómez, M. (2007). Ingeniería Hidrológica . Grupo Editorial Universitario Granada. Porlán R. (2017). Enseñanza Universitaria. Cómo Mejorarla. Madrid: Morata. Sánchez San Román, F.J., (2017). Hidrología Superficial y Subterránea. Apuntes de hidrología, Universidad de Salamanca. Te Chow, V. (1994). Hidrología aplicada. McGraw-Hill.