ArtículosNúmero 15

Metrología Gamificada

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Dra. M. Ana Sáenz-Nuño(1), Dr. Néstor Pérez-Mallada(2)
(1)Dpto. Ing. Mecánica, ICAI, Comillas (C) Alberto Aguilera 25, 28015 Madrid)
msaenz@comillas.edu 
(2) Escuela de Enfermería y Fisioterapia San Juan de Dios, Universidad Pontificia Comillas de Madrid

RESUMEN: Se presentan experiencias prácticas reales utilizadas para la divulgación de la Metrología y sus resultados y se proponen nuevas realizaciones. El ámbito de aplicación ha sido desde estudiantes de primaria a alumnos universitarios, pasando por secundaria, ciclos formativos y cursos a empresa.

PALABRAS CLAVE: didáctica de la metrología, gamificación

ABSTRACT Real practical experiences used for the divulgation of Metrology and its results are presented. New achievements are proposed. The scope of application has been from primary school students to university students, passing through secondary school, training cycles and company courses.

KEY WORDS: metrology divulgation, gamification

1. INTRODUCCIÓN

La Metrología es la base de la ciencia experimental. Puede llegar a validar o anular teorías científicas sin que quede cuestionamiento alguno. Una buena Metrología es por tanto importantísima para el desarrollo de toda sociedad avanzada, al igual que lo es la Educación.

Los primeros rudimentos metrológicos en España los aprendemos en los cursos de Primaria. Así, junto con operaciones algebraicas con números naturales, antes de 3º de Educación Primaria (EP), se nos empieza a hablar de unidades. Previamente hemos aprendido a usar una regla lineal, y quien más y quien menos ha aprendido lo que dura un segundo, un minuto, una hora, un día. Medimos desde pequeños, usamos escalas muy pronto y resulta una herramienta muy útil para transmitir conceptos abstractos en Matemáticas. Pero, ¿es suficiente con el método de la escalera para aprender a “pasar de unidades”?. ¿Aprendemos a medir con la regla o sólo a usar una escala?.

Más adelante, en la Educación Secundaria Obligatoria, ESO, se introducen conceptos tecnológicos y las primeras magnitudes físicas. Conceptos como la velocidad a la que programar el movimiento del robot, masa frente a fuerza, profundidad de corte en Tecnología son parámetros que comienzan a formar parte del argot de las asignaturas prácticas de laboratorio. Y cuando ya se han afianzado, comienzan aspectos más teóricos, como la asignatura de Física.

Es decir, la Metrología surge en la enseñanza en el ámbito práctico, de forma natural.

En la Educación Superior, típicamente Grado, se comienza en Física con un tema sobre Unidades de Medida junto con otro de Cálculo de Errores para las actividades de laboratorio. Más adelante, a lo largo de la titulación se tratan de mantener los preceptos metrológicos en las sesiones de laboratorio, pero normalmente condicionada al contenido teórico de la asignatura que da cobertura a las prácticas relacionadas. Es decir, se considera la Metrología como una herramienta secundaria que el alumno por defecto ya conoce y que de usarse es en el entorno experimental del laboratorio.

Es por ello que se planteó la posibilidad de enseñar la Metrología desde la práctica, siguiendo la tendencia natural y siendo el alumno el autor de su aprendizaje metrológico. En lugar de partir de una monótona secuencia de definiciones básicas sobre Trazabilidad o Incertidumbre, se le enfrenta a la necesidad de asegurar su medición frente a otro compañero. ¿Por qué insistir en una Metrología teórica difícil de entender?. A partir del problema, de esa necesidad, surge la curiosidad del alumno y se tienen las mejores condiciones para un aprendizaje profundo, siendo ése el momento de transmitir los contenidos metrológicos. En algunos entornos, esta metodología se conoce como Aprendizaje basado en Problemas.

Con el fin de aunar además una componente lúdica que haga atractivos los experimentos, se han usado técnicas de gamificación, tan en boga en la docencia actualmente. En este trabajo se presentan distintas actividades que permiten así hacer converger conceptos metrológicos básicos con la exposición de contenidos curriculares, clasificados por nivel educativo, tipo de actividad, herramienta utilizada ó área de la Metrología subyacente. En el detalle de cada experiencia se comentan los pros y contras observados en la realización.

Sólo se incluyen algunos ejemplos, si bien, hay muchos más.

2. METROLOGÍA GAMIFICADA EN EDUCACIÓN PRIMARIA.

En este nivel educativo, se sientan las bases de la formación matemática de los futuros ciudadanos, y por extensión de las magnitudes y sus unidades. Tratar de hacer las cosas con rigor para que ayuden a ir abriendo puertas de cara a una exposición futura, es básico. Por ello, las actividades que se han ido preparando a lo largo de los últimos 10 años tienen una componente lúdica significativa. La curiosidad infantil es la principal herramienta de aprendizaje, y no hay mejor forma de sacarle partido. Por otro lado, son años en los que domina el interés manipulativo frente a una atención más focalizada en dispositivos electrónicos como tablets o pc’s. Todo ello condujo al desarrollo de múltiples actividades, de las cuales sólo se muestran algunas a continuación, clasificadas según el conocimiento a transmitir.

2.1. Múltiplos y submúltiplos de las unidades.

El concepto de número racional se introduce hacia 4º ó 5º de primaria, junto con los múltiplos y submúltiplos de las unidades fundamentales. Es típico utilizar una escalera para dar cuenta de la forma de expresar una medida en unos u otros múltiplos, como puede ser la de la figura:

Figura 1: Escalera habitual en la enseñanza de múltiplos y submúltiplos [1]

Sin embargo, esta forma de aprendizaje completamente simbólica y alejada del concepto de magnitud, hace que muchas veces se pierda el sentido del “tamaño” de las cosas. Por ello, una de las actividades que más éxito tiene son las escalas en goma EVA como las de la figura:

Figura 2: Materialización del concepto de proporcionalidad para múltiplos y submúltiplos de unidades (diseño propio). (Evento: OpenDay 2018 de la UAH)

Primeramente se invita al alumno a organizar las piezas de la forma que se muestra en la figura 2. Cada una de líneas subdivide a la anterior en varias partes. Con ello se trabaja el concepto de divisor, suma de fracciones, proporcionalidad, submúltiplos, múltiplos. Dicha actividad también está disponible trabajando con la unidad del centímetro.

Los estudiantes más jóvenes, comienzan a realizarlo como un puzle de los que habitualmente desarrollan en clase, y poco a poco el orientador va introduciendo los conceptos que hay detrás. En base a la edad, así quedará marcado hasta dónde llegar.

Se trata de una de las actividades con más éxito para alumnos que no les guste competir.

2.2. Proporcionalidad entre la longitud de una circunferencia y su radio.

El concepto de perímetro de figuras geométricas, se comienza a introducir en los últimos cursos de primaria como algo normalmente mecánico sin llegar a entenderse. En el mejor de los casos se usan geoplanos, muy útiles para ello.

En la actividad que hemos desarrollado, invitamos al estudiante a descubrir la proporcionalidad con una regla flexible, realizada en goma EVA, que por una cara determina la longitud de la circunferencia que se está midiendo y por otro el radio de dicha circunferencia. Viene a ser la realización práctica de un circómetro.

Figura 3: Materialización de la proporcionalidad entre radio y longitud de una circunferencia (diseño propio). (Evento: OpenDay 2018 de la UAH)

Después de realizar medicones sobre circunferencias de distinto tamaño y contrastando con un patrón, se invita al alumno a fabricar su propia doble regla. Se introduce así al alumno en el mundo del diseño de su propia instrumentación según la necesidad. Dependiendo de la edad del alumno, se comienza a hablar lúdicamente del concepto de exactitud de la medida, repetibilidad,  características metrológicas de la regla (calidad de los trazos …), etc,lo más importante, sin ser un listado interminable de términos. En general, la respuesta es muy positiva, “Ya no necesito dividir por pi para calcular el diámetro”, comentó una niña al descubrir la regla.

3. METROLOGÍA GAMIFICADA EN EDUCACIÓN SECUNDARIA, CICLOS FORMATIVOS Y BACHILLERATO.

En esta etapa de la Educación de los adolescentes, se comienzan a introducir conceptos más abstractos. Aquí es donde la Metrología puede servir de puente hacia conceptos más complejos como la Química y la Física o más prácticos como en Tecnología. A continuación se describen algunas de las actividades desarrolladas clasificadas desde el punto de vista metrológico.

3.1. Sistema internacional de unidades.

Su conocimiento es básico, no cabe lugar a dudas. Hay muchas Apps[1] que a modo de juego pregunta-respuesta ayudan a su “memorización”, pero en Secundaria, una edad de transición, nos ha resultado mucho más eficaz el desarrollo de un juego basado en un puzle como el de las figuras:

[1] El término app es una abreviatura de la palabra en inglés application. Es decir, una app es un programa. Pero con unas características especiales [2]

Figura 4: Materialización del Sistema Internacional de Goma Eva para el puzle (diseño propio). (Evento: OpenDay 2018 de la UAH)

El diseño, la selección de colores, etc, se basa íntegramente en el publicado en el Bureau Internacional de Pesas y Medidas, BIPM [3], y que ha entrado en vigor en el 2019.

Figura 5: Símbolo de Sistema Internacional de Unidades [3]

Por la edad del alumno en Secundaria, mucho más competitivo, este juego se plantea entre dos o más grupos, a los que después de exponerles brevemente el nuevo sistema, se les sorprende con las piezas desorganizadas e invita a que sean capaces de organizarlo en la mayor brevedad y exactitud. Ello ayuda a su memorización. Se observa como la memoria visual y la interacción manipulativa es algo que juega a favor del alumno.

3.2. Buenas prácticas de uso de los equipos de medición.

No hay mejor teoría que la experiencia, y esto es algo que en la ciencia y la ingeniería se pone de manifiesto cada día. Podríamos incluso afirmar que a medir se aprende midiendo. Pero lo más difícil es que la persona, acostumbrada a medir con una regla, sea consciente de la necesidad de la comparabilidad. Para ello se ha desarrollado esta actividad, que consiste en una serie de reglas “trucadas” impresas en papel, como las de la figura.

Figura 6: Reglas con aparentemente el mismo tamaño (diseño propio).

Dichas reglas se reparten al alumnado, recortadas. Por otro lado, se les pide que vayan cortando una hoja de tamaño DIN A4 en mitades sucesivas hasta obtener trozos de papel de los tamaños normalizados DIN A5, DIN A6, DIN A7 y DIN A8. Dichos papelitos, serán los patrones de papel que mediremos con las reglas. De aquí en adelante los denominaremos cariñosamente PPL’s (patrones de papel longitudinales). Con ello ya se ha dado pie a hablar del concepto de patrón.

Figura 7: Patrones de Papel Longitudinales (PPL’s)

Al medir los alumnos los PPL’s con la regla que le haya tocado a cada uno, se obtienen mediciones muy dispares, y se anima al alumno a pensar qué puede estar pasando. Cuando finalmente se desvela que las reglas están trucadas, surge la necesidad natural de encontrar una referencia, y se da paso a la explicación de un Patrón Nacional de Referencia e incluso la Pirámide de Trazabilidad. Por consiguiente comienzan a introducirse conceptos más elaborados.

La buena aceptación de esta actividad queda patenete ante la curiosidad que despierta por las preguntas que surgen hacia el profesor.

Figura 8: Otra variante para la actividad de las reglas trucadas (diseño propio).

La única desventaja es que se requiere un grupo de alumnos con un cierto grado de participación. En los talleres impartidos en el OpenDay 2018 de la UAH fue un éxito.

3.3. Diseño y contrucción del nonius de un instrumento de medición.

La utilización del nonius en un calibre o en un micrómetro es algo habitualmente mal explicado en los currícula escolares por falta de tiempo o conocimiento. Una de las actividades propuestas se lleva a cabo con las mismas descomposiciones en goma EVA del apartado 2.1. El alumno experimenta así de primera mano la técnica que hay detrás de cada sistema de medición, por sencillo que sea, e interioriza mejor conceptos como resolución, precisión, rango, etc.

3.4. Diseño y contrucción de instrumentos de medición.

Una vez explicados los conceptos básicos del nonius, se propone la construcción de sistemas de medición sencillos pero que ayude a introducir aspectos relacionados con la instrumentación metrológica, utilizando como ejemplos goniómetros y calibres. Para ello se invita a los alumnos a fabricar en madera, o mediante fabricación aditiva o similar, instrumentos de medición con o sin escalas con nonius.

El diseño y conceptualización de un equipo de medición de forma artesanal, guiados muy cercanamente por el orientador, permite introducir conceptos intrínsecos a la caracterización metrológica de los equipos que de otra forma resultaría muy tedioso. Si bien puede parecer una actividad excesivamente larga, se simplifica si se realiza en clase, por ejemplo con materiales sencillos como cartulina.

Figura 9: Plantilla para los Calibres artesanales (diseño propio)
Figura 10: Calibres artesanales (fabricados por los alumnos en cartulina durante la sesión de clase)
Figura 11: Calibres artesanales (fabricados por los alumnos en madera, cartón, cartón piedra y por fabricación aditiva como tarea de casa)

No necesariamente los instrumentos han de ser únicamente asociados a la medición de longitud, siempre puede encontrarse una simplificación de complejos sistemas de medición, que ayuden a entender los principios de medida.

Figura 12: Goniómetros artesanales (fabricados por los alumnos en madera y plástico como tarea de casa)

Por ejemplo, a continuación se muestran algunas de las plataformas dinamométricas que construyeron estudiantes de un ciclo formativo sanitario en una formación sobre instrumentación.

Figura 13: Cédula de carga simulada, para su uso en plataformas dinamométricas (fabricados por los alumnos con cartón y muelles durante la sesión de clase)

Esas mismas plataformas sirvieron para establecer y analizar los posibles errores de medición que tendrían y desarrollar estrategias de medición para su caracterización. Con ello se dio paso a la plataforma dinamométrica real.

Figura 14: Plataforma dinamométrica utilizada durante la sesión.

4. METROLOGÍA GAMIFICADA EN EDUCACIÓN UNIVERSITARIA DE GRADO, MASTER Y FORMACIÓN CONTINUA EN LA EMPRESA.

Una vez alcanzado este nivel de estudios o estadio en la vida laboral, la profundidad que se debe alcanzar en los conocimientos transmitidos es mucho mayor, pero ello no significa que se deba perder el aspecto lúdico. La gran ventaja de este nivel educativo es el poder utilizar herramientas mucho más sofisticadas como apoyo a la Metrología, tal y como se va a demostrar a continuación. Esta vez, se clasifican las actividades por la herramienta típica de gamificación utilizada, desglosando en cada caso ya en detalle qué conceptos se pueden trabajar.

4.1. “Conecta”

Todo aquel que haya tratado de explicar los conceptos nucleares de la Metrología, como trazabilidad, precisión frente a exactitud, repetibilidad frente a reproducibilidad, se habrá encontrado con dificultades ante un público poco motivado. Evidentemente el listado de propiedades o la lectura del Vocabulario Internacional de Medida, VIM, [4] no ayuda a ello.

Figura 15: Nube de palabras del VIM (elaboración propia).

Por eso, se desarrolló una actividad inicial que ayuda además a crear un ambiente de participación activa en el grupo, y que consiste en un juego tipo Conecta. Por un lado se le proporciona a cada grupo de 3 ó 4 estudiantes alguno de los mapas conceptuales del VIM y las definiciones, sin el término, por separado.

Figura 16: Mapa conceptual del VIM entregado a cada grupo.

El juego consiste en que cada grupo vaya asociando la definición que se corresponde con cada término. El grupo que antes termine y más aciertos tenga es el ganador.

Figura 17: Mapa conceptual resultado de una de las sesiones.

Con esta actividad, además de aclarar muchas definiciones, seproporciona al alumno la oportunidad de trabajar en grupo y avanzar hacia la solución por sus propios medios.

Incluso por tratarse de un público adulto da oportunidades a una participación de muchos alumnos. La experiencia de los autores es que resulta no sólo formativa, sino muy entretenida y divertida.

4.2. Puzle de tolerancias geométricas

Esta actividad consiste en hacer un puzle sobre tolerancias geométricas. En él, se dispone de las piezas que nos dan los símbolos de las tolerancias.

Figura 18: Piezas con los símbolos de las tolerancias geométricas.

Y por otro lado su significado y definición.

Figura 19: Piezas con las definiciones de las tolerancias geométricas.

El juego consiste en dar a cada grupo de estudiantes en clase las piezas, de forma que en un tiempo determinado deben asociar las piezas. Gana el grupo que antes consiga el objetivo.

Figura 20: Puzle completado

Con esta actividad, los alumnos tienen que prestar atención a los matices que diferencias unas definiciones de otras, con lo que se profundiza en los conceptos.

Una variante con un grado de dificultad mayor es en el que las piezas con las definiciones se subdividen en dos. Esta se ha utilizado en aquellos grupos con más soltura en el manejo de los grupos, con lo que resulta una actividad con un nivel adaptable.

4.3. “Ordena la información”

Para esta actividad se necesitan bloques de madera o plástico de construcción como los de los juegos infantiles:

Figura 21: Algunas piezas de distintas formas y colores utilizadas

Una vez divida la clase, se proporciona a cada grupo un conjunto de piezas aleatoriamente, que incluya varias de cada tipo en distinto número. Se pide a cada grupo que clasifique la información usando distintos criterios, por ejemplo primero colores, luego formas .. y en cada caso que prepare un informe de lo que tiene.

Un ejemplo del informe proporcionado para la recogida de la información en la sesión es:

Figura 22: Formato de recogida de información (diseño propio)

Evidentemente las mismas piezas se clasifican de forma muy diferente según el criterio sea uno u otro, y se hace partícipe al alumno.

Esta metodología permite introducir los conceptos de tratamiento de señal en Metrología, así como longitud de onda, filtrado, longitud de onda de corte, histograma, etc. Esta actividad resulta especialmente útil con alumnos con escasa formación matemática, aunque los de formación avanzada habitualmente comentan “¡Ójala me hubieran explicado así el filtrado!”.

4.4. EscapeRoom en Metrología.

Otros aspectos más complicados de la Metrología, como en muchos ámbitos de la Ingeniería son tediosos y difíciles de leer, pero ¡quién se resiste a un Escape Room!. A continuación se describen los dos tipos de Escape Room en los que se está trabajando, virtual y real.

4.4.1. EscapeRoom’s virtuales en Metrología.

Una de las actividades más exitosas en el alumnado de este nivel es este EscapeRoom, desarrollado el escenario en SketchUp[2] y las pruebas en OneNote[3].

Actualmente se dispone de una versión sencilla denominada Normas en la Vida diaria, a la que corresponden las figuras siguientes en su versión para teléfono móvil:

Figura 23: Entorno virtual para el desarrollo del EscapeRoom (a) escenarioen SketchUp, (b) pruebas en OneNote. (diseño propio)

[2] Software de diseño 3D/Modelado 3D en la web [5]
[3] Bloc de notas digital [6]

En esta versión se trabaja con las Normas relacionadas con la Metrología en la vida diaria, muchas de ellas relacionadas con la Metrología Legal. Es una forma de introducir conceptos complejos y difíciles de seguir pero de forma lúdica.

En paralelo se está trabajando para el desarrollo de otros laboratorios virtuales, más complejos pero también más completos, para el desarrollo del Escape Room:

a) uno de ellos sobre Metrología Dimensional como escenario, (que se utilizará en la docencia de cursos en Grado y Posgrado de Ingeniería Industrial, típicamente, así como docencia a empresas). Esta experiencia se basa en lo desarrollado previamente en [7] y [8].

Figura 24: Primer prototipo de Laboratorio dimensional virtual en entorno SketchUp (diseño propio)

b) otro sobre Metrología Sanitaria en el área Biomecánica (que se utilizará en la docencia de cursos en Grado y Posgrado de Ingeniería Industrial y Master de Fisioterapia, típicamente, así como docencia a empresas)

Figura 25: Primer prototipo de Laboratorio biomecánica virtual con Metrología en entorno SketchUp (diseño propio)

c) y, por último, otro sobre Metrología Sanitaria en un Hospital (que se utilizará en la docencia de cursos en Grado y Posgrado de Ingeniería Industrial, típicamente, así como docencia a empresas y formación en Hospitales en este ámbito).

Figura 26: Primer prototipo de Hospital virtual con Metrología en entorno SketchUp (diseño propio)

La gran ventaja de esta herramienta es la portabilidad y sencillez de manejo una vez programado. La desventaja es sin embargo el tiempo de programación previo necesario.

La profundidad de los conceptos que se traten y las problemáticas quedan así fijadas por el propio docente, pudiendo desarrollar múltiples Escape Rooms en un mismo escenario.

4.4.2. EscapeRoom real en Metrología.

De igual forma, se ha desarrollado una versión mixta de Escape Room, dentro de la Semana de la Ciencia 2019 denominado Escape room: simulador de radiodiagnóstico. Este formato es idéntico al que actualmente se demanda como ocio.

Puede accederse fácilmente a la información del mismo en:

Figura 27: Escape Room dentro de la XIX Semana de la Ciencia de Madrid 2019 (diseño propio)

Tal es la versatilidad de esta herramienta, que en el desarrollo de esta actividad se cuenta con una enriquecedora participación de profesionales de distintos departamentos de:

  1.  la Universidad Pontificia Comillas de Madrid (Departamento de Ingeniería Mecánica de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, ICAI, Departamento de Educación y Departamento de Psicología de la Facultad de Ciencias Humanas y Sociales, Publicaciones);
  2. la Escuela Universitaria de Enfermería y Fisioterapia San Juan de Dios (Ciclos Formativos de Técnicos de Rayos);
  3. y la colaboración de una empresa de Ingeniería externa dando soporte en medios audiovisuales, Avalon Company [9] y dos Profesoras de Secundaria.
Figura 28: Poster del Escape Room dentro de la XIX Semana de la Ciencia de Madrid 2019 (diseño de Avalon Company [9])

Si bien la actividad está enmarcada dentro de lo que un Técnico de Rayos desarrolla a diario, se recogen de forma intencionada Buenas Prácticas Metrológicas dentro de la dinámica del juego.

En el momento de la presentación de este artículo, aún no se había realizado el Escape Room al público, por lo que lo que la experiencia detallada será objeto de otro artículo.

4.5. Realidad Aumentada y Realidad Virtual.

En estos momentos, la Realidad Virtual RV y la Aumentada RA están teniendo una repercusión muy fuerte en la sociedad y ya hay muchas ofertas de ocio que incluyen esta tecnología a través de dispositivos móviles o gafas específicas.

Como aplicación importante, se está trabajando en la adaptación de esta tecnología conjuntamente con los laboratorios virtuales anteriormente citados, y ya se han hecho los primeros ensayos en el Curso de biomecánica de bajo coste y alta precisión, celebrado en Septiembre de 2019 en Ciempozuelos. En esta actividad el alumno era monitorizado en sus movimientos con acelerómetros solidarios a sus brazos y piernas.

Figura 29: Aplicación de Realidad Virtual a la docencia en Biomecánica y Metrología.

La Realidad Virtual le introducía en un entorno tan realista que al cabo de un tiempo los movimientos pasaban a ser completamente naturales, situación ideal para la aplicación de una terapia ajustada completamente a las necesidades del paciente.

Figura 30: Captura de la Realidad Virtual que se utilizó en la docencia del curso.

En esta aplicación la Metrología asegura la trazabilidad de las mediciones y la Realidad Virtual permite una inmersión del paciente/alumno en un entorno que lo “evada” del aséptico laboratorio. Las terapias en las que se prevee poder aplicar estos casos y ayudar a los alumnos a desarrollar están citadas en [11] y [12].

Este proyecto se está desarrollando en estrecha colaboración con la Empresa de Desarrollo Himalaya Computing:

Figura 31: Logo de la empresa Himalaya Computing [10].

4.6. Apps de medición.

Utilizando cualquiera de las Apps gratuitas de las que se dispone en el mercado se pueden explicar conceptos metrológicos sencillos en un aula de teoría, aún cuando el número de alumnos sea grande.

Normalmente es suficiente con utilizar Apps sencillas. A continuación se describen algunas de las actividades que se han ido diseñando según el objetivo de las mismas. Algunas de las experiencias que aquí se recogen, ya se detallaron en [13].

4.6.1.- Utilización de Apps para conceptos.

Algunas de estas Apps, como la de siguiente figura, constituyen un fuente bibliográfica portátil de la que el alumno puede disponer a modo de ayuda, aún cuando no tenga conexión a internet.

Figura 32: App gratuita Measurement & Metrology en Android

También se le anima a utilizar las que de forma desinteresada le ayudan a hacer cálculos repetitivos, como pueden ser las relacionadas con la determinación de los intervalos de las tolerancias geométricas y dimensionales a partir de las calidades especificadas en los planos.

Figura 33: App gratuita ISO Tolerances (DIN ISO 286-1) en Android

Tal es el interés que despierta este tipo de Apps que suelen dedeicarse después los estudiantes un tiempo a dotar su móviles de aquellas que puedan resultarles igualmente útiles para otras áreas.

4.6.2.- Utilización de Apps para medidas dimensionales 1D con contacto.

Algunas de las que típicamente utilizamos son

Figura 34: Apps gratuitas de medición en Android del programador PotatotreeSoft
a) On ruler, b) On Diameter, c) On Tape, d) On Level

Asegurando la correcta descarga de cada App, se pueden hacer grupos pequeños, para favorecer un aprendizaje colaborativo. Y utilizando los mismos patrones PPLs del apartado 3.2, se consigue exponer de una forma amena y práctica cómo caracterizar la resolución de un instrumento, el rango, la “calibración inicial”, repetibilidad, reproducibilidad, estrategias de medición.

Los usuarios suelen manifestar una gran curiosidad por buscar más opciones.

4.6.3.- Utilización de Apps para medidas angulares 2D sin contacto.

Basándonos en los giróscopos internos de los que disponen prácticamente todos los móviles actuales, también pueden medirse ángulos. Un ejemplo es la App:

Figura 35: App gratuita Protactor (Keuwisoft) para la medición de ángulos en Android

Esta App proporciona una buena oportunidad para entrenar al alumno en la utilización de patrones angulares y ópticos, que son de gran utilidad en áreas como diagnóstico por imagen, reconocimiento de imágenes, etc.

Después de que el alumno se ha instalado la App, se proyectan en una pantalla, o se le suministran impresos,  los ángulos que se muestran a continuación, de forma que debe poner en práctica su habilidad para medirlos.

Figura 36: Ángulos para la clase práctica con Protactor (Keuwisoft) de medición de ángulos en Android

Así se da cuenta de la aparición de posibles nuevos errores en la Metrología sin Contacto, como son aberraciones cromáticas, distorsiones ópticas, calibración, verificación, etc.

Los alumnos se sorprenden habitualmente en su mayor parte por la sencillez con que se puede dotar de mayor fiabilidad a las medidas.

4.6.4.- Mensurando: vibraciones.

Aunque podría servir cualquiera disponible en el momento de la docencia, unas que funcionan bastante bien en el área de la medición de vibraciones de motores y acústica son:

Figura 37: Apps gratuitas de medición en Android

Con ello se trabaja muy exitosamente el diseño de una estrategia de medición en base a las posibilidades del equipo. Rango de medición, ruido base del entorno de medición.

Así por ejemplo, en las siguiente figuras se muestran las aplicaciones utilizadas por los estudiantes, los mensurandos y los resultados a los que llegan:

Tabla 1: Móvil y App para la medición
Tabla 2: Mensurandos y App utilizada en cada caso
Figura 38: Conclusiones, comentarios y mediciones de campo.

Dado que los acelerómetros de los móviles suelen ser bastantes precisos y todos los alumnos de este nivel acuden a clase con su teléfono, resulta muy cómodo hacer una comparativa de las mediciones ante vibraciones en motores de un laboratorio.

Los alumnos que ya las han usado, muestran un gran interés por su uso en otros entornos.

4.7.- Cursos Online, MOOCs para docencia en Metrología.

Por último, se ha desarrollado un apoyo a la docencia con Video Clases breves que completan la docencia, a modo de “píldoras” y que sirven de material complementario. Un ejemplo de las mismas son las que formarán parte del MOOC Biomecánica instrumental como herramienta financiado por Aristos Campus Mundus [14] entre 2018 y 2020, y coordinado por uno de los autores de este artículo.

Figura 39: MOOC en desarrollo con módulos de Metrología en Biomecánica

Los ponentes en el área instrumental y biomecánica son los autores de este artículo.

Figura 40: Ponentes en el área instrumental del MOOC. (Imágenes de las Video Clases)

Dicho proyecto es una breve introducción al problema en cuestión, pero que entre otras cosas describe en detalle la verificación de plataformas dinamométricas como las que se estudian en la actividad 3.3 de este documento.

Figura 41: Imagen de la Video Clase del MOOC, sobre la Verificación de Plataformas Dinamométricas.

Este último video se utilizará también en la actividad descrita en el apartado 3.4.Todas las videos clases se acompañarán al final de tests para la autoevaluación de los conocimientos adquiridos.

5. CONCLUSIONES

El aprendizaje se centra en el alumno y no el profesor, como en otras estrategias docentes. Es el grupo y el alumno dentro del mismo, quien, con su proceso en el aula de elaboración de los materiales, entiende el funcionamiento de las estructuras adaptando la estrategia de aprendizaje a la fijación de los conocimientos.

El aprendizaje mediante técnicas de gamificación se hace muy ameno y los conceptos quedan firmemente fijados, pues es un aprendizaje dinámico e intuitivo guiado por parte del docente para el entendimiento de los fines, procesos y objetivos de la metrología.

Las técnicas utilizadas son fácilmente combinables en base a las necesidades de cada grupo de alumnos, como se ha mostrado en varias de ellas.

Se ha probado la metodología en distintos perfiles de alumnos, adaptando el nivel a los conocimientos del estudiante. Se ha comprobado una clara mejora con respecto a la clase magistral, al adaptarse al dinamismo del grupo y facilitar la implicación del mismo en el proceso competitivo.

La implicación de los alumnos es muy alta, al cambiar el rol habitual de aprendizaje por el desarrollo de juegos vinculados a su aprendizaje.

6. REFERENCIAS
[1] https://blogdecuartodeprimaria.wordpress.com/2014/05/09/escalera-para-las-unidades-de-longitud-capacidad-y-masa/)

[2] https://www.aboutespanol.com/que-es-una-app-y-como-descargarlas-3507717

[3] https://www.bipm.org/en/measurement-units/

[4] Vocabulario Internacional de Metrología – Conceptos fundamentales y generales y términos asociados, VIM, 2012 – 3ª edición.

[5] https://www.sketchup.com/es

[6] https://products.office.com/es-es/onenote/digital-note-taking-app

[7] Rubio, E.M., Sebastián, M.A., Sanz, A., Creación de laboratorios virtuales para la formación práctica en Ingeniería de Fabricación, Actas de la Conferencia Internacional sobre Educación, Formación, Nuevas Tecnologías y e-Learning, Agencia de Educación y Formación Virtual (AEFVI), Valencia, junio 2002, 1-16.

[8] Rubio, E.M., Camacho, A.M., Sanz, A., Sebastián, M.A., Evaluación y mejora de actividades prácticas de Realidad Virtual en Ingeniería de Fabricación, Informática y praxis educativa UNED, Madrid-2003, 1-10.

[9] http://www.avaloncompany.online/

[10] https://www.himalayac.com/

[11] S. Delgado Bueno (Ed.), D. Montes de Oca Hernández (Ed.), N. Pérez Mallada (Ed.), Biomecánica en la valoración médico legal de las lesiones. Ademas Comunicación SL, Madrid, abril de 2012. ISBN: 978-84-937689-4-2. Repositorio: http://hdl.handle.net/11531/16864.

[12] S. Delgado Bueno (Ed.), D. Montes de Oca Hernández (Ed.), N. Pérez Mallada (Ed.), Biomecánica en medicina laboral. Además Comunicación Gráfica, S.L.,Madrid, diciembre de 2011. ISBN: 978-84-937689-8-0. Repositorio: http://hdl.handle.net/11531/16863.

[13] Sáenz-Nuño, M.A., Aplicación de Apps en el Aula para la Enseñanza Universitaria de la Metrología. Experiencias en Grado y Postgrado, Proceedings del 6º Congreso Nacional de Metrología “La medida para el desarrollo, garantía de bienestar para las personas”, San Fernado (Cádiz) -2017.

[14] http://www.aristoscampusmundus.net/es

7. AGRADECIMIENTOS 

Se agradece expresamente la confianza depositada por la Universidad Pontificia Comillas de Madrid y la de Alcalá de Henares en los autores de este artículo durante la realización de estas experiencias.

Asimismo hay que reseñar la estrecha colaboración con el personal del Centro Español de Metrología en su asesoramiento sobre las necesidades que ellos detectan en los futuros usuarios de la Metrología, hoy estudiantes.

Es de resaltar también la ayuda inestimable de dos PYMES españolas, Avalon Company e Himalaya Computing en algunas de las actividades aquí descritas.

Y por último un efusivo gracias a todos los estudiantes anónimos que a lo largo de estos años han contribuido a la mejora y perfeccionamiento de los juegos.

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