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Innovación docente y uso de las TIC’s en la enseñanza de tecnologías complejas:

El caso de la asignatura “Instalaciones y Sistemas para el diseño de Edificios Eficientes e Inteligentes” en el grado de Arquitectura.

Teaching innovation and use of ICT’s in advanced technological technical education:

The case of ‘Building Systems for Smart and Efficient Buildings design’ in the Architect degree.

Dominguez-Amarillo, Samuel; Fernandez-Aguera, Jessica; Garcia-Lopez, Javier; Moreno-González, Paula, University Of Seville, sdomin@us.es

Resumen:

En la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de la Universidad de Sevilla, en la materia de ISEEI, ”, se plantea la necesidad de incorporar a la enseñanza de la Arquitectura un análisis sistémico, dentro de un proceso que era mucho más lineal. El objetivo ha sido generar un proceso de aprendizaje que posibilite el acercamiento del alumnado de últimos cursos al problema de la energía y la inteligencia del edificio, así como de la necesidad de dotarse de capacidades de análisis complementarias a las recibidas durante su formación. Esto nos ha permitido concluir lo importante que resulta incluir las TIC’s en la promoción de los estudiantes y en la toma de contacto con empresas para una inserción laboral más paulatina.

In the context of the subject ‘Services and Systems for the Design of Smart, Efficient Buildings’ (Spanish initials, ISEEI) delivered at the University of Seville’s School of Architecture, a need was felt to build systemic analysis into architectural training as a counterpoint to the much more linear approach prevailing in the traditional curriculum. The method aims to acquaint students in the final years of university with efficient energy and smart management and help them acquire analytical powers that supplement the skills developed during their academic training. Against that backdrop, the inclusion of ITC’s for student furtherance in their contacts with the working world is believed to be instrumental to enhancing their employability.

Palabras clave: Arquitectura, Educación Superior, Edificios Inteligentes, Enseñanza, Critica de la Arquitectura.

1. Introducción y objetivos:

Los edificios actuales están sufriendo una evolución en la que de ser elementos inmutables y estáticos, con poca capacidad de interactuar en su entorno, se convierten en elementos con comportamientos sistémicos complejos cuya influencia en los entornos donde se implantan va más allá de una modificación antrópica, adquiriendo un capacidad de interactuación de enorme potencia y capaz de desarrollar sinergias. Las principales manifestaciones de esta relación son la gestión de la energía y los flujos de información, cuyo diseño inteligente (“Smart aproach”) va a permitir no solo potenciar las capacidades de los edificios, sino una importante modificación de las

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relaciones con el entorno, dentro del concepto de “Smart city”. El problema que se plantea es la necesidad de incorporar esta reflexión, asociada a un análisis sistémico, dentro un proceso mucho más lineal como es un programa clásico de la formación del arquitecto, basado en un planteamiento analítico y, en muchos casos reduccionista. La necesidad de generar un proceso de aprendizaje que posibilite el acercamiento del alumnado de últimos cursos al problema de la energía y la inteligencia del edificio como manifestaciones de su comportamiento orgánico (Clements-Croome 2012,Sinopoli 2010), así como de la necesidad de dotarse de capacidades de análisis complementarias a las recibidas durante su formación han sido las ideas claves para el desarrollo de la materia de Instalaciones y Sistemas para el diseño de Edificios Eficientes e Inteligentes (ISEEI).

Ante un planteamiento de la enseñanza de la arquitectura con un excesivo contenido formalista y abstracto, y frente a una situación de alejamiento de las enseñanzas de la práctica profesional y en especial de su componente técnico, se hace necesario la búsqueda de nuevos acercamientos a la enseñanza tecnológica de manera, que permita mantener el paso entre lo impartido y estado de la técnica actual de la construcción de edificios. Estos conceptos deben ser puestos en práctica en un entorno formativo de recursos limitados y tiempo de desarrollo muy breve debido a una dedicación presencial en retroceso.

El objetivo de este trabajo es promocionar un nuevo programa de enseñanza de la Arquitectura, mediante una visión más compleja del manejo de la energía en los edificios y la capacidad de gestión de la misma, entendiendo el edificio como un ente dinámico y no estático (figura 1). Para ello, creemos importante enfocar la práctica docente desde el dialógico-crítico y trabajo cooperativo, no como una simple trasmisión y memorización de contenidos. En la asignatura se ha tratado de estimular la pregunta en lugar de las respuestas utilizando el método de Kolb, crear ambientes de aprendizaje que favorezcan la participación de los estudiantes en la resolución y evaluación de problemas, estimular el trabajo en grupos cooperativos, motivar el uso de las TIC’s como estrategia para profundizar en la asignatura, medio de difusión y de debate e introducir la ludificación1 en el contexto educativo2.

1 En esto texto utilizaremos el término “gamificación” por ser quizás el más extendido

actualmente, aunque el término “ludificación” es más adecuado para el castellano. 2 Podemos tomar como referencia en este campo los trabajos de Smith, S. (2011) y Lee, J. J. &

Hammer, J. (2011).

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Figura 1: Objetivos de aprendizaje

2. Marco teórico:

En la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de la Universidad de Sevilla, debido al nuevo Decreto de Educación (Real Decreto 1393/2007) tras el acuerdo Europeo Bolonia (Declaración de Bolonia 1999), se ha adaptado el plan de enseñanza de Arquitectura, pasando de tener 450 créditos de formación en el Plan de estudios de 1998 (Plan 98) a 300 en el Plan de estudios de 2012 (Plan 2012) y obteniéndose el título de Graduado en Fundamentos de Arquitectura, planteándose un plan de innovación docente de aprendizaje activo, con una intensa relación entre objetivos, competencias, contenidos, actividades presenciales y no presenciales y evaluación, desvaneciéndose la división tradicional entre teoría y práctica. No habrá separación entre grupos de teoría y subgrupos de prácticas, aprovechándose la disponibilidad de plantilla generada por la drástica disminución de horas lectivas semanales.

En este contexto surge la Materia Optativa del 2 Semestre del 5º Curso “Instalaciones y Sistemas para el diseño de Edificios Eficientes e Inteligentes”, que pretende dar respuesta al reto que supone diseñar edificios eficientes en el uso de la energía y de construcción respetuosa con el medio ambiente como parte de un proceso de diseño integrado.

3. Metodología:

En cuanto a la metodología, parte de la teoría del pensamiento complejo de Edgar Morin (1999, 2007), la realidad se comprende y se explica simultáneamente desde todas las perspectivas posibles; y si lo enfocamos a una estrategia esta se debe estudiar de forma compleja y global. De un lado se aplica el método inductivo, a la hora de estudiar el edificio objeto de la práctica del curso y cómo podemos comprobar que de un edificio en particular llegamos a conclusiones generales que podrían aplicarse a otros casos de estudio similares. Es un método que permite que los alumnos experimenten y sean participativos. Por otra parte, tenemos el método analógico o comparativo (Van Dijk, 1999). Esta metodología es empleada cuando cada grupo expone los resultados obtenidos y estos entran a debate y comparación

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entre todos los equipos de la clase. Un método dinámico que fomenta la participación del alumnado. Por último, la técnica del trabajo cooperativo, basada en aprovechar los recursos creados por los estudiantes y profesores. Se puede confundir con el trabajo en grupo pero no tiene nada que ver; básicamente actúa como una cooperativa donde todos sus miembros son constructores y beneficiarios de la cooperación. Se pretende explorar los aspectos fundamentales del uso de la energía de los edificios, el control de las prestaciones de confort, calidad y salubridad del aire interior, y el clima pertinente para el diseño de edificios, y aplicar los conceptos y métodos de eficiencia energética y el diseño respetuoso del medio ambiente del edificio. Los temas incluyen caracterización de sistemas energéticos del edificio, evaluación, prestaciones y potenciales de optimización, la incorporación de energías renovables y no convencionales, los sistemas de gestión y control del edificio así como la incorporación y aprovechamiento de las TIC´s.

Los estudiantes serán retados a aplicar estas técnicas y explorar los distintos papeles que juegan la luz, la energía térmica y la electricidad en el desarrollo de los edificios.

Se pondrá en práctica la técnica de la ‘gamificación’, mediante la cual se traslada la mecánica de los juegos al ámbito educativo-profesional con el fin de conseguir mejores resultados. El modelo de juego realmente funciona porque consigue motivar a los alumnos, desarrollando un mayor compromiso de las personas, e incentivando el ánimo de superación (Robinson, 2007). Durante el curso se organizará un Juego de Optimización Energética que permitirá a los estudiantes la aplicación de los diferentes conocimientos y constituirá el hilo conductor del curso. Durante el juego los estudiantes competirán en grupos de 3 o 4 componentes, quienes desarrollarán el edificio con la menor ratio de uso de energía.

El formato del curso consistirá en talleres semanales, lecturas periódicas, y análisis de casos prácticos in situ. Los trabajos individuales y de grupo, así como presentaciones en clase y ejercicios ayudarán a estudiar el uso de las tecnologías ambientales en edificios contemporáneos.

Siguiendo diversas estrategias basadas tanto en la formulación de conjuntos de problemas organizados en base a un caso de estudio, donde analizar y simular las diferentes materias aprendidas. Tratando de alejarse de esas enseñanzas tradicionales universitarias.

La evaluación es a través de la exposición de los casos de estudio y votación popular moderada por el profesorado.

4. Discusión de los datos:

Ha tenido un gran efecto positivo la inclusión de los medios sociales actuales que ha incentivado a los estudiantes a mejorar sus trabajos para darles difusión a través de la página de Facebook o Twitter de la asignatura, donde pueden debatir, enseñar sus trabajos y promocionarse profesionalmente (figura 3).

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Figura 3: Inclusión de las redes sociales de la Materia.

Se han ensayado, pues, métodos de difusión a través de las redes sociales, lo cual ha tenido un resultado bastante positivo, pues a pesar de ser una asignatura con solo un año de trayectoria, ha tenido una alta repercusión en estos medios durante el curso. Y lo que resulta más positivo aún, una vez finalizado el periodo lectivo, sigue existiendo

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ese concepto de “comunidad” entre los seguidores de dichas redes, y se ha conseguido que la gente continúe visitando los perfiles de Facebook (Hew, 2011; Mazman 2010) y Twitter y sigan interesándose por las novedades que van surgiendo generando una persistencia de la asignatura en los estudiantes mayor que la habitual en las enseñanzas tradicionales.

También, se ha creado un Blog (Amorós, 2009; Cabero, 2009) donde hacer consultas, sugerencias, compartir datos y resultados; y un diario de trabajo avanzado en las clases teóricas, practicas, expositivas, analíticas y de visitas in situ a través en el alojamiento web de la Universidad de Sevilla, en la Enseñanza Virtual, a la cual sólo tienen acceso el grupo de clase, permitiéndoles expresarse con más intimidad para solucionar cualquier tipo de duda surgida durante la realización de sus trabajos del curso. Este blog permitía que los alumnos y alumnas pudieran llevar un seguimiento de su trabajo y poder expresar con libertad su opinión respecto a los demás grupos.

El hecho de incorporar las redes sociales a la asignatura también ha creado un clima de competición sana que ha logrado que todos se impliquen más en el trabajo y tengan más espíritu de superación.

Las votaciones realizadas en dichos medios han tenido una gran aceptación y participación, tanto de estudiantes de la asignatura como de participantes externos. Se ha conseguido un mayor acercamiento de la práctica académica docente a la práctica profesional mediante la comprensión e interpretación de casos reales visitados y estudiados in situ, que han dado lugar a paneles resúmenes (figura 4 y 5) o vídeos interpretativos. Estas visitas y sesiones de debate han eliminado la monotonía con la que la enseñanza de la arquitectura suele impartirse en España.

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Figura 4: Imagen del panel de análisis de demandas y soluciones de acondicionamiento del Caso de estudio “Centro De Incubación Empresarial Milla

Digital” en Zaragoza.

Figura 5: Imagen del panel de análisis de comportamiento climático del Caso de

estudio “Edificio EDP Naturgas” en Bilbao.

5. Conclusiones

La propuesta ha permitido desarrollar un acercamiento más amigable a un conjunto de competencias de elevada complejidad y dificultad técnica. El traslado a los componentes del grupo de su propio diseño de la estrategia de aprendizaje, nivel de profundización y amplitud del mismo, reforzado por la continua retroalimentación común del avance de cada grupo de trabajo ha permitido una mayor implicación de los estudiantes, así como eliminar parte de la aspereza de los contenidos de mayor nivel abstracto asociada a la enseñanza de materias habituales en la ingeniería y arquitectura.

Como conclusión de los resultados obtenidos durante el desarrollo y análisis de la experiencia docente podemos establecer los siguientes aspectos:

- La sustitución de la técnica clásica, el desarrollo de temas estructurados, por una guía inicial de los diferentes problemas y el constante análisis de casos reales para, a través del análisis inductivo, obtener una visión general del problema, ha permitido una maximización del tiempo dedicado a la asignatura, habiéndose logrado una mayor penetración de las capacidades técnicas en los

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estudiantes con una resiliencia de los conocimientos mucho mayores a los habituales.

- La incorporación de técnicas de juego, en torno al “Juego de la energía” en grupos de 4 componentes ha dinamizado mucho el curso fomentando una participación activa y continuada auto alimentada por los propios participantes, generando importantes sinergias durante el proceso.

- La retroalimentación sistemática de y con los estudiantes es fundamental para lograr su implicación en el proceso de aprendizaje. Este proceso se ha realizado individualmente en cada clase y se ha centrado en la evolución del estudiante en las competencias del curso.

- Para que cada individuo adquiera y desarrolle las competencias planificadas es muy importante la implicación, el interés y la ilusión con la que se les incentiva a conseguir nuevas metas y superarse a sí mismos.

- La inclusión de las TIC´s, y la contaminación de ámbitos extra-académicos ha sido un elemento potenciador (“booster”) para la promoción y proyección de los estudiantes fuera del entorno académico e introducción al mundo profesional

6. Contribuciones y significación científica de este trabajo: Todas estas innovaciones han desembocado en que en el primer año de curso se obtenga una tasa nula de abandono y una tasa de aprobados del 100% con una nota media de 7,5 (sobre 10). La tasa de aprobados media de las asignaturas de Arquitectura del Plan 98 estaba en torno al 40 % y sólo un 5% de los estudiantes obtenían calificaciones de notable (Figura 6).

Figura 6: Distribución de calificaciones del curso (global de la asignatura).

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Las encuestas finales realizadas a los estudiantes han concluido en que la asignatura requería de un gran esfuerzo y capacidad de trabajo continuado, pero la dinámica seguida ha ayudado a que no fuera monótono.

Fruto del interés que la asignatura ha despertado dentro del sector profesional y el propio mercado es la creación de un premio, patrocinado por la compañía internacional de productos de iluminación avanzada Iguzzini, al mejor trabajo del curso, propiciando que los estudiantes entren en contacto con el mundo laboral real (figura 7) y contribuyendo a una nueva meta a superar haciendo que los afronten la asignatura con mayor ilusión.

Figura 7: Premio IGuzzini

Adicionalmente el trabajo realizado ha sido reconocido dentro del sector al haber sido seleccionada la asignatura para presentar su propuesta dentro del II Congreso de Edificios Inteligentes: Edificios Eficientes, así como propuesta para su difusión a través de la revista Casadomo (García, 2015), referencia profesional del sector de la automatización y control de edificios, lo que avala tanto la propuesta de aprendizaje como el interés del sector en la aparición de nuevas metodologías de aprendizaje y enseñanza dirigidas a los técnicos del futuro.

7. Bibliografía - Amorós, L (2009). Weblogs para la enseñanza-aprendizaje. Pixel-Bit. Revista

de Medios y Educación, 35, 61-71. Barberá, E. (2008). El estilo e-portafolio. Barcelona: UOC.

- Cabero, J.; López, E. y Ballesteros, C. (2009). Experiencias universitarias innovadoras con blogs para la mejora de la praxis educativa en el contexto europeo. Revista de Universidad y Sociedad del Conocimiento (RUSC). Vol. 6, 2, 1-11.

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- Clements-Croome, Derek J. et al. Intelligent Buildings: Design Management and Operation. 2ª ed. Hungary: ICE Publishinew Publication, 2012.

- Declaración de Bolonia. Declaración conjunta de los Ministros Europeos de Educación reunidos en Bolonia, junio 1999

http://www.universia.es/contenidos/universidades/documentos/Universi

dadesdocum_bolonia.htm

- Díaz, F. & Hernández, G. (2001). Estrategias docentes para un aprendizaje significativo. Colombia: Mc Graw Hill.

- García, J. & Domínguez, S. II Congreso de Edificios Inteligentes: Edificios Eficientes. Madrid, octubre 2015.

https://www.casadomo.com/comunicaciones/ii-congreso-edificios-

inteligentes-edificios-eficientes

- Real Decreto 1393/2007, de 29 de octubre, por el que se establece la ordenación de las enseñanzas universitarias oficiales.

- Hew, K. F. (2011). Students' and teachers' use of Facebook. Computers in Human Behavior, 27(2), 662-676

- Lee, J. J. & Hammer, J. (2011). Gamification in Education: What, How, Why Bother?

- Academic Exchange Quarterly, 15(2). - Mazman, S. G., & Usluel, Y. K. (2010). Modeling educational usage of

facebook. Computers & Education, 55(2), 444-453. Mitchell, E., & Sarah, B. W. (2007). The places where students and scholars work, collaborate, share and plan: Endless possibilities for us! Reference Services Review, 35(4), 521-524.

- Morin, E. (1999). Los siete saberes necesarios para la educación del siglo XXI. Buenos Aires: Nueva Visión.

- Morin, E. (2007). Introducción al pensamiento complejo. Barcelona: Gedisa - Robinson, V. M. J. (2007). School leadership and student outcomes: Identifying

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- Smith, S., (2011): “This Game Sucks”: How to Improve the Gamification of Education.

- EDUCAUSE Review, Vol. 467, N. 1, 58-59. - Van Dijk, T. (1999) El análisis crítico del discurso . En Anthropos (Barcelona),

186, septiembreoctubre, 1999, pp. 23-36. Webs:

- Plan 2012 de Arquitectura de la Universidad de Sevilla: http://www.etsa.us.es/images/stories/estudios/Graduado_a_Arquitectura_2012.pdf

- Plan 98 de Arquitectura de la Universidad de Sevilla: http://www.etsa.us.es/estudios/plan-de-estudios-arquitecto

- Modelo de David Kolb, aprendizaje basado en experiencias: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2015702-1/u1/lecturas/TeoriadeKolb.pdf