AMFE aplicat en educació: millora dels processos d’aprenentatge actius

La Dra. Elena Bartolomé, professora de l’EUSS acaba de publicar un article titulat: “Failure mode and effect analysis (FMEA) to improve collaborative project-based learning: Case study of a Study and Research Path in mechanical engineering” en la revista indexada International Journal on Mechanical Engineering Education.

Aquest treball va estar realitzat amb la col·laboració de la Paula Benítez, recentment graduada a l’EUSS en Enginyeria Elèctrica i Organització Industrial.

Figura 1: Subfases del REI en TMM; Esquema de preguntes i respostes (Q-A map), i alguns exemples d’activitats d’estudi i recerca: discussió entre iguals, estudi de la teoria, construcció de maquetes, anàlisi i simulació de màquines.

L‘Anàlisi de Modes de Falla i Efectes (AMFE, o FMEA en anglès) és una eina àmpliament utilitzada a la indústria per identificar possibles modes de fallada, els seus efectes i causes. En aquest treball, es va investigar la utilitat de l’AMFE en l’àmbit educatiu com a eina per millorar els processos d’aprenentatge actius. En el cas de l’ estudi seleccionat, els principis de l’AMFE es van adaptar per avaluar el risc de fallades en un curs de segon del Grau d’Enginyeria de “Teoria de Màquines i Mecanismes” impartit mitjançant un “Recorregut d’Estudi i Investigació (REI)”, una metodologia col·laborativa basada en projectes. El REI és un format d’instrucció d’aprenentatge actiu que s’inicia mitjançant una pregunta generatriu que condueix a una seqüència de preguntes i respostes derivades, i combina moments d’estudi i investigació.

Mitjançant l’aplicació de l’AMFE, l’equip docent va ser capaç d’identificar els modes de fallada més crítics del procés, per així prioritzar i implementar accions correctives per millorar el REI el curs següent.

Figura 2: (a) Modes de fallada al llarg dels REIs 2018/19 (vermell) i 2019/20 (blau), i Risk Priority Number (RPN)=OxSxD, producte de la probabilitat d’ocurrència (O), severitat (S) i probabilitat de detecció de cada mode; (b) Diagrama de Pareto-RPN: la línia  representa el llindar per prendre accions correctives segons el principi de Pareto 80-20; (c) Distribució de modes de fallada amb un determinat RPN i mitjana.

Aquesta és una de les primeres experiències d’aplicació de l’anàlisi AMFE en Educació, en particular en el camp de l’Enginyeria. Cal destacar, però que l’enfocament sistemàtic que ofereix l‘AMFE es podria molt bé aplicar per millorar els processos d’aprenentatge en altres àrees.

En conclusió, FMEA representa una eina senzilla i potent d’avaluació de riscos molt útil per identificar passos crítics en un procés educatiu i millorar la qualitat de l’aprenentatge.

Les “Píndoles de Recerca” del curs 2020-2021

Durant el mes de març han arrancat les “Píndoles de Recerca” del curs 2020-2021, organitzades pel Departament de Recerca.

Les “Píndoles” són breus xerrades que imparteixen els investigadors i les investigadores de l’EUSS sobre el seu treball de recerca, en el marc de les assignatures més properes a la temàtica.

L’objectiu és apropar la recerca als i a les estudiants i donar-los l’oportunitat de participar en el cas que hi tinguin interès. Enguany a causa de la situació de docència semipresencial imposada per la COVID-19, algunes de les xerrades es faran Online.

Píndoles de Recerca: enguany algunes xerrades es faran Online.

Hi ha planificades 13 Píndoles, de temàtiques molt diferents, en l’àmbit dels Materials:

Materials Superconductors per a cables de segona generació, Imants moleculars, Disseny d’experiments per l’estudi dels paràmetres d’un sistema, Sistemes multicanal per a la monitorització contínua del creixement de biofilms, la Química, Tècniques analítiques ràpides aplicades al control de qualitat en la indústria farmacèutica, l’Organització, Cadena de subministrament sostenible, AMFE aplicat en Educació: millora dels processos d’aprenentatge col·laboratiu, els Smart Grids i la simulació, Eliminació de desequilibri de voltatge en microgrids, Simulació amb sistemes basats en agents, el Medi ambient, Emissions vehiculars: estudis del seu efecte en humans i l’atmosfera, Elements de captació i emmagatzematge d’energies residuals del medi, Automatització de captació de dades per sensors autònoms.

Article publicat: anàlisi crític dels PBLs aplicats en estadística

El Dr. Ignasi Florensa professor de l’EUSS, en col·laboració amb la Dra. M. Bosch i K. Markiulin (IQS School of Management, Universitat Ramon Llull), acaben de publicar un article titulat “Project-based learning in statistics: a critical analysis” en un número especial de la revista Caminhos de Educaçao Matemática, dedicat a la Teoria Antropològica del Didàctic (TAD).

Característiques de les organitzacions PBL en els articles de la literatura considerats.

Un important nombre d’investigacions sobre didàctica de l’estadística presenten propostes caracteritzades com a aprenentatge basat en projectes (project-based learning, PBL). En aquest article es presenta una revisió crítica d’aquests treballs a la llum de l’esquema herbartià per identificar aquells elements que es veuen més convocats en els projectes proposats, així com aquells que semblen menys considerats.

Imants moleculars luminescents basats en lantànids i cumarines: article publicat a Dalton Transactions

La Dra. Elena Bartolomé, professora de l’EUSS, acaba de publicar un article a la revista Dalton Transactions (índex d’impacte 4.05) titulat Coumarin-lanthanide based compounds with SMM behavior and high quantum yield luminescence. Aquest treball ha estat fruit d’una col·laboració entre l’EUSS, i investigadors de l’Institut de Nanotecnologia y Materiales de Aragón (INMA), el Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (CSIC)-Universidad de Zaragoza, el Instituto de Física Luis Rivera Terrazas (Puebla, México) i la UNAM (Universidad Nacional Autònoma de México).

Els materials moleculars multifuncionals, és a dir, compostos metàl·lics-orgànics que combinen diverses propietats físiques o químiques, estan sent investigats molt intensament pel seu interès fonamental i les seves aplicacions en diversos camps, com ara la informàtica quàntica, l’espintrònica, la separació de gasos, com a sensors, en catàlisi, biomedicina, etc. En particular, els materials moleculars bifuncionals que combinen la luminescència amb propietats magnètiques poden obrir moltes noves possibilitats. L’estructura electrònica dels lantànids els fa ideals per al disseny de materials moleculars amb relaxació magnètica (comportament de Single Ion Magnet, SIM) i photo-luminiscència.

Esquema dels nous imants moleculars basats en lantànids i lligands de cumarina amb bona funcionalitat: comportament SIM (Single Ion Magnets) i luminescència amb un alt rendiment quàntic (QY=quantum Yield).

En aquest treball, es presenta la síntesi i caracterització de nous complexos basats en lantànids, lligands de cumarina i lligands secundaris de phenanthroline (Ln-phen) o bathophenanthroline (Ln-batho), amb propietats magnètiques i luminescents molt rellevants. La comparació dels compostos Ln-phen i Ln-batho amb els anteriors compostos reportats Ln-coum ha permès investigar l’efecte “antena” dels lligands secundaris. Els compostos reportats representen una nova família de materials bifuncionals que combinen comportament SIM i luminescència amb un destacat rendiment quàntic (QY-quantum yield), en comparació amb altres compostos reportats en la literatura.

Publicació a l’European Journal of Engineering Education: REI en Teoria de Màquines i Mecanismes

La investigadora de l’EUSS Dra. Elena Bartolomé, en col·laboració amb l’alumne Ramón Ruete (ara graduat en Enginyeria Mecànica), acaba de publicar un article a la revista European Journal of Engineering Education (EJEE) sobre la implementació de la metodologia REI en l’assignatura de Teoria de Màquines i Mecanismes (TeoMM).

L’educació en Enginyeria està contínuament evolucionant, per tal d’adaptar-se als nous reptes de la professió. Avui dia, s’espera que els estudiants d’Enginyeria adquireixin no només una sòlida base tècnica, sinó també altres competències transversals molt importants. En les últimes dècades s’ha demostrat que els mètodes actius, com ara l’aprenentatge basat en projectes i activitats de recerca, són molt efectius a l’hora d’adquirir totes aquestes competències.

Esquema simplificat de preguntes i respostes (Q-A map) que resulta de la pregunta generatriu,
Q0 – “¿Cóm funciona el gat de tisora d’un cotxe?”

En particular la metodologia REI (Recorregut d’Ensenyament i Investigació) és una eina educativa, basada en la Teoria Antropològica del Didàctic, que promou l’aprenentatge a través de la recerca de respostes, utilitzant tots els mitjans possibles a l’abast de l’estudiant. El REI sol començar amb una pregunta oberta (Q0), que condueix, a través d’un mapa de preguntes-respostes, a l’ampliació del coneixement sobre un tema. En els últims anys, s’ha demostrat el potencial dels REIs en l’educació en Enginyeria, i s’han implementat en algunes assignatures de l’EUSS, com ara Resistència de Materials, Mecànica de Medis Continus i Informàtica.

En l’article publicat s’ha investigat l’ús del REI en, Teoria de Màquines i Mecanismes (TeoMM), una assignatura de 2n curs a l’EUSS. Es va dissenyar, implementar i analitzar un REI basat en l’estudi, en grups de treball, del funcionament de vuit màquines reals d’un cotxe (e.g. la palanca de canvis, el capó, el gat de tisora, la biela-maneta, la grua). Durant el REI es van combinar moments d’estudi amb altres activitats, com ara la recerca d’informació, l’experimentació amb màquines reals i fabricació de prototips, l’anàlisi i simulació de màquines, la discussió amb els companys, etc. El treball reporta els  canvis produïts en els processos d’aprenentatge, l’adaptació dels estudiants a la nova metodologia, i mostra la utilitat del REI per adquirir els continguts tècnics de la matèria així com per desenvolupar altres competències transversals, com el treball en equip, l’aprenentatge autònom, la resolució de problemes, creativitat, gestió de projectes i l’orientació a la qualitat.