Publicació al Journal of Chemistry Education: REI en Química sobre la qualitat de l’aigua

Els doctors, Miquel Àngel Amer, Carles Luque i la Dra. Elena Bartolomé acaben de publicar un article de recerca a la revista, Journal of Chemical Education titulat “Study and Research Path for Learning General Chemistry: Analyzing the Quality of Drinking Water”.

En aquest treball s’ha investigat l’ús de la metodologia REI (Recorregut d’Estudi i Investigació) per a l’aprenentatge de la Química general, una assignatura que sovint es troba al pla d’estudis de primer any de moltes titulacions tècniques. 

En els darrers anys els REIs han sorgit com una metodologia molt interessant basada en la recerca I l’estudi de projectes pràctics. En el REI, la cerca d’una resposta a una pregunta generatriu proposada a la classe (Q0) deriva en un esquema arborescent de preguntes i respostes, que es resumeixen en un mapa Q−A.

Exemple de mapa Q-A mapa derivat de la subpregunta Q03- “Quin és el pH de l’aigua de l’aixeta de la teva Ciutat?”

En el cas d’estudi del present treball, es va dissenyar, implementar i analitzar un REI específic per l’assignatura de Química del Grau d’Enginyeria impartit a l’EUSS. La pregunta generatriu del REI, va ser “Quina és la qualitat de l’aigua de l’aixeta a la teva ciutat?”. Aquesta pregunta va portar a l’alumnat a familiaritzar-se amb els estàndards i aprendre diferents tècniques d’anàlisi químiques per determinar els paràmetres de qualitat de l’aigua (com ara la duresa, el pH, el residu sec, la concentració de sulfats i clorurs).

Diferents activitats d’estudi i investigació durant el REI de Química impartit a l’EUSS el curs 2020-2021: (a) Presentació d’una subpregunta generatriu i dibuix del mapa Q-A mapa general en la pissarra (b) discussió entre membres del grup (c) determinació dels clorurs (d) mesura del pH (e) discussió entre professorat i l’alumnat (f) presentació oral dels mapes Q-A i discussió.

Els resultats de la primera edició del REI en Química mostren que aquesta metodologia va ser molt enriquidora per a l’aprenentatge de l’assignatura, va ampliar resultats en una ampliació dels recursos d’aprenentatge respecte al curs tradicional. El disseny específic del REI va ajudar a superar els problemes didàctics identificats en l’organització anterior, mitjançant la integració dels continguts teòrics i experimentals, millorant les competències de treball en el laboratori de l’alumnat.

El REI va donar-li un “sentit” al curs, augmentant així la motivació. Tant l’alumnat com el professorat es van adaptar fàcilment al nou format d’instrucció.

Els resultats d’aquest treball obren noves oportunitats per a l’aplicació dels REIs en altres cursos de Química.

Celebració de l’11 de febrer: “Dia Internacional de la Dona i la Nena en la Ciència”

A les darreres dècades, la comunitat internacional ha fet un gran esforç per inspirar i promoure la participació de les dones i les nenes en la ciència. No obstant això, les dones continuen trobant obstacles per desenvolupar-se al camp de la ciència. Per tal d’aconseguir l’accés i la participació plena i equitativa a la ciència per a les dones i les nenes, a més d’aconseguir la igualtat de gènere, l’Assemblea General de les Nacions Unides va decidir proclamar l’any 2016, l’11 de febrer com el “Dia Internacional de la Dona i la Nena a la Ciència”.

Per tal de celebrar l’11 de febrer a l’EUSS, enguany s’ha organitzat des de l’Àrea de Recerca una exposició de pòsters repartits per als passadissos de l’escola, que expliquen la vida i contribució de 16 científiques destacades.

Els pòsters van estar preparats per la Sara López León, estudiant de 1r de batxillerat científic de la FEDAC Horta, seleccionada com a participant del programa “Joves i Ciència” 2021-2023 (Fundació la Pedrera) que promou el talent científic de l’alumnat jove de Catalunya.

Imatge d’un dels pòsters exposats a l’EUSS per celebrar el Dia Internacional de la Dona i la Nena en la Ciència.

Els pòsters mostren les contribucions de científiques que van treballar en diverses àrees, com ara Vera Rubin, astrònoma i investigadora en el camp de la matèria oscura; Henrietta Swan Leavitt, que estudià les estrelles variables Cefeides; Emmy Noether, que va establir el Teorema que porta el seu nom; Vera Rubin, investigadora en el camp de la matèria oscura; o Margarita Salas, investigadora espanyola amb notables contribucions en genètica.

Hi ha algunes científiques de molt conegudes per al gran públic, com ara la Jane Goodall, que va estudiar la vida social i familiar dels ximpanzés; i d’altres menys conegudes com ara Rachel Carson, una de les primeres persones a advertir dels efectes perjudicials dels pesticides per al medi ambient.  

Es destaquen també dones que han fet importants contribucions tècniques, com ara Ada Lovelace, que va definir l’ús de targetes perforades, programar la mítica màquina de Babbage; Hedy Lamarr, inventora i precursora del wifi; Elisa Leonida Zamfirescu, primera dona en graduar-se en enginyeria; Margaret Hamilton, desenvolupadora dels sistemes operatius que van ser clau en les missions lunars “Apolo”; Edith Clarke, que va treballar en línies de transmissió i circuits elèctrics; Stephanie Kwolek, inventora del Kevlar®; Ellen Swallow Richards, que va aconseguir que les dones poguessin estudiar ciències naturals al MIT, o Meredith Westafer, actual directora general de la Giga fàbrica de bateries de liti de Tesla.

Per la seva actualitat, s’ha dedicat també un pòster a destacar les contribucions de June Almeida, la primera persona que va observar un Coronavirus humà al microscopi, i Katalin Karikó, investigadora de l’ARN missatger que ha estat essencial per al desenvolupament de la vacuna per la COVID-19.

Tres dels pòsters de l’exposició.

D’altra banda, amb motiu de l’11 de febrer, la Dra. Elena Bartolomé, cap de Recerca de l’EUSS ha participat en l’acte de presentació de les conclusions de l’estudi “Dones i Ciència a Barcelona: una anàlisi qualitativa dels factors que incideixen en la trajectòria de les investigadores”, al Saló de Cent de l’Ajuntament de Barcelona. L’acte va comptar amb la participació de quatre dones representants del món de la recerca a Barcelona que van fer un petit col·loqui per compartir la seva experiència i visió sobre els elements que incideixen en les trajectòries professionals de les dones investigadores del teixit científic de Barcelona i la seva àrea metropolitana.

Nova publicació a la revista, IEEE Transactions on Smart Grid: “La compartició d’energia complexa, no és complexa”

El Dr. Àngel Borrell ha publicat en el mes de gener un segon article, titulat “Complex Power Sharing is Not Complex” publicat a la revista IEEE Transactions on Smart Grid, en col·laboració amb investigadors del Departament de Control Automàtic de la UPC a Vilanova i la Geltrú.

Potència complexa aconseguida per les polítiques droop-like i la nova estratègia DCPS, per als tres escenaris d’impedància MicroGrid.

Aquest article presenta una potència complexa distribuïda, enfocament compartit que resol el problema de l’actiu i el reactiu, compartició d’energia en microxarxes insolades basades en inversors. Anteriors estratègies d’última generació basades en controls de caiguda amb possiblement mètodes d’impedància virtual i complementats amb jeràrquics, els esquemes poden proporcionar una mala distribució d’energia a causa de la relació R/X i impedàncies de línia no coincidents, fins i tot comprometent les microxarxes d’estabilitat, si els paràmetres de control de caiguda no s’estableixen correctament.

Un nou enfocament de control, que utilitza una xarxa de comunicació per intercanviar dades entre tots els inversors per injectar energia de manera justa, proporciona un conjunt de propietats atractives. En primer lloc, s’aconsegueix un actiu precís i compartició de potència reactiva tant per a potència resistiva com inductiva, línies sense cost de control addicional (evitant energia innecessària injeccions), i independentment dels canvis de càrrega i connexions i desconnexions dels inversors. A més, assegura una exponencial velocitat de convergència i l’ajust dels paràmetres de control pot no comprometre l’estabilitat de la microxarxa.

El desenvolupament teòric es basa en un canvi de variables que linealitza la potència complexa dinàmica, facilitant així la tasca de disseny de la llei de control i la prestació dels mitjans per calcular l’amplitud i la fase adequades per a cada voltatge de sortida de l’inversor. Resultats experimentals seleccionats a una microxarxa de laboratori certifica l’aplicabilitat i el rendiment de l’esquema de control proposat.

Publicació a la revista, IEEE Transactions on Power Electronics: nou esquema de control en microxarxes connectades a la xarxa i basades en inversors

El Dr. Àngel Borrell acaba de publicar un article titulat “Control Scheme for Negative-Sequence Voltage Compensation and Current Sharing in Inverter-based Grid-Connected Microgrids” a la revista IEEE Transactions on Power Electronics.

Aquest treball ha estat fruit de la seva col·laboració amb investigadors del departament d’Enginyeria Electrònica com també del departament de Control Automàtic de la UPC a Vilanova i la Geltrú.

Microgrid de laboratori. Cada inversor s’identifica amb un color diferent.

Aquest article presenta un esquema de control que resolt simultàniament els problemes de compensació de tensió de seqüència negativa i de compartició de corrent de seqüència negativa en microxarxes connectades a la xarxa, mitjançant inversors d’alimentació de xarxa. Els esquemes d’última generació han resolt anteriorment aquests problemes amb solucions de control de baix rendiment o, alternativament, amb solucions d’alt rendiment però pagant el cost d’un alt trànsit de dades de control a la xarxa de comunicacions.

L’esquema de control proposat millora el rendiment dels esquemes anteriors per als inversors d’alimentació de xarxa amb les característiques següents:

1) compensació de tensió de seqüència negativa en qualsevol punt de la microxarxa 2) compartició precisa del corrent de seqüència negativa i 3) dades de control baixes, trànsit.

Pel que fa a la implementació, dos punts clau de l’esquema de control proposat són: la compensació de tensió que es basa en un filtre passa-banda amb coeficients complexos i el repartiment de corrent, només s’aconsegueix amb mesures locals de corrent. En l’anàlisi teòrica, el model del sistema es basa en funcions de transferència amb coeficients complexos.

Aquest fet facilita el disseny de control a causa de:

1) el model del sistema és lineal en aquest domini complex i 2) el model d’entrada múltiple i sortida es pot representar com un model d’entrada única i sortida per a la compensació de tensió. Les característiques del control suggerit es validen mitjançant resultats experimentals mesurats en una microxarxa de laboratori.

Publicació a la revista Education Sciences: REI en ICT per la millora de la recerca d’informació a Internet

La Dra. Elena Bartolomé i el Dr. Andreu Moreno han publicat recentment un article de recerca a la revista Education Sciences titulat: “Study and Research Paths to Improve Web-Based Inquiry Learning: Study Case of an ICT Course in Engineering”. El treball es troba disponible en obert.

Moltes activitats d’aprenentatge actives basades en la investigació el dia d’avui, depenen de la capacitat de l’alumnat per dur a terme una recerca eficient d’informació a Internet. Els recorreguts d’estudi i investigació (REIs) s’ha proposat anteriorment com a model per analitzar els processos d’aprenentatge per indagació, i s’ha utilitzat amb èxit com a formats d’ensenyament en diferents àrees.

En un REI, la recerca d’una resposta a una pregunta generatriu (Q0) condueix a una seqüència de preguntes i respostes, que es recullen en esquema arborescent (Q–A map). En aquest treball s’han investigat els beneficis d’utilitzar un REI i Q-A maps per millorar l’aprenentatge basat en la recerca d’informació en pàgines web a Internet.

Es va dissenyar un REI específic per l’assignatura de Tecnologies de la informació i la comunicació (TIC) a l’EUSS. Concretament, les sessions REI van substituir algunes de les classes magistrals de teoria, i van girar al voltant de preguntes generatrius com ara: Què és un “tallafocs”? Quines són les principals característiques del 5G? Què és un “cable submarí”?, etc.

Q–A map: esquema arborescent de preguntes i respostes que sorgeixen de la pregunta generatriu del REI en TIC: Q01—Què és un “cable submarí”? La recerca d’informació es fa utilitzant Internet.

L’anàlisi de sis cursos realitzats a l’EUSS entre 2015/16 i 2020/21 mostra que el REI és una eina enriquidora per a l’aprenentatge de la part teòrica de TIC: el contingut s’expandeix més enllà de la del curs tradicional i es manté actualitzat. L’alumnat es mostrà compromès i motivat per l’activitat de cerca activa. A més, el REI ajuda a millorar les seves habilitats per cercar i seleccionar informació a Internet. Els Q–A maps van servir a l’alumnat per estructurar la recerca a Internet, i al professorat per fer el seguiment del procés d’estudi de l’aprenentatge.

Aprenentatge actiu durant el REI implementat en TIC: (a) Vista general de la classe treballant en grups; (b) Discussió entre membres del grup; (c) Recerca d’informació a Internet utilitzant mòbils i ordinadors portàtils (d) Anotació de les preguntes i respostes en el Q-A map.