Resumen de Utilización de la simulación mediante el método de los Elementos Finitos como recursos educativo digital
Andrés Díaz Portugal, Isidoro Iván Cuesta Segura, Jesús Manuel Alegre Calderón
las etapas educativas pero en ocasiones no se logra una adaptación efectiva dentro del proceso de aprendizaje. Según su papel, los recursos educativos digitales pueden diferenciarse entre los quepersiguen solamente una representación de contenidos y aquellos que permiten un uso activo. Entre estos últimos, se destacan en el presente trabajo los recursos de simulación que recrean en el mundovirtual procesos que podrían ocurrir en el mundo real, debido a su gran aplicación en enseñanzas técnicas y científicas en Educación Superior. El caso concreto de software de cálculo en enseñanzastécnicas se plantea como paradigma del uso de nuevas tecnologías sin que exista una comprensión adecuada de los fundamentos básicos por parte de los estudiantes. Se expone el ejemplo concretodel Método de los Elementos Finitos en ingenierías: la simulación mediante dicho método permite de forma didáctica reforzar conceptos tanto de cálculo numérico y ecuaciones diferenciales como de resistencia de materiales. En este sentido, a pesar de todo el peso que tiene la enseñanza de ecuaciones diferenciales durante las carreras técnicas, se ha detectado en últimos cursos de los gradosde Ingeniería una deficiencia en la asimilación de conceptos básicos sobre dichos temas. Por ello, con el objetivo de reforzar el aprendizaje previamente adquirido se plantea una metodología que combina diversos objetos didácticos multimedia con la introducción de un software de simulación numérica. El proceso didáctico sitúa al estudiante en tres escenarios: en primer lugar se lleva a cabouna instrucción de conceptos teóricos físico-matemáticos, a continuación se realiza la simulación del fenómeno físico mediante el software y por último el estudiante interpreta los resultados de manera activa. Los dos últimos escenarios deben ser interactivos, es decir, los estudiantes modifican el input de la simulación (la geometría, el material, los parámetros ambientales, etcétera) y analizan la influencia de cada cambio en el proceso y en el resultado final. Según se avanza de uno a otro escenario, el tradicional rol profesor-alumno va perdiendo peso, lo que introduce una mejora en la autonomía de los estudiantes y potencia el aprendizaje colaborativo. En el presente trabajo se muestran varios ejemplos de fenómenos físicos, todos ellos relacionados con procesos ingenieriles e industriales, cuya comprensión puede mejorar significativamente introduciendo el recurso digital de simulación por Elementos Finitos, tanto desde un punto de vista multimedia como desde una perspectiva de cálculo y análisis. Además, la interfaz del programa permite analizar los resultados de una manera muy visual y atractiva. En enseñanzas de posgrado se plantea incluso la introducción al uso de subrutinas dentro del software principal, lo que potenciará las habilidades de programación de los futuros ingenieros, hecho fundamental desde el punto de vista de los autores. Como conclusión, se ha podido afirmar que los recursos digitales de simulación, en particular los programas de cálculo por Elementos Finitos, son objetos didácticos imprescindibles en las enseñanzas técnicas por lo que se propone aumentar su presencia en los planes de estudios en Educación Superior.
