Aprendizaje de dinámica de mecanismos basado en cuadernos interactivos

Resumen

En este trabajo se presenta una metodología para favorecer el aprendizaje de dinámica de mecanismos basado en el uso de cuadernos interactivos. Para ello, se propone la realización de un proyecto que utiliza un modelo virtual de una máquina, en este caso, una grúa, para abordar los conceptos relacionados con la cinemática y cinética de la partícula, de los sistemas de puntos y del sólido rígido tridimensional, así como los métodos de Newton-Euler y de Euler-Lagrange para la resolución de la dinámica de sistemas multicuerpo.

Mediante el uso de los cuadernos interactivos, se irán resolviendo problemas de complejidad ascendente, siempre relacionados con la máquina elegida. Si bien esta máquina puede desempeñar un movimiento espacial que implica tres articulaciones de revolución y una prismática, en las fases iniciales se bloquearán algunas de estas articulaciones para adecuar la complejidad de los ejercicios a los contenidos abordados en cada momento. No obstante, el hecho de disponer del modelo virtual completo desde el inicio del proyecto permite disponer de una mejor perspectiva sobre las tareas a abordar además de fomentar el interés y la motivación.

Gracias a la posibilidad de conectar los cuadernillos interactivos con un simulador multicuerpo, los estudiantes disponen de un sistema de visualización tridimensional de las simulaciones llevadas a cabo para la resolución de los cálculos relacionados con los problemas propuestos. Además, se utilizarán los resultados arrojados por el simulador como ground-truth, por lo que, gracias a un script encapsulado en los propios cuadernillos, los estudiantes pueden comprobar si las soluciones obtenidas son o no correctas de una manera completamente autónoma.

La principal aportación de este trabajo consiste en la propuesta metodológica basada en cuadernillos interactivos combinada con el aprendizaje basado en proyectos. Además, se presentarán algunos datos relacionados con las experiencias de uso de la metodología propuesta. Como trabajos futuros se proponen la ampliación de las características de los proyectos propuestos, introduciendo nuevos grados de libertad, de manera que se combinen cadenas cinemáticas abiertas y cerradas, así como el uso de actuadores lineales y cilindros hidráulicos.