IFIS, UNA ASIGNATURA SEMIPRESENCIAL Y TRANSVERSAL PENSANDO EN EUROPA Joan Jorge Escuela Universitaria Politécnica de Manresa [email protected] RESUMEN Se describen la motivación, la metodología y la evaluación asociadas con la asignatura de libre elección “(In)formación con imágenes de satélite”, IFIS, impartida en la Escuela Universitaria Politécnica de Manresa (UPC), y se resaltan algunas diferencias respecto de las asignaturas troncales y obligatorias, resultantes de su carácter semipresencial y transversal. Se puede acceder a la información actualizada de la asignatura a través de la web: http://meteor.upc.es. 1. INTRODUCCIÓN Parece ser que la integración en el espacio europeo de enseñanza superior (EEES) es una buena excusa para replantearse los objetivos y las metodologías de la formación universitaria. Da la sensación que va a producirse un borrón y cuenta nueva al pasar del sistema docente basado en dar muchos conocimientos al de enseñar a aprender; pero, a lo largo de los anteriores diez congresos de innovación educativa en las enseñanzas técnicas, y en éste también, hemos observado diferentes propuestas basadas en el aprendizaje, que ya han demostrado su operatividad, competitividad y eficiencia dentro del sistema docente actual. En esta comunicación se presenta una experiencia más, que el autor ha llevado a cabo a lo largo de los últimos cuatro cursos entorno de la asignatura de libre elección “(In)Formación con Imágenes de Satélite”, abreviada como IFIS, concebida para ser impartida de forma semipresencial haciendo uso de las nuevas tecnologías de la información (TIC) y no sólo dando contenidos. Se trata de una asignatura especialmente ideada para ser cursada por los estudiantes de la E.U.P. de Manresa (UPC), independientemente de la titulación de Ingeniería Técnica que estén cursando en el centro (Industrial, Minas, Telecomunicación). Los contenidos científicos de la asignatura se basan, esencialmente, en los que todos los alumnos han cursado en la asignatura de “Fundamentos Físicos de la Ingeniería”, sin llegar a profundizar excesivamente, y pretendiendo dar una imagen de transversalidad en los conocimientos que se requieren en aplicaciones concretas (lanzamiento de cohetes; colocación de un satélite en una órbita determinada; detección de la radiación electromagnética; validación de firma espectral, etc.). La asignatura también trabaja con programas informáticos capaces de extraer información de imágenes digitales, para lo cual se introduce a los alumnos en a l manipulación de escenas de satélite de su propia comarca, mezclando procesos operativos estándar (firma espectral, corrección geométrica, clasificación supervisada) con manipulaciones cualitativas (puzzle, RGB, etc.). El sujeto sobre el que recae todo el proceso es nuestro planeta, inculcando en consecuencia un respeto por el medio natural, y se introducen los sistemas de información geográfica como otra herramienta de

carácter interdisciplinar. Además de presentar la asignatura en su desarrollo actual, en esta comunicación se comenta el interesante ejercicio de traducir a ECTS la carga lectiva tradicional, la valoración de la secuencia ejercicios-teoría en la parte presencial de la asignatura y la problemática que surge de un desmesurado encargo tutorial de trabajo para el alumno. También se citan algunos aspectos metodológicos que pueden trasladarse a otras asignaturas, independientemente de los contenidos, y que el desafío europeo condicionará en breve. 2. ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN (ALE) En la actualidad, los alumnos de enseñanza secundaria obligatoria (de 12 a 16 años) deben cursar unos complementos formativos, llamados créditos de libre elección, elegidos libremente por el alumno y bajo la tutela de un profesor; el objetivo de los mismos ha de ser la de acercar la formación de cada individuo a un contexto amplio de “cultura integral”. Esta situación se mantiene en el bachillerato y se repite igualmente en el nivel universitario, en este caso sin la figura del tutor y siendo el propio alumno quien elige las materias a cursar, normalmente con un criterio dominado por la compatibilidad de horarios. El carácter generalista que se propone para las nuevas titulaciones de cara al EEES sólo se puede alcanzar a través del conjunto de materias específicas del correspondiente plan de estudios. No obstante, la existencia de unos créditos de libre configuración debe mantenerse (hasta un 5% del plan de estudios según la última propuesta ministerial) y ello ha de permitir el acercamiento de cualquier titulado a otros campos del conocimiento que no le sean los propios. Por ahora, si bien los estudiantes pueden convalidar los créditos de libre elección por su participación en otras actividades acordadas por su centro, tales como actividades culturales y/o deportivas que “humanizan” la vida universitaria, debe considerarse una obligación de la Universidad el ofrecer asignaturas que permitan la formación complementaria a la de especialización del alumno. Resulta obvio que no es suficiente el ofrecer asignaturas de libre elección; debe acompañarse dicha medida de otras estructurales, como la reserva de una franja horaria; el correspondiente encargo docente, y su reconocimiento, al profesorado que las ofrece e imparte; la adecuación de las infraestructuras (aulas informáticas, medio audiovisuales, ...); la exigencia de su calidad; etc. 3. IFIS: UNA EXPERIENCIA EVOLUTIVA Antes de proceder a detallar los objetivos y la metodología de la asignatura que se presenta, es bueno indicar otras actuaciones y reflexiones que condujeron a la concepción de la misma. 3.1. La transversalidad del conocimiento. En un curso de formación continua del personal académico de la UPC, de temática ambiental, se le pidió al autor de esta comunicación que desarrollara el tema de la “contaminación atmosférica”. Abandonando momentáneamente la especialidad propia, y basándose en que el análisis de las situaciones “reales” nunca son exclusivas de una única área de conocimiento -carácter transversal-, se presentó el tema invitando a los diferentes especialistas a participar, aunque sólo fuera mentalmente, dentro de un mismo proyecto, tratando los aspectos

relacionados con la química atmosférica (química); las condiciones meteorológicas (física); los modelos de dispersión de contaminantes (matemáticas, informática); los instrumentos que minimizan la emisión de contaminantes en la propia industria (ingeniería); la localización territorial de las fuentes (arquitectura, urbanismo); la legislación a todos los niveles (derecho) y las repercusiones sobre la salud y la economía (medicina, economía), sin dejar de banda otros aspectos como el deterioro del patrimonio artístico o la necesidad de la formación de técnicos ambientales. El éxito del seminario animó al autor a enfocar cualquier tema desde un punto de vista multidisciplinar. 3.2. La importancia del título. Con la terminología al uso, si los estudiantes son clientes de la Universidad, los profesores son empleados de ésta y la “Sociedad” se convierte a la vez en empresa y cliente. De tal forma que si queremos que una ALE tenga relevancia, digamos “gancho”, debe plantearse en términos similares a los que una empresa ofrece a sus clientes, ya sean productos, bienes o servicios, vendiéndolos tras la correspondiente campaña de marketing. En primer lugar no debe llegar nuestro producto a los oídos de los potenciales usuarios de forma malsonante, como lo sería si tuviera un título excesivamente científico o excesivamente vulgar. Resulta difícil, aunque no imposible, imaginar una avalancha de estudiantes que se apuntaran a una asignatura de título ”Estructura fina del campo de viento superficial y difusión de contaminantes en ciertas situaciones de mesoscala” o a la asignatura “Las disco y los camellos”. Puede que sí, puede que no. Esta búsqueda de un título atractivo no se da en las asignaturas troncales ni obligatorias, ya que aquél está fijado en los planes de estudio y la clientela está asegurada. Para las ALE, cuando un profesor se plantea impartir una asignatura de este tipo, la elección del título requiere al menos una pequeña reflexión. En el caso que nos ocupa, el autor empezó recogiendo toda su experiencia científica en el campo de la “teledetección”, y se vio tentado de llamarla “La Tierra (vista) desde el espacio” a semejanza de otros trabajos de algunos compañeros de otras universidades y de una experiencia, digamos que poco fructífera, en el mundo de la enseñanza secundaria. El tener que divulgar los mismos contenidos en diversas conferencias (para las “Aulas de extensión universitaria para la gente mayor”; en centros de bachillerato; durante las actividades culturales del propio centro; en universidades de verano; etc.), con niveles de “oidores” diferentes, con motivaciones singulares dispares, ..., hizo que se fuera tanteando en los títulos de las mismas diversas posibilidades; así, surgieron “La Tierra a vista de pájaro”, “Una ventana al mundo”, “Teledetección espacial”, “Mirando la Tierra desde el espacio”, y alguna otra denominación más tecnológica, hasta llegar el título definitivo que se justifica a continuación y que da idea de los contenidos de la asignatura. Resulta evidente que el título no lo es todo, pero en la “competitividad” a la que nos están conduciendo en el mundo universitario, es un primer paso hacia el éxito, el cual repercutirá innegablemente en nuestros estudiantes. 3.3. El título elegido. El nombre de la asignatura elegido, “(In)formación con imágenes de satélite”, además de deberse a los contenidos de la misma, se debe a un recurso

docente que el propio autor utiliza en la asignatura de “Fundamentos físicos de la Ingeniería”. Se trata de analizar semánticamente el título de cada tema al inicio del mismo. Así por ejemplo, al encontrarnos con el tema “Dinámica del sólido rígido” se empieza por preguntar a los alumnos sobre la categoría gramatical de cada una de las palabras que componen el título (dinámica, de + el, sólido, rígido); su procedencia etimológica (dinámica); si han salido en temas anteriores, y si es así, sobre qué trataban dichos temas; cuáles son los antónimos y los sinónimos de los términos mencionados (sólido, rígido); se les pide que intenten dar una definición simple de cada término, de forma entendedora para un vecino suyo ignorante de la física; etc. Tras una media hora de discusión (depende de cada caso y de la inspiración de los alumnos) se llega al punto de señalar a los estudiantes que ya se ha entrado en el tema, haciendo un resumen de lo dicho (momento de máximo rendimiento de los estudiantes según los teóricos de la pedagogía), y que en lo sucesivo van a exponerse las relaciones, más o menos empíricas, más o menos teóricas, entre las variables que describen a los sujetos “presentados” y que será a partir de ellas que se podrán atacar diversas situaciones análogas. Se trata, pues, de seguir el método científico en donde el primer paso de la observación ha sido inducido por discusión de las palabras y las connotaciones que les han provocado. La aplicación del recurso docente anterior sobre el propio título de la ALE comporta que se incluya en éste los términos “imágenes de satélite” por ser la herramienta a partir de la cual se logra el objetivo de la teledetección espacial, es decir, obtener “información” (mediante la captura, procesado y posterior interpretación de imágenes). Se recogió, además, el espíritu de lo que ha de conseguir una ALE, es decir, contribuir a la “formación” integral del estudiante y por ello se optó por un juego de grafismos, los paréntesis, que pueden eliminarse el primer día de clase en función de la tipología de los estudiantes (general→información; específica→formación). 3.4. De la presencialidad a la semipresencialidad. El calendario para impartir las ALE permite dos posibilidades de programación: intensiva en los períodos no lectivos, o a lo largo de diez semanas dentro de la actividad lectiva de cada cuadrimestre. Desde el principio, curso 1999/2000 se optó por la segunda opción ya que permite a los estudiantes “sedimentar” de forma gradual en sus mentes el trabajo semanal, dejando los días intermedios para las consultas, la búsqueda de material bibliográfico o la realización de actividades no presenciales relacionadas con la materia. Después de cuatro ediciones totalmente presenciales (con un total de 45 horas de clase), dado que se había conseguido recopilar y elaborar un material docente que permitía el seguimiento a distancia del aprendizaje de los estudiantes, se optó por impartir la asignatura de forma semipresencial (reduciendo la presencia a tan sólo 20 horas), haciendo una valoración del tiempo de trabajo del alumno y convirtiendo la unidad “crédito” al nuevo sistema de crédito europeo (ECTS). Una vez programada la asignatura, “imaginando” el tiempo que se quería que el estudiante dedicara a las actividades y a la lectura de los tutoriales facilitados, se estimó en 60 horas la ocupación de los mismos, es decir, de los 4,5 créditos actuales basados en la presencia del profesor se ha pasado a 2,4 (base 25 h/ECTS) o 2 (base 30 h/ECTS) ECTS.

4. LA FICHA DE IFIS Los datos técnicos de la asignatura se recogen en su correspondiente ficha, incluyendo aspectos organizativos y otros específicos, la cual se presenta a continuación de forma resumida. 4.1. Objetivos y prerrequisitos. La asignatura trata de dar una visión de conjunto de lo que se denomina teledetección. Así, se pueden diferenciar tres partes, una ligada con los “fundamentos físicos” de la teledetección, una segunda parte que incide en el “tratamiento de las imágenes” digitales captadas desde satélite y una última que muestra las “aplicaciones” de esta tecnología con una incidencia especial en el estudio del medio ambiente. De forma específica se puede decir que los objetivos son:

• Entender los conceptos físicos que justifican el uso de las imágenes captadas desde satélites artificiales para extraer información sobre nuestro planeta.

• Presentar herramientas de tratamiento de imágenes digitales y conocer y aplicar las operaciones más típicas en el caso de la teledetección.

• Dar a conocer nuestro entorno geográfico y natural mediante la utilización práctica de imágenes de satélite y herramientas informáticas. Para poder cursar esta asignatura no hay prerrequisitos pero pueden entenderse como tal que el estudiante ha de tener un mínimo de conocimientos de los siguientes temas:

• Física básica: mecánica, electromagnetismo, termodinámica. • Informática básica: a nivel de usuario. 4.2. Dedicación del alumno. Se estima una dedicación máxima del alumno de 60 horas (≈ 2-2,4 ECTS) de las cuales 20 horas son presenciales en el laboratorio informático, 4 horas para la presentación pública del trabajo final y el resto corresponde al tiempo de trabajo necesario estimado para ser dedicado a la asignatura fuera del aula. La asignatura es impartida a lo largo de 10 semanas de un cuadrimestre de forma semipresencial con la siguiente distribución lectiva.

• Sesiones presenciales en el aula informática, de una duración de 2 horas seguidas, en la que el profesor “presenta” el tema correspondiente, mediante material multimedia (vídeo, diapositivas, software, pizarra) y encarga a los estudiantes unas actividades (ejercicios numéricos y/o gráficos, investigación bibliográfica temática, manejo de software, etc.) para ser resueltas a lo largo de la semana de manera individual y “evaluadas en el inicio de la sesión siguiente”. Las sesiones presenciales se realizan durante 10 semanas, en una aula informática de la EUPM, y están pensadas para discutir sobre las actividades propuestas, presentar los conceptos, y también para establecer el ritmo de estudio, resolver las dificultades del aprendizaje de forma dinámica y permitir la evaluación continuada.

• Sesiones no presenciales, aproximadamente de unas 2 horas cada semana, en las que los alumnos disponen del material de consulta facilitado en CD el primer día, o bien a través de la página web de la asignatura (actualmente http://meteor.upc.es/ale.html) y han de resolver las actividades planteadas en la sesión presencial. 4.3. Programa reducido de IFIS. El programa está estructurado en cinco módulos, uno de presentación inicial, tres temáticos y uno de recapitulación tal como se muestra a continuación.

• Módulo 1. Presentación (2 h presenciales / 1 h no presencial) Tema 1.1. Introducción y metodología. Tema 1.2. Historia de la observación del planeta desde el aire. Aspectos legales de la teledetección. Ventajas de la observación espacial. Cobertura global y periódica. Visión panorámica. Información de regiones no visibles. Formato digital.

• Módulo 2. Satélites. Fundamentos físicos de la teledetección (6 h p / 6 h np) Tema 2.1. Principios y leyes de la radiación electromagnética. Conceptos y unidades de medida. Espectro electromagnético. Cuerpo negro. Ley de Planck. Ley del desplazamiento de Wien. Ley de Stetan-Boltzmann. Tema 2.2. Interacción de la radiación electromagnética con la materia. Absorción, dispersión y emisión atmosféricas. Reflectividad, transmisividad, absortividad, emisividad. Firma espectral. Tema 2.3. Plataformas de observación terrestre. Programas de observación antiguos, actuales y futuros. Características orbitales: leyes de Kepler y velocidad de fuga. Seguimiento desde tierra de los satélites. Tema 2.4. Resolución de un sistema sensor. Resolución espacial. Resolución espectral. Resolución radiométrica. Resolución temporal. Relación entre diferentes tipos de resolución. Tema 2.5. Sensores pasivos y sensores activos Sensores fotográficos. Exploradores de barrido. Radiómetros de microondas. Radar. Lidar.

• Módulo 3. Imágenes de satélite (6 h presencial, 6 h no p.) Tema 3.1. lnterpretación visual de imágenes. Criterios visuales para identificar cubiertas. Elementos de análisis visual. Ejemplos. Tema 3.2. Correcciones y realce. Operaciones de utilidad general. Histograma. Correcciones de la imagen. Corrección radiométrica. Corrección geométrica. Realce de la imagen. Contraste. Pseudocolor. Filtros. Tema 3.3. Generación de información temática. Cálculo de variables continuas. Clasificación digital. Análisis multitemporal. Verificación de resultados.

• Módulo 4. Aplicaciones de la teledetección (4 h presencial, 2 h no p.) Tema 4.1. Aplicaciones. Meteorología. Climatología. Oceanografía. Usos del territorio. Impacto de infraestructuras. Urbanismo. Incendios forestales.

Tema 4.2. Sinergia SIG y Teledetección. Introducción a los sistemas de información geográfica. La teledetección como fuente de datos para un SIG. Ejemplos.

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Módulo 5. Recapitulación (2 h presencial, 0 h no p.) Tema 5.1. Resumen y metodología para el trabajo final.

4.4. Materiales. El primer día de clase el profesor da a cada alumno un CD con: las presentaciones que “haría” en clase en las sesiones presenciales de los conceptos de la asignatura; los enunciados de los ejercicios a presentar; textos bibliográficos o tutoriales (en diversos idiomas) y material necesario para hacer algunas actividades (software, imágenes, direcciones de interés en Internet,...). La ficha de la asignatura, incluyendo el calendario de sesiones y los enunciados y materiales de las actividades programadas, se introduce en el apartado “Ale: IFIS” de un servidor propio del profesor, pudiéndose contactar con el profesor por medio del correo electrónico. Para resolver cualquier duda, los alumnos tienen acceso a la biblioteca específica del departamento, con más de 50 libros específicos de teledetección, CD-ROMS de la Agencia Espacial Europea, de la NASA, revistas especializadas y software comercial adquirido por el grupo de investigación. 4.6. Evaluación. La evaluación es una etapa imprescindible en todo proceso de formación ya que permite controlar el nivel de calidad del programa, proporciona información para introducir las modificaciones oportunas para alcanzar los objetivos previstos y mide el efecto generado en los alumnos. La evaluación de la asignatura tiene en cuenta la nota del trabajo final (exposición oral 15% , póster: 25%), la nota de los ejercicios de simulación y laboratorio (40%) y la nota de la evaluación continuada (20%). 5. ASPECTOS METODOLÓGICOS EVALUADOS Diversos han sido los aspectos metodológicos involucrados en el desarrollo de IFIS. Algunos han sido premeditados y otros han aparecido a lo largo de las sesiones como consecuencia del clima reinante en el aula. La participación de los estudiantes ha sido una constante la cual ha sido estimulada a partir de las imágenes mostradas en cada sesión. Un ejemplo lo constituye la discusión que puede originarse de la visión de la diapositiva que se muestra a continuación. A partir de esta imagen, evidentemente dentro de un contexto, se les puede plantear a los estudiantes una serie de preguntas básicas que originan indefectiblemente otra cadena de preguntas dependiendo de las respuestas previas. Una pregunta que no debe faltar es requerir la opinión sobre la respuesta o comentario de otro compañero. Por ejemplo, se puede iniciar la discusión preguntando sobre lo que ven en la foto, qué satélite tomó la instantánea, qué proceso pude haber seguido la imagen original hasta convertirse en la que se ve,... Las respuestas nos conducirán allá donde el profesor le interese llegar, ya que es de esperar que se produzcan comentarios del tipo: el campo de aplicación es el de la meteorología; el tema que se puede

estudiar con este tipo de imagen es el de la circulación general atmosférica; la imagen es una composición de tres imágenes cada una tomada por un satélite geoestacionario diferente; los perfiles de los continentes han sido superpuestos a la información previa; para imprimirla se recomienda hacer el negativo del fondo; ... y, a continuación, volver a formular nuevos interrogantes hasta que se incida sobre lo que se quiera destacar como: de qué banda del espectro electromagnético es la idónea para estudiar la atmósfera, qué distribución de satélites geoestacionarios recomendarían para tener una visión conjunta de todo el planeta; qué problemas se tienen al cambiar el tipo de proyección cartográfica; qué formato para esta imagen sería el idóneo para manejarla con algún programa informático específico;...

Otro aspecto interesante, observado durante las clases presenciales, ha sido el constatar lo adecuado que resulta involucrar varios idiomas en la docencia de una misma materia. La excusa de utilizar “buscadores” en internet y tener que dar una palabra clave, en inglés normalmente, ha facilitado el trabajar los conceptos básicos (definiciones de conceptos). Un ejemplo ilustrativo se da ya en la primera actividad encargada a los estudiantes: “Facilitad al profesor información referente al último satélite de observación de la tierra que se haya puesto en órbita”. Al comentar los trabajos individuales correspondientes en esta actividad se percibe que los alumnos confunden el primer día de clase (hay que procurar no dar pistas el primer día) los conceptos satélite, cohete, lanzadera; igualmente pasan por alto si la fecha de lanzamiento es coincidente o no con la que aparece en el noticiario de donde extraen la información, y además, no prestan atención a que el objetivo es algún aspecto relacionado con nuestro planeta. Todo parece claro cuando al comentar sus entregas se les dice que hubieran dado en el clavo si hubieran dado como palabra clave “Last Earth Observation satellite”. Los trabajos que entregan los estudiantes correspondiendo a la segunda actividad también orientan sobre el enfoque día a día de la asignatura. Se ha indicado anteriormente que el sujeto de estudio es nuestro planeta, ya que IFIS está concebida por el profesor como una herramienta más dentro de la

ambientalización curricular de los planes de estudio en la EUPM. En esta actividad se les pide elaborar una ficha de una extensión de sólo una página, en la que figuren un título, una imagen de satélite, una breve descripción de la misma y un comentario personal sobre ella. Al revisar las fichas entregadas y leer los comentarios, se observa el tipo de preocupación que tienen los estudiantes sobre nuestro planeta. Hay quién muestra el estrecho de Gibraltar y su comentario gira entorno a la inmigración; hay quien muestra un precioso atolón y le sugiere el armamento nuclear; hay quien muestra el Delta del Nilo y le preocupa el cambio climático que puede generar una elevación del nivel del mar; y así podríamos referir muchos más ejemplos. Otro punto a resaltar, de cara a una valoración positiva de la asignatura, se debe al interés manifestado por los estudiantes en la queja expuesta al profesor cuando, por limitaciones de tiempo, no han podido exponer sus trabajos finales en una última sesión. El hecho de poder consultar los trabajos del resto de compañeros por “internet” eliminó el “sorprendente” pesar (ejemplo: http://meteor.upc.es/ifis/). Esta circunstancia nos recuerda que no hay “buena” formación si el mensaje emitido no tiene “feed-back” del receptor (alumno) hacia el emisor (profesor). CONCLUSIONES Se ha observado a lo largo del desarrollo de la asignatura de libre elección “(In)formación con imágenes de satélite” que este tipo de asignaturas, por no tener un “corsé” que imponga la clase magistral como método docente más apropiado, provoca en los estudiantes actitudes positivas, es decir, los estudiantes están abiertos a adquirir nuevos conocimientos, sienten la necesidad de aprender más allá de su especialidad, y son conscientes de ello, y siguen todas las propuestas del profesor. Se trata, pues, de una experiencia que anima al uso de las nuevas tecnologías de la información y comunicación, ahora que la meta es enseñar a aprender. Pese a las dificultades que implica ofrecer una ALE en nuestra Universidad, el tener pocos estudiantes por grupo permite plantear la formación a distancia, basar la formación en la discusión de los conceptos y, como acabamos de decir, utilizar las nuevas herramientas que ofrece el mundo multimedia. La retroalimentación que recibe el profesor de sus estudiantes, por lo general justifica que no sea necesario renunciar a la rigurosidad en la exposición de conocimientos específicos, ni tampoco a incitar en aquellos la curiosidad por temas colaterales (en IFIS es el medio ambiente y la sostenibilidad). Más información sobre la asignatura puede encontrarse en la página: meteor.upc.es/ale.html REFERENCIAS http://meteor.upc.es/ale.html