Aplicación didáctica de modelos dinámicos reales (flumes) y a escala (3D) en el análisis de los procesos dinámicos de formación del relieve
Didactic application of real dynamic models (flumes) and to scale (3D) in the analysis of dynamic processes of relief formation

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Garrote Revilla, Julio and Uribelarrea del Val, David and Sanz Santos, Miguel Angel and Martín Duque, Jose Francisco and Blanco Argüello, Agustín and Page Antequera, Jesús and Terol Terol, Paloma and Sarobe García, Héctor and Peréz Menéndez, Loreto and Gómez Garre, Daniel and Durán Cerrato, Daniel and Comas López, Nuria (2021) Aplicación didáctica de modelos dinámicos reales (flumes) y a escala (3D) en el análisis de los procesos dinámicos de formación del relieve. [Proyecto de Innovación Docente]

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Abstract

El eje vertebrador de este proyecto de innovación docente es la utilización de herramientas prácticas y didácticas para la enseñanza de los procesos que modelan el territorio y configuran el paisaje. De tal forma que mediante la utilización de estas herramientas en el laboratorio, se trasladarían las clases magistrales desarrolladas en aulas convencionales hacia unas clases más dinámicas en laboratorio, en las que el alumnado puede ver y manipular el “resultado” de la actuación de los procesos superficiales que modelan la superficie terrestre (con especial énfasis en la dinámica fluvial y procesos de ladera).
Para alcanzar estos objetivos se plantean tres vías de actuación dentro del proyecto, que son complementarias entre sí. Como eje principal del proyecto se plantea la construcción de un modelo físico a escala (flumes) en el que se puedan representar los procesos de erosión – transporte – sedimentación ligados a la dinámica fluvial, y su dinámica en función del tipo de río (sinuoso - meandriforme o trenzado). La misma instalación (flume) también sirve de soporte para analizar procesos superficiales como la erodabilidad del terreno o vulnerabilidad a la erosión, utilizada en la Universal Soil Loss Equation (USLE). La implementación de esta vía de actuación se ve sólidamente respaldada por la formación y líneas de investigación de los componentes PDI de la solicitud, que forman parte del Grupo de Investigación UCM 910391 – “Geomorfología Ambiental y de Riesgos”.
La utilización de los modelos físicos a escala es común en instituciones de enseñanza de otros países; existiendo incluso empresas que los fabrican y comercializan (los conocidos modelos EMriver de “Little River Research & Design”). Estos modelos pueden ser de estructura fija o móvil, en función del tamaño de los mismos; como ejemplo de los primeros, el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) tiene grandes (y costosos) flumes fluviales y costeros. Nuestro objetivo no es tan ambicioso en cuanto a las dimensiones de la infraestructura, buscando elaborar un flume de tipo móvil, mucho más pequeño y económico, que se adapta perfectamente a los objetivos didácticos propuestos. Los modelos de estructura móvil son perfectamente útiles para la observación y análisis los citados procesos superficiales.
La segunda vía de actuación planteada en el proyecto tiene que ver con el registro del modelo físico. Esto es, los modelos flume permiten la observación directa de procesos geomorfológicos, pero como son dinámicos, hacen difícil la cuantificación de los procesos y el registro de las formas resultantes. Habitualmente el registro se hace con fotografías y videos, pero no dejan de ser cualitativos. En este caso proponemos hacer un registro cuantitativo. Para ello utilizaremos la fotogrametría, una técnica bien conocida por el equipo, que la aplica a casos de estudio reales. En el laboratorio se tomarán fotografías cenitales del flume, a intervalos temporales pre-definidos, con dos cámaras fijas con estereoscopía (con solape de un 70%). Mediante un software específico de fotogrametría se introducirá a los estudiantes a esta técnica, la cual nos permite la generación de modelos digitales 3D del relieve o modelos digitales de elevaciones (MDE). Esta técnica requiere de cierta experiencia y no se conocen hasta la fecha casos de uso en flumes. Es más, sería posible hacer varios modelos digitales a medida que el modelo flume evoluciona. Así, se obtendrá una secuencia temporal de cambios y se podrá analizar la evolución tridimensional del terreno. Un ejemplo clásico es la migración lateral de un cauce o la evolución de una cárcava en una ladera.
Tercera vía de actuación, impresión 3D. Hasta ahora, hemos logrado observar procesos geomorfológicos en el laboratorio y su documentación digital. Creemos que un paso muy interesante es el de trasladar el modelo físico, efímero, a un modelo definitivo, a escala menor y en 3D, que pueda ser utilizado a posteriori en las clases. Precisamente los modelos digitales de elevaciones generados a partir de técnicas fotogramétricas pueden ser impresos físicamente en impresoras 3D. Se cierra así un círculo entre la observación práctica de los conceptos teóricos, el registro digital y cuantitativo de los resultados y la conservación física de los mismos. Las técnicas de diseño e impresión 3D, que están en pleno auge de desarrollo e implementación en la aulas, son perfectas para generar modelos del paisaje que los alumnos puedan tocar, analizar y medir directamente sobre ellos. Pasarán a formar un colección de paisajes, procesos y formas que se utilizarán en clase acompañados de su correspondiente documentación teórica, gráfica (video). El uso de la impresión 3D se antoja como una de las mejores formas de trasladar el territorio al aula. En este sentido, el citado Grupo de Investigación acaba de adquirir una impresora 3D, y por tanto sólo se incluye en el presupuesto actual los costes del material de impresión. Creemos que una de las mejores maneras de optimizar este recurso recién adquirido es precisamente “alimentarlo” con modelos físicos reales de laboratorio.
Finalmente, no deben despreciarse desde el punto de vista de la innovación docente tres aspectos importantes que pasan a describirse a continuación de manera breve:
En primer lugar, la capacidad de la propuesta aquí expuesta de generar material didáctico a partir de la grabación de imágenes y videos (time-lapse) de los procesos simulados. La capacidad de generar modelos de manera física, de tal forma que éstos pueden ser tocados y manipulados por los estudiantes. La posibilidad de diseño de experimentos prácticos de evolución fluvial o de cuantificación de procesos fluviales. Así como de los retos que se pueden proponer a los estudiantes, tanto desde el punto de vista conceptual como aplicado. Los datos recopilados en estos experimentos pueden ser además la base de otros ejercicios prácticos.
En segundo lugar, que el proyecto cuenta con la implicación de personal de todas las categorías consideradas en la convocatoria INNOVA. Tanto personal PDI, que deberán comandar el diseño conceptual de los experimentos, modelos, recopilación de datos, etc.; como personal PAS, que deberá liderar las tareas prácticas de construcción del modelo físico a escala y la recopilación de datos; como por último pero no menos importante, de estudiantes, los cuales deben jugar dos papeles principales: por un lado su implicación en todas las fases de desarrollo de los modelos y toma de datos, y por otro el servir de altavoz hacia sus compañeros de los conocimientos adquiridos.
Por último, cabe destacar la utilidad y transversalidad de la propuesta de este proyecto de innovación docente. Por su concepción, la utilidad de este proyecto abarca asignaturas pertenecientes a distintos Grados (Grado en Geología, Grado en Ingeniería Geológica, Grado en Geografía y Ordenación del Territorio, e incluso el Grado en Arqueología) y Postgrado (Máster en Geología Ambiental y Máster en Restauración de Ecosistemas); todo ello a través de su relación con diferentes asignaturas, como son principalmente la Geomorfología, la Geodinámica Externa, la Geología Ambiental, la Restauración Geomorfológica, o los estudios de Riesgos Geológicos (fluviales y de erosión de suelos).


Item Type:Proyecto de Innovación Docente
Divisions:Fac. de Ciencias Geológicas > Depto. de Geodinámica, Estratigrafía y Paleontología
Number of Pages:26
Título de serie o colección (PIMCD):Proyectos de Innovación y Mejora de la Calidad Docente 2019
Uncontrolled Keywords:Modelo a escala de río; Fotogrametría; Impresión 3D
Subjects:Sciences > Geology > Geodynamics
ID Code:63515
Deposited On:15 Jan 2021 11:27
Last Modified:15 Jan 2021 11:27

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