Projecte de CFD

Nom del o de la docent: Elisabet Mas de les Valls

Temporització: Transformació de tota l’assignatura

Metodologia: Aprenentatge basat en projectes, Activitats de seguiment, Pedagogia feminista

Mida del grup-classe: <= 15 estudiants

Nivell d’estudis: Màster

Titulació, quadrimestre dins la titulació i assignatura: MUEN, Q2, Computational Fluid Dynamics Applied to Nuclear Technology.

Possible adaptació de l’activitat a altres assignatures: Extrapolable a altres assignatures similars

Descripció de l’activitat:

Es tracta d’un projecte que es va realitzant al llarg del curs a mode de PBL. El projecte en sí és l’estudi numèric d’algun fenomen de transferència de calor en fluids relacionat amb l’àmbit de la tecnologia nuclear. 

El projecte serveix per veure la part aplicada de la teoria que es va impartint al llarg del curs.

Els punts caracterstics que fan d’aquest projecte una bona pràctica són:

• La temàtica d’estudi la decideix l’estudiantat, tot i que sempre ha d’estar dins l’àmbit de la tecnologia nuclear i ha d’incloure fluids i transferència de calor. L’elecció es fa de la següent manera:
  • Cada estudiant busca un article de revista relacionat amb un tema que li agradi i prepara una entrada al fòrum d’Atenea exposant la temàtica, quin podria ser l’estudi a realitzar i donant la referència a l’article d’on ha extret la idea.
  • Tothom comenta sobre les propostes dels altres companys i companyes fins a assolir consens. Principalment aquest diàleg es fa via Atenea (és una de les tasques avaluables) però si no hi ha concerns, s’acaba de decidir a classe.
  • Un cop decidida la temàtica, cada estudiant ha de llegir un parell d’articles sobre aquella temàtica. Els articles no es poden repetir. Es fa una base de dades comuna amb la informació dels articles llegits.
  • Ja en grups de 3/4 estudiants, es prepara una presentació basada en els articles llegits i proposant un fenòmen concret a estudiar (pot ser una optimització de la geometria, l’estudi de fluxes secundaris, …). 
  • Debatim les propostes després de les presentacions i acabem de decidir quin estudi realitzarem. Cada grup farà el mateix estudi però amb alguna petita variació, a mode d’estudi paramètric per poder entendre millor el fenomen i alhora poder ajudar-se entre equips gràcies a la similitud entre els diferents estudis.
• Anàlisis de gènere de l’ambit d’estudi. La base de dades que es crea de forma cooperativa inclou no només aspectes tècnics dels estudis publicats, sinó també l’anàlisis de gènere de l’autoria i de la persona responsable de l’equip d’investigació. A més, d’aquesta manera també conèixen les revistes més implicades amb la temàtica d’estudi i els grups de recerca més punters. Les dades desagregades per sexe (compte que només ens basem en el nom i, a vegades, en una fotografia) es comparen amb la predicció del propi estudiantat en un test respòs a l’inici del curs. Això obre una mica de debat sobre la situació actual i quines mesures es podrien incorporar per aconseguir la paritat.
• L’avaluació final de l’assignatura inclou un exàmen escrit i individual amb preguntes obertes relacionades amb la teoria i aplicades al projecte. Per exemple, es mostra una evolució d’una temperatura al llarg del temps a on es veu que hi ha inestabilitats numèriques, s’indiquen les condicions físiques i numèriques amb les que s’ha obtingut aquell resultat (que coincideixen amb les del projecte) i es demana que expliquin les causes d’aquestes inestabilitats. En aquest examen queda molt clar qui ha assolit els coneixements i si han entès l’estudi realitzat al llarg del projecte. Però com que durant l’any l’estudiantat està molt enfocat a anar realitzant a temps tots els entregables (que són setmanals), sovint s’obliden de realment estudiar la teoria i quan la necessiten per entendre problemes de l’estudi numèric, no la tenen a mà. Això, a més, a portat a obtenir notes de l’examen final molt baixes. Per evitar aquesta situació, s’han fet dos examens pilot (però amb pes a l’avaluació) del mateix estil que el final al llarg del curs. Aquests exàmens es podien fer amb els apunts, però sense internet. L’efecte d’aquests entrenaments a la nota de l’examen final ha estat molt positiva, tot i que cap pregunta es repetia, evidentment..
• Després de l’examen final es fa un descans d’uns 30 minuts i es procedeix a fer un role-play. Aquest role-play implica una preparació prèvia, el role-play en sí, i un espai d’anàlisi i debat posterior:
  • Cada equip (que n’acostumo a tenir 3 o 4) tria un rol d’equip que inclou el grup d’enginyeria que ha fet l’estudi, l’equip que dirigeix l’enginyeria que ha fet l’estudi, l’empresa que sol·licita l’estudi per poder dissenyar un nou component/reactor/… i l’empresa de seguretat nuclear que valida tant el procés com els resultats.

• Cada membre d’un equip defineix el rol individual: nom, càrrec, interessos personals, interessos laborals, hobbies, el que espera de la reunió i la seva estratègia durant la reunió. Això és també un lliurable avaluable.
• El dia del role-play es deixa que l’estudiantat autogestioni tot el procés. Només hi ha la condició de que l’equip que representa els i les enginyeres que han fet l’estudi exposin l’estudi (o la part de l’estudi que els interessi presentar) amb una presentació oral. El role-play acostuma a durar gairebé 60 minuts i sempre ha fluid molt bé.
• Quan ja l’estudiantat dona per acabat el role-play, s’analitzen no només els aspectes tèncnics sinó també aspectes més de gestió de l’equip, de tàctiques seguides, de llenguatge no verbal, …

Treball en equip:

Els equips són de 3-4 persones, preferiblement 3. Es formen lliurement i com que sempre hi ha hagt molt poques noies (màxim 2 i no s’han posat juntes), no ha sigut pertinent parlar de la distribució per sexe dels membres dels equips.

Cada setmana es va avançant el projecte. Això implica que:

• A l’inici de la classe es comenta la feina lliurada durant la setmana, la seva qualitat i com millorar-la. La docent va anotant el temps que hi han dedicat ja que sovint a l’inici de curs van perduts i cal orientar-los per tal que no dediquin un temps exagerat a les tasques. 
• Es continua avançant la teoria o l’estudi del fenomen i indicant com realitzar-lo amb el software OpenFOAM. Es dona una mica de temps per tal que, cada estudiant de forma individual avanci en l’estudi. És importnat que a l’aula treballin cada estudiant amb el seu ordinador per garantir l’aprenentatge. Evidentment ho fan distribuïts en equips i els membres d’un mateix equip es van ajudant.
• Es donen les indicacions (i es deixen per escrit a Atenea) pel següent lliurable. La gran majoria de lliurables són en equips, però de tant en tant se’n posa algún d’individual.

Sistema d’avaluació de l’activitat i impacte en l’avaluació de l’assignatura:

En aquesta assignatura cada setmana l’estudiantat ha de presentar alguna cosa, ja sigui al fòrum, una tasca o una presentació oral. Aquestes feines sovint son en equip, però no totes. La següent figura mostra una idea del sistema d’avaluació de l’assignatura:

Els entregables tenen un pes específic que s’adapta en funció de les hores de feina que impliquen.

Promoció de la presencialitat a l’aula:

Es tracta d’una assignatura a on cada dia es combina teoria i pràctica. Per tant, la presencialitat és imprescindible. No hi ha una nota corresponent a la presencialitat, però afectarà inevitablement a les diferents tasques.

Només un any es va tenir alguna falta reiterada i es va observar clarament com la causa era un únic estudiant que arrosaegava als membres del seu equip. Des de llavors, es comenta a classe que s’assumeix que tothom assistirà activament a totes les classes i no hi ha hagut cap més problema.

Evidències de la valoració de l’estudiantat:

Tradicionalment aquesta assignatura s’ha valorat amb un 5/5 excepte un any, en que es va valorar amb un 3/5. Aquell any les simulacions van resultar força difícils i l’estudiantat treballava amb versions diferents del codi OpenFOAM, per tant, realment aconseguir resultats numèrics del cas d’estudi va resultar molt difícil i algo caòtic (en funció de la versió de l’estudiant). 

L’estudiantat agraeix molt:

1. El treball continu, amb indicacions precises i amb un seguiment individualitzat que els dona l’oportunitat de corregir els errors
2. La flexibilitat en les dates límit de les entregues al final de quadrimestre, quan se’ls junta amb les entregues d’altres assignatures
3. El diàleg constant per saber com porten l’assignatura i els punts que cal treballar més
4. El combinar la teoria amb la pràctica

Tot i les resistències inicials a efectuar un role-play al final de l’assignatura, tothom l’acaba gaudint molt i donant les gràcies per haver-lo inclòs.

Algunes noies m’han agraït molt el haver parlat de les desigualtats encara existents de gènere a les enginyeries i obrir el debat per proposar accions correctores. 

Proporció d'hores dedicades pel professorat respecte les hores dedicades per l'estudiantat:

El càlcul és  hores professorat / hores estudiantat. Les hores de professorat inclouen la preparació, l'execució i l'avaluació. Les hores de l'estudiantat inclouen tant el treball dins l'aula com fora de l'aula.

Tal com està dissenyada, l’assignatura és molt maca, però implica algo de risc pel professorat (ja que la temàtica del projecte la tria l’estudiantat) i molta feina. Les tasques s’han de revisar setmana a setmana per donar feedback i reorientar les classes. Les simulacions s’haurien de provar abans de fer-les l’estudiantat. Per tant, estariem parlant d’una dedicació de 1/2.

Recomanació per als companys i companyes a l’hora d’implementar aquesta activitat:

Sempre és arriscat dissenyar projectes amb l’estudiantat, ja que el repte plantejat pot resultar ser massa complex. Per aconseguir que l¡’avenç delñ projecte sigui fluid cal que:: 

1. La temàtica consensuada amb l’estudiantat no sigui excessivament complexa i, a poder ser, que el o la docent ja hi tingui experiència prèvia.
2. Que tot l’estudiantat treballi amb la mateixa versió del programari. Si es fa a les aules informàtiques aquest punt queda cobert per defecte, però si es fa amb els ordinadors personals de l’estudiantat, degut als diferents sistemes operatius, pot ser un punts crític a resoldre.

A l’estudiantat li costa agafar la rutina de la participació i del treball continu. Les primeres sessions són d’adaptació i no és estrany haver de qualificar amb un 0 alguna de les entregues ja que l’estudiantat no es creia que realment s’havia de fer feina cada setmana. Però després d’un parell de setmanes tothom comença a agafar ritme i l’assignatura flueix bé. 

Per un bon funcionament del role-play cal:

1. Definir molt clarament els roles generals (no els individuals) per part del o de la docent
2. Que l’estudiant prepari amb antel·lació el seu propi rol: que defineixi les preferències i objectius (no només laborals), com enfocarà la reunió i què n’espera treure.
3. Permetre a l’estudiantat que adapti l’entorn a on es farà el role-play
4. No intervenir en el role-play, ni en la distribució de l’espai, ni en com pensen inciar-lo (s’aprèn molt de veure qui agafa el lideratge, com es presenten, …)
5. Analitzar aspectes tècnics al final del role-play, ampliant els coneixements. És un molt bon moment per donar les últimes indicacions tècniques.
6. Analitzar aspectes socials observats al role-play. Qui agafa el lideratge, qui ha respectat el seu rol inicial i qui no, quins rols de gènere apareixen….Inclús és un molt bon moment per donar-los indicacions per la seva vida laboral, com transmetre la informació, com ser més creibles, … És un moment en el que estan relaxats i relaxades, s’ho han passat bé i estan molt receptius i receptives a noves indicacions.

Per tal de reduir la dedicació del professorat es recomana:

1. Dissenyar lliurables molt fàcils de revisar. Per exemple, com a resultat d’una simulació es pot demanar un perfil de temperatures concret (una imatge de bona qualitat) i un paràgraf explicant el fenomen observat. Res d’informes llargs pels lliurables setmanals.
2. Només hi ha un document llarg a entregar, que es fa en equips, i consisteix en la redacció d’una article amb els fonaments teòrics aplicats a un cas senzill (amb Python). Per corregir-lo de forma ràpida, a Atenea es mostren els criteris ja organitzats en els apartats del document. No hi ha un document amb els resultats del projecte, només l’examen i el role-play