Ampliación y mejora de un servidor web destinado a la enseñanza de la física en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Valladolid.

El proyecto se ha realizado en el Departamento de Físcia de la Materia Condesada, Cristalografía y Minerología de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad de Valladolid. Cinco de los profesores (Esther Martín García, Blanca Martín Sánchez, Miguel Angel González Rebollo, Luis Felipe Sanz Santacruz y Oscar Martínez Sacristán) pertenecen a este Departamento, y el otro (Pablo Lucio de la Fuente Redondo) en el Departamento de Informática de la Facultad de Ciencias. Los objetivos del proyecto fueron la mejora y ampliación del servidor web, prestando especial atención a la sección dedicada a los exámenes de autoevaluación, y la evaluación del servidor a través del seguimiento personal de una serie de alumnos y su comparación con alumnos que no utilizaban el servidor. El trabajo se llevó a cabo simultáneamente en dos ámbitos: i) ampliación del servidor, donde los profesores han colaborado en simulaciones java, la introducción de problemas y cuestiones, resueltos y para exámenes tipo test y la creación de una práctica susceptible de ser realizada a distancia ii) seguimiento de un grupo de alumnos tutelados que trabajan por turnos en el servidor web y que realizaban además exámenes periódicos de la asignatura. Además, estos alumnos y su comparación con el resto se utilizaron para evaluar el servidor. Como puede verse en el documento adjunto, se ha conseguido dotar al Departamento de una serie de puestos de internet que pueden ser utilizados por los alumnos que no tienen acceso a la red en su casa para trabajar en las asignaturas Física I y Física II. Se realiza una tutela personalizada de estos alumnos, y además se ha puesto en marcha una rutina de exámenes tipo test (5 a lo largo de cada cuatrimestre) que pueden realizar voluntariamente los alumnos. En la evaluación de estos alumnos se ha observado que disminuye el fracaso, se fomenta el aprendizaje y la discusión entre ellos y se fomenta el trabajo en equipo. Paralelamente, se ha realizado también una amplia tarea en la creación de simulaciones java y prácticas via red con el objetivo de potenciar la eficacia de las prácticas y estimular a los alumnos al estudio a través de la visualización de los fenómenos físicos. Además, los trabajos han dado lugar a una comunicación oral en un Congreso (CINTEC, Aveiro) que también se presenta en el documento.

La introducción y utilización del concepto de diferencial en la enseñanza de la Física : análisis de la situación actual y propuesta para su mejora.

Intentar comprender el concepto de diferencial en la enseñanza de la Física y buscar propuestas de mejora. La muestra experimental del análisis de la enseñanza habitual, se compone de 45 textos, 210 profesores en activo y 732 estudiantes desde COU hasta el último curso de carreras científico-técnicas. La muestra del estudio de propuestas alternativas la componen 211 estudiantes de siete grupos experimentales, 210 profesores en activo, y dos profesores formados. En primer lugar, se realiza un estudio histórico sobre la evolución y génesis de los conceptos implicados en el Cálculo. En concreto, se centra en el concepto de diferencial, dada su importancia en el uso del Cálculo en las aplicaciones físicas. El estudio realizado, desde una finalidad didáctica, lleva a identificar tres concepciones básicas sobre la diferencial: Leibniz, Cauchy y Fréchet. Se analiza la utilidad y deficiencia de las dos primeras en las enseñanza de la Física. Se utiliza la idea básica de Fréchet , la estimación lineal de funciones complejas, como punto de partida para hacer una clarificación problematizada del uso del Cálculo en la Física, problemas que hacen necesario usar la diferencial, estrategia que utiliza el Cálculo para resolverlos y significado de los conceptos básicos -diferencial, derivada e integral- en el contexto de aplicación de esa estrategia. En segundo lugar, se analiza la enseñanza habitual. La hipótesis afirma que existen graves deficiencias en la enseñanza del Cálculo que afectan negativamente a la comprensión y las actitudes de los alumnos. Para someterla a prueba se utiliza un diseño experimental. En concreto, se obtienen veinte consecuencias contrastables que se estudian con un total de 19 instrumentos distintos. La tercera parte consiste en la búsqueda de propuestas alternativas. La hipótesis que se plantea afirma que es posible utilizar la clarificación realizada para introducir mejoras en la enseñanza, desde los primeros momentos en que se usa el Cálculo diferencial. Los resultados del análisis de la enseñanza habitual confirman la validez de la hipótesis, es decir, se hace un uso operativo del Cálculo, sin entender lo que se hace, provocando bajas expectativas y actitudes negativas. En cuanto a los resultados de la búsqueda de propuestas alternativas, muestran que los materiales diseñados para utilizar la nueva propuesta desde 3õ BUP proporcionan ocasiones de aprendizaje, mejorando significativamente, en relación a los grupos de control, la comprensión y actitud de los alumnos que aprenden con ellos. Por otra parte, los profesores que asisten a un curso de formación en el que se les presenta la nueva propuesta, mejoran su comprensión y uso del Cálculo diferencial, y valoran positivamente su potencialidad para ser usada en las clases de Física. Todo ello constituye una clara validación de nuestra segunda hipótesis. Existía un grave problema, de carácter confuso y sin abordar que se transforma en un problema investigable, y se abren vías para su solución que aún quedan por explorar.

Ampliación, mejora y evaluación de un servidor web destinado a la disminución del fracaso escolar en la Universidad.

Realizado en la E.T.S. de Ingeniería Industrial de la Universidad de Valladolid, por 5 profesores del centro, para la asignatura de Física y Fundamentos Físicos de la Ingeniería. Con objeto de luchar contra el fracaso académico en la Universidad de Valladolid se han llevado a cabo una serie de mejoras y ampliación de una herramienta de creación, gestión y aplicación de exámenes de tipo de respuesta múltiple, accesible a través de la Web. Se han ampliado los contenidos de la base de datos y se ha evaluado el servidor. Para llevar a cabo este proyecto, se ha utilizado el servidor del Departamento http://goya.eis.uva.es. El servidor permite el acceso a una base de datos con más de 1300 problemas y cuestiones resueltas por la física. Los problemas están clasificados por temas y llevan asociadas palabras clave para facilitar su localización. Dispone además de una herramienta para la realización de autoevaluaciones y exámenes con preguntas de respuesta múltiple. Se ha podido constatar, por una parte un aumento significativo en el porcentaje de aprobados, siendo por primera vez superior a uno la relación aprobados-suspensos, así como el número de alumnos presentados. Igualmente mejoran las calificaciones de los alumnos aprobados en relación a años anteriores.

Desarrollo de una plataforma telemática como soporte a la docencia de materias troncales de Ciencias Experimentales.

Se ha creado un grupo interdisciplinar de profesores de la Universidad de Valladolid de los Departamentos de Física de la Materia Condensada, Didáctica de las Ciencias Experimentales, Ingeniería Energética e Informática con el fin de desarrollar una plataforma telemática como soporte a la docencia universitaria para las materias troncales que imparten sus respectivos departamentos. El objetivo de este proyecto ha sido la optimización y ampliación de dos proyectos anteriores elaborados por los Departamentos de Física de la Materia Condensada e Informática bajo Internet, para ello, se ha necesitado rediseñar la base de datos existente, con este fin se ha trabajado en el gestor de la base de datos y del servidor web para acceder a la información contenida en la base de datos. Se ha creado una unidad didáctica sobre energía solar para ser introducida en el servidor desarrollado. Con estos objetivos se ha diseñado un nuevo servidor cuya dirección es: http://cervantes.eis.uva.es. Una de las principales mejoras conseguidas ha sido el desarrollo de un nuevo gestor de la base de datos, esto se ha debido a la necesidad de poder manejar e introducir datos desde cualquier ordenador conectado a Internet, sin necesidad de tener que hacerlo desde el servidor del departamento como sucedía hasta el momento. Esa conexión al gestor de la base de datos se realiza de una manera segura mediante SSL (Security Socket Layer). También se ha introducido un tablón de anuncios en el que tanto los profesores como los alumnos puedan introducir sus propios mensajes y ser respondidos por cualquier persona que acceda al sistema de consultas de la base de datos a través de Internet. Además se ha ampliado y mejorado la gestión y la estructura de los exámenes que los alumnos pueden realizar a través de Internet, así como las posibilidades para su utilización como instrumento de autorregulación del aprendizaje por parte de los alumnos. Otra mejora importante ha sido la construcción de un Conversor de Unidades cuya gestión va incorporada en la base de datos. Las necesidades de instalación son: sistema operativo Windows 2000 server, Internet Information server 5.0 y SQL Server 7. El material dsarrollado se encuentra en la web.

Creación de experiencias virtuales en física nuclear

El estudio de la radiactividad y su influencia en los seres vivos es un tema fundamental para la formación de los alumnos de los grados en Biología y Ciencias del Mar, y por lo tanto aparece incluido en el plan de estudios de la asignatura de Física de las dos carreras anteriormente mencionadas. A pesar de esto, dicha signatura no cuenta con ninguna práctica de laboratorio en el tema de radiactividad. Esto es debido, principalmente, al alto coste de los equipos y a cuestiones de seguridad. Con el objetivo de solventar este problema en la formación de los alumnos de Física hemos programado, usando el lenguaje JAVA, dos prácticas de laboratorio virtuales en el área de radiactividad. En una de las experiencias, el alumno mide la evolución de la actividad de una muestra radiactiva con el tiempo y a partir de esto podrá obtener la vida media del isótopo radiactivo estudiado, calcular la cantidad de isótopo que queda en la muestra al transcurrir un cierto tiempo, o evaluar el tiempo necesario que debe de transcurrir para que quede un cierto porcentaje del material radiactivo inicial. En la otra experiencia la medición de la actividad y la masa de una muestra dada de carbono de origen biológico, permitirá establecer la edad de la muestra usando el método del 14C. En ambas prácticas el alumno utiliza el instrumental virtual tal y como si estuviera en un laboratorio real con el instrumental adecuado. La interactividad de la práctica y la posibilidad de realizarla fuera de la universidad, a través de internet, hacen de los experimentos virtuales diseñados un excelente complemento a las prácticas tradicionales de laboratorio.

Trabajo de coordinación para la implantación del Máster en Optometría Avanzada y Salud Visual

Durante el curso 2013-2014 la Universidad de Alicante ha propuesto la implantación del Master en Optometría Avanzada y Salud Visual, dicha solicitud está siendo actualmente evaluada por la ANECA. Con el fin de coordinar la docencia de este Máster y dentro del Proyecto de Redes de Investigación en Docencia Universitaria 2013-2014, se ha creado una red formada por todos los profesores que han participado en la elaboración del plan de estudios. En esta red esta red se pretende la coordinación entre las distintas asignaturas para elaborar las guías docentes a partir de los datos de las fichas enviadas a la ANECA. Por otra parte también se ha modificado la memoria atendiendo a las alegaciones realizadas por la ANECA. Y se han desarrollado los contenidos, la metodología de las distintas actividades propuestas con el fin de asegurar la consecución de las competencias previstas.

Coordinación de asignaturas de Física en titulaciones de Grado y Master para Ingenierías y Arquitectura

En este trabajo de investigación docente realizamos una puesta en común y recopilación de materiales docentes relacionados con asignaturas de Física de titulaciones de Master y Grado orientadas a la ingeniería y la arquitectura impartidas en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alicante. Para ello se fomenta la comunicación e intercambio de experiencias entre los docentes de nuestro departamento que imparten estas asignaturas con la finalidad de optimizar los recursos humanos, técnicos y económicos disponibles. Todo el material recopilado se revisa previamente por cada docente y se publica en servidores conectados a una red interna del departamento lo que permite el acceso de todo el personal docente relacionado con estas asignaturas a dichos recursos docentes fomentando la colaboración, mejora y enriquecimiento profesional entre los miembros involucrados de nuestro departamento. De esta forma se mejora la calidad de las asignaturas sobre las que se realiza este trabajo repercutiendo positivamente entre el alumnado.

Grado en Geología de la Universidad de Alicante (2010-2014). Red de seguimiento

Con el comienzo del cuarto y último curso del grado en Geología en 2013-14, en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante se constituyó una red de seguimiento formada por todos los profesores coordinadores de semestre del citado grado. Esta red se enmarca en el programa de Redes de Investigación en Docencia Universitaria que la Universidad de Alicante ha implementado desde la implantación de los títulos de grado. El objetivo principal de esta red docente se ha centrado en realizar un seguimiento de la titulación en el marco de Sistema de Garantía Interno de Calidad (SGIC) y en desarrollar herramientas que favorezcan, tanto el buen funcionamiento del título, como la gestión interna del seguimiento del mismo. El método de trabajo se ha basado en reuniones en las que los miembros de la red han planteado y debatido los parámetros e indicadores de seguimiento de la red. Esta red ha trabajado conjuntamente con otras comisiones de la titulación como la Comisión del Grado en Geología (CGG), la Comisión de Trabajo de Fin de Grado en Geología (CTFGG) o la Comisión de Garantía de Calidad de la Facultad de Ciencias (CGCFC).

MoS2 eta WS2 monogeruzen egitura elektroniko eta magnetikoaren ab-initio kalkuloak

Bi dimentsiotako materialetan presente diren propietate elektroniko bereziek betidanik piztu izan dute komunitate zientifikoaren interesa. Idealki atomo bakarreko lodierako materialak diren hauek hasiera batean joku teoriko huts zirela uste bazen ere, A.K. Geim eta K.S. Novoselov-ek kontrakoa frogatu zuten lehenengo aldiz grafenoa sintetizatuz[1]. Grafitoa osatzen duen geruzetako bakoitza den grafenoak guztiz anomaloak diren pro- pietate elektronikoak dauzka, Dirac-en motako sei puntuz besterik ez osatutako Fermi gainazala duelarik. Honen ondorioz, eroapen elektroiak masa gabekoak balira bezala higitzen dira mobilitate elektronikoa areagotuz. Propietate berezi hauetaz baliatuko liratekeen aplikazio teknologiko posibleek[2] material honekiko interesa egun arlo zienti- fikotik at ere hedatzea eragin du. Grafenoaren sintesiaren errekonozimendu gisa Geim eta Novoselov-ek 2010ean fisikaren Nobel saria lortu zuten. Hala ere, grafenoa ez da sintetiza daitekeen material bidimentsional bakarra. Grafenoa lortzeko teknika bera erabiliz (banantze mikromekanikoa), Geim eta Novoselov-ek zu- zendutako taldeak M oS2 eta N bSe2 sintetizatzea lortu zuen[3]. Konkretuki, M oS2 mo- nogeruza erdieroalea izanik transistoreak minimizatzeko prozesuan silizioaren ordezkari gisa jarduteko hautagaia da. Hala ere, hau egin ahal izateko bere propietate elektro- nikoak sakonkiago aztertzea komeni da. Gradu amaierako lan honetan material honen egitura elektronikoaren eta magnetikoaren karakterizazio teorikoan aurrerapauso txiki bat egitea izan dugu helburu. Horrez gain, W S2 materiala ere era berean landu da, tungsteno atomoa pisutsuagoa izatean, spin-orbita elkarrekintzaren eragina nabariagoa izatea espero baita. Modu honetan, lan hau hiru atal nagusitan banatzen da. Lehenengoa teoriari dago- kio, DF T (Dentsitatearen Funtzionalaren Teoria) inplementatzeko oinarri teorikoa lan- du delarik. Magnetizazioa aztertzeko ezinbestekoa den espina inplementatzeko modua ere aztertu da, eta baita egin beharreko hurbilketen eta pseudopotentzialen metodoaren azalpen bat eman ere. Bigarren atalean QuantumEspresso kodea erabiliz burututako ab-initio kalkuluen deskripzio eta emaitzak aurkeztu dira, azkenei dagokien interpreta- zioa eginez. Bertan M oS2 -n bolumenetiketik monogeruzara pasatzeak egitura elektroni- koan duen eragina aztertu da, ondoren M oS2 eta W S2 monogeruzen banda egitura eta magnetizazioan analisi sakonagoa eginez. Azkenengo atalean ateratako ondorioak idatzi dira, etorkizunerako lanetarako ateak zabalduz.

Fabrication and characterization of metallic nanowires

The shape of metallic constrictions of nanoscopic dimensions (necks) formed using a scanning tunneling microscope is shown to depend on the fabrication procedure. Submitting the neck to repeated plastic deformation cycles makes it possible to obtain long necks or nanowires. Point-contact spectroscopy results show that these long necks are quite crystalline, indicating that the repeated cycles of plastic deformation act as a “mechanical annealing” of the neck.

Quantum interference in atomic-sized point contacts

The conductance of atomic-sized metallic point contacts is shown to be strongly voltage dependent due to quantum interference with impurities even in samples with low impurity concentrations. Transmission through these small contacts depends not only on the local atomic structure at the contact but also on the distribution of impurities or defects within a coherence length of the contact. In contrast with other mesoscopic systems we show that transport through atomic contacts is coherent even at room temperature. The use of a scanning tunneling microscope (STM) makes it possible to fabricate one atom contacts of gold whose transmission can be controlled by manipulation of the contact allowing inelastic spectroscopy in such small contacts.

Calibration of the length of a chain of single gold atoms

Using a scanning tunnelling microscope or mechanically controllable break junction it has been shown that it is possible to control the formation of a wire made of single gold atoms. In these experiments an interatomic distance between atoms in the chain of ∼3.6 Å was reported which is not consistent with recent theoretical calculations. Here, using precise calibration procedures for both techniques, we measure the length of the atomic chains. Based on the distance between the peaks observed in the chain length histogram we find the mean value of the interatomic distance before chain rupture to be 2.5±0.2 Å. This value agrees with the theoretical calculations for the bond length. The discrepancy with the previous experimental measurements was due to the presence of He gas, that was used to promote the thermal contact, and which affects the value of the work function that is commonly used to calibrate distances in scanning tunnelling microscopy and mechanically controllable break junctions at low temperatures.

Magnetization reversal of ferromagnetic nanowires studied by magnetic force microscopy

The magnetization reversal of two-dimensional arrays of parallel ferromagnetic Fe nanowires embedded in nanoporous alumina templates has been studied. By combining bulk magnetization measurements (superconducting quantum interference device magnetometry) with field-dependent magnetic force microscopy (MFM), we have been able to decompose the macroscopic hysteresis loop in terms of the irreversible magnetic responses of individual nanowires. The latter are found to behave as monodomain ferromagnetic needles, with hysteresis loops displaced (asymmetric) as a consequence of the strong dipolar interactions between them. The application of field-dependent MFM provides a microscopic method to obtain the hysteresis curve of the array, by simply registering the fraction of up and down magnetized wires as a function of applied field. The observed deviations from the rectangular shape of the macroscopic hysteresis loop of the array can be ascribed to the spatial variation of the dipolar field through the inhomogeneously filled membrane. The system studied proves to be an excellent example of the two-dimensional classical Preisach model, well known from the field of hysteresis modeling and micromagnetism.

Absence of magnetically induced fractional quantization in atomic contacts

Using the mechanically controlled break junction technique at low temperatures and under cryogenic vacuum conditions we have studied atomic contacts of several magnetic (Fe, Co, and Ni) and nonmagnetic (Pt) metals, which recently were claimed to show fractional conductance quantization. In the case of pure metals we see no quantization of the conductance nor half quantization, even when high magnetic fields are applied. On the other hand, features in the conductance similar to (fractional) quantization are observed when the contact is exposed to gas molecules. Furthermore, the absence of fractional quantization when the contact is bridged by H2 indicates the current is never fully polarized for the metals studied here. Our results are in agreement with recent model calculations.