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Las aulas virtuales llegaron para quedarse. ¿Cómo realizar un ejercicio práctico del Departamento de Energía? (2021-US-30MP-842)

Ledi Trutna, JMP Educación, SAS
Diana Ballard, estadística, Brewer Science

El reto de impartir clases remotas de DOE reside en el ejercicio en vivo. Los estudiantes integran las piezas del DOE diseñando un experimento en conjunto, recopilando datos, analizándolos, generando modelos y realizando simulacros de confirmación. Pero, ¿cómo gestionamos, como instructores, estos ejercicios cuando estamos tan lejos de nuestros estudiantes? Tras presentar un DOE práctico realizado con estudiantes en un entorno remoto, ofrecemos sugerencias sobre cómo gestionar y ejecutar experimentos similares para grupos de cualquier tamaño.

Transcripción generada automáticamente...

Vocero	Transcripción
Olivia Lippincott	Entonces empezó la grabación así que para verificar esto las aulas virtuales llegaron para quedarse, ¿cómo hacemos un ejercicio práctico?
	La charla correcta Bien, y como usted entiende que esto se está grabando para su uso en la conferencia de la cumbre de descubrimiento de empleo y estará disponible públicamente en la comunidad de usuarios de JMP, ¿da permiso para esta grabación y uso?
	Sí.
Olivia Lippincott	Voy a salir de la cámara y silenciar el micrófono y una vez que lo haga, ustedes podrán comenzar.
Señora Trutna	Hola, soy Lady Trutna.
Diana Ballard	Y yo soy Diana Ballard de Brewer Science.
Señora Trutna	Estoy en SAS Education.
Diana Ballard	Ambos vivimos en Austin, Texas, y nos conocemos desde hace muchos años.
Señora Trutna	Diana, ¿cuánto tiempo llevas utilizando JMP en la enseñanza del DOE?
Diana Ballard	Comencé a utilizar JMP alrededor de 1996 y a enseñar DOE en 1994. ¿Y tú?
Señora Trutna	Comencé a enseñar DOE en 1987 y comencé a utilizar JMP en 1996.
Diana Ballard	Esto nos da 50 años colectivos de enseñanza del DOE.
	¿Somos tan viejos?
Señora Trutna	Sí, ya somos así de viejos. Así que hoy queremos conversar sobre nuestras experiencias realizando experimentos en el aula y enseñando el DOE, y cómo trasladar esos experimentos a un aula virtual.
Diana Ballard	No todas las clases del DOE cuentan con recolección de datos, así que ¿cuándo comenzaron a realizar este tipo de experimento en el aula?
Señora Trutna	Cuando estaba en Texas Instruments, comencé a enseñar diseño... diseño Toguchi de experimentos, de hecho, y tengo una catapulta para demostrar a los ingenieros escépticos cómo puede funcionar un experimento diseñado.
	Y desarrollé este ejercicio usando la catapulta, donde un equipo haría una lluvia de ideas sobre los factores, determinaría el proceso de medición, recopilaría datos, los analizaría y realizaría ejecuciones de confirmación, todo en el entorno del aula.
	Y estábamos lanzando una pequeña pelota de golf de plástico, midiendo dónde caía. Fue divertidísimo e hizo que el DOE cobrara vida para muchos de los ingenieros participantes. Lo usé durante años en el DOE, e incluso en algunas clases de SPC.
Diana Ballard	Vi el beneficio al empezar a dar clases juntos, cuando ambos trabajábamos como consultores y teníamos asignaciones en Simitech, pero en momentos diferentes. Y luego, a principios de la década del 2000, empezamos a dar consultoría para la misma empresa y a impartir clases juntos.
Señora Trutna	Y esa empresa realmente creía en los ejercicios prácticos, así que utilizamos helicópteros de papel y autos de juguete Lego y también aviones y pistolas Nerf.
Diana Ballard	Recuerdo ir de compras intentando comprar todos los coches de Lego más pequeños que encontraba en Walmart o Target, porque no duraban mucho y a veces perdíamos piezas. ¿Y esas catapultas? No eran muy buenas para viajar, pero los coches de Lego pequeños eran buenos y eran difíciles de encontrar.
Señora Trutna	Entonces, lo que todos estos experimentos tenían en común era una respuesta medible, como la distancia o el tiempo, y la recopilación de datos o la ejecución de un experimento.
	Fue rápido. No queríamos pasar tres horas recopilando datos. Quería que la recopilación de datos se completara en 30 minutos, así que necesitábamos algo rápido para tomar una medición.
Diana Ballard	Lo que nos lleva al aula virtual. Enseñamos por Zoom o Teams y nuestros estudiantes están dispersos por todo el país. ¿Cómo podemos experimentar con ellos en un aula mientras estamos tan distanciados físicamente?
Señora Trutna	Así que Diana y yo tuvimos una sesión de lluvia de ideas el verano pasado para hablar sobre cómo se podría realizar un experimento en este mundo virtual. Y puede que hubiera alcohol involucrado en esta sesión, pero...
	Podíamos asumir, al menos en ese momento, que casi todos trabajaban desde casa. Entonces, ¿qué tenían en casa para experimentar y cuáles serían los objetivos de este experimento?
	Así que queríamos que fuera lo suficientemente complejo para que nadie supiera la respuesta, pero lo suficientemente simple para que no fuera necesario recolectar datos.
	Para siempre. Así que decidimos hervir agua. Supusimos que todos tendrían acceso a una estufa, sartenes y un cronómetro, e íbamos a medir cuánto tardaba el agua en hervir.
Diana Ballard	Quien dijo que una olla vigilada nunca hierve se equivocó. Hicimos una lluvia de ideas sobre muchos factores,
	Esto generó muchas preguntas sobre cómo ejecutar el experimento. Así que diseñé uno en JMP y lo ejecuté.
	Y aprendí mucho sobre opciones. ¿A qué temperatura debo encender la estufa? ¿Cuál es el orden de operación?
	¿Cuándo pongo en marcha el temporizador? ¿Qué significa "hervir"? ¿Qué pasa si nunca hierve? En una ocasión, pensé que arruinaría mi olla, porque estaba a punto de dejarla seca, pero nunca llegó a hervir según nuestra definición de agua hirviendo.
Señora Trutna	Entonces, después de que Diana hizo su experimento, yo también tuve que hacer uno y luego pudimos llegar a un acuerdo sobre algunas cosas sobre el proceso de realización del experimento.
Diana Ballard	Por ejemplo, hay que empezar con una estufa fría y agua normal, no precalentada. Para minimizar el tiempo, no queremos hervir grandes cantidades de agua. Empezamos con una capacidad de una a cuatro tazas.
	Pero tuve algunas corridas que tardaron más de 15 minutos en hervir y otras que nunca hirvieron.
	Así aprendimos que la elección de un
	sartén ancha
	no funciona bien y decidimos eliminar esa sartén ancha.
Señora Trutna	Eliminamos algunos factores para reducir el tamaño del experimento. Por ejemplo, no hemos probado nada con la tapa puesta o descubierta, ni con el ventilador encendido o apagado. No hemos experimentado con ellos.
Diana Ballard	Y descubrimos que tenemos diferentes definiciones de "sal añadida". Estaba pensando en cucharaditas;
	Estabas pensando en guiones.
	Pero ambos teníamos curiosidad por saber si añadir sal haría que el agua fluyera más rápido.
Señora Trutna	Así que el verdadero reto fue ponernos de acuerdo sobre la definición de ebullición. En mi cocina de inducción, el agua se calienta muy rápido y empieza a hervir. Así que decidimos tener tres medidas.
	Primero, se forman pequeñas burbujas en el fondo de la estufa. Aquí les mostraremos unas diminutas burbujas. Pueden verlas en el lado izquierdo de la sartén, las burbujas que suben desde el fondo de la estufa.
	Y luego también vamos a medir cuándo se puede oír el agua hirviendo. Y por último, vamos a medir las burbujas grandes. Así que ahora, estas son las burbujas grandes. Entonces, ¿usted...?
	Haga clic en el cronómetro al comienzo de las burbujas grandes o ¿cuánto tiempo tiene que pasar antes de que pueda decir que está hirviendo?
Diana Ballard	Este fue el problema que tuve con la sartén plana, cuando solo tenía un poco de agua, nunca llegó a esa etapa de gran burbuja.
	Herví toda el agua pero yo
	Nunca detuvimos el cronómetro porque no se formaban burbujas grandes ni visibles. Así que decidimos que el factor de tipo de sartén debía ser solo de dos niveles, grande y pequeño, sin incluir el plano.
Señora Trutna	Y teníamos tamaños y tipos de sartenes similares, así que estas eran... estas eran mis sartenes grandes y pequeñas, y estas eran las sartenes grandes y pequeñas de Diana.
Diana Ballard	Supusimos que podría haber una interacción entre el tamaño de la sartén y el tamaño del quemador, porque sabemos por experiencias culinarias que la sartén grande en el quemador pequeño podría no calentarse tan rápido como la sartén grande en el quemador grande.
	Entonces, después de realizar ambos experimentos, ambos realizamos nuestros experimentos y compartimos nuestros resultados, quisimos probarlo con algunos participantes voluntarios (víctimas).
	Tenemos un grupo de estadísticos aquí en Austin, Texas, que alguna vez estuvieron afiliados a Simitech, y el grupo se ha expandido hasta convertirse en un grupo de nerds estadísticos que almuerzan juntos dos o tres veces al año (al menos, solíamos hacerlo antes del Covid).
Señora Trutna	Y ese experimento está aquí en este cuadro de esquema llamado experimento del almuerzo, pero lo que hicimos fue programar un almuerzo virtual, donde les pedimos a todos que nos ayudaran a recopilar algunos datos.
	Tuvimos siete participantes que aceptaron recopilar datos y diseñar un experimento y les asignamos dos ejecuciones a cada uno.
	Suponiendo que tengan una hornilla en la estufa y más de una sartén que puedan usar. Y sabíamos que tendríamos varios tipos de estufas, tanto de gas como eléctricas, y quizás no la misma cantidad,
	Así que creamos un método para realizar experimentos para que todos lo hicieran de la misma manera. Y dijimos: «Así es como queremos que realicen el experimento».
Diana Ballard	Creo que lo diseñamos como un bloque fijo con dos ejecuciones por bloque, de modo que cada persona recopilara datos en dos ejecuciones,
	Es fácil de lograr en unos 15 minutos, que es nuestro objetivo de tiempo, suponiendo que se establece la temperatura al máximo. Luego, podríamos recopilar los datos en una tabla y compartirla con todos.
Señora Trutna	Les mostraremos cómo diseñar esto en JMP. En la parte inferior del diario, tengo la tabla de respuestas y la tabla de factores, así que iré a DOE y a un diseño personalizado.
	Y cargar esos factores y respuestas. La tabla de factores fue la última que revisé, así que puedo cargar mis factores y luego buscaré mi tabla de respuestas y las cargaré. Diana, no lo harías así.
Diana Ballard	No lo haría. En un aula real, quiero que mis alumnos tengan la experiencia de diseñarlo ellos mismos.
Señora Trutna	Hacemos esto por tiempo, ya que estamos cargando las respuestas y los factores, pero aún no lo hemos terminado. Aquí están mis tres respuestas que quiero minimizar.
	Tengo cuatro de mis factores, pero no tengo mi factor de bloqueo, así que tendremos dos recorridos por persona. Así que, al hacerlo, creamos un bloque fijo con dos recorridos por persona. Y a este bloque lo llamaré "estufa de personas".
	Y luego tenemos que pensar en qué términos se incluyen en el modelo. Para el modelo de solo efectos principales, necesito 14 ejecuciones, pero ¿qué pasa si quiero algunas de esas interacciones?
	Este diseño de 14 carreras funcionaría perfectamente para siete personas, pero ¿qué pasa si quiero ver algunas de esas interacciones?
	Puedo ir y hacer clic en el botón RSM y agregar los términos de orden superior, como en todas las interacciones de dos factores y los efectos cuadráticos para mis dos factores continuos.
	Pero ahora tengo 30 ejecuciones y no puedo permitirme hacerlas. Entonces, ¿qué puedo hacer? Voy a tomar todos mis términos de orden superior y pedirle a JMP que...
	Si es posible, dame la capacidad de estimarlos y luego tengo las 14 carreras.
	en mi diseño.
Diana Ballard	En la mayoría de mis clases, siete personas es un sueño. Es imposible que tengamos tantos.
	¿Y qué pasa si solo participan tres o dos personas? Me gusta la idea de, si es posible, interactuar, pero aun así, incluso si paso del mínimo de 10 ejecuciones, ¿suponiendo que tengo cinco personas?
	Veo a mis alumnos optimistas sobre su capacidad para llenar tres o incluso cuatro ollas con agua. Tengo cuatro compañeros, puedo hacerlo. Eso podría llevar un poco más de tiempo, así que quizás duplicaría la duración de la clase, quizás tres cuartos de hora en lugar de solo 15 minutos.
	Aprendí a las malas durante mi recopilación de datos que intentar hervir cuatro ollas en cuatro quemadores es una pésima idea. No podía seguirle la pista.
	Si tenemos poco tiempo, entonces realmente quiero limitarlo a...
	Si se necesitan 15 minutos o menos de 30 minutos para la recopilación de datos, consideraría eliminar uno o más de nuestros factores de mis clases realmente pequeñas.
Señora Trutna	Aun así, fue un gran experimento al hacerlo, y luego se puede reducir el número de ejecuciones, ya que el objetivo es recopilar los datos. Voy a hacer clic en "Crear diseño", pero ¿alguna vez has visto a gente cometer errores al ejecutar un experimento?
Diana Ballard	Sí. Les asigné la tarea de recolectar un DOE enorme, y luego desistí por completo porque era demasiado grande y les tomaba demasiado tiempo, cuando apenas estaban a mitad de camino.
	Les pedí que intentaran añadir un factor cuando ya habían empezado a recopilar datos. Les pedí que intentaran añadir una respuesta cuando ya habían empezado a recopilar datos.
	Les pedí que decidieran: «Oh, esta tabla aleatoria de DOE no tiene sentido». Sería... sería mejor si hiciera la Prueba 1, luego la Prueba 5 y luego la Prueba 7 para no tener que cambiar este factor tan difícil de modificar.
	Claro que no se pueden generar resultados analizables al hacer eso. Se ejecuta como un gráfico dividido, pero no se diseñó como tal. Esto sucede con mucha frecuencia.
	Es una gran experiencia de aprendizaje que se lleva a cabo en el aula, en lugar de en la planta de fabricación, con datos reales y un DOE real que podría costar miles o cientos de miles de dólares. ¿Y tú?
Señora Trutna	He visto lo mismo que acabas de mencionar. Tuve otro caso, que era un equipo que diseñó un experimento muy pequeño pensando que terminarían temprano y podrían irse a casa temprano.
	Pero los resultados no cumplieron con los objetivos del experimento, por lo que tuvieron que realizar un experimento de seguimiento y ampliar sus rangos de factores para cumplir con sus objetivos y no estaban muy contentos de tener que completar dos experimentos, en lugar de uno.
Diana Ballard	Planificación, planificación, planificación. Muchos grupos de estudiantes me sorprenden al decidir que lo que veo como un factor continuo, como el agua o la sal aquí,
	Deciden que no, que esos son factores categóricos, y luego no incluyen puntos centrales ni tampoco replicación.
	Y este también es un error maravilloso de cometer en un aula en lugar de en el mundo real, porque el análisis resalta el valor de los factores continuos y los puntos centrales y la replicación donde sea posible.
	¿Y qué pasa si tengo una clase muy pequeña, digamos de dos personas, y no tengo tiempo para hacer todo este experimento en el tiempo de clase asignado y aún así queremos hacer esto, estos factores,
	¿No hay factores de caída?
Señora Trutna	Tengo una clase esta semana con dos estudiantes y
	Este será un gran experimento para asignar como tarea. Por lo tanto, impartimos estas clases en sesiones de medio día, o si se trata de una clase de varios días,
	La clase termina el primer día y cada persona se va con dos o cuatro carreras que se espera que complete.
	Y vuelven al día siguiente con sus mediciones y puedes hacer el análisis.
	Y eso funcionaría si tuvieras a algunas personas en la oficina y a otras en casa. Simplemente asigna las tareas como tarea. No te llevará mucho tiempo y el objetivo es minimizar el tiempo necesario para completarlas.
	Por supuesto, si son realmente ambiciosos, pueden realizar todo el experimento ellos mismos.
Diana Ballard	Por supuesto, hicimos todos los experimentos nosotros mismos y aprendimos cuánto tardan tanto la sartén como el quemador en enfriarse para iniciar la siguiente prueba. Descubrí que el tiempo de enfriamiento puede ser de hasta 30 minutos, así que, si es posible, distribuir las pruebas entre varias personas es una mejor idea.
	Bien, hablemos de las lecciones clave que queremos que los estudiantes aprendan. Primero, está bien cometer errores; es entonces cuando aprendes qué no hacer.
Señora Trutna	Y es necesario pensar en el proceso de medición y mejorarlo tanto como sea posible antes de comenzar la recopilación de datos.
Diana Ballard	Piense en la logística de la recopilación de datos: ¿dónde pueden y dónde pueden fallar las cosas? Intente anticipar todo lo que se nos ocurra. Realice una recopilación de datos que, con suerte, protegerá nuestras conclusiones de cualquier imprevisto.
Señora Trutna	Así que, para realizar un experimento con éxito, es necesario pensar en cuál es el problema.
	Tienes que hacer una lluvia de ideas sobre tus factores y respuestas y elegir tus niveles de factores.
	Diseñar el experimento. Realizar el experimento. Analizar los resultados y predecir la respuesta. Todo esto se puede completar en este ejercicio de clase. Si quieren analizar el experimento que realizamos con nuestro grupo de almuerzo, la tabla está aquí, en este diario, detrás de...
	El recuadro que indica el experimento del almuerzo. Pueden ver nuestros resultados: la mayoría de los valores medidos fueron de 10 minutos o menos, y participaron siete personas.
	Bueno, gracias por escuchar y esperamos que intenten algo como esto con sus propios grupos, y si lo hacen, cuéntennos cómo les fue en la sección de comentarios cuando vean este video.
	Y si se te ocurren otras ideas para realizar experimentos en el aula virtual, nos encantaría conocerlas. Gracias.
Olivia Lippincott	Gracias. Voy a detener la grabación. Estuvo bien.

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