PROPUESTA METODOLÓGICA DE TRES MOMENTOS PARA UNA CLASE DE INGENIERÍA

Róbinson Alberto Torres Villa
Área de Electricidad y Electrónica
Escuela de Ingeniería de Antioquia
Envigado, Colombia
Resumen

En el presente texto se presenta una propuesta metodológica para el desarrollo de una clase de ingeniería, que pretende desarrollar un aprendizaje significativo en los estudiantes y por tanto, el desarrollo de competencias en los futuros ingenieros. La propuesta se componen de tres momentos a saber: momento de sensibilización o motivación, momento de conceptualización y momento de aplicación o transferencia. En el texto se muestran dos ejemplos de cómo aplicar la propuesta y finalmente se presenta una estrategia para la implementación de un diseño experimental que permita validar dicha propuesta.

Palabras clave: Aprendizaje activo, Estilos de aprendizaje, Momento de sensibilización, Momento de conceptualización, Momentos de aplicación.


1. Introducción

Conscientes de la creciente necesidad de generar estrategias de aprendizaje activas, que tomen en cuenta las distintas vías y estilos de aprendizaje de los estudiantes de ingeniería [Morell, 2011] y para garantizar la eficacia y el dinamismo del proceso de enseñanza-aprendizaje, se hace necesario la creación de nuevas propuestas metodológicas que sirvan para el desarrollo de las clases de ingeniería de forma que garanticen el desarrollo de competencias en los futuros ingenieros.

A continuación se presenta una propuesta metodológica para el desarrollo de una clase de ingeniería, así como una estrategia para la implementación y evaluación de dicha propuesta metodológica. El desarrollo de la clase está compuesto por tres momentos: Momento de sensibilización, momento de conceptualización y momento de aplicación.

En estos tres momentos se desarrollarán actividades tendientes a despertar el interés de los estudiantes tomando en cuanto los distintos estilos o vías de aprendizaje como son: el auditivo, el sensorial, el visual y el reflexivo.
La descripción de cada uno de estos momentos, de manera detallada, se muestra a continuación. Al final se dan dos ejemplos de las actividades a implementar en cada uno de los momentos.

2. Propuesta de tres momentos para una clase de ingeniería

Para empezar la clase se realiza un pequeño encuadre para plantear el tema que se tratará y dejar claro el objetivo de la clase y luego se empieza con el desarrollo de los tres momentos que se explican a continuación:

2.1 Momento de sensibilización

El momento de sensibilización o motivación está constituido por todas aquellas actividades que puedan despertar el interés del estudiante acerca del tema que se tratará en una clase particular. Las actividades, en la medida de lo posible, deberán impactar el estudiante para lograr captar la atención y despertar el interés por participar en la clase para descubrir las leyes, principios, fenómenos, características, etc. que explican, rigen o fundamentan la actividad mostrada como conducta de entrada.

Entre las actividades propuestas para esta etapa se pueden contar: Videos (visuales), lecturas de casos curiosos o importantes relacionados con la temática (auditivos), ejercicio experimental o trabajo con las manos (sensorial) o el planteamiento de un problema o pregunta que invite a pensar detenidamente en la solución a dicho problema (reflexivo, imaginativo).

En este momento no se resolverán preguntas, tan sólo se formularán o presentarán las actividades de manera que se dejará abierto el problema para empezar el proceso de indagación por parte del estudiante para dar solución o para entender la situación mostrada más adelante.

2.2 Momento de Conceptualización

En este momento se exponen las leyes, principios, fundamentos, etc. Del tema planteado a desarrollar en la clase respectiva. Se realizarán algunos ejercicios, si es del caso, para reforzar el tema tratado.

Entre las actividades, medios y formas empleados para este momento se pueden contar: El desarrollo del tema en modalidad de case magistral con ayuda del tablero, presentación de diapositivas, lecturas para descubrir algún concepto particular con su posterior discusión y aclaración por parte del profesor, los seminarios, presentación de diapositivas, trabajo en equipo con lecturas que apoyen el entendimiento de la problemática o de los principios empleados para dar solución a dicha problemática, entre otros.

2.3 Momento de aplicación

En el momento de aplicación o transferencia se retomarán los conceptos vistos en el momento de sensibilización, se retomarán las inquietudes surgidas allí y cómo a la luz de los conceptos vistos en el momento anterior se resolverán dichas inquietudes o se mostrará claramente cómo los conceptos se aplican a esos ejemplos de sensibilización o motivación previamente mostrados.

Adicionalmente se buscará desarrollar una transferencia de dichos conceptos en otros ejemplos o aplicaciones distintas a las presentadas al principio, de forma que se pueda dar una generalización de los conceptos vistos. Por medio de esta transferencia también se buscará de qué forma esos conceptos o aplicaciones afectan la vida cotidiana de una sociedad o la de los mismos estudiantes y se pregunta acerca de cómo se podría resolver el problema desde otra óptica o perspectiva y de su transferencia a otros problemas cotidianos, de manera que se pueda generar un valor añadido en la sociedad.

3. Ejemplo 1 de la propuesta

El ejemplo que se muestra a continuación es tomado del curso de electrónica digital y microcontroladores [Kiron, 2011] y desarrolla el tema del diseño de circuitos combinacionales [Brown, 2009]. Es la clase final de este capítulo, con lo cual, los estudiantes ya tienen los conceptos de los elementos básicos constitutivos de tales circuitos digitales, sólo faltan los últimos elementos para poder diseñarlos.

3.1 Momento de sensibilización

Para este momento se presentará un video o un proyecto desarrollado en el que se muestra un sistema de control para una bomba de infusión de medicamentos que tienen tres tanques con los medicamentos A, B y C. Los tanques poseen un detector de nivel de medicamento que genera un pulso o señal en alto cuando el nivel cae por debajo de un umbral preestablecido. El sistema completo debe generar una alarma amarilla cuando 1 o dos tanques han activado la señal en alto y debe generar una alarma roja cuando los tres tanques tienen la señal en alto.
Se mostrará el sistema funcionando y se pedirá explicaciones acerca del funcionamiento y el procedimiento de diseño del sistema de control. Todas las respuestas se recogen, sin dar la solución al problema planteado.

3.2 Momento de conceptualización

En este apartado se presentarán los siguientes conceptos fundamentales:
• Concepto de construcción de tablas de verdad con varias entradas y varias salidas.
• Construcción de Mapas de Karnaugh a partir de tablas de verdad.
• Extracción de funciones lógicas a partir de mapas de Karnaugh.
• Diseño de circuitos digitales combinacionales a partir de funciones lógicas.
• Implementación física de los circuitos combinacionales.

Esta etapa se realizará por medio de ilustraciones de problemas más simples hasta los más complejos e integradores (método inductivo). Puede ser magistral o con trabajo en equipo.

3.3 Momento de aplicación

Se retomará el problema planteado y se desarrollará con el apoyo y la intervención de todos. Primero se dará una solución teórica y luego se buscarán herramientas computacionales [Proteus, 2011] para su simulación. Finalmente se implementará el sistema en un circuito físico y se verá su resultado en el mundo real. Nota: Este sistema real estará prediseñado, de forma que sea relativamente rápido la implementación de la solución lograda entre todos.

Finalmente se hará una proyección o transferencia mostrando cómo los circuitos combinacionales se pueden encontrar en otros problemas de la vida cotidiana o cómo la electrónica digital puede contribuir a plantear soluciones en diferentes ámbitos de la vida en sociedad.

4. Ejemplo 2 de la propuesta

El siguiente ejemplo es tomado de la física mecánica [Finn, 2000] y está relacionado con la ilustración del movimiento parabólico.

4.1 Momento de sensibilización

Para este momento se presentará un video o se llevará a los estudiantes al campo para jugar con el lanzamiento de cohetes propulsados por una fuente de energía previamente seleccionado.
Luego del juego se preguntará a los estudiantes acerca de cómo medir la distancia y altura a la que llegarán los proyectiles o cohetes lanzados. Se hará una competencia para ver cuál es el que mayor alcance tiene; partiendo de unas condiciones iniciales semejantes, pidiendo sólo variar el ángulo de partida.

4.2 Momento de conceptualización

En este apartado se presentarán los siguientes conceptos fundamentales:
• Conceptos de física mecánica para el tiro parabólico.
• Deducción de ecuaciones fundamentales que rigen el tiro parabólico.
• Determinación de aceleración, longitud máxima, altura máxima, condiciones iniciales, ángulo de partida, aerodinámica, etc.

Se harán deducciones teóricas del problema del tiro parabólico.

4.3 Momento de aplicación

Se retomará el problema del lanzamiento del cohete y se harán simulaciones computacionales o una competencia simulada para entender cuáles serán los parámetros a tener en cuenta para el éxito en la competencia.

5. Evaluación de la propuesta de los tres momentos

Con el fin de validar la propuesta metodológica presentada aquí es necesario plantear un diseño experimental [Montgomery], para ello se requiere una estrategia que mínimamente tome dos grupos de estudiantes que tengan circunstancias similares, es decir, que están en el mismo semestre, con edades semejantes, con una distribución aleatoria de promedios y carreras (deseables), etc. En el primer curso se trabajará con una metodología de enseñanza-aprendizaje tradicional y con el otro grupo se implementará la propuesta. La variable a medir será la nota promedio final del grupo y se hará un análisis de varianza, ANOVA, en el que se buscará comprobar la hipótesis de que existen diferencias significativas desde el punto de vista estadístico en la nota promedio de los dos grupos estudiados. El estudio se debe realizar por lo menos durante un semestre.

Una vez se obtenga el análisis de los resultados del procedimiento experimental se podrán tomar decisiones con respecto a la implementación de la metodología propuesta en los cursos de un área y así realizar un análisis experimental más amplio para luego evaluar su posible implementación en otras áreas.

6. Conclusiones

El proceso de enseñanza-aprendizaje es dinámico y requiere de un perfeccionamiento continuo, de una innovación permanente, de modo permita a los agentes involucrados en dicho proceso, contar con herramientas eficaces que garanticen un aprendizaje significativo con el consecuente desarrollo de competencias de los profesionales de ingeniería.

En el presente texto se presenta una propuesta metodológica desarrolla en tres momentos, durante una clase de ingeniería, buscando generar espacios de motivación y participación eficaz, de modo que se garantice ese aprendizaje significativo requerido para el desarrollo de competencias. Los tres momentos a desarrollar son: Momento de sensibilización o motivación, momento de conceptualización y momentos de aplicación o transferencias.

Es de anotar que cada momento contará con un grupo de actividades, formas y medios que motiven e incentiven la participación de los estudiantes, teniendo en cuenta las distintas vías de aprendizaje como son la visual, la auditiva, la reflexiva y la sensorial, de acuerdo a las personalidades heterogéneas que suelen estar presentes en las aulas de ingeniería.

Para poder emprender una implementación masiva de la propuesta presentada se requiere primero de un análisis experimental, que permita validar dicha propuesta y dependiendo de sus resultados se buscará la implementación en diferentes áreas de la Escuela de Ingeniería de Antioquia.

7. Referencias


Colombia, Escuela de Ingeniería de Antioquia. Curso “La Innovación del currículo: Cerrar la brecha entre nuestra manera de enseñar y la práctica de Ingeniería”, (julio, 2011). Lueny Morell.

BROWN, Stephen y VRANESIC, Zvonko. Fundamentals of digital logic with VHDL design. 3 ed. New York: McGraw-Hill, 2009.

FINN, Edward y ALONSO, Marcelo. Física: Mecánica V1. Addison Wesley Longman, 2000.


Labcenter Proteus 2011. Recuperado el 22 de agosto de 2011. http://www.labcenter.com/index.cfm.

Bioinstrumentacion. Kiron. Recuperado el 22 de agosto de 2011 http://bioinstrumentacion.eia.edu.co/