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Título : Experiencias de cátedra para el mejoramiento de la enseñanza en las asignaturas de Electroquímica 1540 y de Fisicoquímica de Iónica y Electródica 1401
Autor : Garfias Vasquez, Francisco Javier
Fecha de publicación : 2015
Resumen : Con el nuevo plan de estudios de la carrera de Químico y la carrera de Ingeniero Químico, las asignaturas de Electroquímica (clave 1540) en quinto semestre de la carrera de Ingeniero Químico, y Fisicoquímica de Iónica y Electródica (clave 1401) en cuarto semestre de la carrera de Químico en la Facultad de Química, sufrieron una reducción de 5 a 3 horas en teoría y la desaparición de dos horas de trabajo experimental en el laboratorio. Los profesores que impartimos éstas asignaturas, hemos detectado problemas en los alumnos para hacer suyos ciertos conceptos teóricos de alto grado de dificultad en los cursos que impartimos, lo cual se ha visto reflejado en bajos resultados obtenidos en los exámenes parciales, departamentales y ordinarios. Por lo anterior, hemos concluido que el trabajo experimental, como herramienta, era de gran utilidad para el proceso de enseñanza-aprendizaje en el plan de estudios anterior, y debía ser retomado como herramienta de mejora en el nuevo plan de estudios actual. Siendo que los programas de las dos asignaturas son prácticamente idénticos, hemos considerado la necesidad de realizar Experiencias de Cátedra en clase para fortalecer la comprensión de aquellos conceptos esenciales en el curso. Por lo anterior, hemos decidido participar en éste proyecto para la mejora del proceso de enseñanza-aprendizaje de los alumnos. Las dos asignaturas son impartidas en 7 cursos por 7 profesores para un número promedio de 300 alumnos por semestre, lo que representa anualmente un promedio de 600 alumnos de la Facultad. Para lo anterior, nos hemos propuesto crear una plataforma experimental para las Experiencias de Cátedra, constituida por varios elementos como son un software comercial, celdas, material de laboratorio y computadora con interface que permita realizar las demostraciones experimentales en la clase. Las Experiencias de Cátedra no sustituirán la clase de teoría, sino que permitirán la mejor comprensión de algunos conceptos teóricos con 3 o 4 experiencias por semestre. Durante el proyecto, se desarrollarán los protocolos de las experiencias por los 7 profesores que participarán en el proyecto, se realizarán reuniones colegiadas al principio y al final del semestre donde se planearán las fechas de las experiencias de cátedra por cada profesor, la redacción de los protocolos con introducción, objetivo, material, desarrollo, cálculos, resultados y cuestionario, la evaluación de los alumnos con preguntas específicas de los conceptos vistos, los informes parciales y el informe final anual. El proyecto requiere tener una duración de 3 años para permitir ir incorporando de 2 a 3 experiencias de cátedra por semestre y por año para alcanzar una carpeta total de Experiencias de Cátedra para elegir de entre 8 y 12 protocolos. Por el costo de la infraestructura experimental y del software, el monto de $200,000 pesos por año nos permitirá adquirir lo necesario para diseñar 4 experiencias por año. Cabe señalar que hemos dividido los materiales, equipos y software en tres partes para poder, desde el primer año, iniciar las experiencias con temas del primer bloque del curso (iónica) de tal manera que para realizar las experiencias del segundo año con temas del segundo bloque del curso (termodinámica electroquímica), utilicemos también lo solicitado en el primer año. Para el tercer año, estamos pidiendo material indispensable para realizar las experiencias relacionadas con el tercer bloque del curso (cinética electroquímica) y lo solicitado en el primero y segundo año. Lo anterior se debe, a que los programas y los equipos de mayor costo solicitados son necesarios para todos los experimentos. En resumen, las actividades a realizar son: Preparación de material didáctico para las experiencias de cátedra de las asignaturas de Electroquímica y de Fisicoquímica Iónica y Electródica. Redacción e implementación de los protocolos de las experiencias de cátedra en las asignaturas Diseño de los experimentos que se llev
URI : http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/4745
metadata.dc.contributor.responsible: Garfias Vasquez, Francisco Javier
metadata.dcterms.callforproject: 2015
metadata.dc.coverage.temporal: 2015-2018
metadata.dcterms.educationLevel: nivel superior
metadata.dcterms.educationLevel.SEP: Licenciatura
metadata.dc.description.objective: En general: Mejorar el proceso de enseñanza - aprendizaje de las asignaturas de Electroquímica con clave 1540 para la carrera de Ingeniero Químico y Fisicoquímica de Iónica y Electródica para la carrera de Químicos, a través de "Experiencias de Cátedra" utlizando la plataforma o herramienta tecnológica constituida de software especializado, computadora, materiales y reactivos que en su conjunto permitan demostrar experimentalmente los conceptos de difícil comprensión vistos en clase. En particular: Generar de manera colegiada, los protocolos para el alumno de las "Experiencias de Cátedra" que permitan fortalecer el proceso de aprendizaje. Evaluar de manera colegiada a los alumnos en los conceptos presentados con las "Experiencias de Cátedra", en los exámenes parciales y ordinarios, y en particular, en los exámenes departamentales. Comparar de manera colegiada, el impacto de las "Experiencias de Cátedra" al evaluar los conceptos en primer semestre del proyecto, durante el semestre 2015-2, y en los semestres consecutivos con el apoyo de la plataforma para la incorporación de "Experiencias de Cátedra".
metadata.dc.description.hypothesis: La realización de Experiencias de Cátedra en clase mejorará y fortalecerá la comprensión de los conceptos vistos en clase manifestándose en mejores resultados en las evaluaciones realizadas de los alumnos en los exámenes parciales, ordinarios, y en particular, en el examen departamental que realizan juntos los alumnos de las dos asignaturas (Electroquímica para la carrera de Ingenieros Químicos y Fisicoquímica de Iónica y Electródica para la carrera de Químicos) desde el semestre 2014-2, resultado del trabajo colegiado que venimos realizando los 7 profesores de ambas asignaturas. Al terminar el proceso de enseñanza-aprendizaje, los alumnos: - Serán capaces de aplicar los principios fundamentales de la electroquímica a la resolución de problemas sobre los temas de electroquímica expuestos en el curso. - Podrán comprender los conceptos básicos involucrados en las experiencias de cátedra, presentadas en clase y hacer un informe escrito del experimento. - Podrán aplicar los conocimientos y habilidades de cálculo, aprendidos en el curso, en la resolución de exámenes y tareas (o trabajos) como parte de su evaluación. - Serán capaces de aplicar los conocimientos y habilidades aprendidos tanto en el curso en general como en las experiencias de cátedra, en otros contextos. - Podrán vincular los conocimientos y habilidades aprendidos en el curso, aplicando dichos conocimientos y habilidades, a nuevos contextos relacionados con el curso de Laboratorio Unificado de Fisicoquímica, a cursar en el sexto semestre para Ingenieros Químicos y en el séptimo semestre para Químicos.
metadata.dc.description.strategies: El propósito de este proyecto, es poder integrar los recursos de la Tecnología de la Información (uso del internet, software, sitios Web, etc.) y experimentos de laboratorio (mediante el uso de Kits de electroquímica e instrumentos y equipos a propósito), para mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje de la electroquímica a nivel licenciatura, del curso curricular Electroquímica (1540) de la carrera de Ingeniería Química y el curso curricular Fisicoquímica de Iónica y Electródica (1401) de la carrera de Química. De esta forma se pretende fomentar la integración de los aspectos teóricos, del curso mencionado, con el desarrollo de las habilidades experimentales básicas de la electroquímica, en el salón de clases, a través de recursos teóricos y experimentales como: uso de la tecnología de la información (animaciones, simulaciones, programas de computadora, graficas, etc.), e implementación de experiencias de cátedra (usando equipos e instrumentos a propósito) para el desarrollo de los experimentos adecuados, que permitan ilustrar conceptos y principios fundamentales de la electroquímica, tanto a nivel macro como a nivel micro, en los cursos de electroquímica, permitiendo vincular esta asignatura teórica, con el curso de Laboratorio Unificado de Fisicoquímica del siguiente semestre, de las carreras de Ingeniería Química y Química de la Facultad de Química de la UNAM. Se ha definido una lista de 10 a 12 Experiencias de cátedra, para cada una de las cuales se establecen los siguientes procedimientos generales por año: 1.- Dos seminarios que incluye a todos los participantes del proyecto, uno en el primer semestre lectivo, que tiene por finalidad una actividad colegiada, para revisar y discutir los conceptos fundamentales involucrados en el total de las experiencias a desarrollar por año, acordar el formato y el contenido de las experiencias de cátedra y poder iniciar su implementación . El segundo seminario, al final del semestre, permitirá revisar la adecuación de los resultados alcanzados, a través de las herramientas de evaluación: los informes sobre las experiencias de cátedra entregados por los alumnos, los exámenes realizados por los profesores y el examen departamental aplicado a través de la plataforma Moodle (que también brinda análisis estadístico). En el segundo semestre del año se aplicarán las experiencias desarrolladas en ese año. 2.- Un curso-taller que tiene como objetivo capacitar a los profesores involucrados en las experiencias de cátedra en el manejo del equipo e instrumentos, uso del software para la captura de datos e interpretación de los mismos. Todo lo anterior una vez que se cuente con el suministro de equipo, instrumentos y materiales de diversos tipos, necesarios para la implementación de las experiencias. 3.- La implementación de las experiencias se contempla en tres etapas: elaboración del protocolo, diseño del experimento (incluyendo prueba) y aplicación del mismo como experiencia de cátedra. 4.- Para evaluar los resultados obtenidos, se trabajará en cuatro aspectos: los informes sobre las experiencias de cátedra entregados por los alumnos que deberá incluir un cuestionario, los exámenes realizados por los profesores y el examen departamental aplicado a través de la plataforma Moodle (que también brinda análisis estadístico). El cuarto aspecto será comparar los logros de los estudiantes sin las experiencias de cátedra (primer semestre) y los obtenidos con la aplicación de las experiencias (segundo semestre del año).
metadata.dc.description.goals: En el primer año: - Desarrollar de manera colegiada los protocolos de las Experiencias de Cátedra para los materiales y equipo adquiridos con los recursos del proyecto. Los protocolos a desarrollar en el primer año serán: 1.- Leyes de Faraday. 2.- Velocidad de migración iónica. 3.- Número de transferencia o transporte. Los materiales y equipos solicitados para el desarrollo de dichos protocolos serán: FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE 0 - 600V MULTÍMETRO CON PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA CONTACTO SOCKET PARA ELECTRODOS DE BARRA ELECTRODOS DE CARBÓN, d = 7 mm FUENTE DE ALIMENTACIÓN 12V/2A ELECTRODO DE PLATINO CON TUBO PROTECTOR FUENTE DE ALIMENTACIÓN UNIVERSAL CÁMARA PLANA DE MIGRACIÓN IÓNICA MANUAL DE EXPERIMENTOS DE QUÍMICA (TESS EXPERT) APARATO DE ELECTROLISIS DE HOFMANN PINZA UNIVERSAL TUBO EN U DOBLE CON FILTROS DE VIDRIO SINTERIZADO Y LLAVE CRONÓMETRO DIGITAL, 1/100 S CABLE DE CONEX., 32 A, 500 mm, ROJO CABLE DE CONEX., 32 A, 500 mm, AZUL CABLE DE CONEX., 32 A, 750 mm, ROJO CABLE DE CONEX., 32 A, 750 mm, AZUL BASE TRIPIE -PASS- VARILLA SOPORTE DE ACERO INOXIDABLE l = 500 mm PINZA DE ÁNGULO RECTO Los protocolos a desarrollar en el segundo año serán: 4.- La conductividad eléctrica de soluciones acuosas. 5.- Determinación de coeficientes de actividad por medición de conductividad. 6.- Medición de potenciales electroquímicos con un electrodo de referencia de hidrógeno. 7.- La Ecuación de Nernst. Los materiales y equipos solicitados para el desarrollo de dichos protocolos serán: COBRA4 WIRELESS, SET BASICO DE QUIMICA, INC. SOFTWARE Y MANUAL EN INGLES, EN MALETIN. COBRA 4 MOBILE LINK, PH/POTENCIAL/TEMPERATURA. COBRA4 MOBILE-LINK 2 INCL. ACCESORIOS: LA BATERIA, CABLE USB Y CARGADOR. Los protocolos a desarrollar en el tercero y último año serán: 8.- Fuerza electromotriz, dependencia de la temperatura. 9.- Cinética electródica: sobrepotencial del hidrógeno en metales. 10.- Cinética enzimática: determinación de la constante de Michaelis-Menton. Para el último año, los materiales y equipos solicitados para el desarrollo de dichos protocolos serán: EQUIPO P.MEDICION ELECTROQUIMICA CELULA CON ELECTRODO DE HIDROGENO MULTÍMETRO CON AMPLIFICADOR DE MEDICIÓN MANUAL DE EXPERIMENTOS DE QUÍMICA (TESS EXPERT) ELECTRODO DE REFERENCIA, AgCl ELECTRODO DE PLATINO CON TUBO PROTECTOR SOPORTE PARA DOS ELECTRODOS CABLE DE CONEXIÓN, l = 500 mm, NEGRO TERMÓMETRO DIGITAL, NiCr-Ni TERMOPAR NiCr-Ni, CON FUNDA COMPUTDORA DELL 15 R i5-4 200U 6G 500GB DVDRW W8.15.6" TS - Realizar de 2 a 3 Experiencias de Cátedra frente a grupo cada profesor, utilizando los protocolos y los materiales y equipo adquiridos por medio del proyecto. - Evaluar el mejoramiento en el proceso de enseñanza-aprendizaje por medio de herramientas como son los exámenes parciales, ordinarios y en particular, el examen departamental utilizando la plataforma tecnológica MOODLE. - De manera colegiada, determinar el impacto de las "Experiencias de Cátedra" al evaluar los conceptos en primer semestre del proyecto, durante el semestre 2015-2, y en los semestres consecutivos con el apoyo de la plataforma para la incorporación de "Experiencias de Cátedra".
metadata.dc.description.selfAssessment: Se logró implementar las experiencias de cátedra contempladas para cada año. Se elaboraron los protocolos tanto para los profesores como para los alumnos, con los correspondientes formatos de informe. Se realizaron las pruebas del equipo e instrumentos necesarios para la presentación de las experiencias de cátedra en el aula. Se evaluaron a los alumnos utilizando la plataforma MOODLE y exámenes departamentales en los semestres 2015-2, 2016-1, 2016-2, 2017-1, 2017-2. En el semestre 2018-1 no fue posible aplicar exámenes departamentales, pues debido al sismo del 19 de septiembre de 2017, se suspendieron todos los exámenes departamentales. Se logró involucrar a un alumno de Servicio Social y a un alumno de tesis de licenciatura en éste proyecto. Sin embargo, el alumno de tesis de licenciatura desertó el semestre pasado por motivos personales, por lo cual estamos en espera de un nuevo estudiante que retome el tema de tesis y el trabajo realizado con las “Experiencias de Cátedra”. Por otra parte, se está preparando una comunicación sobre el tema “Experiencias de Cátedra” para ser presentado en el Congreso de Educación Química de éste año. Se continuó elaborando un “Manual de Experiencias de Cátedra” para ser sometido próximamente al Comité Editorial y, en su caso, publicado por la Facultad de Química y ponerlo en venta para los alumnos de electroquímica. Consideramos que los tiempos de compra y entrega de equipos y materiales a la Facultad de Química son muy largos (entre 6 y 10 meses), lo cual no nos permitió incluir en el semestre pasado las últimas 3 experiencias, las cuales realizaremos con los alumnos del semestre 2018-2.
metadata.dc.description.goalsAchieved: En los tres años: - Se desarrolló de manera colegiada los protocolos de las Experiencias de Cátedra para los materiales y equipo adquiridos con los recursos del proyecto. Los protocolos desarrollados fueron: 1.- Leyes de Faraday 2.- Velocidad de migración iónica 3.- Número de transporte 4.- Conductividad eléctrica de las disoluciones acuosas 5.- Determinación de coeficientes de conductividad con Cobra4 6.- Medición de pH con Cobra4 7.- La Ecuación de Nernst 8.- Medición de concentraciones utilizando electrodos selectivos 9.- Producción de hidrógeno y oxígeno por medio de energía de celda solar 10.- Celda de combustible para generación de energía eléctrica Los materiales y equipos solicitados fueron: FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE 0 - 600V MULTÍMETRO CON PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA CONTACTO SOCKET PARA ELECTRODOS DE BARRA ELECTRODOS DE CARBÓN, d = 7 mm FUENTE DE ALIMENTACIÓN 12V/2A ELECTRODO DE PLATINO CON TUBO PROTECTOR FUENTE DE ALIMENTACIÓN UNIVERSAL CÁMARA PLANA DE MIGRACIÓN IÓNICA MANUAL DE EXPERIMENTOS DE QUÍMICA (TESS EXPERT) APARATO DE ELECTROLISIS DE HOFMANN PINZA UNIVERSAL TUBO EN U DOBLE CON FILTROS DE VIDRIO SINTERIZADO Y LLAVE CRONÓMETRO DIGITAL, 1/100 S CABLE DE CONEX., 32 A, 500 mm, ROJO CABLE DE CONEX., 32 A, 500 mm, AZUL CABLE DE CONEX., 32 A, 750 mm, ROJO CABLE DE CONEX., 32 A, 750 mm, AZUL BASE TRIPIE -PASS- VARILLA SOPORTE DE ACERO INOXIDABLE l = 500 mm PINZA DE ÁNGULO RECTO COBRA4 WIRELESS, SET BASICO DE QUIMICA, INC. SOFTWARE Y MANUAL EN INGLES, EN MALETIN. COBRA 4 MOBILE LINK, PH/POTENCIAL/TEMPERATURA. COBRA4 MOBILE-LINK 2 INCL. ACCESORIOS: LA BATERIA, CABLE USB Y CARGADOR. FUEL CELL EDUCATION KIT WIRELESS CHEMISTRY STARTER BUNDLE WIRELESS CHEMISTRY EXTENSION BUNDLE ELECTRODE SUPPORT AIRLINK AMMONIUM ION SELECTIVE PROBE CALCIUM ION SELECTIVE ELECTRODE CHLORIDE ION SELECTIVE ELECTRODE FLUORIDE ION SELECTIVE ELECTRODE POTASSIUM ION SELECTIVE ELECTRODE Debido a los elevados costos por el tipo de cambio con el dólar, se modificaron los últimos 3 protocolos contemplados inicialmente y se desarrollaron en el tercero y último año con nuevos equipos cumpliendo con los objetivos trazados. Se realizó de 2 a 3 Experiencias de Cátedra frente a grupo cada profesor, utilizando los protocolos, materiales y equipo adquiridos. Se evaluó el mejoramiento en el proceso de enseñanza-aprendizaje por medio de herramientas como son los exámenes parciales, ordinarios y en particular, el examen departamental utilizando la plataforma tecnológica MOODLE. De manera colegiada, se determinó el impacto de las "Experiencias de Cátedra" al evaluar los conceptos durante el proyecto con el apoyo de la plataforma MOODLE. Por último, cabe mencionar que los tiempos de entrega son muy largos (de 6 a 10 meses), por ser equipos importados, retrasando globalmente el cumplimiento del proyecto.
metadata.dcterms.provenance: Facultad de Química
metadata.dc.subject.DGAPA: Química
metadata.dc.type: Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones: 2. Área de las Ciencias Biológicas, Químicas y de la Salud

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