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Título : Fortalecimiento del proceso enseñanza-aprendizaje del comportamiento mecánico de los materiales por medio de TIC
Autor : Velazquez Villegas, Fernando
Fecha de publicación : 2015
Resumen : El Comportamiento Mecánico de los Materiales (CMM) es de vital importancia en la ingeniería, sobre todo la mecánica, la mecatrónica y la industrial. De estas carreras se desprenden nuevas e innovadoras disciplinas como la Biomecánica, Bioingeniería, Diseño para el bienestar, entre otras. Así la importancia del CMM se ha incrementado notablemente. En los programas de estudio de estas carreras hay un gran grupo de asignaturas relacionadas con el comportamiento mecánico: Mecánica del medio continuo, Mecánica de sólidos, Ciencia de materiales, Dinámica de maquinaria, Procesos de conformado, Manufactura, Diseño de máquinas, Análisis por elementos finitos, entre muchas más. A nivel posgrado la oferta contempla las maestrías Diseño mecánico, Mecánica aplicada, Mecánica experimental y Mecatrónica, así como la de reciente creación Ingeniería automotriz, y la que se planea lanzar en el mediano plazo Ingeniería aeroespacial. En éstas la importancia del estudio del CMM es patente en más de una decena de asignaturas. En conclusión, la relevancia del CMM es importantísima en la formación de los recursos humanos de las ingenierías mencionadas. En el mundo existen iniciativas que ponen a disposición de los alumnos y del público en general los contenidos impartidos en el aula. Los más relevantes son: MIT OpenCourseWare (http://ocw.mit.edu), una base de datos con los contenidos de cursos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT); MecMovies (http://web.mst.edu/~mecmovie/), de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Mossouri, cuyo objetivo es enseñar a aplicar los conceptos de la mecánica de materiales a problemas de diseño; el Programa Nacional de Tecnología Mejorada de Aprendizaje del Ministerio de HRD del Gobierno de India (NPTEL, http://nptel.ac.in/), cuyo objetivo es propiciar el E-Learning a través de cursos de ingeniería en video bajo el concepto de free online courseware; entre otros. La desventaja de todos ellos es que no dejan de ser materiales que se enfocan en contenidos de cursos específicos sin ir más allá, es decir no se enfocan en mostrar y enseñar la trascendencia de los conocimientos a lo largo de los estudios profesionales a través de ejemplos de aplicación en la vida profesional real. Otra de sus desventajas respecto de nuestros alumnos es que están desarrollados en idioma inglés, lo cual excluye a todos aquellos que no cuenten con conocimientos sólidos de éste. Dicho en pocas palabras, el aprendizaje significativo es aquel que propicia el cambio o adopción de conductas. Esto aplicado al estudio del CMM se refiere a que el ingeniero con este aprendizaje significativo debe ser capaz de abstraer los problemas a partir de sus relaciones con los conceptos básicos del CMM: esfuerzos, deformaciones y propiedades de los materiales. Si se desea que los profesionales que estamos formando cuenten con esa habilidad es necesario exponerlos, durante sus estudios, a las solución de problemas y el estudio de casos reales en los que dicho conocimiento sea indispensable para su solución. Es evidente que es indispensable que exista una visión integradora de los conocimientos que se encuentran en los contenidos de cada una de las asignaturas que conforman los estudios, de tal suerte que la solución de los problemas o casos no se vea truncada o limitada por los mismos contenidos. En este punto el aprendizaje autónomo tiene una importancia fundamental para que el alumno pueda ir más allá del contenido de los cursos, por lo que necesita de fuentes de información confiables y diseñadas precisamente para este cometido, haciendo eficiente y eficaz dicho aprendizaje. Desafortunadamente, las fuentes disponibles para tal fin son escazas, sino es que inexistentes, lo cual señala un área de oportunidad muy grande. Para fortalecer el aprendizaje significativo del CMM en este proyecto se plantea utilizar el potencial de las TIC para crear material didáctico que fomente el aprendizaje del CMM con las siguientes características: a) estar en con
URI : http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5181
metadata.dc.contributor.responsible: Velazquez Villegas, Fernando
metadata.dcterms.callforproject: 2015
metadata.dc.coverage.temporal: 2015-2016
metadata.dcterms.educationLevel.SEP: Licenciatura
nivel superior
metadata.dc.description.objective: #¿NOMBRE?
metadata.dc.description.hypothesis: El proponente de este proyecto, Dr. Fernando Velázquez Villegas, desarrolló durante el año 2012 el proyecto PAPIME PE102212 Material didáctico interactivo digital para el aprendizaje del método de los elementos finitos, en el cual se generó material didáctico basado en TIC con el cual los alumnos del curso de Análisis por elementos finitos cuentan con una herramienta efectiva de aprendizaje fuera del aula. La parte principal del material didáctico se constituye por documentos interactivos programados en Wolfram Mathematica, los cuales se dividen en: teoría, implementación de algoritmos de cálculo numérico y ejemplos de aplicación. Además de mejorar el aprendizaje significativo de la asignatura, los alumnos en cierta medida aprenden a desarrollar programas de cómputo, lo cual es una desafortunada carencia de nuestros estudiantes. En el actual año 2014, el mismo proponente lleva a cabo el proyecto PAPIME PE102914 Elaboración de material digital interactivo para la enseñanza de la asignatura mecánica de sólidos. En éste se diseña material interactivo basado en TIC (elaborados en Wofram Mathematica y multimedia) que mejorará el aprendizaje de los contenidos de la asignatura. A la fecha el material terminado resulta ser una herramienta valiosa para ayudar a los alumnos a entender y visualizar más fácilmente los conceptos, ciertamente muy complejos, de la mecánica de sólidos. Con base en la experiencia acumulada en los proyectos mencionados y la experiencia de los profesores miembros del equipo de trabajo en la enseñanza del comportamiento mecánico de los materiales, se plantea la siguiente hipótesis: -Es posible generar y mejorar el aprendizaje significativo de los conocimientos del comportamiento mecánico de los materiales en los estudiantes de ingeniería si se cuenta con herramientas TIC de libre acceso en las que se muestre, con una perspectiva integradora del conocimiento, la solución de problemas completos de ingeniería.
metadata.dc.description.strategies: Para la realización del presente proyecto se propone la siguiente metodología 1. Estudio del estado del arte a nivel mundial de las diferentes herramientas TIC que se emplean para la enseñanza del CMM.- En colaboración con los miembros del equipo de trabajo (académicos profesores del área del CMM y profesores involucrados con la generación de las maestrías en ingeniería automotriz y aeroespacial, así como estudiantes) se investigará el estado del arte de la enseñanza del CMM y cómo se emplean las TIC en la enseñanza de la ingeniería. Se producirá un reporte. 2. Selección de un conjunto de problemas y casos reales de ingeniería que serán la base material didáctico a diseñar.- Los profesores involucrados haremos una revisión exhaustiva de problemas que se pudieran desarrollar en el proyecto desde un punto de vista integrador, es decir, se buscarán problemas y casos de estudio en los que se apliquen conocimientos de las diferentes asignaturas de las carreras de mecánica, mecatrónica e industrial. 3. Clasificación de los problemas y casos en función de su complejidad y del número de asignaturas y conocimientos que integra. Inicialmente se proponen 3 niveles.- De lo revisado se seleccionará un grupo de problemas a desarrollar como material didáctico. 4. Diseño del material didáctico.- Por cada problema o caso se contará con una pieza de material didáctico. Estos materiales contarán con un enfoque teórico y práctico, mostrando las implicaciones del conocimiento y el método de solución en la vida profesional. 5. Implementación y producción de los materiales. 6. Aplicación en un grupo de alumnos para detectar fallas y áreas de mejora. 7. Mejoramiento del material y planteamiento de nuevas piezas de material.
metadata.dc.description.goals: - Estudio del estado del arte en la enseñanza del comportamiento mecánico de los materiales empleando TIC - 6 piezas de material didáctico basado en TIC: 2 dificultad media, 2 dificultad alta y 2 dificultad avanzada - Reporte de experiencia de los alumnos interactuando con las herramientas - 1 artículo en memorias de congreso en el área de la enseñanza de la ingeniería
metadata.dc.description.selfAssessment: Una adecuada y real comprensión del comportamiento mecánico de los materiales es algo muy complicado de generar en estudiantes, debido al nivel de abstracción necesario. Si bien es cierto que en asignaturas como Álgebra y Álgebra Lineal, entre otras, los alumnos estudian todo lo referente a tensores, también es cierto que el aprendizaje significativo de este conocimiento es más bien escaso. Ellos difícilmente imaginan lo que es un tensor aunque conozcan de principio a fin las fórmulas y cálculos alrededor de él. No obstante, el comportamiento mecánico de los materiales exige que el alumno comprenda los conceptos pero relacionados con el mundo físico, es decir, con un cuerpo que se deforma porque se le aplican cargas para poderse responder preguntas inevitables: ¿Bajo qué cargas el cuerpo fallaría, en qué lugar y en qué dirección?, ¿la condición de operación considerada es permisible?, ¿el factor de seguridad de la parte es el adecuado?, etc. En este proyecto se desarrolló una herramienta computacional y una serie de materiales para apoyar a los estudiantes en la creación de aprendizaje significativo. La aplicación de estos, aunque no con el nivel de profundidad deseado para reportar en este documento y debido a la escasa duración del proyecto, ha resultado de gran ayuda para los estudiantes pues les ha permitido adquirir un nivel de conocimiento y comprensión mucho mayor. Cuando los alumnos son apoyados con herramientas visuales con las que pueden interacturar se obtienen resultados de aprendizaje significativo acelerados. En este sentido la evaluación que puedo hacer del proyecto es muy positiva pues se están demostrando los supuestos que se hicieron al principio del proyecto. Es importante señalar que el verdadero éxito de este proyecto vendrá más adelante cuando la herramienta y los productos estén perfeccionados, sin embargo lo que se ha generado hasta el día de hoy es de gran valía para los estudiantes y profesores. Por otra parte, la generación de productos adicionales al proyecto, tal como las tesis en este caso, son un adicional muy valorado. Los 3 alumnos de maestría y los 3 de licenciatura que participaron en el proyecto se formaron como verdaderos ingenieros especializados en mecánica de materiales lo cual están demostrando actualmente pues todos ellos al poco tiempo de haber egresado, aún sin estar titulados, obtuvieron trabajos como ingenieros mecánicos relacionados con esta área. Estos ingenieros formados en parte por su participación en el proyecto están integrados a empresas automotrices, de autopartes y de diseño mecánico, haciendo un excelente papel en cada una de ellas. Este punto también me permite asegurar que la evaluación del proyecto es muy positiva pues la formación de ingenieros es nuestra principal labor. Existen algunas áreas de oportunidad sobre todo en el desarrollo de material didáctico asociado a la herramienta computacional, lo cual es parte del trabajo futuro a desarrollar.
metadata.dc.description.goalsAchieved: En general los objetivos planteados fueron satisfechos casi en su totalidad. El uso de herramientas TIC en el aprendizaje del comportamiento mecánico de los materiales ha demostrado ser de gran ayuda, sobre todo en cuanto a capacidad de abstracción se refiere. En la mecánica de materiales las cantidades tensoriales, esfuerzo y deformación, no son fáciles de concebir o imaginar pues son cantidades multidireccionales y con magnitud dependiente de la dirección. Para el proyecto se diseñó e implementó una herramienta de cómputo, basada en Wolfram Mathematica 10, con la cual es más sencillo abstraer y entender estos conceptos. Esta herramienta tuvo muy buenos resultados a la vista de los alumnos, cuyas opiniones se están empleando para hacer mejoras. En particular, hablando de las metas logradas se anota lo siguiente: *Estudio del estado del arte en la enseñanza del comportamiento mecánico de los materiales empleando TIC.-Se realizó una revisión de la situación de las TIC en diversas instituciones educativas del mundo, de lo cual se produjo un documento informativo. *6 piezas de material didáctico basado en TIC: 2 dificultad media, 2 dificultad alta y 2 dificultad avanzada.- Empleando la herramienta computacional desarrollada se abordaron problemas de diversa complejidad para demostrar el uso y valor agragado de la herramienta. *Reporte de experiencia de los alumnos interactuando con las herramientas.- Se obtuvo la opinión voluntaria de algunos de los alumnos que fueron enfrentados a la herramienta computacional desarrollada, de lo cual se generó un reporte. Estas opiniones serán de gran utilidad en la modificación y mejora de la herramienta en el futuro. *1 artículo en memorias de congreso en el área de la enseñanza de la ingeniería.- En cuanto a esta meta no se logró avanzar como se tuvo programado al inicio del proyecto pues el tiempo que se tuvo para aplicar la herramienta con los alumnos fue muy corto. Lo anterior se debe a que el desarrollo de la herramienta computacional tomó alrededor de 9 meses a partir del febrero de 2015, por lo cual su aplicación en realidad comenzó hacia principios de noviembre de 2015, justo poco antes de que el semestre terminará. Actualmente se ha aplicado a alumnos del semestre 2016-2 y se han observado áreas de mejora. Por lo tanto, el desarrollo de un artículo al respecto quedó fuera del alcance del proyecto debido al tiempo. *Por otra parte, se incluyó el desarrollo de 3 tesis de maestría y 3 de licenciatura 100% relacionadas con el uso de TIC para el estudio del comportamiento mecánico de los materiales. Lo anterior representa un logro adicional y de no poca valía para el proyecto.
metadata.dcterms.provenance: Facultad de Ingeniería
metadata.dc.subject.DGAPA: Ingenierías
metadata.dc.type: Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones: 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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