El
aprendizaje basado en proyectos: una experienciade la EBC
en la carrera de ingenier�a industrial en calidad de la universidad la Salle Noroeste
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Mar�a Anabell Covarrubias Couder Universidad La Salle Noroeste Cd. Obreg�n, Sonora-M�xico |
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Eusebio Jim�nez L�pez Universidad La Salle Noroeste-UTS Cd. Obreg�n, Sonora-M�xico https://orcid.org/0000-0001-6893-3550
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Laura Olivia Amavizca Valdez Universidad Tecnol�gica del Sur de Sonora 0000-0003-1614-110X Cd. Obreg�n, Sonora-M�xico |
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Helga Karina Tolano Guti�rrez Universidad Tecnol�gica del Sur de Sonora 0000-0002-3848-8115 Cd. Obreg�n, Sonora-M�xico
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Erika Ercilia V�zquez Moreno Universidad Tecnol�gica del Sur de Sonora
https://orcid.org/0000-0002-4030-0249
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Lilia Zulema Gayt�n Mart�nez Universidad Tecnol�gica del Sur de Sonora Cd. Obreg�n, Sonora-M�xico https://orcid.org/0000-0003-4280-6064
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RESUMEN
La Educaci�n Basada en Competencias se perfila como un enfoque educativo para apoyar a la Educaci�n 4.0. De la misma manera, las metodolog�as activas son t�cnicas que se est�n aplicando para poder formar a los ingenieros en el contexto de la Industria 4.0. En este sentido, la Universidad La Salle Noroeste desde el a�o 2011 tiene implementado un programa de competencias en todos sus programas acad�micos y capacita a sus profesores mediante un diplomado abierto. En este art�culo se presentan algunos resultados de la aplicaci�n del modelo por competencias aplicado a las carreras de ingenier�a de la Universidad La Salle Noroeste. Se describe la definici�n del modelo de competencias lasallistas y la aplicaci�n de las metodolog�as activas en materias de ingenier�a. Para mostrar un caso de estudio, se tomar� en cuenta el Aprendizaje Basado en Proyectos el cual fue utilizado para impulsar los aprendizajes de la materia de Automatizaci�n en la carrera Ingenier�a Industrial en Calidad logrando resultados importantes. El tema tratado se refiere a la sincronizaci�n de sistemas productivos.
Palabras clave: educaci�n basada en competencias; educaci�n en ingenier�a; metodolog�as activas; aprendizaje basado en proyectos
Project based learning: a CBE experience in the industrial quality engineering program at universidad la Salle Noroeste
ABSTRACT
Competency-Based Education is emerging as an educational approach to support Education 4.0. In the same way, active methodologies are techniques that are being applied to train engineers in the context of Industry 4.0. In this sense, Universidad La Salle Noroeste since 2011 has implemented a program of competencies in all its academic programs and trains its professors through an open diploma course. This article presents some results of the application of the competency model applied to engineering programs at Universidad La Salle Noroeste. The definition of the Lasallian competency model and the application of active methodologies in engineering subjects are described. In order to show a case study, Project Based Learning will be considered, which was used to promote learning in the subject of Automation in the Quality Industrial Engineering career, achieving important results. The case of study concerns the synchronization of production systems.
Keywords: competency-based education; engineering education; active methodologies; project-based learning.
Art�culo recibido 15 febrero 2023
Aceptado para publicaci�n: 15 marzo 2023
INTRODUCCI�N
Hoy en d�a, el vertiginoso desarrollo del conocimiento cient�fico y tecnol�gico ha tenido un enorme impacto en todos los �mbitos de las sociedades enormemente especializadas y diferenciadas, especialmente en el �mbito educativo. Las nuevas generaciones de alumnos est�n rodeadas por nuevas tecnolog�as, por lo que es necesario asociar nuevas pr�cticas y m�todos de ense�anza a su plan educativo (dos Santos, Gon�alves, de Oliveira & Silva 2018). Sin embargo, la creaci�n e implementaci�n de nuevos modelos educativos acordes con las exigencias del mundo actual no es una tarea simple o sencilla. En la responsabilidad escolar de hoy en d�a los riesgos pueden ser altos cuando se implementan nuevos modelos educativos (Odell, Kennedy y Stocks 2019).
Por otro lado, la transformaci�n acelerada en la pasada d�cada de la Manufactura 3.0 a la Industria 4.0, ha provocado grandes cambios en los procesos educativos, en particular en la educaci�n en ingenier�a. De hecho, la Industria 4.0 ha aumentado la demanda de cambios revolucionarios en la educaci�n y en su enfoque pedag�gico (Khanna and Kumar, 2020). Cada vez que el sistema industrial ha cambiado o se ha revolucionado ha tra�do impactos profundos en la educaci�n (Das, Kleinke & Pistrui, 2020).
La educaci�n mundial ha realizado esfuerzos para poder cambiar la educaci�n centrada en el profesor a una educaci�n focalizada en el alumno, en donde se privilegie los aprendizajes y el docente juegue un rol diferente pero efectivo al que ha prevalecido por mucho tiempo. La Educaci�n Basada en Competencias (EBC) ha sido un enfoque educativo que plantea la necesidad de transformar los roles de los profesores y alumnos en el proceso educativo. Durante la �ltima d�cada ha habido un cambio en la educaci�n en ciencia, tecnolog�a, ingenier�a y matem�ticas, especialmente en la ingenier�a, hacia una pedagog�a basada en competencias. El aprendizaje basado en competencias es una forma de instrucci�n centrada en los resultados y el progreso de los estudiantes hasta un trabajo m�s avanzado (Henri, Johnson y Nepal 2017).
La transici�n de un modelo educativo centrado en la ense�anza a un modelo centrado en el aprendizaje requiere t�cnicas o estrategias did�cticas espec�ficas. Las metodolog�as activas representan una propuesta para la transici�n de los modelos educativos ya que:
� Le proporciona al alumno un rol m�s importante en su educaci�n ya que �ste se vuelve responsable de su propio aprendizaje
� Fomenta el trabajo colaborativo.
� Organiza la docencia en funci�n de las competencias a adquirir.
� Estimula la adquisici�n del aprendizaje aut�nomo y permanente.
Existe una diversidad de m�todos activos que se utilizan en el aprendizaje de los alumnos, uno de ellos es el Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP). Este m�todo impulsa la ense�anza y el aprendizaje de los alumnos de acuerdo con sus habilidades, involucra a los alumnos en el proceso de aprendizaje y motiva y desarrolla su creatividad (Duc 2018).
El Aprendizaje Basado en Proyectos es un m�todo activo que se ha utilizado para la ense�anza de la ingenier�a. Se ha usado en ingenier�a mec�nica (Uziak and Kommula 2019), Mecatr�nica (Patange, Bewoor, Deshmukh, Mulik, Pardeshi, and Jegadeeshwaran, 2019), en la ense�anza de la sustentabilidad (Khandakar, Hoque, San Pedro, Touati, Emadi and Ayari 2020) y en las matem�ticas (Serin, 2019), entre otras �reas de la ingenier�a.
Bajo este contexto, consciente de los cambios educativos que se estaban presentando en el mundo, la Universidad la Salle Noroeste, localizada en Cd. Obreg�n, Sonora, en el a�o 2011 formaliz�, por medio del departamento de Desarrollo Docente, un grupo de trabajo cuya misi�n fue la de analizar el contexto de la educaci�n y proponer un enfoque por competencias que deb�a de implementarse en la universidad (Navarro, Jim�nez, Boj�rquez y Ram�rez, 2013). El equipo de trabajo dise�� las competencias lasallistas y un diplomado para capacitar al profesorado de la universidad. Uno de los m�dulos del diplomado trata sobre los m�todos de aprendizaje en donde se ven temas de metodolog�as activas. Durante m�s de 10 a�os se ha utilizado en el enfoque por competencias en la Universidad La Salle logrando���� �importantes resultados.
En este art�culo se presenta la aplicaci�n del Aprendizaje Basado en Proyectos en la materia de Automatizaci�n que se imparte a los alumnos de la carrera de Ingenier�a Industrial en Calidad. El caso de estudio se refiere a un tema relacionado con la sincronizaci�n local y global de sistemas productivos (Jim�nez et al. 2010 y Jim�nez et al. 2013a). Para el caso de la ingenier�a Industrial en Calidad, existen diversos estudios que han aplicado el Aprendizaje Basado en Proyectos en materias de dicha carrera. Por ejemplo, se ha aplicado el ABP en gesti�n industrial (Alves, et al. 2016), en el aprendizaje de la manufactura esbelta (Tortorella y Cauchick, 2017) y en la Ingenier�a de producci�n (Lima and Mello, 2012).
Competencias y el ABP en la universidad la Salle Noroeste
Para impulsar los cambios en el modelo educativo acordes con los enfoques modernos mundiales, la Universidad La Salle Noroeste implement� en el a�o 2011, un Diplomado en Formaci�n de Competencias del Perfil Docente Lasallista el cual tiene como finalidad capacitar al profesorado en la implementaci�n en el aula de su modelo curricular por competencias, a partir de la puesta en pr�ctica de sus herramientas conceptuales, �procedimentales y actitudinales en la planeaci�n, conducci�n y evaluaci�n de los procesos de ense�anza y de aprendizaje, de acuerdo con el perfil docente Lasallista y los requerimientos curriculares de la� materia� que imparte (Jim�nez et al. 2013b). Dentro de los temas tratados en el diplomado destaca la estrategia did�ctica relacionada con el Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP). La din�mica del diplomado promueve que los profesores capacitados pongan en pr�ctica los conocimientos y las estrategias docentes, con la finalidad de crear un banco de experiencias que permita la mejora continua.
La Universidad La Salle Noroeste, que desde sus inicios considera en su misi�n la formaci�n integral de los estudiantes, y con el fin de potenciar una formaci�n pertinente a los nuevos contextos, a�ade a su modelo curricular socio constructivista el enfoque por competencias en el� a�o 2011; las define como el conjunto interdependiente de� conocimientos, habilidades, actitudes y valores que el alumno integra con la finalidad de solucionar problemas en su �mbito personal y profesional para la transformaci�n social (Navarro, Jim�nez, Boj�rquez, y Ram�rez, 2013).
El modelo de dise�o curricular bajo el enfoque por competencias de Universidad La Salle Noroeste, propone la estructuraci�n de los planes de estudio en torno a tres tipos de competencias: profesionales b�sicas, profesionales espec�ficas y gen�ricas. Para seleccionar algunos m�todos de ense�anza activos (ABP y ABProb (Aprendizaje Basado en Problemas)) como estrategias did�cticas para la carrera de Ingenier�a Industrial en Calidad que se ofrece en la universidad, se consideraron las cinco variables necesarias que se presentan a continuaci�n (Fern�ndez, 2005) en relaci�n con el apoyo que dan al desarrollo de competencias profesionales.
Tabla 1 . Variables para seleccionar las estrategias did�cticas que apoyan las competencias. Fuente: Elaboraci�n propia.
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Criterios de selecci�n |
ABProb |
ABP |
Apoyo a la competencia espec�fica y/o gen�rica de ULSA Noreste |
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Niveles de objetivos cognitivos |
Superior |
Superior |
� Desarrollo intelectual y profesional |
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Capacidad para promover el trabajo aut�nomo y continuado |
Elevado |
Elevado |
� Aprender a aprender � Planificaci�n del proceso de aprendizaje � Evaluaci�n formativa � Identificaci�n y resoluci�n de problemas |
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Grado de control ejercido por el estudiante |
Elevado |
Elevado |
� Aumento de la responsabilidad y autonom�a, toma de decisiones; capacidad de an�lisis y s�ntesis. |
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N�mero de estudiantes que pueden cubrir |
Medio |
Medio |
� Grupos reducidos |
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N�mero de horas de preparaci�n del grupo y para las correcciones |
Grande |
Grande |
� Fomento de la habilidad social y de las relaciones de ayuda � Aumento del grado de compromiso y responsabilidad |
METODOLOG�A
El tipo de investigaci�n utilizado en la presente investigaci�n fue descriptivo con enfoque cuantitativo, y su dise�o fue no experimental de corte transversal. Es descriptiva ya que se describen las tareas que realizar�n los alumnos y el profesor durante el desarrollo del proyecto siguiendo los pasos del ABP que se muestran en la Figura 1 (Jim�nez et al. 2019). Seg�n Guevara et al. (2020), el objetivo de la investigaci�n descriptiva consiste en llegar a conocer las situaciones, costumbres y actitudes predominantes a trav�s de la descripci�n exacta de las actividades, objetos, procesos y personas. Para evaluar la importancia del proyecto seleccionado y el m�todo del ABP se desarroll� un cuestionario para que los alumnos lo respondieran. Este cuestionario se muestra en la Tabla 2.
Figura 1. Fases del ABP y tareas del profesor y de los alumnos (Jim�nez et al. 2019)
Tabla 2. Cuestionario para los alumnos. Fuente: Elaboraci�n propia
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Preguntas |
Respuestas |
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1 |
�Fue para usted de alta importancia la selecci�n del proyecto? |
SI _____ NO____ |
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2 |
�Result� dif�cil la conceptualizaci�n del proyecto? |
SI _____ NO____ |
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3 |
�Considera que fueron aplicados los conceptos de sincronizaci�n durante el desarrollo del proyecto? |
SI _____ NO____ |
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4 |
�Considera adecuada la evaluaci�n final del proyecto? |
SI _____ NO____ |
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5 |
�Estuvo conforme con la manera de entregar los avances del proyecto? |
SI _____ NO____ |
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6 |
�Estuvo de acuerdo con que el valor total del proyecto fuera de 50% de la calificaci�n final? |
SI _____ NO____ |
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7 |
�Fue suficiente el tiempo que se llev� en el desarrollo del proyecto? |
SI _____ NO____ |
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8 |
�Le result� atractivo el m�todo de aprendizaje por proyectos en comparaci�n con los m�todos de ense�anza comunes? |
SI _____ NO____ |
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9 |
�Fueron suficientes los equipos del taller y de c�mputo para realizar el proyecto? |
SI _____ NO____ |
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10 |
�Fue suficiente el acompa�amiento que el facilitador le brind� a lo largo de todo el proyecto? |
SI _____ NO____ |
Con el objetivo de conocer el contenido de la materia de Automatizaci�n y aspectos de la carrera de Ingenier�a Industrial en Calidad a continuaci�n se describen algunos aspectos relevantes para la realizaci�n de la presente investigaci�n:
1) La carrera de Ingenier�a Industrial en Calidad consta de nueve semestres.
2) Para realizar las pr�cticas y pruebas de dise�o, la Universidad La Salle, cuenta con un moderno Laboratorio de Tecnolog�as y un m�dulo completo de automatizaci�n industrial.
3) La materia de Automatizaci�n se imparte en el octavo semestre. El objetivo de la materia es: �Simular y corregir fallas en procesos automatizados industriales, utilizando metodolog�as, simulaci�n y herramientas computacionales�. Consta de 64 horas Taller y 64 horas independiente. Los temas principales de la materia son:1) Introducci�n a la Automatizaci�n Industrial, 2) Tecnolog�as de Automatizaci�n, 3) Comunicaciones Industriales, 4) Controladores L�gicos Programables, 5) Introducci�n a la Rob�tica, 6) Detecci�n y correcci�n de fallas en sistemas de control y 7) Dise�o e implementaci�n de sistemas de control.
4) Para el desarrollo del proyecto se consideraron solo algunos temas principales, tales como 1, 2, 3 y 4.�
5) En relaci�n con el proyecto, se tuvieron las consideraciones siguientes:
a) El proyecto consisti� en automatizar y sincronizar una l�nea de producci�n secuencial.
b) El n�mero de alumnos en la clase fue de 12.
c) No hubo distinci�n por g�nero
d) Para mejorar algunas tareas del proyecto, los alumnos ten�an permitido consultar a profesores de otras materias y alumnos m�s avanzados de la Carrera de Mecatr�nica���� �que ya hubieran cursado la materia.
A continuaci�n, se presentan en forma general algunos conceptos relevantes acerca de la sincronizaci�n de procesos productivos (para m�s informaci�n consultar Jim�nez et al. 2013a).
La sincronizaci�n de procesos se define como sigue: es el conjunto de procedimientos sistem�ticos orientados a coordinar, planear, manejar, distribuir y controlar las operaciones de la maquinaria de un sistema productivo de tal forma que los vol�menes de producci�n sean satisfechos en el tiempo acordado.
La sincronizaci�n de procesos se clasifica en:
1) sincronizaci�n local
2) sincronizaci�n global.
Es local, cuando la sincronizaci�n se realiza en m�dulos de producci�n. Es global cuando la sincronizaci�n considera todos los m�dulos en su dise�o y an�lisis. Un sistema productivo se dice sincronizado si la diferencia temporal entre la primera pieza fabricada y la segunda es el Tiempo de Producci�n Unitario (TpU). Para sincronizar las l�neas de producci�n, estas deben estar particionadas en m�dulos y cada m�dulo debe ser sincronizado a TpU. Desde el mismo momento en que se sincroniza la maquinaria, se introducen sensores que generan las se�ales de control (sensores principales y de ida). Los ciclos de cada m�quina deben ser dise�ados distribuyendo tiempos fijos (aquellos que no pueden ser modificados) y tiempos secundarios. El dise�o de la sincronizaci�n debe empezar realizando una cr�nica de proceso, la cual representa una narrativa del tr�nsito de las piezas por todo el layout del sistema productivo que describe: m�quinas, piezas, tiempos fijos y el TpU. Una vez distribuidos los tiempos sobre los ciclos operativos se dise�a una tabla de sincronizaci�n local por cada m�dulo.
Existen dos m�todos para sincronizar: Para el caso de sincronizaci�n local el m�todo se llama v�rtice y consiste en relacionar m�quinas antecesoras y sucesoras en torno a la m�quina que desarrolla el proceso. Con el v�rtice, se relacionan las m�quinas para posteriormente dise�ar los ciclos operativos y distribuir los tiempos sobre las trayectorias. El otro m�todo, usa para sincronizar globalmente un sistema productivo y se llama C�digo Binario Operacional Referencia (CBOR) y consiste de una tabla en donde se representan los eventos de sensado y la operaci�n de la maquinaria en c�digo binario. La construcci�n del CBOR se realiza usando las tablas de sincronizaci�n local. Posteriormente, se realiza el control del sistema mediante ecuaciones de estado, las cuales se programan en un PLC. Para probar el dise�o y operaci�n de la sincronizaci�n se usa software (FLUID SIM) en donde dibujan las m�quinas y se programa el modelo de control (Jim�nez et al. 2013a).
RESULTADOS Y DISCUSI�N
En esta secci�n se describe la experiencia de la aplicaci�n del ABP en la materia de Automatizaci�n. Se aplicaron las fases del m�todo del ABP mostrado en la Figura 1.
Fase 1: Informaci�n
En esta fase, el profesor, junto con los alumnos, definieron el proyecto a desarrollar el cual consisti� en sincronizar local y globalmente una l�nea de producci�n secuencial, cuya distribuci�n de planta, Tasa de Producci�n Unitaria (TpU) y tiempos fijos deber�an ser propuestos por los alumnos. El profesor les propuso a los alumnos los pasos metodol�gicos que deben ser usados para llevar a cabo el proyecto.
Los pasos generales fueron:
1) Estudio de la distribuci�n de planta,
2) Desarrollo de la sincronizaci�n local,
3) Dise�o de la sincronizaci�n global y
4) Simulaci�n y Control.
Los alumnos procedieron a estudiar e investigar la informaci�n preliminar, en particular los tipos de l�neas de producci�n secuenciales y las consideraciones de los m�todos de la sincronizaci�n local y global, con el prop�sito de planear las actividades del proyecto. Conformaron equipos de cuatro alumnos y cada equipo deb�a desarrollar un proyecto independiente cuya condici�n era que la l�nea de producci�n fuera dise�ada con al menos, dos m�dulos.��
Fase 2: Planeaci�n
En esta fase los alumnos desarrollaron el plan de trabajo para realizar el proyecto y fortalecieron, al realizar una revisi�n de informaci�n, el proceso metodol�gico requerido para sincronizar local y globalmente las celdas propuestas. Se reunieron con el profesor para aclarar dudas. El plan de trabajo ten�a las siguientes tareas:
1) B�squeda de informaci�n sobre la sincronizaci�n y propuesta de datos iniciales para el proyecto,
2) Dise�o de la sincronizaci�n local,
3) Interpretaci�n de datos de tiempos y sensores para la construcci�n de un esquema operacional referencial (CBOR),
4) Interpretaci�n de los datos del esquema y desarrollo de las ecuaciones de estado de control,
5) Simulaci�n y pruebas en el taller y
6) Documentaci�n del proyecto.
Las actividades del profesor en esta fase fueron: la revisi�n del plan de trabajo, verificar la dimensionalidad y la complejidad de las celdas propuestas, as� como responder dudas y aclarar los conceptos a los alumnos.�
Fase 3: Realizaci�n
En esta secci�n se presenta un breve resumen de las tareas realizadas por los alumnos y el profesor, as� como sus resultados principales.
a) Tarea 1: Esta tarea tuvo el prop�sito de buscar informaci�n sobre las diferentes configuraciones de las l�neas de producci�n secuenciales con la idea de que los alumnos dise�ar�n la propia. Se deb�a de ������investigar y proponer la distribuci�n de planta y el flujo de proceso, los tiempos fijos de las operaciones y la tasa de producci�n unitaria (tiempo en lo que se fabrica una pieza en segundo). Cada grupo propuso su l�nea de producci�n y sus datos de inicio (ver Figura 2).
b) Tarea 2. El dise�o de la sincronizaci�n local fue el objetivo de esta tarea, la cual consisti� en : 1) Localizar puntos estrat�gicos de transporte (inicio y final), 2) Realizar una cr�nica de proceso, 3) Distribuir elementos de sensado que permitieran el recorrido de una pieza por toda la l�nea de producci�n, 4) Modularizar el sistema de producci�n, 5) Relacionar la maquinaria con el m�todo del v�rtice, 6) Dise�ar los ciclos de operaci�n de cada m�quina (ver Figura 2b), 7) Distribuir los tiempos de ida y vuelta sobre los ciclos condicionados por la tasa de producci�n y 8) Generar una tabla de datos de la sincronizaci�n local (ver tabla 3, s�lo se presenta un m�dulo).
c) Tarea 3. El objetivo de esta tarea fue el de generar un esquema de control para representar los eventos de sensado y los ciclos de operaci�n de la maquinaria (CBOR). Las actividades que se deb�an de �desarrollar fueron: 1) Interpretaci�n de la sincronizaci�n local, 2) Dise�o preliminar del C�digo, 3) Llenado del c�digo binario, 4) Ensamble de M�dulos (superposici�n) y 5) C�digo Funcional.
d) Tarea 4. En esta tarea se propuso dise�ar el control del sistema. Para ello se deb�an de seguir las actividades siguientes: 1) Dise�o de las ecuaciones de estado del ciclo de arranque, 2) Desarrollo del ciclo autom�tico, 3) Introducci�n de sensado bandera y caracterizaci�n de las ecuaciones de estado, 4) Modelo final de control y 5) Dise�o del CBOR operacional (el de implementaci�n final).
e) Tarea 5. Esta tarea estuvo asociada con el desarrollo de una simulaci�n de la sincronizaci�n en el software Fluid Sim y la prueba en el taller. Cabe mencionar que estas actividades no eran obligatorias por el tiempo y la complejidad y debido a que ten�an que ser acompa�ados por otros alumnos de semestres avanzados que conocieran con m�s detalle el equipo.
f) Tarea 6. Esta actividad estuvo relacionada con la documentaci�n del proyecto que consta en la elaboraci�n de un informe t�cnico y presentaciones.
�En esta fase, las tareas del profesor fueron las de apoyar en lo que los alumnos requieren y guiarlos en cada tarea o actividad, y sobre todo verificar los aprendizajes adquiridos. Para mostrar algunos de los resultados de las actividades se seleccion� un proyecto de un grupo (Grupo 2, ver tabla 5���� ) de dos m�dulos y cuyo proceso fue el llenado de botellas de gel m�dico. La cr�nica del proceso en general fue la siguiente (ver Figura 3a):
El actuador AC1 desplaza una botella vac�a de la posici�n 0 localizada en el almac�n de materias primas a la posici�n 1. Posteriormente, el robot cartesiano R1 traslada la botella de la posici�n 1 localizada encima de la banda a la posici�n 2. Una banda s�ncrona B1 transporta la botella de la posici�n 2 a la posici�n 3. En la posici�n 3, el dispositivo D1 llenador de gel, mediante los actuadores AC2, AC3 y AC4 inyecta gel m�dico a una botella en 5 seg. Terminada la operaci�n de llenado, la banda B1 se activa y desplaza la botella con gel a la posici�n 4. En dicha posici�n el robot paralelo R2 coloca la tapa a la botella en 5 seg. Terminada dicha operaci�n la banda B1 se activa y transporta la pieza a la posici�n 5 en donde un actuador AC5 desplaza la pieza a la posici�n 6 localizada en una mesa de trabajo. En dicha posici�n el actuador AC6 realiza la operaci�n de marcaje sobre la botella en 4 seg. Terminada dicha operaci�n el robot R3 se encarga de poner una marca de caducidad con rayo l�ser sobre la botella en 3 seg. Terminada dicha operaci�n el robot delta R4 traslada la pieza a la posici�n 7. Finalmente, el actuador AC7 desplaza la pieza terminada hacia el interior de un almac�n de materias primas (posici�n 8). El Tiempo de Producci�n Unitaria (TpU) es de 40 seg.
La Figura 3a muestra las posiciones estrat�gicas de transporte y el sensado inicial. La Figura 3b muestra un ejemplo de dise�o de trayectoria de una m�quina en donde se presentan los puntos por donde pasar� la herramienta, as� como los tiempos de proceso y el ciclo de operaci�n.
Figura 2. Distribuci�n de planta (a) y dise�o de ciclos de operaci�n (b).
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Fuente: Elaboraci�n propia
La Tabla 3 muestra los resultados de la sincronizaci�n local de un m�dulo.
Tabla 3. Resultados de la sincronizaci�n local para el m�dulo 1.
Fuente: Elaboraci�n propia
La Tabla 4 muestra el CBOR desarrollado por los alumnos relacionado con la distribuci�n de planta mostrada en la Figura 3a. El signo (+1) representa un segundo en recorrido de ida y el signo (-1) un segundo en el recorrido de vuelta. Los s�mbolos Xi y Yi son las se�ales de entrada y de salida.
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Tabla 4. CBOR completo con ecuaciones de estado. Fuente: Elaboraci�n por parte de los alumnos Grupo 2
La Figura 4 muestra una parte de la simulaci�n de la sincronizaci�n en el software Fluid Sim y la Figura 5 una prueba en los equipos de la Universidad La Salle Noroeste.
Figura 4. Simulaci�n el Fluid Sim.
Fuente: elaboraci�n propia
Figura
5. Equipo de prueba MPS para la sincronizaci�n de la Universidad
La Salle.
Fuente: Elaboraci�n propia
Fase 3: Evaluaci�n
La Fase de evaluaci�n del ABP es una de las m�s importantes debido a que se muestran los resultados alcanzados durante el proyecto. Los productos finales que los alumnos presentaron fueron: 1) El plan de trabajo, 2) Las tablas de sincronizaci�n local, 3) El CBOR y el control, 4) La simulaci�n computacional, 5) La prueba f�sica y 6) El reporte final. Debido a lineamientos universitarios, se realizaron 3 ex�menes parciales con valor del 50% y el valor asignado al proyecto fue el otro 50% (Informe, presentaci�n y pruebas f�sicas de la sincronizaci�n).
DISCUSI�N
La aplicaci�n del ABP en la materia de Automatizaci�n result� una herramienta efectiva para motivar e impulsar los aprendizajes en los alumnos de la carrera de Ingenier�a Industrial en Calidad. El proyecto propuesto fue retador, ya que implic� utilizar algunos m�todos de la sincronizaci�n de sistemas productivos. La Tabla 5 muestra los resultados relacionados con el proyecto y algunas caracter�sticas importantes a considerar. Por ejemplo, el Grupo 2 realiz� la simulaci�n computacional y la prueba f�sica del proyecto, a pesar de que eran actividades optativas, puesto que deb�an formar equipo con alumnos de mecatr�nica. Todos los grupos cumplieron con lo m�nimo pedido que eran cuatro productos, sin embargo, dos grupos hicieron actividades extras.
Tabla 5. An�lisis de la complejidad del proyecto y entregables
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Grupo 1 |
Grupo 2 |
Grupo 3 |
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Complejidad de la l�nea de producci�n |
Alta |
Alta |
mediana |
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N�mero de m�dulos |
2 |
2 |
3 |
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TpU |
25 seg/pieza |
40 seg/pieza |
20 seg/pieza |
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Simulaci�n |
No |
Si |
Si |
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Prueba f�sica |
No |
Si |
No |
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Total de productos entregados |
4 |
6 |
5 |
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Cumplimiento |
Con lo m�nimo |
Con lo m�ximo |
M�s del m�nimo |
Los resultados de la encuesta mostrada en la Tabla 2 fueron los siguientes: Las respuestas del S� en���� �todas las preguntas fueron el m�nimo 60% y un m�ximo del 100% y el No���� �tuvo m�nimo de 0% y un m�ximo 40%. La pregunta 9 ��Fueron suficientes los equipos del taller y de c�mputo para realizar el proyecto?, fue el No���� �m�s alto, pero fue debido a que solo un equipo logr� completar la prueba f�sica y los restantes no tuvieron que analizar si los recursos f�sicos eran lo suficientes.
En esta experiencia del ABP en la materia de Automatizaci�n, los resultados fueron prometedores, pues la pregunta 8 �Le result� atractivo el m�todo de aprendizaje por proyectos en comparaci�n con los m�todos de ense�anza comunes? alcanz� un 90% de respuestas afirmativas la percepci�n de los alumnos. Sin embargo, hubo detalles no favorables en el desarrollo del proyecto, sobre todo en la abstracci�n de algunos conceptos, pues los m�todos de sincronizaci�n utilizados requieren, por ejemplo, que los sensores, m�quinas y procesos se consideren perfectos (para los sensores solo se toma en cuenta la se�al de entrada y de salida, pero no el tipo y la marca del mismo). Otro problema que se observ� en uno de los grupos (Grupo 1) fue la administraci�n del proyecto, ya que no se pon�an de acuerdo en la ejecuci�n de ciertas tareas, por lo que fue el grupo que m�s acompa�amiento recibi� del profesor. Por otro lado, las materias que los alumnos llevaron en los semestres anteriores, ayudaron en el desarrollo del proyecto, debido a que no tuvieron dificultades en proponer los datos iniciales del proyecto, como la distribuci�n de planta, flujo de proceso, Tasa de Producci�n Unitaria y los tiempos fijos. Adem�s, los cuatro temas principales de la materia de Automatizaci�n que se tomaron como base para el desarrollo del proyecto fueron suficientes y uno de los grupos (Grupo 2) fue capaz de aplicar los temas 5 y 6 (Introducci�n a la Rob�tica y Dise�o e implementaci�n de sistemas de control) ya que implementaron las pruebas f�sicas en el taller. Finalmente, la experiencia del ABP contribuy� en los aprendizajes de los alumnos ya que motiv� su creatividad, el pensamiento cr�tico, el trabajo colaborativo, el autoaprendizaje y la investigaci�n, elementos actitudinales planteados en el programa con EBC
CONCLUSIONES
En este trabajo se ha mostrado la aplicaci�n del ABP en la materia de Automatizaci�n cursada por alumnos del octavo semestre de la carrera de Ingenier�a Industrial de la Universidad La Salle Noroeste. Las conclusiones obtenidas se resumen en los puntos siguientes:
� El ABP �����result� una valiosa herramienta para impulsar los aprendizajes de los alumnos ya que permiti� desarrollar un proyecto en forma sistem�tica, d�ndole los papeles que corresponden al profesor (facilitador) y a los estudiantes (ser el centro del aprendizaje). Las fases del ABP permitieron darle seguimiento al desarrollo del proyecto en forma pr�ctica y ordenada.
� El ABP es una t�cnica que impulsa la creatividad, el trabajo en equipo, el autoaprendizaje, el pensamiento cr�tico y fomenta la investigaci�n, y pone a prueba las habilidades sociales de los alumnos. En la experiencia presentada en este trabajo el ABP exhibi� una manera distinta de motivar a los alumnos y de una manera efectiva de organizaci�n para desarrollar el proyecto.
� El proyecto desarrollado por los alumnos fue sin duda el elemento central del ABP, ya que integraba el dise�o de la l�nea de producci�n, lo que exig�a creatividad e investigaci�n, y la sincronizaci�n y control de procesos implicaba seguir una metodolog�a nueva y retadora.
� Si bien los resultados de la aplicaci�n del ABP en la materia de Automatizaci�n fueron positivos, es necesario aplicar un buen seguimiento por parte del profesor al desarrollo del proyecto ya que se debe lograr un balance de los aprendizajes en los alumnos en todas las tareas planeadas. El no lograr ese balance implica que los aprendizajes sean mayores en algunos alumnos y en otros���� �sea menor.
� Una de las fases m�s importantes del ABP, es la evaluaci�n del proyecto, por lo que se requiere dise�ar instrumentos que permitan la medici�n de las actividades, para poder calificar a los alumnos y para obtener informaci�n valiosa de la percepci�n de los mismos sobre las ventajas y desventajas de los m�todos de aprendizaje utilizados. En la experiencia descrita se dise�� un instrumento para evaluar la complejidad del proyecto y los productos entregados, as� como un cuestionario para conocer la percepci�n de los alumnos.
� El ABP es una estrategia pedag�gica activa que se adapta de forma���� �natural a las ingenier�as, por lo que es posible aplicar dicha t�cnica a diversas materias de la carrera de Ingenier�a Industrial.
El aprendizaje basado en problemas es un enfoque educativo que se centra en resolver problemas reales y significativos como forma principal de adquirir conocimientos y habilidades. Requiere del dise�o por parte del profesor para que los alumnos se involucren activamente en su proceso de aprendizaje descubriendo y solucionando problemas propios de su perfil de egreso.
El aprendizaje basado en problemas representa al mismo tiempo, un desaf�o, debido a varias razones, por un lado, requiere un enfoque interdisciplinario que integre diferentes conocimientos y habilidades de los alumnos, se requiere encontrar problemas relevantes y significativos para los alumnos, y asegurarse de que tengan los recursos y la orientaci�n necesarios para resolverlos. Finalmente, el aprendizaje basado en problemas requiere un enfoque individualizado y flexible que permita a los alumnos explorar y aprender a su propio ritmo.
Todo ello representa un gran reto que en la Universidad La Salle Noroeste, estamos dispuestos a enfrentar, buscando fomentar la creatividad, la colaboraci�n y la resoluci�n de problemas en nuestros alumnos para prepararlos para un futuro exitoso.
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