Trabajo Colaborativo Transversal, Multidisciplinaar y

Resolución de Problemas de IQ a través de un curso MOOC
Trabajo Colaborativo Transversal, Multidisciplinaar y
Multiuniversitario: Resolución de Problemas de Ingeniería Química a
través de un curso MOOC
M. Olga Guerrero-Pérez
Universidad de Málaga
[email protected]
Aida Arozamena Ramos
[email protected]
Tomás Cordero Lanzac
[email protected]
José María Paez Muñoz
[email protected]
José Rodríguez-Mirasol
Universidad de Málaga
[email protected]
Tomás Cordero
Universidad de Málaga
[email protected]
Palabras clave:
Ingeniería Química, Proceso Industrial, Trabajo Colaborativo
Resumen:
Los procesos químicos constan de distintas etapas que juntas conforman la
transformación de la materia prima en el producto deseado. Estas etapas se estudian
en asignaturas distintas durante la titulación de Ingeniería Química. En el curso
propuesto, los alumnos irán resolviendo problemas que se corresponden a materias
vistas en distintas asignaturas. Al final todas las etapas supondrán el diseño de un
proceso de transformación completo, es decir, los alumnos tendrán que realizar la
tarea de un auténtico ingeniero. De esta manera, el trabajo global se desarrolla de
manera transversal. El Profesor irá proponiendo las distintas tareas por grupos de
alumnos de manera totalmente virtual.
Esta metodología se está aplicando en estos momentos en la Facultad de Ciencias de
la Universidad de Málaga en el contexto de un Proyecto de Innovación Educativa. Esto
servirá de base para la implementación de esta metodología como curso MOOC,
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Resolución de Problemas de IQ a través de un curso MOOC
probablemente, el curso próximo, poniéndose en contacto alumnos de distintas
Universidades para la resolución de las tareas. Por un lado, el establecimiento de
contactos puede ser fructífero para todos los alumnos y profesores, por otro, la puesta
en común de alumnos de distintas materias y de distintas Universidades para la
resolución de un problema común resultará sumamente enriquecedor para todas las
partes, todo ello, unido a las ventajas que de por sí supone el trabajo colaborativo.
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Resolución de Problemas de IQ a través de un curso MOOC
1. INTRODUCCION
1.1.
Ingeniería Química
El MOOC que se propone en el presente artículo será de interés para los
estudiantes del Grado en Ingeniería Química. Los estudios en Ingeniería
Química como disciplina independiente de la Ingeniería Industrial y de la
Química se inician en España en 1993 (VVAA. 2005). Desde entonces, se han
ido implantando progresivamente en prácticamente todas las Universidades
públicas españolas. En cada Comunidad Autónoma se ha creado una
Asociación de Ingenieros Químicos que se agrupan en una Federación
Nacional de Asociaciones de Ingenieros Químicos. Desde Octubre de 2004 se
ha aprobado la creación del primer Colegio Oficial de Ingenieros Químicos. En
la actualidad los estudios de Grado en Ingeniería Química se puede decir que
están implantados en la Universidad de Málaga (la primera promoción acabará
en el presente curso académico los estudios), y en estos momentos se están
ultimando los planes de estudios para comenzar con los estudios de Máster en
Ingeniería Química durante el curso próximo.
El objetivo principal de la titulación es el de formar profesionales especializados
en los procesos de producción de la industria química y sectores relacionados,
incluyendo la concepción, cálculo, construcción, puesta en marcha y operación
de equipos e instalaciones donde se efectúan las transformaciones necesarias
para la obtención de diversos productos. Para el correcto diseño de cualquier
proceso industrial es necesario conocer los procedimientos y conceptos que se
imparten en distintas asignaturas de la titulación. A menudo los estudiantes
estudian estos conceptos y procedimientos, en asignaturas distintas, como si
fuesen compartimentos estancos y no se relacionan debidamente hasta que se
enfrentan al Proyecto Fin de Grado, o peor aún, hasta que se encuentran ya
ejerciendo en la vida laboral. Por ello el presente MOOC propone como eje
fundamental que los alumnos realicen un trabajo colaborativo a lo largo de tres
cursos académicos y con la implicación de cuatro asignaturas diferentes. De
esta manera, realizan un pequeño trabajo utilizando lo aprendido en distintas
asignaturas.
1.2.
Trabajo Colaborativo
Con el presente MOOC no solo se tratará de que los alumnos unifiquen
conceptos y procedimientos aprendidos en distintas materias, se tratará,
también, de que sean más activos en su proceso de enseñanza-aprendizaje.
Las clases expositivas (lecciones magistrales) son un buen método para
enseñar y no debe abandonarse, sin embargo, debe tenerse en cuenta que
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puede dar lugar a una excesiva pasividad de los alumnos. Por ello debe
combinarse con otro tipo de actividades como las que se proponen en el
presente trabajo, en el cual los alumnos resolverán una serie de problemas
(abordarán el diseño de un proceso industrial completo) por grupos.
No cabe lugar a dudas de que en el momento actual de la educación el trabajo
de grupo colaborativo es un ingrediente esencial en todas las actividades de
enseñanza aprendizaje. La idea es sencilla, los alumnos forman “pequeños
equipos” después de haber recibido instrucciones de los profesores. Dentro de
cada equipo los estudiantes intercambian información y trabajan en una tarea
hasta que todos sus miembros la han entendido y terminado, aprendiendo a
través de la colaboración. A pesar de la sencillez, la bibliografía es unánime
respecto a las grandes virtudes del método (Fernandez, A., Piedra, J.A. (2004).
Comparando los resultados de esta forma de trabajo con modelos de
aprendizaje tradicionales, se ha encontrado que los estudiantes aprenden más
cuando utilizan el aprendizaje colaborativo, recuerdan por más tiempo el
contenido, desarrollan habilidades de razonamiento superior y de pensamiento
crítico, y se sienten más confiados y aceptados por ellos mismos y por los
demás.
1.3.
Uso del Campus Virtual
Dado la actual implantación del nuevo Espacio Europeo de Educación Superior
(EEES) en los estudios de Grado y Máster, se dispone de diversos estudios del
proceso de adaptación de las titulaciones a este nuevo contexto universitario.
La mayoría de los autores considera que los entornos virtuales pueden llegar a
satisfacer algunas de las necesidades planteadas en el acuerdo de Bolonia,
intentando mantener la calidad de la enseñanza y, al mismo tiempo,
aprovechando las funcionalidades que ofrecen las plataformas virtuales de
enseñanza. Las principales necesidades que se plantean en el EEES y que
podrían resolver las nuevas tecnologías, al menos en parte, serían la
construcción abierta del conocimiento, el trabajo cooperativo y el trabajo
responsable por parte del alumno. Algunos de los principios para la correcta
aplicación del nuevo marco se hacen difíciles de implementar debido, entre
otras razones, a la existencia de un elevado número de alumnos, a la
configuración arquitectónica de las aulas o a la ratio profesor/alumno. De ahí
que se pretenda progresar hacia un modelo de enseñanza semipresencial o,
expresado en otros términos, a una modalidad de enseñanza que combine la
actividad docente presencial en las aulas con el desarrollo de un aprendizaje
autónomo y a distancia por parte del alumno, a través de plataformas o aulas
virtuales. Esta combinación de diferentes tareas de aprendizaje, apoyada en
entornos virutales, recibe el nombre de aprendizaje semipresencial, mixto o
Blended learning, el cual es una variante del concepto de e-Learning. Según
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diversos autores, esta modalidad educativa, que facilita un aprendizaje más
flexible, variado y adaptado a los propios ritmos del estudiante, será la que se
generalice en los próximos años en la educación superior.
En el presente MOOC el uso del campus virtual es fundamental para poder
poner en contacto a estudiantes de Ingeniería Química de distintas
Universidades de todo el mundo.
2. OBJETIVOS
Los objetivos que se pretenden conseguir con el presente MOOC se pueden
agrupar en cuatro pilares fundamentales:
i)
Utilizar los conocimientos y procedimientos trabajados de manera
individual en distintas asignaturas de la titulación de Graduado en
Ingeniería Química de manera conjunta (transversal). De esta
manera se le da un sentido más amplio a esas asignaturas, se
consigue que los alumnos se “sientan” ingenieros, y se les ofrece
una visión más amplia y real de la Ingeniería Química.
ii)
Realizar un trabajo en grupo (colaborativo) con el objeto de
trabajar con los alumnos elementos tales como: Cooperación (los
estudiantes se apoyan mutuamente para cumplir con un doble
objetivo: lograr ser expertos en el conocimiento del contenido,
además de desarrollar habilidades de trabajo en equipo).
Responsabilidad (los estudiantes son responsables de manera
individual de la parte de tarea que les corresponde y al mismo
tiempo todos en el equipo deben comprender todas las tareas que
les corresponden a los compañeros). Comunicación (los
miembros del equipo intercambian información importante y
materiales, se ayudan mutuamente de forma eficiente y efectiva,
ofrecen retroalimentación para mejorar su desempeño en el futuro
y analizan las conclusiones y reflexiones de cada uno para lograr
pensamientos y resultados de mayor calidad). Trabajo en equipo
(los estudiantes aprenden a resolver juntos los problemas,
desarrollando las habilidades de liderazgo, comunicación,
confianza, toma de decisiones y solución de conflictos).
Autoevaluación (Los equipos deben evaluar cuales acciones han
sido útiles y cuáles no. Los miembros de los equipos establecen
las metas, evalúan periódicamente sus actividades e identifican
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los cambios que deben realizarse para mejorar su trabajo en el
futuro).
iii)
El curso MOOC se llevará a cabo en un entorno virtual, así, se
favorecerá la coordinación entre alumnos y entre profesores.
Estas actividades virtuales, además, se utilizarán como vía para
motivar la participación y el trabajo continuado del alumno.
iv)
El curso MOOC pondrá en contacto a alumnos de distintas
Universidades. De esta manera, se creará una red de contactos
útiles tanto para los alumnos como para el profesorado. Además,
el curso servirá de plataforma para poner en común los
conocimientos adquiridos a través de distintos profesores en las
distintas Facultades y Escuelas.
3. DESCRIPCIÓN DEL CURSO MOOC
Los procesos químicos constan de distintas etapas que juntos conforman la
transformación de la materia prima de partida en el producto deseado: es
necesario obtener y purificar las materias primas de partida, diseñar el reactor y
determinar y fijar los parámetros de proceso en los que se va a realizar la
transformación (reacción) química propiamente dicha, así mismo suelen ser
necesarias distintas operaciones de acondicionamiento de los productos
finales. En el presente curso MOOC se propone que los alumnos resuelvan
cada una de las etapas en el contexto de la correspondiente asignatura y que
al final unifiquen todas las etapas para el diseño de un proceso de
transformación completo.
El equipo docente del MOOC asignará a los alumnos las tareas, acordes al
temario de cada asignatura que deben estar cursando. Las tareas a realizar se
corresponden con cuatro asignaturas obligatorias que se imparten en segundo
y tercero del Grado en Ingeniería Química en la práctica totalidad de
Facultades o Escuelas españolas: “Operaciones Básicas I y II” y “Ingeniería de
la Reacción Química I y II”. Una vez que finalicen estas cuatro tareas tendrán
que hacer una tarea final que consistirá en la descripción del proceso químico
completo que integra las cuatro tareas. Las tareas serán propuestas a grupos
de 3 o 4 alumnos. Las tareas serán resueltas en equipo y los alumnos
trabajarán como si fueran un equipo de ingenieros, cada uno hará una parte de
los cálculos necesarios y la puesta en común de todos ellos constituirá el
diseño completo de la tarea. De esta manera, se hace necesaria la
colaboración entre los miembros del grupo para ir resolviendo cada una de las
tareas propuestas en cada asignatura. Estas tareas se resolverán a través del
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campus virtual, los alumnos dispondrán de un wiki y de un foro para poder
trabajar juntos sin necesidad de estar físicamente en el mismo sitio y en el
mismo momento. Además, esta metodología permite a los profesores poder
evaluar la implicación de cada alumno en el proceso puesto que se tiene
acceso a las distintas versiones de los wikis y a los comentarios entre ellos que
realizan a través de los foros. El documento que se genera con la última
versión del wiki será ya la tarea resuelta. La constitución de los grupos, se
dejará, en la medida de lo posible, a libre elección de los estudiantes.
Lo ideal sería que el mismo grupo de alumnos que empiezan en 2º con la tarea
1 realicen el resto y terminen en 4º con la tarea 5. En la práctica las tareas se
pueden ir resolviendo de manera independiente en cada asignatura y los
grupos pueden ir cambiando, basta con que cada grupo utilice algunos de los
datos obtenidos por alguno de sus miembros en una tarea anterior. El equipo
de investigadores tendrá en cuenta todo esto a la hora de planificar y proponer
a los alumnos las tareas.
Las tareas y asignaturas implicadas que se propondrán son las siguientes:
Tarea 1: Asignatura: Operaciones Básicas I
Los alumnos calcularán y diseñarán un proceso de destilación para la
obtención de un alcohol con una pureza y con un caudal determinado a partir
de una disolución acuosa diluida del alcohol. La naturaleza del alcohol, la
composición de la mezcla alcohol-agua de partida, y demás parámetros
variarán de unos equipos de trabajo a otros.
Tarea 2: Asignatura: Operaciones Básicas II
Los alumnos calcularán y diseñarán un proceso de extracción sólido-líquido
(lixiviación) para la obtención de azúcares fermentables a partir de sólidos
procedentes del triturado de distintas especies vegetales utilizando agua como
disolvente extractor. La naturaleza del azúcar y de la composición de la mezcla
de partida variará de unos equipos de trabajo a otros.
Tarea 3: Asignatura: Ingeniería de la Reacción Química I
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Los alumnos calcularán y diseñarán un fermentador para, a partir del azúcar
obtenido en la Tarea 2, obtener la mezcla alcohol-agua que utilizaron en la
Tarea 1. Cada equipo trabajará con sus mezclas y con sus parámetros.
Tarea 4: Asignatura: Ingeniería de la Reacción Química II
Los alumnos calcularán y diseñarán el reactor y las condiciones de proceso
necesarias para la deshidratación del alcohol obtenido a partir de las tareas 1,
2 y 3. Con el proceso de deshidratación del alcohol los alumnos obtendrán la
correspondiente olefina, que sería el producto final del proceso.
Tarea final
Los alumnos diseñarán el proceso industrial completo de transformación de
biomasa en la olefina, de acuerdo al esquema 1. Para ello tendrán que añadir
pre y post tratamientos a las etapas diseñadas en las tareas 1, 2, 3 y 4; así
como evaluar la viabilidad medioambiental y económica del proceso en su
conjunto. Estos trabajos serán además expuestos en clase por los alumnos.
Esquema 1
Durante este curso 2013/14 estas tareas se están llevando a cabo de manera
experimental en el contexto de un Proyecto de Innovación Educativa entre los
alumnos del Grado de Ingeniería Química en la Facultad de Ciencias de la
Universidad de Málaga. Con la experiencia y los datos obtenidos a este nivel,
se pretende ofertar el curso MOOC durante el próximo año académico 2014/15.
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Resolución de Problemas de IQ a través de un curso MOOC
La innovación pedagógica que aquí se propone es fácilmente extensible a otras
asignaturas de la titulación de Ingeniería Química. Además, será una
metodología aplicable en cualquier titulación de ingenierías. De manera
inmediata, los procedimientos, aptitudes y conocimientos adquiridos por los
alumnos a través del trabajo propuesto, les servirán para afrontar con mayor
soltura el Trabajo Fin de Grado, en el cual tendrán que realizar el diseño
completo de un proceso industrial.
4. AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen la financiación del Proyecto Piloto del curso MOOC a
través del PIE13-008.
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Fernandez, A. y Piedra, J.A. (2004). Nuevas tecnologías y metodología de
trabajo en grupo en una asignatura semipresencial. IV Congreso Internacional
de Psicología y Educación: Calidad Educativa.
VVAA. Libro Blanco del Título de Grado en Ingeniería Química. ANECA 2005
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