Aplicación de un Ciclo de Mejora e Innovación en Aula de la asignatura Materiales Funcionales

775 Aplicación de un Ciclo de Mejora e Innovación en Aula de la asignatura Materiales Funcionales Miguel Antonio Bautista Bautista Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Aplicación de un Ciclo de Mejora e Innovación en Aula de la asignatura Materiales Funcionales Application of a Cycle of Improvement and Innovation in the Classroom of the Subject Functional Materials Miguel Antonio Bautista Bautista ORCID: https://orcid.org/000-0003-3162-4345 Universidad de Sevilla Escuela Técnica Superior de Ingeniería Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte [email protected] DOI: http://dx.doi.org/10.12795/9788447227631.054 Pp.: 775-788 776 777 Aplicación de un Ciclo de Mejora e Innovación en Aula de la asignatura Materiales Funcionales Miguel Antonio Bautista Bautista Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Resumen Para este capítulo se realizó un Ciclo de Mejora en el Aula en la asignatura Materiales Funcionales del grado en ingeniería de tecnologías industriales, en el cual se incorporan nuevas actividades en la dinámica de Enseñanza-Aprendizaje. Se añaden como novedad en el proceso, ideas de alumnos y actividades de contraste en los temas de propiedades ópticas y propiedades térmicas del temario. Luego de analizados los logros de los estudiantes al final de este ciclo de mejora, se nota a través del análisis de las encuestas iniciales y finales que han aprovechado esta nueva metodología valorándola de forma positiva y evidenciándose claramente como su conocimiento aumenta casi de forma autónoma. Palabras clave: Materiales funcionales, grado en ingeniería de tecnologías industriales, docencia universitaria, desarrollo profesional docente, propiedades de los materiales. Abstract In this chapter an improvement cycles in classroom were carried out in the subject Functional Materials of the degree in industrial technology engineering, in which new activities are incorporated into the Teaching-Learning dynamics. As a novelty in the process, student ideas and contrast activities are added to the topics of optical properties and magnetic properties of the syllabus. After analyzing the students’ achievements at the end of this improvement cycle, it is noted through the analysis of the initial and final surveys that they have taken advantage of this new methodology, valuing it positively and clearly showing how their knowledge increases almost autonomously. Keywords: Functional materials, degree in industrial technology engineering, university teaching, teacher professional development, properties of materials. 777 Aplicación de un Ciclo de Mejora e Innovación en Aula de la asignatura Materiales Funcionales Miguel Antonio Bautista Bautista Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Introducción En el presente trabajo se muestra el desarrollo y los resultados del uso de un proceso de innovación docente, aplicándose un Ciclo de Mejora en el Aula (CIMA) (Delord, Hamed y otros, 2020) y se enmarca en el Programa de Formación, Innovación e Investigación Docente del Profesorado (FIDOP) de la Universidad de Sevilla. La materia en la que se lleva a cabo esta experiencia es Materiales Funcionales, con 6 créditos y se imparte en el 4ºcurso del grado en Ingeniería de tecnologías Industriales, en la Escuela Superior de Ingeniería (ETSI). Se trabaja con los 6 estudiantes inscritos en el curso. Este CIMA se aplica a dos contenidos específicos: Las Propiedades Ópticas y las Propiedades Térmicas. Lo que se pretende es tratar de que los estudiantes construyan el conocimiento a través de sus ideas y de las actividades de contraste, cambiando la metodología típica de las clases magistrales. Se aprovecha lo analizado en un CIMA inicial y se delimita el nuevo centrándose en lo que se quiere que los estudiantes aprendan, obteniéndose resultados satisfactorios en el proceso de aprendizaje de los estudiantes. Diseño previo del CIMA Actualmente se buscan formas más innovadoras para plantear la enseñanza universitaria, que cambien la monotonía de las clases tradicionales y promuevan una mayor participación de los estudiantes, realizando actividades a ser posible con ejemplos reales, que los motiven a buscar ellos mismos el conocimiento que se desea que adquieran, para activar sus modelos mentales y mejorar su pensamiento crítico (Porlán, 2017). Para llevar a cabo esta innovación se debe empezar haciendo un mapa de contenidos donde se plasmen los problemas a plantear a los estudiantes, tratando de promover su aprendizaje a través de un modelo metodológico y una secuencia de actividades para ayudarles a tratar de resolverlos. Mapa de contenidos y problemas En el mapa de contenidos se representa la información de forma sintética. A partir de palabras o frases cortas se organizan los aspectos a trabajar. Esto representa un análisis integrado de los contenidos que se quiere que aprendan los estudiantes (Gallego-Fernández, 2020). El mapa de contenidos con que se trabajará en este CIMA se muestra en la figura 1 y pretende relacionar el comportamiento de los materiales con sus propiedades ópticas y térmicas. 779 778 Aplicación de un Ciclo de Mejora e Innovación en Aula de la asignatura Materiales Funcionales Miguel Antonio Bautista Bautista Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Figura 1. Mapa de contenidos y problemas. La tipología de los contenidos viene diferenciada por el color, como se indica en la leyenda. 779 Aplicación de un Ciclo de Mejora e Innovación en Aula de la asignatura Materiales Funcionales Miguel Antonio Bautista Bautista Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Modelo metodológico y secuencias de actividades Se propone un modelo metodológico centrado en el aprendizaje y en el alumno. Este modelo no es un estándar y dependerá de lo que el docente quiera que ellos aprendan y de lo que crea que es lo mejor para el grupo con que cuenta. Por tanto, el modelo no puede ser algo rígido, ya que lo interesante es fomentar el pensamiento critico del alumno (Bain, 2007). El modelo metodológico con que se trabaja en este CIMA se muestra en la figura 2. Como se puede observar en la tabla 1, las actividades para que los estudiantes expresen sus ideas (IA) y las actividades de contraste (AC) pueden ser diversas, y pueden interactuar dentro del método las veces que sean necesarias para favorecer la dinámica del aprendizaje de los alumnos. Con el mapa de contenidos y el modelo metodológico se crean las secuencias de actividades que se desarrollarán a lo largo del CIMA. Figura 2. Modelo metodológico propuesto. Este método es completamente nuevo para el grupo de estudiantes, ya que cambia la forma de dar las clases, de charlas magistrales a una participación activa a partir de sus propias ideas (IA) y las posteriores actividades para provocarles contraste (AC), de manera que vayan formando sus propios conocimientos y amplíen su zona de desarrollo personal (López, Matos y otros, 2011). 780 781 Aplicación de un Ciclo de Mejora e Innovación en Aula de la asignatura Materiales Funcionales Miguel Antonio Bautista Bautista Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Tabla 1. Secuencia de actividades para cada problema planteado ¿CÓMO SE PUEDE DISEÑAR Y CONSTRUIR UN COMPONENTE? 1 Planteamiento del Problema 1 Fase: Pr 1 T Planteamiento y presentación del problema 1. Se requiere un dispositivo de almacenamiento magnético de datos, que pueda almacenar cantidades importantes de información a grandes velocidades. ¿Como diseñar y construir un dispositivo de almacenamiento magnético de datos? Aquí ya se ha aplicado el cuestionario inicial y se tiene una noción inicial de los conocimientos del tema a desarrollar. 5 min Recursos: Pizarra, proyector. 2 Ideas de Alumnos 1 Fase: IA 1 T 2.1. Trabajo en grupo por parte de los estudiantes, donde discutirán sobre sus respuestas individuales a las preguntas del cuestionario relacionadas con el Problema 1. Un secretario/a debe escribir los acuerdos a que lleguen. 20 min 2.2. Resumen expuesto por cada grupo, esto lo hará un integrante del grupo, dejando por escrito sus conclusiones. Debatir sobre dichas conclusiones. 20 min Recursos: Para esto puede emplear proyector, pizarra, cuaderno, folios. 3 Actividad de Contraste 1 Fase: AC 1 T 3.1. De lo visto en el debate, el profesor da unos parámetros de lo que cree puede hacer falta, haciendo énfasis en las propiedades ópticas de los materiales, enfocando la discusión en este tipo de propiedades, para que nuevamente se reúnan en grupos y puedan complementar la información. 15 min 3.2. El profesor facilita en este punto la presentación en PPT para que puedan buscar información y completar lo debatido. Aparte de la presentación pueden utilizar los medios que tengan a mano, internet, libros, manuales, etc. 30 min 3.3. Un integrante de cada grupo expondrá, ya con toda la información que han buscado. Se abre un debate general y se reelaboran las conclusiones. 20 min Recursos: Para esto puede emplear proyector, pizarra, internet, libros. 4 Teoría 1 Fase: T1 T 4.1. El profesor complementará (de ser necesario) todo lo referente a las propiedades ópticas de los materiales, y hará algunos ejemplos en los que se deben aplicar formulación. Teniendo siempre presente las últimas conclusiones de los grupos y abriendo debates para hacerles reflexionar sobre ellas. 30 min Recursos: Para esto puede emplear proyector, pizarra. 5 Planteamiento del Problema 2 Fase: Pr 2 T 5.1. Planteamiento y presentación del problema 2. Se requiere un dispositivo que activa un switch con los cambios de temperatura, pero es un componente que está en una maquina importante y se debe controlar el calor que pudiese emitir o absorber. ¿Cómo diseñar un dispositivo que activa un switch con los cambios de temperatura? Aquí ya se ha aplicado el cuestionario inicial y se tiene una noción de los conocimientos previos. 5 min Recursos: Pizarra, proyector. 781 Aplicación de un Ciclo de Mejora e Innovación en Aula de la asignatura Materiales Funcionales Miguel Antonio Bautista Bautista Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) 6 Ideas de Alumnos 2 Fase: IA 2 T 6.1. Trabajo en grupo donde discutirán sobre sus respuestas individuales a las preguntas del cuestionario relacionadas con el Problema 2. Un secretario debe escribir los acuerdos a que lleguen. 20 min 6.2. Resumen expuesto por cada grupo, esto lo hará un integrante del grupo, dejando por escrito sus conclusiones. Debatir sobre dichas conclusiones. 20 min Recursos: Para esto puede emplear proyector, pizarra, cuaderno, folios. 7 Actividad de Contraste 2 Fase: AC 2 T 7.1. De lo visto en el debate, el profesor da unos parámetros de lo que cree puede hacer falta, haciendo énfasis en las propiedades térmicas de los materiales, enfocando la discusión en este tipo de propiedades, para que nuevamente se reúnan en grupos y puedan complementar la información. 15 min 7.2. El profesor facilita en este punto la presentación en PPT para que ellos puedan buscar información y completar lo debatido. Aparte de la presentación, pueden utilizar los medios que tengan a mano, internet, libros, manuales, etc. 30 min 7.3. Un integrante de cada grupo expondrá, ya con toda la información que han buscado. Se abre un nuevo debate general, y se reelaboran las conclusiones. 20 min Recursos: Para esto puede emplear proyector, pizarra, internet, libros. 8 Teoría 2 Fase: T2 T 8.1. El profesor complementará (de ser necesario) todo lo referente a las propiedades térmicas de los materiales, y hará algunos ejemplos en los que se deben aplicar formulación. Teniendo siempre presente las últimas conclusiones de los grupos y abriendo debates para hacerles reflexionar sobre ellas. 30 min Recursos: Para esto puede emplear proyector, pizarra. Cuestionario inicial-final Para tener una idea del conocimiento previo que tienen los alumnos sobre los temas a trabajar en el CIMA, se realiza un cuestionario inicial y final, donde se le plantean preguntas sobre un problema que, aunque ficticio, podría ser real. Este instrumento es de suma importancia ya que permite evaluar los avances al terminar el CIMA. El cuestionario puede verse en la figura 3. 782 783 Aplicación de un Ciclo de Mejora e Innovación en Aula de la asignatura Materiales Funcionales Miguel Antonio Bautista Bautista Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Figura 3 Cuestionario Inicial-Final. 783 Aplicación de un Ciclo de Mejora e Innovación en Aula de la asignatura Materiales Funcionales Miguel Antonio Bautista Bautista Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Aplicación del CIMA Siguiendo el modelo metodológico propuesto y la secuencia de activades se desarrolló el CIMA en 5 sesiones de 100 min cada una y se recogió en un diario como fue su desarrollo (Porlán, 2008). Relato resumido de las sesiones Este CIMA empieza días antes con la realización del cuestionario inicial, con el que se pueden observar los conocimientos previos de los estudiantes sobre el tema. En la primera sesión se empieza haciendo una pequeña introducción del problema que se va a trabajar, poniéndoles en contexto sobre las propiedades ópticas. Luego empiezan a debatir en parejas las primeras 4 preguntas del cuestionario. El profesor va pasando por cada grupo e interactuando con ellos aclarando las dudas que van surgiendo. El trabajo y el debate debe quedar por escrito. Pasados unos minutos cada pareja expone lo que han trabajado. Luego el profesor complementa lo que falta para dar respuesta de manera efectiva a las preguntas planteadas, aportando información desde una presentación. Las parejas también buscan información en libros o en internet, ya que en el primer CIMA había muchos aspectos que se quedaban fuera. Seguidamente en los grupos complementan las respuestas iniciales y llegan a las conclusiones, modificando o reafirmando lo discutido en la primera actividad grupal. Igualmente, en esta parte el profesor interactuaba con ellos. Después, un integrante de cada grupo expone sobre las conclusiones a las que han llegado. Finalmente, el docente complementa lo expuesto y se hacen problemas aplicando algunas fórmulas que, como es lógico, no habían tocado, ya que son cosas muy específicas. En esta parte del CIMA se pudo ver el interés que ponían los estudiantes, y, aunque al inicio estaban un poco distraídos, poco a poco fueron centrándose y trabajaron bastante bien. Terminado el tema de propiedades ópticas se empezó con las propiedades térmicas. Igualmente se hace una pequeña introducción del tema y se sigue el mismo modelo propuesto. Empiezan un trabajo en grupo en el cual responden a las preguntas planteadas y exponen sobre lo trabajado. Cuando expusieron este tema se notó que el trabajo por parte de los estudiantes fue más fluido. Así que las actividades de contraste por parte del profesor fueron menos amplias que en el tema anterior, igualmente se les paso las diapositivas y volvieron a discutir y complementar sus primeras respuestas y expusieron sus nuevas conclusiones. La interacción con los grupos fue fluida y las intervenciones en clase aumentaron y tuvieron más calidad, ya hablaban con propiedad sobre los puntos tratados.