Metodologías didácticas utilizadas en el diseño industrial para la implementación de las competencias marcadas y su inserción profesional
Didactic methodologies used in industrial design for the implementation of the marked competencies and their professional insertion
Resumen
La Universidad Politécnica de Madrid (UPM), la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y el Colegio Salesianos Atocha (CSA) han trabajado en la enseñanza de sus asignaturas a través del Aprendizaje Orientado a Proyectos (AOP). Más tarde también implementaron metodologías didácticas para lograr mayor desarrollo en las competencias de los estudiantes. Estas escuelas incorporaron Aprendizaje-Servicio (ApS), Documentación Técnica Dinámica (DTD), Google-Sites y Moodle. Posteriormente, han agregado otras metodologías de enseñanza a fin de mejorar aún más la capacitación de los estudiantes, en las unidades de capacitación que son particularmente difíciles de comprender, metodologías didácticas como Kounaikenshuu, Flipped-Classroom y herramientas como Portfolio, Plickers y Kahoot. La implementación de estas nuevas metodologías didácticas no solo mejoró la formación académica de los estudiantes, sino que también logró las competencias marcadas para el doble grado en Diseño e Ingeniería Mecánica en UPM y Mecatrónica Industrial en CSA. Estos resultados también fueron confirmados por las encuestas de satisfacción llevadas a cabo por los socios colaboradores de los proyectos que mostraron mejoras de entre el 19% y el 43% en la formación teórica y entre el 53% y el 68% en formación práctica en UPM, mientras que en CSA, la mejora fue del 22% y del 85%, respectivamente.
Palabras clave
Collaborative-Work, Flipped-Classroom, Kounaikenshuu, Project-Oriented Learning.
Abstract
Technical University of Madrid (UPM), University Carlos III of Madrid (UC3M) and the Salesianos Atocha College (CSA) have been steadily working on teaching their subjects through the Project-Oriented Learning (POL) methodology. Later they also implemented more didactics methodologies in order to achieve higher development in the competences of students. These schools incorporated Service-Learning (SL), and several other tools such as Dynamic Technical Documentation (DTD), Google Sites and Moodle. Recently, other teaching methodologies have been added in order to further improve the training of students, which pay special attention to units which are particularly difficult to understand, didactic methodologies such as Kounaikenshuu, Flipped Classroom, and tools such as Portfolio, Plickers and Kahoot. The implementation of these new didactic methodologies not only improved students’ academic training, but also achieved the competencies marked for the double degree in Design and Mechanical Engineering at UPM and Industrial Mechatronics in the CSA. These results were also confirmed by the satisfaction surveys carried out by the collaborating partners of the projects which showed improvements of between 19% and 43% in theoretical training and between 53% and 68% in practical training at UPM. In CSA, the improvement in theoretical training was 22% and 85% in practical training according to the criterion of the partner-collaborators.
Keywords
Collaborative-Work, Flipped-Classroom, Kounaikenshuu, Project-Oriented Learning.
Recibido / received: 01.06.2018 Aceptado / accepted: 08.06.2018.
Introducción
La innovación que se está produciendo cada vez a un ritmo más rápido a todos los niveles, tecnológico, laboral, social, etc., precisa de ingenieros versátiles y flexibles capaces de adaptarse rápidamente a las necesidades del mundo industrial, donde el modelo socio-productivo se ha impuesto. Para ello se necesita que las universidades cambien los modelos de enseñanza-aprendizaje y se adapten a los nuevos retos. Hay que sustituir las metodologías didácticas tradicionales por metodologías didácticas activas, que modifiquen el aprendizaje de los conceptos teórico-prácticos, así como aspectos de planificación, realización, pensamiento, etc. y potenciar competencias interdisciplinares, sociales y culturales, acordes a las enseñanzas a transmitir (Tippelt R. & Lindemann H., 2001).
Empresas como HP, Telefónica, Ascent, Seat, Mastercard, Educaweb y Humantiks impulsadas por el Mobile World Congress (MWC) están intentando acercar las carreras de perfil STEAM (ciencia, tecnología, ingeniería, arte y matemáticas) a los estudiantes de primaria, a través de actividades lúdicas preparadas para tal fin, ya que por una parte, dentro de unos años el 65% de los estudiantes de primaria van a estudiar carreras que no les servirán y, por otra parte, cada vez hay menos estudiantes que eligen las carreras de perfil STEAM, especialmente las mujeres, y se necesita para el año 2020 un crecimiento de estos perfiles en Euro-pa del 14% y del 10% en España. Sin embargo, actualmente, estos perfiles están disminuyendo en matriculaciones, un 25% en Europa y un 40% en España.
Por todo ello, ante las necesidades de futuro y los rápidos cambios que se están produciendo en la sociedad, es importante la implantación en educación de una inquietud, de ir un paso más allá de lo explicado en el aula, investigando, experimentando, analizando y buscando soluciones a los problemas existentes hoy día en la sociedad. Los científicos e ingenieros están generando hoy en día, avances tecnológicos a un ritmo cada vez más acelerado. Para que se pueda producir, se requieren aparte de unos sólidos conocimientos teóricos, unas habilidades o destrezas como pueden ser: trabajo en equipo, espíritu emprendedor, comunicación verbal o escrita, curiosidad, creatividad y, sobre todo, una actitud proactiva (Vannevar, 1945). En esta línea, varios autores han expresado que para un desarrollo tecnológico el papel de la ingeniería es fundamental (Keating, D. & T. G. Stanford, 1999; Ciampi et al., 2011; Da Brito et al., 2011).
Actualmente, hay diferentes estudios por todo el mundo sobre cuáles son las metodologías más idóneas para el aprendizaje en estudiantes de ingeniería. Algunos autores han expresado que el uso de las tecnologías de la información y comunicación va a ser fundamental en un futuro próximo (Tao et al., 2000; Seery et al., 2010; Islam, 2012). Otros autores, por el contrario, han puesto los focos de atención sobre los modelos pedagógicos, currículos educativos, planes de estudio, etc., fomentando habilidades como la creatividad, el trabajo en equipo y demás (Vaezi-Nejad et al., 2005; Godfrey, 2006; Zheng et al., 2009).
Tabla 1. Asignaturas que participan en la experiencia.Para una mayor información sobre
los fundamentos utilizados en la Universidad
Politécnica de Madrid, en el
Doble Grado en Ingeniería en Diseño
Industrial, se puede consultar el artículo
publicado por este mismo departamento
para el Congreso ICERI 2016
(Sevilla) (Blaya et al., 2016).
Metodología
Hasta el año 2014, se utilizó en la ETSIDI
la metodología AOP. Un equipo
de docentes planteó a los estudiantes
proyectos reales, a fin de llevar a la
práctica los contenidos teóricos impartidos
en las asignaturas, logrando
estudiantes más proactivos, responsables
y comprometidos con su aprendizaje.
Fue necesario para ello un buen
manejo de diversas herramientas tanto
informáticas como fuentes de información
por parte de los estudiantes.
Con esta metodología de aprendizaje,
los estudiantes lograron una visión
interdisciplinar y global de todas las
asignaturas partícipes, mientras que
los docentes mejoraron en aspectos
como trabajo en equipo, relación con
otros departamentos y mejora continua
(García et al., 2013). Observando
que se habían producido mejoras, pero
no se habían solventado carencias importantes,
tanto en los conceptos teóricos
como en algunas de las habilidades
a desarrollar, el equipo de docentes se
decantó por añadir nuevas metodologías
didácticas, con la idea de mejorar
la formación de los futuros ingenieros.
Esta nueva estrategia de metodologías
se puede ver en la tabla 1. Como se puede
observar, estas metodologías no solo
están enfocadas hacia los estudiantes,
sino también hacia el equipo de docentes.
Así, por ejemplo, la metodología
Kounaikenshuu (K) ayuda al equipo de
docentes a mejorar toda la documentación
de cada una de las asignaturas,
comenzando por aquellas más difícil de
asimilar por los estudiantes.
Las metodologías implementadas
desde el verano de 2014, fueron:
• Kounaikenshuu (K). Los docentes
eligen dos unidades didácticas difíciles
de comprender por los estudiantes y
durante los meses de junio y julio, de
todos los años hasta la fecha, se reúnen
con la finalidad de exponer al resto de
componentes del equipo docente cómo
imparten ellos la materia, para mejorar
el contenido entre todos. En un verano
se suelen mejorar entorno a 10 unidades
didácticas (UD). Al año siguiente
se realiza una revisión de los resultados
por si fuese necesario volver a mejorar
los contenidos didácticos.
• Flipped Classroom (FC). Consistió
en transferir lo que habitualmente
se realizaba en el aula (explicación teórica
de los contenidos) a su realización
fuera del aula, dejando las horas de
clase para la resolución de problemas
o prácticas lo más reales posibles, así
como proyectos. En la tabla 2 se puede
observar cómo aplicando esta metodología,
en las horas de aula queda tiempo
para desarrollar proyectos reales y de
ApS o realización de problemas-prácticas.
Por ejemplo, en clases de 2 horas de
duración, se pueden llegar a sacar hasta
55 minutos para realizar problemas en
el aula o el proyecto seleccionado.
En cuanto a las metodologías aplicadas
a los estudiantes, hay que decir
que el AOP fue un gran acierto el día
que se implantó en el Doble Grado en
Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto y en Ingeniería
Mecánica, pero con la ayuda de los
contenidos didácticos mejorados durante
el verano y, subidos a Google
Drive acompañados de vídeos creados
por el equipo docente, para que los estudiantes
puedan hacer uso de ellos, en
cualquier momento, ubicación u hora,
se está consiguiendo que el estudiante
sea protagonista de su aprendizaje, los
proyectos sean el epicentro y los docentes,
asesores, facilitadores y acompañantes
en ese aprendizaje (de Miguel
Díaz, 2005).
El trabajo colaborativo se lleva a
cabo a través de la plataforma Google
Drive, en el que los estudiantes
consultan, toman apuntes, dejan en el
portfolio allí ubicado lo que van realizando
en el día a día, trabajan todos
juntos sobre el documento común del
proyecto que están llevando a cabo.
Es una herramienta eficaz, tanto para
los estudiantes como para el equipo
docente y en la que pueden llevar un
seguimiento más exhaustivo del trabajo
realizado por cada uno de los estudiantes,
así como de la marcha del
proyecto.
En algunas materias, se han utilizado
de vez en cuando programas como:
Plickers y Kahoot!, para obtener un
feedback del seguimiento y comprensión
de la materia que estaba llevando
a cabo el estudiante en ese momento
tanto fuera del aula, como en la propia
aula.
Desarrollo de la experiencia
La experiencia se ha desarrollado estos
años en cinco fases:
En la primera fase, de enero a septiembre,
se buscaron proyectos reales,
a poder ser de ApS a través de ONG,
ayuntamientos, socios colaboradores,
etc., que tuviesen relación con las asignaturas
por impartir.
La segunda fase, meses junio y julio,
el equipo docente, mejoró dos unidades
didácticas, difíciles de comprender
por los estudiantes, de cada asignatura,
logrando una mejora de diez unidades
didácticas, por verano.
En septiembre se comenzó con la
presentación de los proyectos seleccionados
para su realización, con la
presencia de los docentes de las materias
implicadas, representantes de
ONG, ayuntamientos, etc. Se informó
a los estudiantes sobre el contenido y
alcance de cada uno de los proyectos,
para que fueran estos, según intereses
propios o motivación, los que eligieran
el proyecto más idóneo para ellos.
Durante la presentación, se les explicó
la forma de impartir (K y FC) y de
evaluar cada una de las materias, el
peso que tenía los contenidos teóricos,
proyectos y, sobre todo, cómo se iban
a evaluar las actitudes, con el fin de
conseguir las competencias marcadas
por ANECA.
La tercera fase comenzó en la segunda
semana de septiembre, en la
cual los docentes empezaron a subir a
Google Drive los apuntes de las materias
para que los alumnos las estudiasen
fuera del aula, dejando para el
aula, las dudas y el trabajo práctico de
problemas o proyecto a realizar. En la
puerta de cada una de las aulas se colocó
mes a mes lo que se iba a trabajar
en cada una de las sesiones de las materias:
contenidos, problemas, proyecto
seleccionado por ellos, etc.
Como se puede ver en la tabla 2, en
materias de duración 2 horas y media,
se llegó a dedicar a los problemas o el
proyecto hasta 85 minutos, lo que resultó
muy positivo para el estudiante,
y el aprovechamiento de las horas de
aula. El desarrollo para una UD nueva,
en una clase de 2 horas y media sería:
fuera del aula (casa, biblioteca, etc.)
realización de un trabajo personal de
unos 40 a 50 minutos. Es ahí donde el
estudiante realiza un trabajo de preparación,
entendimiento y aprendizaje
de la materia, y es responsabilidad del
propio estudiante su formación. Deja
para el aula, la discusión y resolución
de aquellos problemas que en la enseñanza
tradicional se planteaban fuera
del aula.
Ya en el aula, el profesor realizó una
introducción de la materia de 10 minutos
máximo. A continuación, se pasó un
test a los estudiantes, con las herramientas
informáticas Plickers o Kahoot!. De
manera individual, marcaron aquellas
respuestas que consideraron correctas,
según lo comprendido por ellos, por la
documentación facilitada para la UD.
Estas herramientas dejaban constancia
del estudio realizado por cada uno de
los estudiantes, así como de los conceptos
más dificultosos de comprender
para ellos. Una vez realizado el test y
teniendo el docente en tiempo real los
resultados y grado de conocimientos
de los fundamentos teóricos, se vuelve
a realizar otro test, pero esta vez de
manera grupal (componentes del grupo
del proyecto) con el propósito que entre
ellos se pasen los conceptos adquiridos
durante el estudio de la materia. Al finalizar
el test, el profesor resuelve todas
las cuestiones y atiende a las dudas que
se planteó a los estudiantes. Hay que
señalar que al principio (meses de septiembre
y octubre) esta nueva metodología
no cautivó a los estudiantes, pero a
mediados de noviembre y diciembre, les
resultó muy interesante y práctica, ya
que acudían al aula a ser parte activa de
cada una de las materias y su aprendizaje
comenzaba a ser significativo. Una
vez aclaradas las dudas, el tiempo restante
de clase se aprovechó para realizar
problemas reales, prácticas o la realización
del proyecto ApS. Hay que señalar
que de una UD a otra pueden pasar 2 o
3 semanas, dejando tiempo para la consecución
de las competencias marcadas
en el Libro Blanco de ANECA.
Mientras los estudiantes debatían
sobre los test en grupo, o realizaron
partes del proyecto, el equipo de docentes
toma notas, valora las actitudes
encontradas por cada uno de los estudiantes en su trabajo en grupo como:
trabajo en equipo, comunicación con
el resto de componentes del equipo,
liderazgo, etc. Hasta la segunda semana
de octubre, los estudiantes se documentaron
sobre el proyecto a realizar y
bocetaron ideas.
La cuarta fase empezó a partir de
la cuarta semana de septiembre, con
una presentación de la idea que habían
pensado para la realización del proyecto,
ante sus propios compañeros,
equipo docente y socios colaboradores
(ONG, ayuntamientos, etc.) y obtuvieron
su primera calificación por pares.
Además de la presentación, realizaron
la primera entrega de documentación
a nivel individual y de equipo de trabajo.
Esta primera entrega consta de:
bocetos, diseño inicial, idea, así como
documentación encontrada. Esta fase
duró hasta la entrega final del proyecto
y, por tanto, del cuatrimestre.
La quinta fase, y última, comenzó
una vez terminado y entregado el
proyecto. Según la metodología japonesa
Kounaikenshuu (K), en ella se
encuentra la etapa Jugyou Bunseki, “el
análisis de clase”, en el que a través de
una reflexión crítica por parte de los
propios estudiantes sobre su proyecto,
así como de los docentes y socios colaboradores,
se valoran los aprendizajes
y las competencias conseguidas, así
como las dificultades encontradas en
todo el proceso educativo.
Como se ha expuesto anteriormente,
el proyecto fue controlado por parte
del equipo docente a través del portfolio,
diseñado para tal fin. Se marcaron
las fechas de entrega, tanto individuales
(responsabilidad individual)
como del equipo de trabajo, así como
las presentaciones realizadas. Siempre
se tienen presente aspectos en el proyecto
como: ecodiseño, sostenibilidad,
criterios culturales (países africanos)
y la suficiente documentación técnica
para su implementación en esos países.
Una vez que el proyecto estuvo terminado,
se presentó a los docentes y
resto de estudiantes una vez más; cada
grupo adjuntó un informe que constó
de:
• Un póster en DIN-A0, en el que
se comentan las características fundamentales
del proyecto.
• Un anuncio publicitario en cartón
pluma, en formato DIN-A2.
• Un informe con los resultados
y conclusiones del trabajo, haciendo
especial hincapié en cómo el trabajo
responde a las necesidades establecidas
a las bases del concurso.
• Una reflexión personal de cómo
les sirvió el proyecto realizado, para la
consecución de las competencias señaladas
por el Ministerio de Educación,
así como en su incorporación al mundo
profesional.
• Un dossier con todos los documentos
que debe tener un proyecto,
memoria, estado del arte, cálculos,
planos, pliego de condiciones, presupuesto
y bibliografía.
Todos los meses se entregó a los estudiantes
una encuesta, formada por
41 preguntas, para que analizasen tanto
su responsabilidad individual como
la colectiva del equipo de trabajo, hacia
el proyecto que estaban llevando a
cabo.
El propósito de esta herramienta
fue:
• Aprender a realizar los cambios
necesarios.
• Aumentar la eficiencia y eficacia
del grupo de trabajo, centrándose en
cómo el grupo celebrará los éxitos, y se
concentrará en:
– Afrontar los retos que aún les queda
por vencer.
– Motivarse unos a otros, para mejorar
la sintonía y eficacia del equipo
de trabajo.
– Ver cómo van progresando todos
juntos.
También se realizó mensualmente,
con un desfase respecto a la encuesta
anterior de 15 días, una rúbrica (instrumento
de evaluación), con la idea
de evaluar y analizar el desempeño
de cada miembro del equipo de trabajo
evaluados por ellos mismos para detectar
posibles problemas de trabajo. Estas
herramientas de evaluación fueron
un recurso que el equipo de docentes
puso a disposición de los estudiantes
con el fin de que fuesen ellos los que
detectasen los aciertos y los inconvenientes
del trabajo en equipo, así como
los problemas que surgen en todo proyecto
e intentar buscar soluciones.
La evaluación de cada asignatura
consistió en: un examen teórico (ET),
un proyecto (P) y el grado de interés
del estudiante (I).
En el caso de la UPM, la calificación
final (CF) fue la obtenida después
de aplicar la siguiente fórmula:
CF = 0,3*ET + 0,65*P + 0,05*I
• Examen teórico (ET). Conocimientos técnicos de la materia impartidos en clase. Valoración máxima: 3 puntos.
• Proyecto (P). Consecución de competencias profesionales, personales y sociales, conseguidas en la realización del proyecto AOP-FC, según la tabla 3, para resolver o manejar proyectos similares.
• Interés (I). Evaluación realizada por el docente en función del interés demostrado por el estudiante hacia la materia impartida considerando: puntualidad, asistencia a clase, constancia, entrega de trabajos, etc.
Los criterios de evaluación del aprendizaje en el proyecto, fueron: planteamiento del problema, posible solución, diseño, implementación-prototipo y presentación oral. En la tabla 3, se desgrana el peso asignado a cada concepto en cada momento. Los pesos que aparecen en la tabla han sido asignados por el equipo docente de común acuerdo.
Para superar las asignaturas fue necesario tener aprobados los tres apartados. En caso de no superar alguno de ellos, las calificaciones aptas se guardaron a los estudiantes durante dos convocatorias.
Resultados y análisis
Entre los cursos académicos 2010-11 y 2013-14, se vino utilizando la metodología de enseñanza tradicional en la Universidad Politécnica de Madrid, consistente en la explicación de contenidos teóricos acompañados de una serie de ejercicios, o de prácticas de laboratorio. Todo ellos se llevaba a un examen final de la materia y no había proyecto como tal, ni valoración sobre la tercera dimensión de las competencias, la consecución de las actitudes marcadas por ANECA, por parte de los estudiantes. A partir del curso 201415 se implementaron las metodologías activas descritas en el apartado anterior.
Las calificaciones conseguidas por los estudiantes de Doble Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto y en Ingeniería Mecánica en las asignaturas de: Oficina técnica, Diseño mecánico, Digitalización tridimensional y Análisis y síntesis de mecanismos a lo largo de estos últimos cursos académicos se pueden ver en la figura 1.
Las calificaciones obtenidas a partir de las metodologías activas aplicadas a partir del curso académico 2014-15 han conseguido un mejor aprendizaje y entendimiento de los conceptos teóricos (v. Fig. 1).
Como se ha comentado, el examen teórico tenía un peso del 30% sobre la calificación final, y junto con el proyecto a realizar, con un peso del 65%, era imprescindible superar ambos criterios para que se realizase la media de las calificaciones. Entre los cursos 2010-2014, el porcentaje de no aptos osciló entre el 7% y el 12% de los estudiantes, mientras que entre los cursos 2014-2017, el porcentaje de no aptos se redujo al 2,43% de los estudiantes.
Por último, el tercer criterio para conseguir las competencias marcadas por ANECA, las actitudes, se fue realizado por una parte siguiendo los criterios marcados por el Ministerio de Educación y, por otra parte, la valoración dada por los propios compañeros del equipo de trabajo: test, rúbricas y otras. Hay que reseñar que esta metodología sirvió para que el equipo docente llevase un seguimiento de los equipos de trabajo y detectar posibles conflictos antes de que se llegasen a producir.
Para la valoración de las actitudes el equipo de docentes dispuso de unas fichas, como se ha dicho anteriormente, similares a las facilitadas por el Ministerio de Educación, sobre conceptos como: liderazgo, trabajo en equipo, comunicación, innovación, espíritu emprendedor, etc. Se cumplimentaron en el aula durante el tiempo dedicado al proyecto en cada una de las materias (v. Fig. 3).
Conclusiones
Con las metodologías activas aplicadas constituidas por: AOP, ApS, FC y Kounaikenshuu, así como el trabajo colaborativo, mejoraron no solo las competencias de los propios estudiantes, sino también la de los propios docentes:
• Estudiantes:
– Mayor grado de conocimiento de conceptos teóricos y prácticos.
– Mayor nivel de desenvolvimiento oral y escrito.
– Mayor soltura a la hora de resolver proyectos.
– Mejor manejo de otros idiomas, al realizar proyectos de ApS y tener que documentarse sobre otras culturas.
– Mejora en general en: trabajo en equipo, liderazgo, innovación, espíritu emprendedor, etc. • Docentes:
– Mejora en la documentación de las unidades didácticas facilitadas a los estudiantes.
– Potenciación del trabajo en equipo del propio equipo de docentes.
– Aumento de competencias por parte de los docentes.
– Comunicar y divulgar la innovación realizada a otros compañeros de la propia Universidad, así como de otras instituciones universitarias.
Sin embargo, también se detectaron aspectos a mejorar, como son:
• Estudiantes:
– Mayor dedicación a las materias participantes en los proyectos POL y SL. Destinaron casi el triple de tiempo asignado en cada una de las materias.
– A veces, se implicaban demasiado en los proyectos que se realizaron, llevando a cabo más desarrollo que el acotado en un principio por el equipo de docentes y socios colaboradores. • Docentes:
– Demasiado trabajo para el equipo docente.
– Escasa implicación de otros departamentos.
Las mejoras cuantificables en las materias participantes de la experiencia fueron:
• Las mejoras de las calificaciones
finales de las materias. Oscilaron entre el 19% de Análisis y Síntesis de Mecanismos y el 43,16% de Diseño Mecánico.
• Los abandonos en las materias, se
redujeron entre el 3% y el 6%, y fueron por salud o trabajo.
• Los estudiantes no aptos en el
curso académico 2016-17 fueron el 1,15%, mientras que en el curso académico 2010-11 este porcentaje había sido del 9%.
• La mejora en las presentaciones
realizadas en el curso académico 201617 desde la primera a la última fue del 59,84%.
– Debido a todo lo comentado anteriormente, las mejoras en las calificaciones medias finales en grado mejoraron entre el 27% y el 36,5% con respecto al curso académico 2013-14, cuando se comenzaron a utilizar las metodologías activas.
– Un aspecto novedoso en este cur-so académico fue que a los proyectos se les dotó de realidad aumentada, aparte de su fabricación (Fig. 4).
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