Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química

Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Fuel Technology in the degree of Chemical Engineering INGENIERÍAS Luz Marina Gallego Fernández ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9593-4601 Universidad de Sevilla Departamento de Ingeniería Química y Ambiental lgallego[email protected] Fecha de recepción: Fecha de aceptación: DOI: http://dx.doi.org/10.12795/9788447221912.093 Pp.: 2096-2115 Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2097 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Resumen El Ciclo de Mejora o CIMA se desarrolla en la asignatura Tecnología de Combustibles impartida en el Grado de Ingeniería Química de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros. Dicho modelo se elabora con el objetivo de sustituir la forma tradicional de impartir las clases teóricas de esta asignatura, por una dinámica de trabajo más innovadora donde los alumnos cobren un mayor protagonismo en cada una de estas sesiones. La metodología de trabajo establecida se centra en el análisis de tres problemas planteados en el contexto de esta asignatura. Éstos se trabajan en grupos reducidos de alumnos partiendo de sus ideas iniciales y analizando, posteriormente, la información introducida para contrastar los resultados obtenidos. La evaluación final del ciclo refleja un gran avance en el aprendizaje de los alumnos, así como un cambio en sus aptitudes y actitudes que se ha venido manifestando durante todo el periodo de implementación del CIMA. Palabras claves: Tecnología de Combustibles, Grado de Ingeniería Química, Docencia Universitaria, Experimentación Docente Universitaria. Abstract The Improvement Cycle in Classroom or ICIC is developed in the Fuel Technology subject taught in the Degree of Chemical Engineering at the School of Engineering of Seville. This model is developed with the aim of replacing the traditional way of teaching the theoretical classes of this subject, by a more innovative work dynamic where students gain a greater role in each of these sessions. This learning methodology focuses on the analysis of three problems established in the context of this subject. These are worked in small groups of students based on their initial ideas and subsequently analyzing the information introduced to contrast the results obtained. The final evaluation of the cycle shows a great advance in the students’ learning, as well as a change in their aptitudes and attitudes that have been manifesting during the whole period of CIMA implementation. Keywords: Fuel Technology, Chemical Engineering, University Teaching, Teaching Innovation. Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2098 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Descripción del contexto de intervención El Ciclo de Mejora en el Aula o CIMA se desarrolla en el seno de una de las asignaturas optativas del tercer curso del Grado de Ingeniería Química impartido en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros: Tecnología de Combustibles (TECO). Esta asignatura, la cual es compartida con 4 profesores, tiene un total de veintisiete temas o sesiones teóricas, de las cuales cuatro han sido objeto de este ciclo de mejora (100 minutos/sesión). En ellas se tratan temas relacionados con los combustibles y sus características, procesos de conversión y transformación, obtención de las energías, almacenamiento, y formación de contaminantes atmosféricos derivado de su uso y manejo. Un total de 20 alumnos participan en el desarrollo del ciclo, llevándose a cabo las diferentes tareas que lo constituyen, en un aula con espacio suficiente como para trabajar en equipo de forma cómoda y dinámica. Las sesiones se reparten los martes y los miércoles de cada semana (2 sesiones/semana), y se imparten a media mañana y a primera hora del día, respectivamente. Diseño del Ciclo de Mejora Según De Alba y Porlán (2017), “los ciclos de mejora son una estrategia formativa basada en el análisis crítico de una práctica existente, en el diseño y aplicación de mejoras concretas, y en la evaluación de dichas mejoras con el objetivo de valorar sus pertinencia y continuidad, todo ello, de forma cíclica y permanente”. Para mejorar nuestra docencia deberíamos ser capaces de fomentar en nuestras clases algunos de los siete principios que Bain (2007) manifiesta que emergen en una clase exitosa: Fomentar un entorno de aprendizaje crítico natural, conseguir la atención de los estudiantes, comenzar con “algo” que “importe Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2099 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) a los estudiantes”, buscar compromisos estudiante-profe- sor a través de una mirada o de una alteración de la voz, ayudar a los estudiantes a aprender fuera de clase, atraer a los estudiantes al razonamiento disciplinar y crear experiencias de aprendizaje diversas. El ciclo de mejora que se aplica en las clases teóricas de esta asignatura se diseña en base a los principios anteriores, buscando la complicidad de los alumnos, su protagonismo y el desarrollo de un razonamiento más disciplinar, enseñando a razonar y extraer conclusiones, y no a memorizar hechos aislados. Un ciclo de mejora se diseña buscando la interacción entre los elementos que constituyen el triángulo didáctico (Figura 1). De esta manera, un CIMA deberá iniciarse (a) con el planteamiento de un mapa de contenidos que esté estructurado para dar respuesta a un problema, (b) una metodología formada por secuencias de actividades que permitan trabajar en la práctica el problema y los contenidos planteados, y (c) una herramienta de evaluación a partir de la cual se pueda valorar el éxito o fracaso del método de innovación elaborado y probado. Mapa de contenidos y problemas Un mapa de contenidos y problemas es una herramienta que permite organizar los contenidos (conceptuales, actitudinales, procedimentales), de tal forma que Figura 1. Triángulo didáctico. Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2100 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) entre ellos puedan establecerse relaciones que permitan ordenarlos de mayor a menor importancia, para otorgar una visión más amplia y global de la disciplina, un mejor tratamiento de los problemas y una mayor capacidad para desarrollar el espíritu crítico (Montes, B., 2001). Para construir un mapa hay que considerar, en un primer momento, los contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales que se quieren enseñar a los alumnos de manera general (contenidos organizadores), e interrelacionarlos con otros secundarios que dependan de los anteriores. Cabe resaltar que como contenidos nos referimos a preguntas o problemas que nos hacemos para comprender y actuar en la realidad (García Díaz et al., 2017). Un problema o contenido organizador, activa contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales. La Figura 2 muestra el mapa de contenidos y problemas planteado en el diseño del ciclo de mejora aplicado en las cuatro sesiones que han constituido este CIMA. Para su elaboración se ha partido del establecimiento de un problema principal o contenido organizativo, en torno al cual se han definido tres problemas o contenidos secundarios, a los que denominamos dimensiones del problema. De esta manera, el problema principal activa los problemas secundarios y éstos, a su vez, los contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales definidos para cada una de las sesiones que forman el CIMA. Estas interrelaciones se ponen de manifiesto sobre el mapa haciendo uso de flechas unidireccionales y bidireccionales (Figura 2). Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2101 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Figura 2. Mapa de contenidos y problemas de las sesiones incluidas en el CIMA. Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2102 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Modelo metodológico posible y secuencia de actividades programada El modelo metodológico diseñado para poner en práctica el mapa de contenidos y problemas, se fundamenta en el modelo basado en la reelaboración de las ideas de los estudiantes presentado en el Capítulo 2 del libro Enseñanza Universitaria: Cómo mejorarla (De Alba y Porlán, 2017). La Figura 3 muestra el modelo metodológico aplicado a cada una de las sesiones que constituyen el CIMA. Figura 3. Modelo metodológico posible y secuencia de actividades programadas. Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2103 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) La primera fase del modelo se corresponde con el planteamiento del problema a trabajar en clase (P). A esta fase se le ha asignado un tiempo de 10 minutos, en los cuales deben desarrollarse las actividades A1 y A2, a partir de las cuales el problema se contextualiza y se expone. A partir de este momento, se trabajan las “Ideas de los Alumnos” (IA), definiendo para ello, dos actividades específicas, una antes de la fase de contraste (A3), y otra tras dicha fase (A5). En los 30 minutos asignados a esta etapa del modelo, los alumnos trabajarán el problema que se les asigne en tres grupos de 6 y 7 alumnos (1 problema/grupo). Para ello, se parte de sus ideas y conocimientos iniciales. Pasado este tiempo, da comienzo la fase de contraste (FC), donde se les expone en 40 minutos una serie de contenidos (A4), a partir de los cuales tienen que contrastar sus resultados y completarlos (A5) si lo estiman oportuno, para mejorar la solución a su problema en particular. Tras esto, cada grupo expone ante sus compañeros, la solución a su problema abriéndose a un debate alumnos-profesor (A6). La sesión concluye con una fase de síntesis (S), donde cada grupo muestra brevemente las conclusiones principales obtenidas de su trabajo (A7). En la Tabla 1 se describe con más detalle, la secuencia de actividades programadas en cada una de las fases establecidas en el modelo metodológico. Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2104 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Tabla 1. Descripción detallada de la secuencia de actividades programada. FASE 1: Problema (P) Actividad Descripción Tiempo (min) A1 Contextualización de la sesión 5 En primer lugar, contextualizo el contenido que vamos a tratar durante la sesión. Comienzo proyectando y leyendo en voz alta una frase célebre relacionada con la temática que se va a abordar durante los 100 minutos de clase. A continuación, cuestiono su significado (preguntas encadenadas) para entablar un diálogo con los alumnos, de tal forma que ellos empiecen a razonar y tomen conciencia poco a poco de la importancia que tendrá su participación durante el desarrollo de la sesión. A continuación, proyecto una fotografía relacionada igualmente con la temática, para comentarla juntos en clase (preguntas encadenadas). Tras esto, presento el índice de contenidos que veremos durante la sesión. Recursos: Transparencias; Frase célebre; Imagen; Preguntas encadenadas. Actividad Descripción Tiempo (min) A2 Presentación de los problemas (problema estructural y dimensiones) 5 Apoyándome en los problemas definidos en el mapa de problemas y contenidos (Fig.2), presento en clase los tres grandes problemas o dimensiones a los que los contenidos que veremos durante la sesión dan respuestas. Mencionar en clase que estos problemas son problemas reales (enfatizo este aspecto) que habrá que tener presentes si en un futuro se tuviese la intención de estudiar o evaluar la opción de producir un nuevo combustible (Hidrógeno – Sesión 1), de desarrollar o aplicar una tecnología para almacenar o producir energía (Pilas de combustibles – Sesión 2; Almacenamiento de energía – Sesión 3), o de mitigar/controlar el impacto ambiental asociado a dicha producción o uso de una energía o tecnología en general (Partículas – Sesión 4). Precisamente es buscando la solución a estos problemas cuando se plantea el desarrollo de nuevas ideas y líneas de investigación. Para presentarlos hago uso de la pizarra y construyo un esquema que ponga de manifiesto los problemas anteriores. Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2111 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) elevados; F-Sí, el H2 es accesible para todo el mundo; IDEAL- Sí, por la abundancia de los recursos a partir de los cuales se genera el H2 y la electricidad consumida para su fabricación, siempre que se resuelvan los retos tecnológicos para abaratar su coste; siendo este último modelo, la respuesta óptima que se espera de los alumnos al final del ciclo. Sobre esta misma figura se observa, además, que en cada uno de los niveles definidos existe una progresión en el aprendizaje del alumno, disminuyendo el porcentaje de estudiantes en los niveles más alejados de la respuesta ideal, como en los modelos A, B y C, y aumentando en aquellos niveles más próximos a la respuesta óptima, como en los modelos D, E, y F. De la misma manera, también se muestra como un 15% de los alumnos al final del CIMA han respondido la respuesta deseada, siendo esto una señal de la efectividad del modelo aplicado. Los obstáculos que aparecen en la figura se identifican tras la evaluación de las respuestas dadas por los alumnos a la pregunta c) del cuestionario inicial. Esta identificación Figura 5. Escalera de aprendizaje asociada a la pregunta c) del cuestionario inicial-final. Identificación de obstáculos para alcanzar una respuesta óptima de los alumnos. Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2112 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) permitió trabajar en cada una de las sesiones, los aspectos que se consideraron primordiales para conseguir que los alumnos progresaran a un nivel superior. Evaluación del CIMA aplicado La aplicación del CIMA en la asignatura de TECO se realiza con el propósito de sustituir el rol de “alumnos pasivos” que éstos tienen habitualmente en las clases teóricas de esta asignatura, por un papel más activo que les otorgue un mayor protagonismo. Por ello, se estima acertado que el modelo metodológico mantenga aquellas actividades que permitan trabajar las ideas de los alumnos y su posterior contraste. De la misma manera, se estima conveniente seguir fomentando el trabajo en equipo para que experimenten las ventajas e inconvenientes asociados a una forma de trabajar que es tan habitual en el mundo laboral. Sin embargo, se aprecia conveniente introducir para la aplicación de un futuro CIMA en esta asignatura, el uso de recursos (libros, tablets, portátil, etc.) que proporcionen a los alumnos la fluidez suficiente para abordar el problema de forma adecuada desde el inicio de la sesión. Según la experiencia vivida en clase, las actividades A1 y A2 del modelo metodológico, enfocadas en la contextualización del tema y de los problemas a trabajar, requieren de más tiempo del programado. En próximos CIMAs se plantea ampliar en 10 minutos la actividad A1 (pasando de 5 minutos/actividad a 15 minutos/actividad), y emplear 5 minutos en explicar los problemas a trabajar. Estos problemas, a su vez, se entregarán por escrito en un documento bien fundamentado. Como mejora a incorporar en próximos ciclos, al finalizar cada sesión, este documento junto con el resultado del problema trabajado será entregado al profesor para que se pueda valorar el esfuerzo Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2113 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) que los alumnos realizan en clase. Dicha evaluación sustituiría a la actividad A6 de la secuencia de actividades, permitiendo, de esta manera, ajustar los tiempos en aquellas fases donde la experiencia ha reflejado que se necesita más de este recurso. De las cuatro sesiones que han constituido este CIMA, se extraen buenas impresiones. Los alumnos son capaces de construir por sí mismos, o trabajando en equipo, una respuesta bien fundamentada ante un problema real que se les plantee, si este problema está bien definido y estructurado desde el inicio, y se les permite utilizar todas las herramientas necesarias para cumplir este objetivo. Descubro que el potencial de los alumnos está “dormido” y sólo hay que “despertarlo” a través de la motivación, para que éste se desarrolle y les permita alcanzar los resultados esperados. Con la introducción de actividades de clase donde se consideren las “Ideas de los Alumnos” y una “Fase de Contraste” posterior, noto que es posible conseguirlo. Por este motivo, una de las primeras incorporaciones que llevaría a cabo en mi práctica docente habitual, sería trabajar para desarrollar un método de aprendizaje basado en una secuencia de actividades semejante a la desarrollada en este ciclo de mejora, que permitiese (a) contextualizar el tema a tratar en clase a través de una reflexión innovadora (fases célebres, imágenes, vídeos, etc.), (b) trabajar en equipo un conjunto de problemas en el ámbito de la sesión que se esté desarrollando a partir de las Idea iniciales de los alumnos y el uso de otros recursos de apoyo, (c) contrastar las respuestas de los estudiantes mediante el aporte de nueva documentación y (d) concluir con unos resultados que pueden ser evaluados en clase e incorporados a la calificación final de la asignatura. Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2114 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Principios didácticos argumentados De los principios didácticos que consideré durante la aplicación y desarrollo de mi CIMA, podría destacar como base fundamental aquellos que fomentan la participación activa del alumno, la motivación, el trabajo en equipo y la creación de un entorno libre. Como menciona Don Finkel en su libro Cómo dar clase con la boca cerrada (Finkel, 2008), trabajar en grupo permite presentar nuevas ideas y perspectivas del problema, crear algo nuevo a partir de la interacción entre las ideas (problema de grupo) y facilitar el esfuerzo de resolver un problema (esfuerzo compartido). Todo esto, a su vez, produce la motivación que vamos buscando. La generación de un entorno intelectual libre activa la participación de los alumnos y conduce al éxito de la experiencia, pues los estudiantes se sienten cómodos para expresar sus ideas, pensamientos e inquietudes. Un entorno libre hace que sus mentes puedan trabajar sin ruidos externos y que sus miedos queden en un segundo plano. Mantener estos principios será el principal reto al que me enfrentaré en mi práctica docente habitual, para que permanezcan en un futuro. El desarrollo de este ciclo de mejora me ha mostrado que es posible conseguirlo, con esfuerzo, dedicación y aprendizaje. Al fin y al cabo, no debemos olvidar que los docentes también seguimos siendo alumnos. Tecnología de Combustibles en el Grado de Ingeniería Química Luz Marina Gallego Fernández 2115 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 2 (2019) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Referencias De Alba, N. y Porlán, R. (2017). La metodología de enseñanza. En R. Porlán. Enseñanza universitaria. Cómo mejorarla (pp. 37-54). Madrid: Morata. Bain, K. (2007). ¿Cómo dirigen la clase?. En Ken Bain. Lo que hacen los mejores profesores universitarios (pp. 113- 132). Valencia: Universitat de Valência. Montes Berges, B., Perez Cordón, L.G (2008). Los mapas conceptuales como recurso docente. Revista electrónica Universidad de Jaén.1-10. Recuperado en: https://www. researchgate.net/publication/279637250_Los_mapas_ conceptuales_como_recurso_docente García Díaz, E., Porlán, R., Navarro, E (2017). Los fines y los contenidos de enseñanza. En R. Porlán. Enseñanza universitaria. Cómo mejorarla (pp. 60-67). Madrid: Morata. Porlán, R. (2008). El diario de clase y el análisis de la práctica. Averroes. Red Telemática Educativa de Andalucía. (pp. 1-8). Recuperado en: https://idus.us.es/xmlui/ handle/11441/25448 Finkel, D. (2008). Experiencias que enseñan: Crear esquemas para el aprendizaje. En Fikel, D. Cómo dar clase con la boca cerrada. (pp. 153-170). Valencia: Universitat de Valência.