La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales

Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales Víctor Manuel Pérez Puyana Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química vperez1[email protected] D.O.I.: http://dx.doi.org/10.12795/JDU.2018.i01.31 Pp.: 549-565 Resumen Se realizó un ciclo de mejora en la asignatura obligatoria Biomateriales que se imparte en los siguientes grados: Doble Grado en Química e Ingeniería de Materiales, Doble Grado en Física e Ingeniería de Materiales y Grado en Ingeniería de Materiales. La metodología llevada a cabo consiste en el análisis de un problema que se utiliza como punto de partida para el desarrollo de las distintas actividades. Los resultados reflejan un desarrollo en el aprendizaje de los alumnos, así como una valoración bastante positiva de ellos sobre esta metodología innovadora que se ha llevado a cabo, con una valoración media de 4.6 (sobre 5). Palabras clave: Biomateriales, Grado en Ingeniería de Materiales, Docencia Universitaria, Experimentación Docente Universitaria, Aprendizaje basado en problemas. La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales Víctor Manuel Pérez Puyana 550 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Breve descripción del contexto de la intervención El ciclo de mejora se aplica en la asignatura de Biomateriales, asignatura que se imparte en la Facultad de Física para los grados: Doble Grado en Química e Ingeniería de Materiales, Doble Grado en Física e Ingeniería de Materiales y Grado en Ingeniería de Materiales. Se contempla como una de las asignaturas más específicas de la rama de la Ingeniería de Materiales, de ahí su importancia. Este ciclo de mejora se desarrolla concretamente en el tema de Ingeniería de Tejidos (tema número 14, que se imparte entre los temas de Biomateriales Biológicos y Biocompatibilidad de Biomateriales) dentro del primer bloque que trata sobre los distintos tipos de biomateriales. Las sesiones que han sido centro del ciclo de mejora fueron las horas teóricas de los lunes, martes y jueves. En total, el ciclo tiene una duración de 6 sesiones de una hora en un grupo de 40 alumnos de los tres grados expuestos. Los grandes objetivos de la asignatura son: conocimiento de diferentes biomateriales y saber evaluar las principales propiedades que deben cumplir los biomateriales, relacionándolos con distintas aplicaciones. Diseño del Ciclo de Mejora Mapa de contenidos Es importante realizar un mapa de los contenidos pues se trata de un instrumento que pone de manifiesto las conexiones que establecemos entre los conocimientos que van a ser objeto de enseñanza. Además permite al docente establecer de manera global los contenidos que se van a trabajar, de forma que se pueda organizar mejor la docencia. La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales Víctor Manuel Pérez Puyana 551 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) 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 del tema “Ingeniería de Tejidos”. La Figura 1 muestra el mapa de contenidos utilizado en este ciclo de mejora. Encontramos diferentes partes en dicho mapa. En el centro encontramos el concepto general sobre el que se va a trabajar y a su alrededor encontramos 3 ramas diferentes: la rama de color azul hace referencia a aquellos contenidos conceptuales que se van a trabajar, mientras que en color verde y naranja se encuentran los contenidos procedimentales y actitudinales, respectivamente, que se van a poner en juego. Además, en color rojo aparecen preguntas clave que ayudan a dirigir la docencia de aquellos contenidos de mayor relevancia en el tema. Los contenidos que se van a abordar permiten conectar La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales Víctor Manuel Pérez Puyana 552 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) esta segunda parte de la asignatura con lo que han visto inicialmente, además de lo estudiado en otras asignaturas de cursos anteriores, por lo que supone un punto de inflexión acerca de los conocimientos que han ido adquiriendo durante sus estudios. Modelo metodológico y secuencia de actividades El ciclo de mejora se inspira en el modelo metodológico expuesto en el Capítulo 2 del libro Enseñanza Universitaria: Cómo mejorarla (Porlán, 2017). Las etapas en las que se concreta pueden verse en la Figura 2. La primera fase va encaminada a la exploración de las ideas iniciales de los alumnos para ver el punto de partida de la clase y así poder reorientar la docencia en función de los resultados obtenidos. A continuación se procede al planteamiento del problema, buscando la curiosidad en los alumnos, de forma que les motive para conseguir una adecuada actitud de cara al aprendizaje. Tras esto, se procede a la realización de actividades de contraste en las que los protagonistas son los propios alumnos. Finalmente, se procede a la elaboración de conclusiones por parte de los alumnos sobre lo que han trabajado. La secuencia de actividades es la que se expone a continuación. Realización del cuestionario inicial de ideas iniciales (20 min.) En esta primera actividad los estudiantes realizan el cuestionario de ideas iniciales (Tabla 1) que va a servir al docente para ver el punto de partida de sus alumnos. Como recurso se necesitan copias del cuestionario. Figura 2. Etapas del modelo metodológico empleado en el Ciclo de Mejora. La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales Víctor Manuel Pérez Puyana 553 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Tabla 1. Preguntas que conforman el cuestionario de ideas iniciales. Cuestionario de ideas iniciales 1ª Pregunta El concepto de Ingeniería de Tejidos ha tenido numerosas definiciones en su corto tiempo de estudio, ¿por qué crees que es así?, ¿cómo lo definirías tú? 2ª Pregunta Si tuvieras que llevar a cabo una investigación en dicho campo de trabajo, ¿sobre qué lo harías y qué aspectos de interés crees que serían los objetivos clave a cumplir? 3ª Pregunta Si tuvieras que seleccionar un andamio para su aplicación en Ingeniería de Tejidos, ¿en qué te fijarías o qué considerarías como importante? 4ª Pregunta Señala la/s posible/s respuesta/s verdadera/s. Justifícalo brevemente: a. Todos los andamios son biomateriales útiles para Ingeniería de Tejidos b. Todos los biomateriales son andamios c. El colágeno es un polímero sintético Ejemplo real relacionado con el tema a impartir (40 min.) El peso de esta actividad recae sobre todo en el profesor. Esta primera actividad se va a realizar durante la primera sesión y va encaminada al planteamiento del problema/idea central, de forma que se contextualiza el tema y se intenta promover la curiosidad de los alumnos. La actividad consiste en la descripción de un caso real que implique la aplicación de un biomaterial para tratar el problema. Como recursos se necesitan copias de nota de prensa y proyector. Los contenidos que se van a tratar son de carácter procedimental y actitudinal. Los contenidos actitudinales son la adaptación a nuevas situaciones y la actitud crítica. Charla de una experta (1 h.) Esta actividad es una continuación de la actividad anterior y de nuevo conlleva una participación activa de los alumnos. Dicha actividad va encaminada a la toma de La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales Víctor Manuel Pérez Puyana 554 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) conciencia de los alumnos mediante una charla impartida por una experta (investigadora del área de Ingeniería de Tejidos), mediante la descripción de aplicaciones y ejemplos reales que se están desarrollando en el laboratorio. La actividad consiste en la exposición de un experto/ investigador del campo de la Ingeniería de Tejidos, describiendo las propiedades y aplicaciones reales de los biomateriales en esa área. Conforme se va avanzando en la charla, el experto lanzará preguntas a los alumnos de manera que haya una cooperación/interacción entre ellos, es decir, esta actividad va a desembocar en una actividad grupal en la que colaboren y tengan protagonismo los propios alumnos. Para ello, se estimulará a los alumnos a exponer todas las dudas o sugerencias que les hayan podido surgir sobre los distintos contenidos. Como recursos se necesita pizarra y proyector. Se trata de una actividad muy completa ya que los contenidos que se tratan son de carácter conceptual (contenidos teóricos sobre el tema), procedimental (enfocado en cómo pueden usarse esos conocimientos para tratar las aplicaciones comentadas, formas de razonar sobre el tema) y actitudinal (punto de vista y sensibilidad hacia el tema). Así: • Contenido conceptual: Conocimiento y comprensión de la tecnología y aplicaciones de los materiales. • Contenido procedimental: Capacidad de diseño y selección de materiales para aplicaciones específicas. • Contenido actitudinal: Conciencia sobre la importancia de los biomateriales. Debate grupal sobre un caso real (45 min.) Esta actividad es un debate grupal entre los alumnos. Es una actividad puramente de contraste, analizando los distintos puntos de vista de los alumnos, de forma que ellos planteen su punto de vista respecto a las opiniones de sus compañeros. El profesor actuará como un mero moderador controlando el debate, esto es, dando paso a cada La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales Víctor Manuel Pérez Puyana 555 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) uno de los estudiantes que desee intervenir y fomentando la participación de aquellos que no tengan tanta iniciativa. La actividad consiste en un debate grupal sobre dos notas de prensa que han aparecido en periódicos de tirada nacional como El País y El Mundo en el año 2000 y 2015, respectivamente. En ellos se lleva a cabo una descripción del campo de estudio que estamos desarrollando en las sesiones (Ingeniería de Tejidos) detallando un caso de éxito que ha tenido lugar en EEUU. Por tanto, la actividad se plantea desde una perspectiva divulgativa, es decir, tras la lectura de ambas noticias, los propios alumnos son los que van a describir y analizar los contenidos que aparecen en los artículos, dando una opinión personal final sobre qué les ha parecido. Como recursos, las copias de las notas de prensa. Los contenidos que se tratan son de carácter procedimental y actitudinal: • Contenido procedimental: Toma de decisiones, capacidad de trabajo interdisciplinar. • Contenido actitudinal: Actitud crítica y saber escuchar otras opiniones. Exposición teórica (planteamiento de dudas y preguntas de los alumnos) (2 h.) Esta actividad conlleva una interacción activa entre el docente y los alumnos. Va encaminada a la descripción de conceptos teóricos que se van a poner en juego durante el transcurso del tema. La actividad consiste en la exposición teórica del tema “Ingeniería de Tejidos”, describiendo los tipos, propiedades y formas de procesado de este tipo de materiales. Conforme se va avanzando en los contenidos teóricos, el profesor lanzará preguntas a los alumnos de manera que haya una cooperación/interacción entre ellos y con el propio profesor; es decir, esta actividad va a comenzar de manera individual por parte del profesor y va a desembocar en una actividad grupal en la que colaboren y tengan bastante protagonismo los propios alumnos. La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales Víctor Manuel Pérez Puyana 556 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Para ello, se fomentará (con preguntas del profesor) que los alumnos expongan todas las dudas que puedan surgir sobre los distintos contenidos. Asimismo, se harán continuas referencias/menciones al artículo de prensa donde aparece tanto la idea central sobre la que se centran todos los contenidos del tema como los elementos que desembocan de él. De esta forma, se consigue fomentar un clima distendido para la adquisición de conocimiento mediante la exposición del tema. Como recursos se necesita proyector y presentación en PowerPoint de apoyo. Los contenidos que se van a tratar son de carácter conceptual (contenidos teóricos sobre el tema) y procedimental (enfocado en cómo pueden usarse esos conocimientos para tratar una aplicación específica): • Contenido conceptual: Conocimiento y comprensión del comportamiento químico y biológico de los materiales. • Contenido procedimental: Capacidad de diseño y selección de materiales para aplicaciones específicas. Debate final sobre un caso hipotético y Elaboración de conclusiones (40 min.) La actividad consiste un debate grupal en el que se trata de volver y enlazar con la idea central/principal que se expuso al comienzo del ciclo de mejora. Los alumnos debaten destacando sus soluciones propuestas (señalando los aspectos positivos). Por tanto, la actividad se plantea desde la perspectiva profesional (en la pizarra se colocan 4 empresas con 4 biomateriales con características diferentes, con una tabla, y los alumnos deberán decantarse por una opción u otra y justificar su decisión apoyándose en los conocimientos adquiridos durante las sesiones). En definitiva, los propios alumnos son los que van a seleccionar una opción posible consensuando con el resto de sus compañeros su opinión. Tras eso, se dejará tiempo a los alumnos para que reflexionen (e incluso que discutan La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales Víctor Manuel Pérez Puyana 557 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) en pequeños grupos posibles soluciones). Para finalizar esta actividad, se busca la elaboración de conclusiones por parte de los alumnos sobre las soluciones planteadas, destacando la que ellos consideran más adecuada. Así, se cierra el ciclo volviendo al planteamiento de partida y relacionándolo con los conocimientos que han ido adquiriendo durante la secuencia de las distintas actividades. Como recurso simplemente se utiliza la pizarra. En esta actividad se tratan los 3 tipos de contenidos: conceptuales (recordando los conceptos teóricos de las actividades anteriores), procedimentales (destacando la forma de pensar y justificar que su opinión era la más adecuada) y actitudinales (enfatizando la forma en la que se ha buscado y argumentado críticamente dicha solución): • Contenido conceptual: Conocimiento y comprensión de los biomateriales. • Contenido procedimental: Capacidad de análisis de distintos materiales según sus aplicaciones. • Contenido actitudinal: Actitud de trabajo en grupo y actitud crítica ante comentarios de otros compañeros. Realización del cuestionario final de ideas (20 min.) Finalmente, los estudiantes vuelven a realizar el mismo cuestionario que realizaron inicialmente, de forma que el docente puede evaluar la evolución de sus alumnos tras el desarrollo de las sesiones planificadas. Como recurso se necesitan copias del cuestionario. Cuestionario inicial-final El instrumento para analizar los conocimientos iniciales de los estudiantes en el tema sobre el que se va a aplicar el ciclo de mejora -y posteriormente como cuestionario finalconsiste en un cuestionario de 4 preguntas que van desde aspectos más generales hasta otros más específicos que se pretende trabajar (Tabla 1). La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales Víctor Manuel Pérez Puyana 564 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) 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 todos aquellos principios didácticos que tuve en cuenta para la aplicación y desarrollo del ciclo de mejora, destaco 3 que considero como los pilares fundamentales, que son: Participación activa del alumnado. Los métodos de aprendizaje que destacan son aquellos que fomentan al alumno a tener un papel activo/protagonista durante el proceso de enseñanza-aprendizaje (Fernández, 2006; Gureckis y Markant, 2012). Aprendizaje colaborativo. Las sesiones y actividades planteadas han permitido que los estudiantes interactúen entre sí permitiendo que puedan aprender unos de otros (Marí Ytarte et al., 2016; Vallet-Bellmunt et al., 2017). Razonamiento crítico. Se intentó indagar en la capacidad de los estudiantes para replantearse todo lo que le rodea, de forma que sean capaces de dar una opinión razonada y argumentada (López, 2011). Motivación. Pilar fundamental sobre el cual se sustenta todo el ciclo de mejora. A modo de conclusión, opino que toda materia es como el universo, infinito, por lo que el desarrollo de un buen modelo metodológico es esencial, ya que hay que definir qué impartir, y más importante aún, cómo impartirlo. La enseñanza de biomateriales en el Grado de Ingeniería de los materiales Víctor Manuel Pérez Puyana 565 Jornadas de Formación e Innovación Docente del Profesorado | Nº 1 (2018) Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Referencias bibliográficas De Alba, N. y Porlán, R. (2017). La metodología de enseñanza. En R. Porlán (coord.), Enseñanza universitaria. Cómo mejorarla (pp. 37-54). Madrid: Morata. Gureckis, T. M., Markant, D. B. (2012). Self-Directed Learning: A Cognitive and Computational Perspective. Perspectives on Psychological Science, 7(5), 464-481. Fernández, M. R. (2006). Reseña de Metodología participativa en la Enseñanza Universitaria de Fernando López Noguero. Revista Interuniversitaria de Formación del Profesorado, 20(3), 313-316. López, J. I. (2011). Un giro copernicano en la enseñanza universitaria: formación por competencias. Revista de Educación, 356, 279-301. Marí Ytarte, R. M., Moreno, R., Hipólito, N. (2016). Educación y ciudadanía. Propuestas educativas desde la controversia. Foro de Educación, 14(20), 49-69. Vallet-Bellmunt, T., Rivera-Torres, P., Vallet-Bellmunt, I. y Vallet-Belmunt, A. (2017). Aprendizaje cooperativo, aprendizaje percibido y rendimiento académico de la enseñanza de marketing. Educación XX1, 20(1), 277-297.