Atributos de egreso y rúbricas de evaluación en el programa modular de IQ

Autores
Cristina Neri Cortés
Pedro Ortega Gudiño
Cesar Octavio Monzón
Enrique Michel Valdivia
Martín Rigoberto Arellano Martínez

Resumen

Este trabajo presenta la adaptación que debió realizarse a los cursos de “Módulo de Avance del Proyecto” del Plan Modular de la carrera de Ingeniería Química de la Universidad de Guadalajara, después de un ejercicio de auto-evaluación del Comité Curricular formado para el proceso de re-acreditación de esta licenciatura. Las modificaciones obedecen a un señalamiento para darle congruencia a estos cursos con el dictamen vigente de la carrera, pero también a la necesidad de vincularlos con los atributos de egreso propuestos por el Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería, A.C. (CACEI). En ese sentido, los cambios no solamente atendieron a las observaciones realizadas por nuestros pares sobre el contenido, también se propusieron rúbricas de evaluación que abonaran al desarrollo de prácticamente todos los atributos que un egresado de la licenciatura en Ingeniería Química debe adquirir durante su paso por nuestras aulas.

Introducción

La implementación de procesos de mejora continua en las instituciones de educación superior (IES) ha sido un tema de vital importancia en un escenario actual que exige responsabilidad de uso de recursos públicos y mayor impacto social atendiendo las necesidades del mercado laboral. La Ingeniería Química no ha sido una excepción, por lo que el Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería, A.C. (CACEI) ha propuesto siete atributos de egreso como indicadores en un sistema de gestión para formalizar y estandarizar  el monitoreo de la calidad del proceso enseñanza-aprendizaje orientado al cliente (la industria química), más allá de demostrar que las IES son más eficientes y efectivas en sus procesos administrativos.

Para evitar la reticencia que producen estos procedimientos en los académicos, ya que se percibe que se construyen, administran e imponen externamente; la estrategia del Departamento de Ingeniería Química del Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías, fue exponer este reto de mejora continua directamente a los académicos, para que ellos propusieran sus propias estrategias de trabajo utilizando las herramientas e instrumentos para la gestión de la calidad propuestos por CACEI. Lo anterior con el objetivo de minimizar el efecto negativo que puede tener la implementación de estos sistemas desde la administración, descuidando la autonomía de los miembros del personal académico (Bendermacher, 2017).

En este trabajo se expone cómo se modificó, documentó e implementó una estrategia de trabajo distinta a la expuesta en el XXXIX Encuentro de la AMIDIQ bajo el título “El emprendimiento en los planes modulares de ingeniería química“, donde se trataba de conducir a los estudiantes al desarrollo de trabajos de investigación. El punto de inicio de esta modificación fue la necesidad de dar congruencia a los proyectos modulares con el dictamen vigente de la carrera, cuyo énfasis se concentra en la incorporación del egresado a la industria química. El reto principal, como lo propone el plan modular, es que el estudiante reconozca el valor de los conocimientos adquiridos de forma progresiva, aplicándolos en un proyecto integrador y que este proceso abone en el desarrollo de los atributos de egreso propuestos por el CACEI.

Metodología

Como punto de partida, se le propone a los alumnos analizar procesos químicos industriales con el enfoque descrito en el trabajo de Garnier (2014), que identifica los grandes retos que enfrenta la ingeniería química en la actualidad. Específicamente, el tópico de química verde, ha comenzado a aplicarse en diversos campos de la sociedad ante la necesidad de un entorno y un desarrollo sostenibles (Płotka‐Wasylka, 2018).

Se propusieron actividades que promovieran el pensamiento crítico y el trabajo colaborativo manteniendo una relación directa con el desarrollo de los atributos de egreso señalados por CACEI. Desde los ciclos escolares previos, se identificó que uno de los atributos menos desarrollados en la carrera era Comunicarse efectivamente con diversas audiencias (AE4), para lo cual se propusieron diversas estrategias como la exposición de carteles (fotogalería de la sesión de evaluación) y grabación de clips de audio exponiendo un pitch del proyecto (evidencias), como complementos al documento solicitado como producto final del curso.

Sin embargo, el indicador que evalúa si el alumno utiliza elementos gráficos, tablas e imágenes en sus reportes escritos y presentaciones orales no había sido tomado en cuenta en las rúbricas de evaluación. Para solventar esta omisión, se les propuso comenzar el análisis de un proceso químico tradicional, representando su diagrama de flujo mediante un programa de diseño asistido por computadora (CAD, por sus siglas en idioma inglés).

Otro atributo que ha sido descuidado históricamente por la carrera es el de Reconocer sus responsabilidades éticas y profesionales en situaciones relevantes para la ingeniería química y realizar juicios informados que deben considerar el impacto de las soluciones en los contextos global, económico, ambiental y social (AE5), ya que siempre se destaca la importancia de obtener resultados numéricos que demuestren la compresión de un concepto técnico, sin cuestionar las implicaciones de éstos en su entorno. Para ello se propuso que los estudiantes eligieran la producción industrial de un compuesto químico que estuviera presente en algún producto que usaran de manera cotidiana, para que tomaran conciencia de manera implícita del impacto de estas especies químicas desde su producción, consumo y/o disposición, con el objetivo de que se perciba la ética como una forma de garantizar buenos resultados en términos técnicos o científicos (Matlin, 2016).

Finalmente, se buscó abonar en el atributo de Reconocer la necesidad del aprendizaje continuo a lo largo de la vida, aplicando habilidades, técnicas y herramientas modernas de la ingeniería para su práctica profesional (AE6). Con base en los reportes académicos se ha demostrado que las simulaciones por computadora, sobre todo las interactivas, tienen un efecto positivo en los procesos de enseñanza-aprendizaje en las disciplinas de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM, por sus siglas en idioma inglés) (Lindgren, 2016) mientras que la mayoría de los alumnos ha demostrado tener mínima experiencia en el uso de herramientas de cómputo para simular fenómenos y proceso (indicador del atributo AE1). Se plantearon retos con el objetivo de motivar a los estudiantes a conocer, aprender y emplear herramientas de cómputo para resolver problemas de la ingeniería química, relacionados con el proceso químico industrial que tomarían como base para su proyecto modular.

Para todo lo anterior, se utilizó una plataforma web pública (https://drgudinho.com/), así como el uso de redes sociales para generar un entorno de enseñanza basado en Recursos Educativos Abiertos (OER, por sus siglas en idioma inglés), que favoreciera la evaluación entre pares y exigiera, de manera tácita, los estándares de calidad adecuados a este grado académico.

Resultados

Una de las limitantes de la primera propuesta, dirigida a desarrollar proyectos de investigación, fue la falta de espacios, materias primas e infraestructura para que todos los estudiantes pudieran realizar experimentos para probar sus hipótesis. Se identificó que aproximadamente un 20% del alumnado tenía la oportunidad de llevar a cabo su trabajo experimental, y era gracias a que se incorporaba a proyectos en proceso dirigidos por otros profesores (lo que no necesariamente garantizaba que se adquirieran las competencias propuestas en el dictamen de la carrera).

La opción ofrecida de analizar procesos químicos industriales con una visión crítica, con la posibilidad de aprender y utilizar herramientas de cómputo, le dio equidad al proceso de enseñanza, ya que también toma en cuenta a los estudiantes con perfil para desarrollar proyectos de investigación, siempre y cuando éstos tengan posibilidades de ser aplicados a escala industrial.

A continuación se listan algunas de las propuestas donde se identifican los atributos de evaluación que desarrollan, de acuerdo a los escenarios descritos en la sección de metodología.

Antes de proponer que el alumno desarrolle conciencia de que sus decisiones técnicas tienen repercusiones tanto en términos sociales, ambientales y/o económicos (atributo AE5), se le invita a que reconozca la ingeniería química en un gran número de productos que consume de forma regular: desde los alimentos procesados hasta los compuestos presentes en un formulación de un producto de limpieza o de higiene personal. Para lograrlo se propuso que analizara el contenido de algún producto que consuma con frecuencia y que se puede adquirir con relativa facilidad, a través de la actividad “Planteamiento del problema“. Se emplea una referencia bibliográfica disponible en la Biblioteca Digital de la Universidad de Guadalajara (Maleque, 2013) que muestra el análisis de un producto como base de un proyecto sobre Ciencia e Ingeniería de Materiales. Se plantearon una serie de preguntas cuyas respuestas se enviaron mediante un formulario en línea (Figura 1).

Figura 1. Formulario en línea de “Análisis de producto“.

La primera dificultad que se pudo identificar con las respuestas de los alumnos fue el nivel tan bajo que tuvo la mayoría en el indicador de reconocer problemáticas emergentes en el área de ingeniería; investigando sus causas, dimensiones y proponiendo soluciones del atributo AE6, ya que la mayoría hizo referencia a productos genéricos (jabón, bebidas alcohólicas, azúcar) o productos que evidentemente no son de uso cotidiano (fibra de carbono, ácido acético, petróleo); seguido de un ejercicio muy pobre del indicador investiga, selecciona, jerarquiza y organiza información relevante y novedosa de manera independiente; ya que la mayoría de las fuentes utilizadas califican como poco pertinentes para profundizar sobre los diferentes temas, como lo sugería el texto de Maleque (2013).

Es importante tomar en cuenta que el proceso tradicional de enseñanza de la ingeniería en muy pocas ocasiones permite que el alumno asuma el control de su aprendizaje, por lo que para generar empatía se insiste en señalar que no hay respuestas incorrectas para este tipo de ejercicios, y se destacan los puntos de mejora en lugar de subrayar errores. Esta estrategia del tipo learning-by-doing es un mecanismo para comprender, además de restaurar la creatividad en la currícula, particularmente en disciplinas que tradicionalmente no se consideran creativas (Connor, 2015). En ese sentido, se tienen sesiones de retroalimentación y se lanza un nuevo reto que pretende que el alumno perfeccione la efectividad de sus búsquedas y que identifique escenarios que lo acerquen al campo laboral del ingeniero químico. Al mismo tiempo la estrategia aborda el indicador que consiste en utilizar elementos gráficos, tablas e imágenes en sus reportes escritos y presentaciones orales, referente al atributo AE4 de comunicación efectiva (Figura 2).

Figura 2. Ejemplo de representación de diagrama de flujo de un proceso químico industrial.

El primer curso relacionado directamente con el perfil de egreso de la carrera de la actual malla curricular es Elementos de Diseño de Equipo de Procesos Químicos, que tiene como objetivo dar una introducción a los procesos industriales mediante la representación gráfica de diagramas de flujo, esquemas y planos de taller de recipientes sujetos a presión. Si bien el objetivo se cumple, el alumno no tiene oportunidad de poner en práctica las habilidades adquiridas en el uso de herramientas de CAD hasta los cursos de Diseño de Equipo de Procesos Químicos y Diseño de Plantas y Procesos, que se encuentran en los últimos semestres de la currícula.

Debido a lo anterior se solicita a los alumnos que compartan un diagrama del proceso químico analizado mediante la red social twitter, utilizando una etiqueta específica (hashtag). La oportunidad para que cada estudiante esté a cargo de la creación de su propio contenido se convierte en una oportunidad en términos de creatividad y aumenta la variedad de recursos educativos abiertos en la red (Pérez-Mateo, 2011). Los estudiantes son conscientes de que su trabajo se compartirá con otros estudiantes, convirtiéndose en un desafío y un tema motivador que detona la mejora en términos de calidad de las representaciones gráficas.

Pero este recurso gráfico apenas es el punto de partida, ya que cada estudiante, después de haber identificado un producto comercial (característica que involucra un proceso químico de escala industrial, congruente con el perfil de egreso del dictamen vigente) y un diagrama de flujo de proceso, identifica la necesidad de encontrar más fuentes pertinentes para realizar una presentación en formato de video en línea (Figura 3).

Figura 3. Ejemplo de presentación de un proceso químico industrial.

Para propiciar el trabajo colaborativo, se comparte una rúbrica de retroalimentación que reafirma la importancia de destacar puntos de mejora, más allá de señalar errores u omisiones, respecto a cuatro indicadores del atributo AE4 de comunicación efectiva: i) expone oralmente de forma fluida, ii) expone oralmente sus ideas de manera fundamentada, iii) tiene un control en su exposición oral con base en el tiempo que tiene disponible y iv) utiliza elementos gráficos, tablas e imágenes en sus reportes escritos y presentaciones orales. Utilizando una escala donde 1 identifica que el estudiante supera el indicador y el 4 que no lo logra, se reporta a través de una co-evaluación. Este ejercicio que pretende alentar el desarrollo del pensamiento crítico, no muestra los nombres de los evaluadores con la intención de evitar la represalias y se insiste en hacer un buen trabajo de retroalimentación para que se identifiquen y mejoren los aspectos con las puntuaciones más bajas, con miras a la entrega de los productos finales.

Finalmente, el alumno reconoce la importancia del atributo AE6 al enfrentar retos relacionados con el uso de herramientas matemáticas y de cómputo para simular fenómenos y procesos. A manera de ejemplo, se sugirieron una serie de productos que muestran el uso de software en balances de materia, simulación de sistemas de fenómenos de transporte o de procesos químicos. y se acompaña una rúbrica de evaluación que toma en cuenta por los menos un indicador de cada uno de los atributos de egreso propuestos por CACEI. En este trabajo se comparten los productos finales (documento de texto y presentación en video) de dos de los proyectos llevados a cabo en el ciclo 2018B:

  1. Obtención de las mediciones primordiales en el diseño de un molino de bolas aplicado al proceso de producción de polvos BHAp a escala industrial (texto, video) (Figura 4)
  2. Producción a escala industrial de aceite esencial de cáñamo (Cannabis Sativa L.) mediante CO2 súper crítico (texto, video)
Figura 4. Ejemplo de video de presentación de producto final en youtube.

Además de entregar textos con elementos propios de un documento científico, el reto de acompañarlo de una presentación con permisos públicos ayuda en la tarea de formación integral del estudiante de ingeniería.

Conclusiones

Las actividades desarrolladas a lo largo de un ciclo escolar de 17 semanas, permitió trabajar y evaluar, de manera progresiva, atributos de egreso que en los sistemas tradicionales de enseñanza serían complicados de evaluar en grupos escolares de gran tamaño.

Los productos entregados por los alumnos demostraron el desarrollo, tanto de atributos identificados con una licenciatura en ingeniería química, como lo es la solución de problemas, como con otros que se habían dejado de lado en la formación en ingenierías, por ejemplo, el relacionado con la comunicación efectiva. Por ejemplo, para demostrar habilidades de comunicación, los estudiantes publicaron clips de audio y presentaciones en formato de video para explicar conceptos técnicos, además de enviar los productos finales por escrito. Los productos finales, las actividades y su evaluación, pueden ser consultadas en la página web https://drgudinho.com/.

Referencias

Bendermacher, G. W. G., Oude Egbrink, M. G. A., Wolfhagen, I. H. A. P., & Dolmans, D. H. J. M. (2017). Unravelling quality culture in higher education: a realist reviewHigher Education73(1), 39-60.

Connor, A. M., Karmokar, S., & Whittington, C. (2015). From STEM to STEAM: Strategies for enhancing engineering & technology education. International Journal of Engineering Pedagogies, 5(2), 37-47.

Garnier, G. (2014). Grand challenges in chemical engineeringFrontiers in chemistry2, 17.

Lindgren, R., Tscholl, M., Wang, S., & Johnson, E. (2016). Enhancing learning and engagement through embodied interaction within a mixed reality simulationComputers & Education95, 174-187.

Maleque, M. A., & Salit, M. S. (2013). Materials selection and design. Springer Singapore.

Matlin, S. A., Mehta, G., Hopf, H., & Krief, A. (2016). One-world chemistry and systems thinkingNature chemistry8(5), 393.

Pérez-Mateo, M., Maina, M. F., Guitert, M., & Romero, M. (2011). Learner generated content: Quality criteria in online collaborative learningEuropean Journal of Open, Distance and E-Learning14(2).

Płotka‐Wasylka, J., Kurowska‐Susdorf, A., Sajid, M., de la Guardia, M., Namieśnik, J., & Tobiszewski, M. (2018). Green Chemistry in Higher Education: State of the Art, Challenges, and Future TrendsChemSusChem11(17), 2845-2858.

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