Material didáctico innovador para asignaturas de matemáticas de la Licenciatura de Ingeniería en Energías Renovables en la ENES Juriquilla

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Título :	Material didáctico innovador para asignaturas de matemáticas de la Licenciatura de Ingeniería en Energías Renovables en la ENES Juriquilla
Autor :	VARGAS CASILLAS, ALEJANDRO
Fecha de publicación :	2019
Resumen :	El proyecto tiene como objetivo la elaboración de material didáctico innovador para la enseñanza de tres asignaturas de matemáticas de la Licenciatura de Ingeniería en Energías Renovables (LIER), que se empezó a ofrecer en la Escuela Nacional de Estudios Superiores (ENES) Juriquilla a partir de agosto de 2018. Para un ingeniero o ingeniera, las matemáticas representan una herramienta poderosa que le permite resolver problemas, pero también ayudan a forjarle una forma analítica de razonar que lo distingue. Por ello, es importante que en el plan de estudios estas materias se impartan de la mejor manera posible para favorecer la adquisición de habilidades matemáticas necesarias. Las tecnologías de la información y la comunicación (TICs) son una herramienta probada para facilitar este aprendizaje. En el proyecto se emplearán como herramientas de las TICs los softwares GeoGebra y Octave, así como la programación de algoritmos empleando la plataforma Arduino. Como resultado principal del proyecto se desarrollarán un conjunto de actividades para una asignatura de matemáticas de cada uno de los tres primeros semestres de la carrera: Cálculo Diferencial, Álgebra Lineal y Ecuaciones Diferenciales (prospectivamente). El conjunto de actividades se resumirá en un documento PDF que se distribuirá a los alumnos y que estará ligado a una serie de recursos didácticos virtuales. Con él, ellos por su cuenta podrán repasar conceptos vistos en clase y adquirir habilidades de razonamiento matemático útil en su futura vida profesional. Muchos de estos recursos didácticos serán también compartidos a la comunidad universitaria a través de la RUA. Además los alumnos también aprendan conceptos básicos de programación. Para evaluar la utilidad de estas herramientas, se usarán encuestas y otros instrumentos de evaluación aplicadas a los alumnos al final del semestre a fin de generar un reporte estadístico y concluir respecto de su impacto en el aprendizaje.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5918
metadata.dc.contributor.responsible:	VARGAS CASILLAS, ALEJANDRO
metadata.dc.coverage.temporal:	2019-2021
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	En el segundo año se concretará el desarrollo del material didáctico para las otras dos asignaturas. Las metas son las siguientes: 1. Completar el desarrollo de un conjunto de materiales didácticos virtuales con base en los softwares GeoGebra y Octave para la asignatura de Álgebra Lineal. 2. Publicar (en línea) un documento PDF con una serie de actividades para el aprendizaje usando TICs de los temas considerados en el plan de estudios de Álgebra Lineal. 3. Completar el desarrollo de un conjunto de materiales didácticos virtuales con base en el software Octave y la plataforma Arduino para la asignatura de Ecuaciones Diferenciales. 4. Publicar (en línea) un documento PDF con una serie de actividades para el aprendizaje usando TICs de los temas considerados en el plan de estudios de Ecuaciones Diferenciales. 5. Realizar una revisión y mejora del conjunto de materiales didácticos virtuales con base en los softwares GeoGebra y Octave para la asignatura de Cálculo Diferencial, incluyendo el documento con actividades. 7. Aplicar una encuesta y un instrumento de evaluación a alumnos de la segunda y tercera generación de la LIER para determinar si el uso de las herramientas ha resultado relevante en su aprendizaje de Cálculo Diferencial, Álgebra Lineal y Ecuaciones Diferenciales. 8. Exponer los resultados de lo desarrollado en el proyecto en un congreso internacional de educación para ingeniería, por ejemplo la “EDUCON2020 – IEEE Global Engineering Education Conference” o la “Frontiers in Education conference (FIE) 2020”. 1. Para tres asignaturas de matemáticas de la LIER, el desarrollo de un conjunto de actividades en línea que los alumnos de la LIER deberán realizar ya sea de manera individual o grupal. Estas actividades emplearán el software GeoGebra, el software Octave, o la plataforma Arduino y quedarán plasmadas en documentos PDF con ligas a los recursos en línea, que a su vez serán almacenados y documentados en carpetas compartidas. 2. Capacitación a los alumnos de la LIER en la ENES-Juriquilla en el uso de los software GeoGebra y Octave (a nivel básico), así como en el conceptos de programación y de electrónica básica para el uso de la plataforma Arduino. 3. Puesta a disposición de la comunidad de la UNAM los recursos didácticos desarrollados a través de la plataforma de la Red Universitaria de Aprendizaje. 4. Evaluación de la mejora en el aprendizaje de los conceptos y la adquisición de habilidades matemáticas tras el uso de estas tecnologías, mediante dos mecanismos: una encuesta a los alumnos al final del curso, y una evaluación objetiva de los conceptos y habilidades adquiridas por los alumnos a través de un examen.
metadata.dc.description.hypothesis:	El uso de TICs ayuda en la comprensión de conceptos de matemáticas y en la adquisición de habilidades matemáticas por alumnos de la Licenciatura de Ingeniería en Energías Renovables (LIER) en la Escuela Nacional de Estudios Superiores (ENES). Los productos que se desarrollen en el proyecto podrán servir como material de apoyo para asignaturas similares de otras carreras que se imparten en la UNAM y quedarán accesibles en la Red Universitaria de Aprendizaje (RUA).
metadata.dc.description.strategies:	El proyecto está planificado para durar solo dos años iniciando con el semestre lectivo 2019-2 y culminando en el semestre 2021-1. En este tiempo los alumnos de la primera generación de la LIER en la ENES-Juriquilla habrán cursado del segundo al quinto semestres, los alumnos de la segunda generación habrán cursado los primeros tres semestre y los alumnos de la tercera generación apenas su primer semestre. Este tiempo será suficiente para hacer la evaluación que se menciona en el cuarto objetivo de este proyecto, ya que se contará con al menos dos grupos que hayan llevado la misma materia usando los recursos desarrollados en el proyecto. En particular, la asignatura Álgebra Lineal (de segundo semestre) la habrá llevado el grupo de la primera generación en el semestre 2019-2 (primer año del proyecto) y el grupo de la segunda generación en 2020-2 (segundo año del proyecto); Cálculo Diferencial (de primer semestre) lo tomará la segunda generación en 2020-1 (primer año del proyecto) y la tercera generación en 2021-1 (segundo año); la asignatura que se seleccione del tercer semestre la tomará la primera generación en 2020-1 y la segunda generación de la LIER en 2021-1. Previo al inicio del proyecto, en este semestre lectivo 2019-1 (agosto a diciembre de 2018) ya se está desarrollando algo de material para la asignatura Cálculo Diferencial, pero todavía no de manera formal, dado que el proponente es profesor de dicha materia. Este desarrollo es limitado, pues apenas se inicia. El primer año del proyecto iniciará con el semestre lectivo 2019-2 de febrero a junio de 2019 y la primera generación de la LIER cursará la asignatura de Álgebra Lineal, que ha sido elegida por prestarse bien al uso de herramientas de las TICs para apuntalar su aprendizaje. Posteriormente, de agosto a diciembre de 2019 esta primera generación cursará tres asignaturas de matemáticas. Se elegirá una de ellas, ya sea Cálculo Vectorial, Ecuaciones Diferenciales, o Métodos Numéricos, dependiendo de la disposición del profesor designado para usar este tipo de recursos (dado que la ENES apenas comienza, es temprano para saber ahora quién se contratará para ello). A partir de ahora se considerará que sea Ecuaciones Diferenciales por ser idónea para aprender a usar software numérico como Octave, pero esto puede cambiar. Por otro lado, en este semestre iniciará la segunda generación y cursará Cálculo Diferencial, por lo que el material que se ha venido desarrollando hasta ahora (2018) se revisará y se concretará el documento con actividades dirigidas que se menciona como primer entregable. En este primer año, se realizará la primera evaluación del uso de estas herramientas de TICs y por lo tanto se elaborará el primer reporte (preliminar) con las estadísticas correspondientes. Durante el primer año se contempla también impartir un taller a los alumnos de la primera generación de la LIER sobre el uso de la plataforma Arduino, para prepararlos para hacer uso de ésta en la asignatura de matemáticas de tercer semestre que sea seleccionada para este proyecto. Asimismo, se les capacitará en el uso del software Octave. Dado que GeoGebra es muy intuitivo, no se considera que los alumnos requieran una capacitación específica. En el segundo año, durante el semestre lectivo 2020-2 la primera generación de la LIER ya no cursará asignaturas de matemáticas, pero la segunda generación cursará Álgebra Lineal. Por ello, se pretende concretar una primera versión del documento con actividades para esta materia, revisando y mejorando los materiales didácticos que se desarrollaron durante el año anterior (segundo entregable). Para el semestre lectivo 2021-1, la segunda generación de la LIER cursará Ecuaciones Diferenciales y la tercera generación Cálculo Diferencial. Así, se concretará la primera versión del documento de actividades y material didáctico para Ecuaciones Diferenciales (tercer entregable) y se tendrá una versión revisada de lo mismo para Cálculo Diferencial. Durante el segundo año se impartirá nuevamente el taller de Arduino, pero ahora a los alumnos de la segunda generación de la LIER y también se les capacitará en el uso del software Octave. También se concretará el reporte de la evaluación de estas herramientas de TICs en las tres asignaturas seleccionadas (quinto entregable). El objetivo del proyecto es facilitar el aprendizaje de matemáticas mediante el uso de herramientas de las TICs, particularmente los softwares GeoGebra y Octave, así como la programación de algoritmos empleando la plataforma Arduino. Este objetivo general contempla principalmente el desarrollo de un conjunto de actividades para cada una de las tres asignaturas consideradas inicialmente en este proyecto. Estas actividades quedarán plasmadas en un texto con las descripciones paso a paso de actividades a realizarse de manera individual o grupal, y consistirán en ejercicios didácticos usando el software GeoGebra u Octave, o bien desarrollos usando la plataforma Arduino, así como preguntas de evaluación que deberán responderse en línea. Cada documento contendrá las ligas a las actividades disponibles en línea.
metadata.dc.description.goals:	La pandemia de COVID-19 afectó casi todas las actividades académicas que estaban planeadas para realizarse en 2020. En este proyecto se continuó trabajando para lograr cumplir varias de las metas planteadas originalmente, si bien algunas no fueron alcanzadas. En el informe parcial del 2019, se explicó que algunas metas originales tuvieron que ser replanteadas. Un cambio se dio en generar el material educativo para el curso de Métodos Numéricos en vez de Ecuaciones Diferenciales, ya que el responsable impartió este curso personalmente. Otro cambio importante fue emplear el software Matlab en vez de Octave, ya que recientemente la UNAM adquirió una licencia institucional. Esto ha permitido desarrollar varias herramientas didácticas usando “LiveScripts”, que son archivos que combinan la programación de comandos en Matlab con notas en texto de tipo LaTeX en forma de apuntes, y que pueden ir siguiéndose secuencialmente, desplegando información con gráficos y animaciones. Combinando esta herramienta con videos explicativos resulta en material didáctico que los estudiantes aprecian muy positivamente. Las metas originales planteaban desarrollar textos en PDF con actividades para reforzar el aprendizaje teórico mediante ejercicios en varias plataformas de software (GeoGebra y Octave/Matlab) para tres asignaturas. Al finalizar el proyecto solo se pudo hacer esto con una asignatura: Cálculo Diferencial, para el cual se desarrolló un cuaderno de ejercicios a realizar en GeoGebra para el tema de funciones de variable real. Para la asignatura de Álgebra Lineal ya no se pudo desarrollar nada concreto, pues por diversos motivos no se contó con una coordinación adecuada con el profesor que la impartía en su momento. Sin embargo, para la asignatura de Métodos Numéricos se han desarrollado muchas herramientas usando los LiveScripts de Matlab, y que fueron empleadas con éxito durante el curso impartido en el semestre 2021-1 a alumnos de 3er semestre de la licenciatura de Ingeniería en Energías Renovables en la ENES Juriquilla. Al finalizar el curso se aplicó una encuesta a los alumnos y los resultados fueron positivos. Además se desarrollaron dos videos usando GeoGebra, y actualmente se continúan desarrollando algunos videos adicionales para ilustrar el uso del material desarrollado usando Matlab. Obviamente, no se pudo cumplir la meta de presentar un trabajo en algún congreso internacional por las restricciones impuestas por la pandemia, pero se empleó parte del presupuesto en la inscripción a un congreso internacional sobre Control Automático, donde el responsable presentó un trabajo y atendió platicas relativas a la docencia de estos temas. Una meta no lograda ha sido subir el material a la Red Universitaria de Aprendizaje. Actualmente, todavía se están preparando los materiales para hacerlo, pero se tiene el firme compromiso de hacerlo antes de que culmine el año 2021, aún si el proyecto ya ha concluido.
metadata.dc.description.selfAssessment:	Como todo proyecto, éste ha sufrido cambios a lo largo de su ejecución. Se modificaron algunas de las metas y se suplieron otras. Quizá el responsable fue muy optimista al suponer que podría lograr cumplirlas todas y coordinar a otros colegas para generar todos los materiales prometidos a tiempo, antes de que culminara el proyecto. La realidad es que la situación de pandemia mundial, prevaleciente todavía, ha impedido lograr varias de ellas. Sin embargo, se lograron productos importantes que han impactado positivamente en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Por un lado, se logró involucrar durante el primer año a un estudiante del Instituto Tecnológico de Querétaro, quien aún sin recibir una beca, escribió un documento que sirve para lograr la meta de contar con una guía y manual de prácticas usando GeoGebra para aprender conceptos básicos de Cálculo Diferencial. Por otro lado, una becaria del Instituto Tecnológico Superior de Huichapan colaboró en la elaboración de dos videos que explican conceptos importantes de solución de ecuaciones algebraicas usando GeoGebra. Se involucró también a otros dos becarios del Instituto Tecnológico de Querétaro y a una becaria de la misma LIER en la ENES Juriquilla para apoyar en la elaboración de videos para explicar el uso de LiveScripts para Métodos Numéricos. Sin embargo, todavía esta fase no está completa y los alumnos, a pesar de ya no percibir la beca, se han comprometido a seguir trabajando para concluir esta actividad (se anexan cartas compromiso) El desarrollo de un catálogo importante de herramientas para el proceso de enseñanza-aprendizaje usando LiveScripts de Matlab para varios temas de Métodos Numéricos es quizá el resultado más importante de este proyecto. Sin embargo, queda pendiente todavía completar su explicación con algunos videos (no se pretende hacer para todo), y su eventual publicación en la RUA-UNAM. Para evaluar la pertinencia de estos materiales, se hizo una encuesta con los alumnos del curso y los resultados son muy alentadores (se anexa el resultado de esta en un documento). En resumen, la autoevaluación del proyecto es positiva.
metadata.dcterms.provenance:	Instituto de Ingeniería
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ingenierías Álgebra Lineal Cálculo Diferencial Ecuaciones Diferenciales Energías Renovables GeoGebra Octave Uso de TICs en educación
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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