Rafaela Villalpando Hernández, René Joaquín Díaz Martínez

División de Ingeniería, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Laguna,

rafaela.villalpando@itesm.mx, renejdm@itesm.mx. Resumen: En este trabajo se presenta un reporte de la implementación y los resultados obtenidos del proyecto

programa NOVUS 2013. En este proyecto se aplicaron las técnicas de aprendizaje basado en la investigación y aprendizaje basado en desarrollo de proyectos, para la realización de proyectos integradores por alumnos de últimos semestres de las carreras de ITIC e IMT.

Palabras clave: aprendizaje bajado en la investigación, aprendizaje basado en desarrollo de proyectos, técnicas didácticas.

1. Introducción Se ha demostrado en diferentes artículos [1], que el uso de técnicas didácticas ayuda a redefinir el proceso de enseñanza-aprendizaje, además es útil para proponer orientaciones científicas para problemas didácticos. El aprendizaje basado en la investigación [2] tiene como antecedente, los cuestionamientos que Ernest Boyer hace acerca del rol de los profesores en la universidad, y de la falta de oportunidades de participación de los estudiantes en la actividad científica y de investigación. Por otro lado, la técnica de aprendizaje basado en desarrollo de proyectos [3], busca desarrollar las competencias que permitan a los estudiantes resolver problemas reales en equipos multidisciplinarios. En este artículo se reporta la metodología de implementación de estas dos técnicas didácticas, para el desarrollo de proyectos integradores por estudiantes de últimos semestres de las carreras de ITIC e IMT.

2. Metodología El desarrollo de este proyecto se puede dividir en tres etapas. En la primera etapa se seleccionaron las materias de las carreras de IMT e ITIC donde se detectó que los alumnos ya contaban con una formación que les permite asimilar e implementar las técnicas didácticas de aprendizaje basado en desarrollo de proyectos y aprendizaje basado en investigación, de esta forma se escogieron materias de séptimo a noveno semestre de dichas carreras. En esta misma etapa se diseñaron un conjunto de

prácticas que les permitiera a los estudiantes complementar su formación, con el objetivo de que contaran con los conocimientos y competencias necesarias para el desarrollo de proyectos y de una investigación. Durante una segunda etapa, se detectaron los dispositivos y equipamiento necesario para llevar a cabo en su totalidad las prácticas de laboratorio diseñadas en la etapa anterior, así como el proyecto o investigación final. Por último, en la tercera etapa los alumnos seleccionaron los proyectos a desarrollar o se integraron a proyectos e investigaciones propuestas por los coordinadores del programa. Durante esta etapa final es donde se aplicaron las dos técnicas didácticas, en las cuales se fundamenta este proyecto.

3. Desarrollo Como se mencionó anteriormente, durante esta etapa se implementaron las técnicas didácticas indicadas como base para el desarrollo de proyectos e investigaciones por parte de alumnos de las carreras de ITIC e IMT.

3.1 Desarrollo de un laboratorio autónomo

En la etapa final, la de desarrollo, se implementó un laboratorio autónomo con participación de los alumnos de la carrera de ITIC. Este término hace referencia a un laboratorio donde los equipos son monitoreados por medio de un sistema de identificación por radiofrecuencia (RFID), el cual se desarrolló por medio de la técnica de aprendizaje basado en proyectos.

Este laboratorio autónomo se realizó con la intención de que los alumnos del semestre en curso y de los siguientes semestres, pudieran hacer uso de las instalaciones o equipos de laboratorio sin la necesidad de la presencia de un administrador de este. El sistema de laboratorios autónomos se diseñó para continuamente estar verificando la presencia de los equipos dentro de un rango de distancia (sala de laboratorio), y en cuanto se detectara la ausencia de algún equipo se comunicara remotamente con el profesor o alumno encargado. En la figura 1 se muestra el diagrama de flujo de la comunicación entre los equipos a los cuales se les instaló las etiquetas de RFID, el lector y el sistema. Además, se hace referencia a los equipos utilizados durante el desarrollo del sistema para el laboratorio autónomo.

Figura 1. Diagrama de comunicación del sistema

de monitoreo por RFID.

3.2 Desarrollo de proyectos y temas de investigación

Una vez que se tuvo acceso al equipo necesario y a una sala de laboratorio auto-gestionada, se procedió a trabajar con una segunda generación de estudiantes utilizando el mismo esquema de enseñanza-aprendizaje basada en las técnicas didácticas ya mencionadas.

Los estudiantes implementaron un banco de prácticas que se diseñaron durante la etapa inicial, como preparación previa al desarrollo de su proyecto o investigación. Al término de estas prácticas, los estudiantes se integraron a los proyectos o investigaciones propuestas por los asesores de este programa, para posteriormente realizar su proyecto en base a una metodología

1. Identificación del problema. 2. Formulación de hipótesis. 3. Estudio del estado del arte. 4. Diseño, desarrollo y validación del proyecto

o tema de investigación. 5. Conclusiones y trabajo futuro.

tiempo de desarrollo del proyecto o investigación fue limitado a uno o dos semestres como máximo. En el caso de los alumnos que desarrollaron un prototipo se les exigió la construcción del mismo, así como una etapa de pruebas y correcciones. En el caso de los alumnos que participaron en una investigación se les pidió que la técnica o metodología propuesta fuera comparada con técnicas actuales y que especificara la mejora obtenida. De igual forma, se les exigió una etapa de validación ya sea por medio de simulación o por medio de implementación directa. En la siguiente subsección se presentan algunos de los proyectos que se desarrollaron por medio de esta metodología y con el apoyo del fondo NOVUS 2013.

3.3 Proyectos desarrollados por medio de las tecnologías didácticas indicadas

Uno de los proyectos desarrollados fue el sistema de monitoreo por RFID para laboratorios autónomos, el cual está conformado por un lector, antenas, etiquetas RFID, el software de interacción, el circuito de conexión, un LCD y una alarma. Las etiquetas proporcionadas deben localizarse en los equipos a escanear para poder relacionarlos con el sistema. En la figura 2, se puede ver la interfaz gráfica de este sistema. La interfaz de control se divide en seis áreas principales.

1. Puerto Arduino: es el área para indicar qué puerto está siendo utilizado para conectar la plataforma Arduino.

2. Cuadro de lecturas: es el área donde se mostrarán las etiquetas que el lector OMRON detecta por medio de su antena.

Dicha área será actualizada cada vez que el lector realice un muestreo de equipos.

3. Registro: es el área en la que se agrega un nuevo equipo. Los datos que deben ser ingresados son el número de serie (proporcionado por la universidad) para identificar el equipo deseado, el código de la etiqueta RFID y la descripción o los detalles del equipo. Una vez hecho esto, se da clic al b

4. Disponible/Prestado: todos los equipos se mostrarán en una lista u otra dependiendo de los movimientos de préstamo o devolución registrados por el administrador. El área se divide en dos partes, lista de equipo disponible y lista de equipo prestado.

5. Inventario: en esta área se brinda la lista de los dispositivos totales junto con sus datos iniciales, además de otros campos como: estado del equipo, última captura, reportado, encontrado, etc.

6. Corrección: esta área permite modificar o borrar del inventario uno o varios equipos.

Figura 2. Interfaz gráfica del usuario, del sistema

de monitoreo de equipos de laboratorio por RFID.

Bajo este mismo esquema se implementó un sistema de control de inclinación de un péndulo simple, utilizando la plataforma Labview. El mecanismo consta de un péndulo colgando a un pequeño carro, accionado por un motor de corriente directa. Al mover el carro hacia la izquierda o derecha es posible contrarrestar las oscilaciones que se presentan en el péndulo, tras una perturbación. En la figura 3, se muestra el diagrama de bloques del sistema de control.

Figura 3. Diagrama de bloques de un sistema de

control de inclinación de un péndulo.

Sistema Mecánico: El péndulo está montado sobre un carro que a su vez está sujeto a una banda, la cual es accionada por un motor. El péndulo está elaborado con acrílico, una perilla para potenciómetro y una masa de metal (para agregar peso) que gira alrededor del eje del potenciómetro, de tal manera que se obtiene una división de voltaje que varía proporcionalmente al ángulo del péndulo. En la figura 4, se muestran algunas fotografías de la constucción del sistema.

Desarrollo de la interfaz de labview: Para poder realizar la adquisición de datos y hacer posible el control del sistema se utilizó un Labjack U3 y Labview. Se hizo la lectura analógica por medio de un puerto de la tarjeta adquisitora; aquí se obtiene el valor voltaje del potenciómetro que permite conocer el ángulo del péndulo.

a) b) Figura 4. a) Acoplamiento del potenciómetro del

péndulo, b) Switch anti-colisiones.

4. Conclusiones Por medio de la implementación de las técnicas didácticas, aprendizaje basado en el desarrollo de proyectos y aprendizaje basado en investigación, se logró una metodología para el diseño, implementación y validación de diferentes proyectos e investigaciones. Se observó de parte de los asesores de estos proyectos una mejor organización de los alumnos y, además, una implementación completa de los prototipos desarrollados. Por parte de los alumnos se observó un alto interés en el desarrollo de sus proyectos e investigaciones, además de una mayor capacidad de búsqueda de información, análisis, desarrollo de propuestas de diseño e implementación de los proyectos e investigaciones.

5. Reconocimientos Agradecemos a todos los estudiantes que formaron parte del desarrollo e implementación de este proyecto, así como al fondo NOVUS del Tecnológico de Monterrey por los recursos otorgados para la realización del mismo.

6. Referencias [1] nductive teaching

and learning methods: definitions, J. Engr.

Education, 95(2), 123-138, 2006.

[2] project- The Autodesk Foundation, 2000.

[3] a project-based learning approach in an

Pacific Real State Society Conference, 2010.