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Vinculación multidisciplinaria para la formación de competencias profesionales: la tarea extraclase (página 2)




Enviado por Isla Vilach�, I.



Partes: 1, 2

Las tecnologías de la información y la
comunicación, con un rápido desarrollo y
una gran influencia en la educación,
posibilitan un proceso de
enseñanza aprendizaje
diferente, permitiéndole al estudiante una mayor
interactividad. La automatización de este proceso sólo
es posible cuando se conocen aquellos elementos que son
susceptibles a un análisis utilizando esta herramienta, y se
tiene la claridad de cuál es el
conocimiento previo que debe tener el estudiante, que es lo
que puede ser asumido por un programa y la
valoración posterior que ello requiere, siendo este
último aspecto el que permite la concreción del
trabajo del
profesional.

El profesor, al
considerar la utilización de un programa desde el punto de
vista pedagógico, debe trazar una estrategia que
permita:

  • Facilitar el proceso de aprendizaje.
  • Buscar situaciones de la actuación profesional.
  • Motivar nuevas aptitudes y habilidades en los
    estudiantes.
  • Considerar variantes diferentes en busca de calidad y
    soluciones
    más pertinentes.

Con estos argumentos surgió la idea de integración entre las asignaturas Elementos
de Máquinas e Informática, ambas impartidas en el cuarto
año de la carrera de ingeniería mecánica. Se concibió a partir de la
realización de los dibujos de
piezas simples (poleas,
estrellas, ruedas dentadas, árboles) y más tarde su
integración en un plano de ensamble.

PLANTEAMIENTO DEL
PROBLEMA

La asignatura Elementos de Máquinas, correspondiente al
Plan de
Estudios de la carrera de Ingeniería Mecánica se imparte con un total de 154
horas distribuidas en dos semestres, por pertenecer a la
Ingeniería Aplicada o del Ejercicio de la
Profesión, en ella se desarrollan e integran conocimientos
y habilidades que están definidos en el Modelo del
Profesional (Diseñar, Construir, Mantener y Explotar).
Está directamente vinculada al Proyecto de curso
III y al trabajo de diploma. Se utilizan como formas de
enseñanza las conferencias, clases prácticas,
laboratorios y se han implementado, además, los
seminarios.

En la misma se contempla un sistema de
conocimientos dirigido al diseño
de elementos de máquinas
simples (Transmisiones por correas, cadenas, engranajes,
árboles, cojinetes, acoplamientos, uniones). En el proceso
de trabajo de un sistema mecánico estos elementos se
integran y el proceso de funcionamiento se concibe a partir de su
interrelación. De ahí la importancia que los
estudiantes no sólo conozcan el cálculo y
dibujo de cada
uno de ellos de forma independiente, sino que puedan apreciar su
integración a partir de la observación y el análisis de cada
una de las piezas y elementos constitutivos de un reductor de
velocidad.

El proceso formativo de la asignatura, cuyo propósito
es formar la responsabilidad como sustento de la competencia
profesional, requiere de un cambio en
cómo se ha concebido por el profesor y enfrentando por los
estudiantes este proceso. No se puede hacer el análisis de
un problema de diseño asumiendo el análisis de los
diferentes elementos como algo aislado, se requiere ubicar al
estudiante en la totalidad del sistema mecánico ya que
ello es lo que constituye la base para la concepción de
los elementos de máquinas simples, a partir de una
visión más integradora del proceso de montaje y
desmontaje de cada uno de ellos. Se debe esclarecer la
relación que se establece entre: otros elementos de
máquinas simples, el subconjunto, conjunto y sistema
mecánico donde va a estar situado, su relación y
jerarquía es fundamental en la etapa de desarrollo del
diseño conceptual de los elementos simples. Lo anterior
puede ser representado a través de la figura
1
.

Figura 1 Relación jerárquica
para la concepción de los elementos de
máquinas.

La relación representada permite enfrentar con una
mayor calidad los requerimientos de diseño de los
elementos de máquinas simples y comprender el proceso en
su totalidad. Este enfoque, aplicado al proceso formativo,
posibilita formar al estudiante para un desempeño más responsable, capaz de
dar respuestas competentes a los problemas que
se le puedan presentar una vez graduados. Lo anterior puede ser
concretado con el desarrollo de tareas profesionales.

El análisis de los aspectos citados puede concretarse a
partir del análisis del funcionamiento de un reductor de
velocidad, esto resulta frecuentemente dificultoso para los
estudiantes. La primera explicación se realiza en las
clases teóricas con la ayuda de transparencias y esquemas,
lo cual no permite  visualizar las piezas en todo su
detalle, extensión e importancia, y en la
concepción de conjunto.

Por otra parte se realizan prácticas de laboratorios,
aunque las mismas se realizan con pequeños grupos de
estudiantes, en ellas no es posible alcanzar un alto grado de
individualidad en el desarrollo de la habilidad deseada. En el
análisis de la situación señalada se
valoró
la idea de realizar el dibujo en 2D y el montaje en 3D utilizando
la computación, para lo cual se
contactó con la Disciplina de
Informática con el objetivo de
buscar una solución de forma conjunta, y de esta forma
integrar el sistema de evaluación
de las asignaturas Elementos de Máquinas II e
Informática III.

Esta razón constituyó el punto de partida para
concebir una Tarea Extraclase con un enfoque diferente: una
primera parte que debía responder a los métodos
tradicionales y una segunda parte vinculada a las herramientas
computacionales. Por lo tanto se definió como objetivo del
trabajo la realización del diseño de un reductor de
velocidad. En la parte correspondiente a los métodos
tradicionales se debe desarrollar los cálculos
correspondientes a cada elemento y el croquis de las piezas; ya
en la segunda parte, utilizando las herramientas computacionales,
se realizan los planos de cada elemento simple en 2D y el plano
de montaje de todos los elementos en 3D. El software utilizado es el
"AutoCAD", ya que
el mismo es objeto de estudio en la asignatura de
informática. Se estudia cada uno de los elementos, su
situación dentro del conjunto, y se analiza cuál es
la misión, se
realizan además secciones para ver la situación
relativa de cada pieza en el montaje, y además poder analizar
cada una de las piezas de forma independiente.

OTRAS ASIGNATURAS
RELACIONADAS

Por su esencia el Diseño de Elementos de
Máquinas resulta ser una asignatura integradora dentro de
la carrera de Ingeniería Mecánica, ya que el
diseñador llega a la concepción detallada de una
pieza o dispositivo en un proceso en el que se debe recurrir a la
ayuda de numerosas disciplinas. El diseño del reductor
propuesto como Tarea Extraclase no está exento de esta
situación y también el estudiante tiene que
recurrir a la integración de conocimientos ya recibidos en
otras asignaturas, entre ellas se encuentran:

  • Dibujo Técnico: En lo que confiere al lenguaje
    gráfico con el cual puede expresar de forma clara y
    concisa sus ideas. Tiene establecido normas y reglas
    que deben ser de obligatorio cumplimiento por el
    diseñador. Un dibujo mal hecho es una idea mal
    expresada, que puede ser entendida de forma errónea por
    quien lo interpreta.
  • Mecánica Teórica: En lo que confiere al
    estudio de las fuerzas y momentos que actúan sobre las
    piezas, estructuras
    y mecanismos, cómo se calculan, qué efectos
    producen, y si se representa como una carga concentrada o
    distribuidas.
  • Teoría de las Máquinas y Mecanismos: En
    lo que se refiere al estudio de los engranes: fuerzas que
    actúan, velocidades y aceleraciones.
  • Resistencia de Materiales:
    En lo que se refiere a los cálculos de resistencia
    (proyección) y comprobación (deformaciones y
    número de revoluciones críticas) de los elementos
    de máquinas.
  • Ciencia de los Materiales: En lo que se refiere al
    conocimiento
    de las propiedades de los materiales (dureza, resistencia a la
    rotura, resistencia al desgaste, propiedades anticorrosivas,
    capacidad de deformación y otros factores) para
    seleccionar el más indicado en función
    de su destino de servicio.
  • Tecnología de la Soldadura: En lo que se refiere al conocimiento
    de cómo se ejecutan y los parámetros de una
    soldadura,
    en dependencia del tipo de unión soldada. Se conoce
    además cuándo es posible realizar una
    unión desde el punto de vista tecnológico,
    metalúrgico y operatorio, así como las medidas u
    operaciones
    a realizar para garantizar la calidad en el diseño de
    las ruedas dentadas, poleas y la carcasa del
    reductor.
  • Máquinas Herramienta: En lo que se refiere al
    estudio de los procesos de
    obtención de piezas por arranque de viruta.

CONCEPCIÓN DE LA TAREA
EXTRACLASE

Para la realización del trabajo se conciben
diferentes etapas:

1.- Etapa de planificación: Es el punto de partida para
proyectar el trabajo,
está concebido para valorar inicialmente el comportamiento
de los estudiantes, sobre la base de las dimensiones: habilidades
profesionales, intereses profesionales y desempeño
profesional. Se analiza con el grupo de
estudiante las principales direcciones de trabajo.

2.- Etapa de elaboración: La Tarea Extraclase se
ha elaborado con un enfoque interdisciplinario, teniendo en
cuenta los siguientes aspectos:

  • Vínculo imprescindible con contenidos ya
    tratados en
    otras asignaturas de la disciplina (como son Mecánica
    Teórica, Resistencia de Materiales y Teoría de los Mecanismos y
    Máquinas) o de otras disciplinas recibidas en
    años anteriores como las de Matemática, Dibujo y Ciencias de
    los Materiales.
  • Necesidad de un vínculo con contenidos que se
    imparten de forma simultánea.
  • Planteamiento de situaciones
    problémicas.
  • Búsqueda de situaciones de la realidad del
    entorno.
  • Integración de lo docente y lo
    investigativo.
  • Necesidad de buscar información en diferentes
    Manuales y
    Normas.
  • Posibilidad de trabajo tanto grupal como
    individual.
  • Necesidad de un análisis conceptual de la
    tarea que permita establecer el orden para su
    ejecución.
  • Posibilidad de que se originen varias alternativas de
    solución.
  • Necesidad de jerarquizar las posibles soluciones ante
    determinados requisitos.
  • Necesidad de valorar el resultado.
  • Implicación responsable con el resultado y la
    decisión tomada.

3.- Etapa de Organización:

– Para la realización de las tareas se estructura el
grupo por dúos de estudiantes. Se tienen en cuenta los
intereses individuales y colectivos, tiene como objetivo que los
mismos estudiantes ejerzan influencia en el comportamiento de sus
compañeros.

4.- Etapa de aplicación: Contempla el intercambio
y la ejecución, es donde se concretan las principales
acciones de
los estudiantes.

Para el intercambio se prevé la
realización de encuentros sistemáticos con el
dúo de estudiantes o de forma individual. Posibilita la
atención personalizada y permite
identificar a tiempo
posibles errores para poder ofrecer la ayuda necesaria. Se
propicia la
motivación para enfrentarse y resolver la tarea con
entusiasmo y dedicación. El estudiante debe conocer el
significado de las tareas para su formación, es importante
transmitirle la importancia del desarrollo de las mismas, no
sólo para su formación cognitiva, sino para el
proceso de formación de la
personalidad a partir de las dimensiones afectivas y
conductuales. El profesor orienta primero al grupo en general y
después al dúo en cómo enfrentar y resolver
la tarea, se debe explicar detalladamente todas las exigencias
para desarrollar la tarea. Es importante la orientación
sobre la base del análisis y la toma de
decisiones por la importancia que tienen estos aspectos en el
proceso de diseño.

Durante la ejecución los estudiantes realizan las
acciones para resolver las tareas, contempla: la
preparación para realizar la tarea, búsqueda de
información, realización de la parte
correspondiente de la tarea individualmente, análisis y
discusión en el equipo de trabajo de las propuestas
individuales, toma de decisiones individuales y colectivas,
selección de la propuesta final y
preparación para la presentación del trabajo. Se
requiere que el estudiante sea laborioso y que dedique todo el
tiempo necesario para la realización del mismo, con
frecuencia es necesario dedicar un número elevado de
horas  para llegar a resultados satisfactorios.

5.- Etapa de presentación: Se desarrolla en
presencia del grupo de estudiante, donde cada dúo presenta
su tarea. Se debe exponer: principales acciones realizadas,
análisis de las posibles variantes de solución,
presentación de la variante de diseño seleccionada,
resultados obtenidos, valoración de los resultados y
responsabilidad con el resultado y la decisión
tomada.

6.- Etapa de evaluación: Se evalúan los
resultados a partir de las opiniones de los estudiantes y los
profesores. Le permita al profesor retroalimentarse del proceso y
conocer los principales logros y dificultades.

Un momento importante en el diseño de las tareas
lo constituye la definición del proceso evaluativo. Ellas
requieren ser evaluadas en cuanto a su pertinencia y efectividad
y van a ser enriquecidas con la práctica
sistemática, se trata de poner la evaluación no
sólo al servicio de los conocimientos y habilidades, sino,
de las dimensiones más complejas en la formación de
la personalidad
del estudiante, que le permitan una forma distinta de entender su
profesión. Al respecto Santos Guerra, M A.
(2003) señala "Si un docente, sólo se preocupa de
la dimensión técnica del aprendizaje, del progreso
intelectual, del éxito
académico del aprendiz, estará olvidando los
principios
básicos de la relación humana y de un ejercicio
profesional responsable" (p. 77).

La evaluación en un proceso que aspira a formar
en los estudiantes competencias
profesionales, debe dejar atrás el enfoque tradicional,
basado en la medición , la selección y la
clasificación, para buscar una forma que posibilite
constatar el desarrollo evolutivo del estudiante y tomar las
decisiones necesarias, en el que se integren las habilidades,
intereses, actitudes y
desempeño a partir de la correcta comunicación entre profesores y
estudiantes, como señala Silva, M. (2003) "… en la
dimensión de establecer modalidades de aprendizajes de
contenidos, tamizados formativamente por los modos de razonar, a
partir del diálogo
-en sus múltiples matices- con las estructuras formales
que contemplan las disciplinas del saber, las competencias y
los valores,
en la dirección de la promoción de un desarrollo más pleno
de la persona y la
comunidad" (p.
85).

Una evaluación concebida de esta forma tiene una
implicación con la ética
hacia la profesión que proporciona la formación de
valores
implícita en el proceso formativo. Se propone utilizar la
autoevaluación y la coevaluación unido al trabajo
en equipos. El estudiante debe aprovechar el error cometido para
reflexionar sobre las dificultades existentes y sacar sus
experiencias.

EL POTENCIAL
INVESTIGATIVO EN LA REALIZACIÓN DE LA
TAREA

En la realización de la tarea va a estar presente
un potencial investigativo, el mismo se manifiesta a
través de diferentes componentes, entre las que se
encuentran: el informativo, organizativo, formativo y humano, que
se expresa en:.

  • El potencial informativo está dado a partir de
    toda la documentación orientada ya sea en textos,
    manuales, artículos y software.
  • El potencial organizativo se manifiesta en todo el
    proceso de realización de la tarea, en la
    utilización de computadoras
    y revisiones periódicas.
  • El potencial formativo se expresa a través de
    la posibilidad de que los estudiantes sean gestores de su
    conocimiento, que les posibilite el aprender
    haciendo.
  • El potencial humano se manifiesta a través del
    desarrollo de cualidades y actitudes ante la realización
    de tareas profesionales, y en el desarrollo de una mentalidad
    científica que le propicie un trabajo más
    efectivo en su esfera profesional.

Para el desarrollo de este potencial investigativo en el
estudiante se deben propiciar cualidades tales como:

  • Independencia para pensar y trabajar por sí
    mismo y lograr vencer los inconvenientes que surgen en el
    proceso investigativo. Ser emprendedor, con método
    de trabajo, autodidacta, que demuestre resolución,
    responsabilidad, espíritu innovador, efectividad en el
    trabajo, originalidad y fundamentalmente creador.
  • Iniciativa para buscar diferentes alternativas de
    solución, valorarlas y tomar las decisiones más
    adecuadas.
  • Actividad, expresada por su actuación, que
    demuestra rapidez y valía en su actuar.

SOFTWARE
EMPLEADO

Para la realización de los dibujos se
utilizó el programa AutoCAD, para lo cual se recomiendan
los siguientes requerimientos mínimos:

– Ordenador Pentium II 200Mhz
o superior

Sistema operativo
Windows®
98, Windows 95, Windows
NT® 4.0 o Windows
XP

– 128 MB RAM de
memoria

– Pantalla VGA de 1024 x 768 (pantalla VGA de 800 x 600
como mínimo), aceleradora 3D con compatibilidad Heidi o
OpenGL

– 200 MB de espacio libre en el disco duro y 2
veces la memoria del
ordenador en MB de espacio de intercambio en el disco
duro

– Dispositivo señalador (ratón o
digitalizador con controlador Wintab) con botón
central

– Unidad de CD-ROM
4X

– Tarjeta de sonido para
aprendizaje multimedia.

– Soporte TCP/IP o IPX
(sólo es necesario en un entorno de varios usuarios o en
configuraciones de licencia flotante).

AutoCAD de Autodesk es una herramienta dentro del campo
denominado CAD (Computer Aided Design) o Diseño Asistido
por Ordenador. Para ser más exacto AutoCAD es un programa
de diseño en CAD analítico (frente a otros sistemas de CAD
paramétrico). La versatilidad del sistema lo ha convertido
en un estándar general, sobretodo porque
permite:

  • Dibujar de una manera ágil, rápida y
    sencilla, con acabado perfecto y sin las desventajas que
    encontramos si se ha de hacer a mano.
  • Permite intercambiar información no solo por
    papel, sino mediante archivos, y
    esto representa una mejora en rapidez y efectividad a la hora
    de interpretar diseños, sobretodo en el campo de las
    tres dimensiones. Con herramientas para gestión de proyectos
    podemos compartir información de manera eficaz e
    inmediata. Esto es muy útil sobretodo en ensamblajes,
    contrastes de medidas, etc.
  • Es importante en el acabado y la presentación
    de un proyecto o plano, ya que tiene herramientas para que el
    documento en papel sea perfecto, tanto en estética, como, lo más importante,
    en información, que ha de ser muy clara. Para esto
    tenemos herramienta de acotación, planos en 2D a partir
    de 3D, cajetines, textos, colores, etc.
    Aparte de métodos de presentación
    fotorrealísticos.
  • Un punto importante para AutoCAD es que se ha
    convertido en un estándar en el diseño por
    ordenador debido a:

– Es muy versátil, pudiendo ampliar el programa
base mediante programación (Autolisp, DCL, Visual Basic,
etc.).

– Por lo mismo existen más programas
específicos de cada campo basados en AutoCAD como: Autocad
Architectural Desktop; Autocad Map, World, Mapguide;
Autocad

Mechanical, Mechanical Desktop, 3D Studio Max y VIZ,
entre otros.

Todos ellos requieren conocimientos generales e
importantes de cómo trabaja AutoCAD.

APORTE DEL
TRABAJO Y VENTAJAS

El trabajo desarrollado representa un avance en el
proceso de enseñanza aprendizaje de las asignaturas
Elementos de Máquinas e Informática, pues la nueva
concepción propicia que los estudiantes desarrollen
capacidades de acción
profesional para su desempeño, que garantizan su
proyección humana y social para enfrentarse a situaciones
profesionales.

Se ha obtenido el diseño de reductores de
velocidad: cilíndricos y cónicos, que posibilita la
siguiente información:

        – Geometría
y estudio individual de cada pieza.
        – Montajes: posiciones
relativas entre piezas.
        – Secciones: vista
interior de las piezas.

La labor más compleja para los estudiantes ha
sido la realización de los dibujos 3D, pero las ventajas
que presenta su realización respecto a los métodos
convencionales están dadas en:

  • Posibilidad para observar y valorar el reductor en su
    conjunto.
  • Rapidez para visualizar cualquier pieza hasta el
    más mínimo detalle.

CONCLUSIONES

Como resultado final se puede plantear que la
concepción de la del trabajo desarrollado ha
permitido:

  • Vínculo coherente y sólido entre dos
    asignaturas impartidas al cuarto año de la carrera de
    Ingeniería Mecánica: Elementos de Máquinas
    e Informática; donde se ha obtenido un resultado
    satisfactorio que contribuye a la formación de los
    estudiantes.
  • Existe por parte de los estudiantes un consenso
    favorable sobre la realización de la tarea y los
    resultados obtenidos como una forma de estimular su
    aprendizaje.
  • La ventaja de la utilización de la
    informática para la realización de tareas de
    Diseño representa un salto cualitativo
    incuestionable.
  • Este trabajo ha permito además, la
    relación lógica con varias asignaturas del
    currículo, lo que contribuye a fortalecer
    la formación precedente.
  • Los resultados obtenidos han creado las bases para
    plantearse empeños mayores en el proceso formativo con
    los estudiantes a través del vínculo
    multidisciplinario. Ello ha abierto el camino para un trabajo
    amplio e interesante entre las dos asignaturas con
    posibilidades de interrelacionar otras.
  • La experiencia obtenida puede ser extensiva a otras
    asignaturas o disciplinas que conforman el currículo
    para la formación del Ingeniero Mecánico.
        

BIBLIOGRAFÍA

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Autor:

M.Sc. Isla Vilachá, I.

Prof. Auxiliar de la asignatura Elementos de
Máquinas. Departamento de Mecánica Aplicada.
Universidad de Holguín.

M.Sc. Maldonado Gárces L.

Prof. Asistente de la asignatura Elementos de
Máquinas. Departamento de Mecánica Aplicada.
Universidad de Holguín.

M.Sc. Martínez Grave de Peralta
J.

Prof. Asistente de la asignatura de Informática.
Departamento de Mecánica Aplicada. Universidad de
Holguín.

Partes: 1, 2
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