EXPERIMENTACIÓN EN INGENIERA QUÍMICA: APRENDIZAJE DE LA TERMODINÁMICA POR EL DESCUBRIMIENTO GUIADO

Transcripción

1 EXPERIMENTACIÓN EN INGENIERA QUÍMICA: APRENDIZAJE DE LA TERMODINÁMICA POR EL DESCUBRIMIENTO GUIADO L. Contat, A. Vallés, F. Vilaplana, A. Martínez, P. Fuentes, A. Ribes Dpto. Termodinámica Aplicada; Dpto. Ingeniería Química y Nuclear, Universidad Politécnica de Valencia, Cno. de Vera s/n Valencia aribes@ter.upv.es Resumen asignatura de carácter totalmente experimental, basada en una metodología de aprendizaje por medio del descubrimiento guiado. Los alumnos realizan (en grupos de dos estudiantes) trabajos experimentales, sólidamente fundamentados, que se completan con un análisis exhaustivo de los resultados experimentales. La evaluación consiste principalmente en la presentación oral de dichos trabajos. Mediante esta metodología, se pretende que los alumnos incrementen su conocimiento de los temas tratados, ayudándoles al mismo tiempo a que desarrollen habilidades, destrezas y actitudes (habilidad de trabajo en equipo, pensamiento creativo, preparación y exposición de informes, etc), que les permitan alcanzar las competencias previstas en los nuevos perfiles académicos de cara a nuestra convergencia al Espacio Europeo de Educación Superior. 1. INTRODUCCIÓN Uno de los objetivos principales que se plantea en la declaración de Bolonia es aumentar la competitividad internacional del sistema europeo de Educación Superior [1]. Esto implica una convergencia a un sistema de créditos común, a un sistema educativo único basado en dos ciclos, pero también supone una revisión de los perfiles académicos de las titulaciones. En este sentido, la tendencia actual es el desarrollo de perfiles académicos basados en competencias [2], integrando este concepto de forma armónica y equilibrada, unos conocimientos básicos con las capacidades, habilidades, aptitudes, actitudes y destrezas necesarias para cumplir los objetivos del proceso formativo. Para ello, resulta también necesaria una revisión de las metodologías docentes, las cuales deberán tender a estructurarse en torno a un trabajo más cooperativo, orientado al trabajo activo del alumno, que estimule su participación, independencia, creatividad y trabajo en equipo.

2 En este sentido, resulta fundamental el desarrollo de asignaturas propiamente experimentales, que se apoyen en un aprendizaje por la acción. asignatura de carácter totalmente experimental, basada en una metodología de aprendizaje por medio del descubrimiento guiado [3]. Las metodologías basadas en el descubrimiento guiado proporcionan a los estudiantes oportunidades para manipular de forma activa y realizar actividades que los animen a buscar, explorar, analizar o procesar de alguna otra manera la información que reciben, en lugar de sólo responder a ella. En teoría, estas oportunidades no sólo incrementarán el conocimiento de los estudiantes acerca del tema, sino que estimulan su curiosidad y les ayudan a desarrollar habilidades, destrezas y actitudes, de gran importancia para su futura labor profesional. En la asignatura de Experimentación en Ingeniería Química I, la metodología propuesta se basa en la realización de trabajos experimentales en pequeños grupos. Estas experiencias prácticas se completan con un análisis exhaustivo de los resultados experimentales, que reforzarán el contenido teórico de los conceptos que se manejan en cada trabajo experimental. En la evaluación se tendrán en cuenta diversos factores, que permitan valorar tanto la adquisición de conocimientos como de habilidades y destrezas. Para ello, se considerará: una evaluación continuada del trabajo realizado en el laboratorio, la presentación de los resultados experimentales y la realización de una prueba final escrita. 2. OBJETIVOS DEL PROCESO DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA EXPERIMENTACIÓN EN INGENIERÍA QUÍMICA I asignatura de carácter troncal, que se imparte en el segundo curso de la titulación de Ingeniero Químico. Es una asignatura propuesta para completar los conocimientos adquiridos por los alumnos en la asignatura (también troncal) de Termodinámica, que el alumno cursa simultáneamente. La metodología educativa propuesta se basa en el descubrimiento guiado y se plantea como objetivos los siguientes: Objetivos relativos a la adquisición de conocimientos - comprender el comportamiento de las sustancias puras - comprender y saber aplicar la primera y la segunda ley de la Termodinámica.

3 - comprender la metodología que permite analizar las mezclas multicomponentes reales y estudiar su comportamiento cuando existe un equilibrio bifásico líquido-vapor. Objetivos relativos a la adquisición de habilidades y destrezas - hábito del trabajo en equipo - capacidad de coordinación y organización de un trabajo con otros - definición de tareas - hábito del trabajo en laboratorio - manejo de técnicas experimentales de toma de datos - obtención de información de forma eficaz - pensamiento creativo - capacidad de análisis y síntesis de resultados - redacción de informes - defensa oral de dichos informes 3. PROGRAMA DE TRABAJOS EXPERIMENTALES Con el fin de alcanzar los objetivos relativos a la adquisición de conocimientos, el contenido de la asignatura de Experimentación en Ingeniería Química I se ha estructurado en varias unidades temáticas [4], cada una de las cuales se compone a su vez de varios trabajos experimentales que los alumnos realizan en grupos de dos estudiantes: Unidad temática 1. Comportamiento p-v-t de sustancias puras. 2. Interacciones del sistema con su entorno. Primera y segunda ley de la Termodinámica Trabajo experimental 1.1. Equilibrio líquido-vapor de sustancias puras a presiones bajas Estudio del equilibrio líquido-vapor a presiones cercanas al punto crítico 1.3. Modelización del comportamiento pvt mediante ecuaciones de estado 1.4. Principio de los estados correspondientes 2.1.Métodos calorimétricos. Determinación del calor de neutralización 2.2.Máquina térmicas: balances de masa y energía en la caldera e intercambiador de una unidad de generación de vapor a escala de laboratorio. 3. Sistemas multicomponentes 3.1.Volumen de mezcla. Estudio de las propiedades parciales 3.2.Equilibrio líquido-vapor de mezclas binarias a presión constante. Determinación experimental de la curva de burbuja Tabla 1. Programa de la asignatura de Experimentación en Ingeniería Química I.

4 A continuación, se muestra como ejemplo uno de los montajes experimentales utilizado por los alumnos en la unidad temática 1: Figura 1.- Trabajo experimental 1: Equilibrio líquido-vapor de sustancias puras a presiones bajas. 4. MÉTODO DE EVALUACIÓN Para que la evaluación de este proceso de aprendizaje sea efectiva, se propone tener en cuenta los diversos factores que intervienen en el proceso de aprendizaje: a) Evaluación continuada Durante la estancia de los alumnos en el laboratorio se lleva a cabo una evaluación continua de la labor realizada (10% de la nota), anotando distintas facetas como: programación del trabajo, trabajo en equipo, adquisición de habilidades y control del trabajo [5]. Mediante este tipo de evaluación es posible hacer un seguimiento del nivel de desarrollo de habilidades alcanzado por los alumnos. b) Presentación de los trabajos experimentales La presentación del trabajo realizado en el laboratorio y del análisis de resultados se lleva a cabo mediante exposiciones orales con soporte informático o mediante carteles realizados por cada uno de los grupos (50% de la nota).

5 En esta evaluación se tienen en cuenta factores como: la asimilación de los objetivos de trabajo, la toma y tratamiento de datos, la presentación e interpretación de los resultados, adecuación de las fuentes consultadas, conclusiones, etc. c) Prueba final escrita La evaluación consta por último de una prueba final escrita (40% de la nota final), la cual estimula el trabajo individual de cada alumno. 5. CONCLUSIONES La metodología de aprendizaje propuesta, basada en el descubrimiento guiado, incrementa los conocimientos de los alumnos, promueve aprendizajes estables y duraderos, y permite desarrollar las habilidades, destrezas y actitudes previstas en los nuevos perfiles académicos de cara a nuestra convergencia al Espacio Europeo de Educación Superior. Referencias [1] The European Space for Higher Education. Joint Declaration of the European Ministers of Education convened in Bologna (19 th june 1999) [2] Adecuación de las titulaciones del sistema universitario español al Espacio Europeo de Educación Superior, Subdirección General de estudios y análisis, MECD (Barcelona, 14 de noviembre de 2003) [3] M. A. de la Cruz, Cómo mejorar las clases en el aula universitaria, ICE, Universidad Autónoma de Madrid, 1993 [4] A. Ribes, Proyecto docente, Universidad Politécnica de Valencia, 2000 [5] E. Contreras, El profesor universitario y la evaluación de los alumnos, Universidad Politécnica de Madrid, 1990 Los autores agradecen el soporte financiero recibido de la Universidad Politécnica de Valencia para la realización de este trabajo, a través de los proyectos P.I.D. nº C y A.