Latest revision as of 13:29, 19 December 2019

1. Introducción

En los últimos años, ha habido una fuerte discusión, a nivel nacional e internacional, sobre las carreras de Ingeniería por diferentes motivos. Una fuente de discusión, incentivada por el Acuerdo de Bologna, ha sido la duración de las carreras, las cuales históricamente fueron de 6 años, y a partir de los años 90 algunas universidades empezaron a reducir esta duración de manera que, en la actualidad, existen carreras de 5 años, de 5 años y medio y todavía, algunas de 6 años. La duración de las carreras ha estado relacionada con la articulación con un programa de magíster (en algunos casos podría ser también con un programa de doctorado) en una especialidad relacionada y en la misma facultad o universidad, de manera que actualmente la articulación existe en muchas universidades. Una fuente de discusión importante se refiere al tipo de enseñanza siendo que la enseñanza por competencias ha ido ganado adeptos, y también la enseñanza por proyectos gana espacio. El proyecto Ingeniería 2030, en el cual trabajan varias universidades nacionales también ha abordado los temas anteriores.

Un análisis sobre la evolución de la educación universitaria en Chile se encuentra en la reciente tesis de doctorado de Valdebenito [1], en particular se analiza la influencia de la globalización, de la economía neoliberal y de otros factores en los cambios en la educación superior chilena. En la misma dirección, Forcael et al. [2] estudian el rol del ingeniero en la sociedad. Herrera et al. [3] analizan la preparación para el trabajo en equipo en carreras de Ingeniería y comparan los resultados al considerar varias universidades. A nivel internacional, y en esta misma dirección, diversas fuentes de conocimiento han definido conjuntos de habilidades transversales que debiesen desarrollarse en los futuros profesionales, para que puedan desarrollarse de forma adecuada en el nuevo escenario mundial movido por la era digital y la globalización; habilidades que muchas veces están ausentes en la formación de ingenieros. Dentro de estas habilidades destacan la colaboración, la comunicación, la creatividad y el pensamiento crítico, alta productividad, alfabetización digital, habilidades para la vida, aprendizaje de largo plazo, pensamiento del diseño, el emprendimiento, comunicación y colaboración, flexibilidad y adaptabilidad, liderazgo y creación de contenido [4-7].

La Universidad de Talca en su afán de entregar un educación de calidad, ha generado importantes avances en la formación de profesional, dos ejemplos claros son la implementación de un sistema de evaluación por competencias y la incorporación de ramos de formación fundamental que buscan nivelar fortalecer habilidades y conocimiento base. Con este mismo objetivo, varios trabajos han buscado levantar brechas y oportunidades de mejora en el proceso educativo, De la Fuente et al. [8] analizan la satisfacción de los estudiantes de la facultad de Ingeniería de la Universidad de Talca y su relación con la fidelidad de ellos hacia la universidad. Aguirre [9], en su tesis de Magíster, analiza los factores que predicen el rendimiento académico en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Chile. Este trabajo también busca generar insumos para la mejora del proceso educativo, en particular para Ingenieros Civiles Industriales.

Varios estudios que tratan sobre la mejora de la enseñanza universitaria, hacen mención a la falta de transferencia a la práctica de los conocimientos tratados en las asignaturas cuando estas se consideran de manera individual [10-12]. Por lo anterior, se enfatiza la importancia y el potencial de desarrollar experiencias o asignaturas donde se conecten los contenidos y estos se enfoquen en situaciones reales. Como se podrá ver en profundidad más adelante, este curso fomenta que los alumnos aborden problemas reales con herramientas avanzadas de Gestión de Operaciones.

En este mismo sentido, surge el Aprendizaje Basado en Investigación (ABI), como una herramienta que busca desarrollar en los estudiantes aspectos como la autoeficacia, que es la capacidad para organizar y ejecutar los cursos de acción requeridos para producir determinados resultados. Lipman [13] manifiesta que el ABI se fundamenta en el desarrollo del pensamiento complejo y crítico por parte de los estudiantes. Huet [14] analiza los beneficios y las amenazas de promover y reforzar un entorno educativo basado en la investigación para los estudiantes de pregrado STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas). El documento explora los fundamentos de la educación basada en la investigación como un enfoque pedagógico, donde los estudiantes universitarios aprenden a través de la investigación y el descubrimiento. En el mismo documento la autora explica que los futuros profesionales de STEM deben demostrar capacidades analíticas y de síntesis, ser pensadores críticos y encontrar soluciones autónomas para los problemas diarios.

En Chile, las carreras de Ingeniería Civil entregan el título profesional y, adicionalmente, entregan el grado de Licenciado en Ciencias de la Ingeniería al cabo de 4 años de estudio en la mayoría de las universidades. Los requisitos que definen las universidades para la obtención del grado de Licenciado son variados, de modo que, en algunos casos los requisitos esencialmente están relacionados al avance en la carrera hasta un cierto semestre, sin mediar alguna actividad especial. En el caso de la carrera en estudio, existe una asignatura configurada como un proyecto y que se denomina Proyecto de Licenciatura, y que se dicta en los dos semestres anualmente. Con la aprobación de este curso los estudiantes obtienen el grado de Licenciado en Ciencias de la Ingeniería y pueden continuar con la carrera de Ingeniería Civil Industrial y/o con un postgrado.

Este curso sigue una metodología basada en un proyecto de investigación, que permite a los alumnos ser parte de su propio aprendizaje, a través de un proceso guiado de investigación, resolución de problemas y trabajo en equipo, con el cual se busca encontrar soluciones a problemas reales utilizando las herramientas aprendidas en los años previos. En este proceso el profesor es el guía, quien tiene el rol de motivar y apoyar a los alumnos, a través de su experiencia y conocimientos. El curso tiene relación con cursos capstone. El concepto “capstone”, proviene desde el área de la arquitectura, representando la piedra “cúlmine” de una estructura. En Educación, se refiere a la culminación de logros de aprendizaje adquiridos por un estudiante durante su proceso de formación. La Pontificia Universidad Católica de Chile ha trabajado este interesante tema [15].

A continuación se presentan detalles de este curso y un análisis de las competencias comprendidas junto a su asimilación.

2. Descripción del curso Proyecto de Licenciatura

La carrera Ingeniería Civil Industrial de la Universidad de Talca se comenzó a dictar en el año 1995 teniendo a la fecha más de 700 titulados. La carrera se encuentra actualmente acreditada por 6 años y tiene un ingreso anual de 100 estudiantes en los últimos años. En estos casi 25 años, la carrera se ha sometido a diversos cambios en su currículum, siendo que uno de los más importantes es el cambio adoptado por la Universidad de Talca en su pregrado cuando adoptó la metodología de enseñanza por competencias. La asignatura Proyecto de Licenciatura pasó a formar parte de la carrera en el año 2006, y desde el año 2010 se ha dictado regularmente todos los semestres.

La asignatura Proyecto de Licenciatura de la carrera de Ingeniería Civil Industrial está inscrita en el 8vo. semestre de la carrera, tiene 6 créditos ECTS-Chile y pertenece al dominio Gestión de Operaciones. En estos últimos años, en cada semestre se inscriben entre 40 y 50 estudiantes formando 10 a 11 grupos compuesto por 4 o 5 estudiantes cada uno.

Las competencias adscritas a la asignatura son:

1. Modelar sistemas de operaciones que permita realizar una correcta toma de decisiones con los recursos existentes en cualquier organización

2. Gestionar las operaciones en condiciones de mejoramiento continuo para lograr y mantener un funcionamiento eficiente y efectivo en cualquier organización.

Se consideran 3 aprendizajes, a saber:

1. Formular modelos de sistemas y subsistemas productivos y de servicios en el ámbito de la Gestión de Operaciones.

2. Resolver problemas de Gestión de Operaciones a través de diversos modelos de Investigación de Operaciones.

3. Gestionar la cadena de abastecimiento desde la logística de entrada hasta la logística de salida.

Estos aprendizajes están desarrollados en 3 unidades de aprendizajes y saberes esenciales. Ellos son:

Unidad I: Problema a resolver, Estado del Arte y Modelos.

Unidad II: Implementación y Resolución del Problema.

Unidad III: Ajustes del modelo de acuerdo a revisión de Informes de Unidades I y II.

La evaluación del curso considera la entrega de un informe y una presentación para las Unidades I y II. Para la Unidad III solamente se entrega un informe. La ponderación para la Unidad I y III es de un 25% y para la Unidad II es 50%. Si bien el curso sigue una metodología clásica de educación sumativa, durante la ejecución de este se generan múltiples instancias de evaluación formativa a través de las reuniones semanales, donde se entrega retroalimentación respecto al avance. Las presentaciones se realizan en una sola sala de clases con la presencia de todos los profesores y ayudantes de la asignatura durante una mañana. En las presentaciones, los grupos presentan durante 20 minutos con 5 minutos para preguntas. La siguiente Carta Gantt presenta un detalle de las actividades del curso.

Respecto a la organización del curso en los últimos años existen 3 secciones con un profesor y un ayudante por sección. Semanalmente cada grupo tiene reuniones de 1 hora con su profesor y el ayudante, quien ofrece apoyo principalmente en temas computacionales asociados al proyecto.

Desde sus inicios, los temas de los proyectos se han dado en 3 líneas: Optimización, Minería de Datos y Simulación. Aproximadamente, el 70% de los proyectos han sido en Optimización, el 20% en Minería de Datos y el 10% en Simulación. Dada la amplitud de estas áreas, en la sección siguiente de Resultados se especifica cuáles son los tópicos seleccionados por los estudiantes en cada área y cuáles son sectores de aplicación más comunes en cada tópico.

Cada semestre, en las primeras semanas se define el proyecto típicamente en una de las 3 líneas, considerando pertinencia a los objetivos del curso, apoyo del equipo y viabilidad en la obtención de datos. En las siguientes semanas y hasta la entrega del Informe 1 y respectiva presentación, se realizan reuniones semanales de 1 hora en las cuales se analizan los avances con énfasis en la definición temprana del tema del proyecto y la viabilidad de los datos. Posteriormente, se realiza la presentación de los grupos con presencia del equipo docente del curso; ésta tiene una duración de 20 minutos más 5 minutos de preguntas. El informe correspondiente se puede entregar el mismo día hasta la medianoche. En la reunión de la semana siguiente, se le entrega a cada grupo la retroalimentación de su informe y presentación. La misma metodología se aplica para la entrega del segundo informe teniendo en cuenta que cada grupo ya cuenta con todos los elementos para redactar el informe 3 y final. Las últimas 2 semanas de trabajo esencialmente se dedican a la redacción del informe final que tiene la estructura de un artículo de investigación.

La Tabla 1 muestra los resultados de aprendizaje para las competencias y unidades de aprendizaje del módulo.

3. Análisis de experiencia acumulada

Los resultados y análisis presentados en este trabajo son fruto de los 10 años de ejecución del curso. Desde un punto de vista metodológico, el procedimiento aplicado sigue el marco de una investigación cualitativa del tipo Estudio de Casos de carácter descriptivo, Baxter and Jack [16]. Este tipo de estudios permiten entender fenómenos complejos en situaciones donde las variables de interés son difíciles de cuantificar, esta estrategia ha sido ampliamente utilizada en Educación [17]. El caso de estudio corresponde a la ejecución del curso “Proyecto de Licenciatura” de la carrera de Ingeniería Civil Industrial de la Universidad de Talca. Las fuentes de información utilizadas son Informes de avance de los proyectos, rúbrica de evaluación y reuniones de avance de los respectivos proyectos (observación). En base a esta información se puede resumir los temas trabajados por los estudiantes en una serie de palabras claves asociadas. En logística se han desarrollado trabajos tales como: recolección de basura, localización de servicios de urgencia, ruteo con drones, logística de apoyo a reciclaje, y localización de albergues. En Movilidad: Planificación de ciclovías y localización de cargadores para vehículos eléctricos. En Minería de Datos: predicción del rendimiento académico universitario, pronóstico de energía solar y asociación de enfermedades a variables demográficas y geográficas de Chile. En simulación: disminución de la congestión vehicular en sectores urbanos de la ciudad.

Trabajo en Grupo: Los estudiantes evidencian escasa experiencia para trabajar en equipo de modo que existe una gran variedad de desempeños, existiendo algunos grupos que se organizan rápidamente y otros que tienen dificultad en lograr un buen funcionamiento. Para facilitar el proceso en este tipo de proyecto recomendamos que el equipo docente verifique constantemente cómo se organiza el grupo y hacer comentarios para ayudar a un funcionamiento en equipo.

Asesoría de Profesores y Ayudantes: Las asesorías a los alumnos consideran parte fundamental de la evaluación formativa, los profesores y ayudantes deben apoyar a los alumnos en tareas fundamentales como la búsqueda bibliográfica, la definición del problema a trabajar y la factibilidad de contar con datos, la formalización de los problemas y su modelación, la resolución computacional de los modelos, la presentación de los resultados y su análisis. Un punto importante aquí es la formación de un equipo docente, pues requiere de especial proactividad para que los alumnos avancen en su investigación. Actualmente trabajan 3 profesores de planta de la facultad y dos ayudantes profesionales, todos con experiencia en la asignatura.

Temas tratados en los Proyectos: Este punto es fundamental y ocurre a veces que un grupo gasta 5 o 6 semanas en definir su tema y este atraso provoca problemas en el cumplimiento de los objetivos del curso. El equipo responsable del curso ha ido detectando tempranamente estos problemas y eso ha permitido reducir a un mínimo los grupos que caen en esta situación.

Los temas son propuestos por los grupos o bien son sugeridos por los profesores. Ocurre también que el tema surge de la interacción entre el grupo y el profesor, basado en un proceso de negociación, hasta llegar a un acuerdo el tema definitivo lo cual sea observado es motivante para el grupo.

Importancia de búsqueda de información: Este es delicado pues los estudiantes llegan al curso con escaso conocimiento sobre esta tarea. En los últimos años, se ha invitado a la Directora de la Biblioteca quien da una charla de unos 90 minutos, en la segunda o tercera clase, en donde se enseña el uso de los diferentes recursos bibliográficos y de meta-buscadores. En esta actividad se busca que los alumnos sean capaces de diseñar una búsqueda boolena en bases de datos de documentación científica, destacando la relevancia de las keywords, autores relevantes y calidad de la revista. Esta actividad se enfatiza durante la mayoría de las reuniones posteriores. Es importante mencionar que en las primeras reuniones se exige que el estudiante analice a lo menos 3 artículos en inglés, en revistas de corriente principal, relacionados a los temas de su interés. Dado que la Facultad de Ingeniería tiene incorporado en su Plan de Estudios

Calidad de los Informes: Los informes se configuran de manera que el Informe 3 y final tiene la estructura de un artículo científico. Dada la complejidad de lograr un buen artículo los Informes 1 y 2 son cruciales, pues en el primero se define el problema, se presenta la revisión de la literatura y se propone una modelación para el problema con datos de prueba. En el segundo informe se consolida la modelación con datos reales (o simulados en algunos casos) de modo de obtener soluciones para el problema y también se realiza un análisis de sensibilidad que permite ajustar el modelo.

Relación con temas de innovación: En los 10 años que se ha dictado la asignatura se han realizado más de 150 proyectos. Muchos proyectos se han realizado en torno a problemas logísticos de variada índole como modelos sobre ruteo de vehículos para entrega de mercancías, pero también temas de ruteo relacionados a reciclaje. Un proyecto innovador en ruteo se realizó considerando entrega tipo última milla con entrega en el maletero del vehículo del cliente. Varios proyectos se han realizado en torno a Logística Humanitaria, considerando diversos desastres naturales como incendios, terremotos y erupciones volcánicas. Otros proyectos han considerado el uso de bicicletas para conectividad ciudad-campus y la planificación de localización de cargadores para vehículos eléctricos en la ruta 5. Otro proyecto innovador trató el tema de instalación de infraestructura para el cuidado y vigilancia de parques nacionales apoyado por drones. En el área logística también se realizó un proyecto en turismo respecto a la planificación de actividades para varios días incorporando estadías en hotel, paseos y viajes.

En Minería de Datos se han realizado variados proyectos destacando aquellos realizados en el área de Salud y predicción del rendimiento académico universitario. En la línea de Simulación también se han realizado varios proyectos destacando algunos realizados en el estudio de congestión en áreas urbanas de la Región del Maule.

Finalmente, respecto a la evolución del curso en los 10 años de dictación, se pueden resaltar algunos aspectos interesantes:

• En los primeros años, los profesores planificaron que todos los grupos intentasen abordar problemas de Gestión de Operaciones, entendiendo e implementando modelos propuestos en revistas del área de buen nivel. Con el tiempo, dado el alto nivel de exigencia planteado, la planificación se hizo más flexible manteniendo la propuesta inicial solo para aquellos grupos con un particular interés en el planteamiento y resolución de problemas complejos. La mayoría de los grupos en la actualidad, seleccionan un tema con apoyo del equipo docente y realizan aplicaciones regionales o nacionales de mediana complejidad. Esta mayor participación de los estudiantes en la elección de tema ha evidenciado un mayor compromiso con el desarrollo del proyecto.
• En los últimos años se ha realizado una reestructuración del plan de estudio de la carrera, de tal forma que se han definido 4 minors, los cuales han ayudado a diversificar los intereses de los alumnos. Por ejemplo, se han incluido más temas como simulación y minería de datos. Como resultado más estudiantes han elegido realizar proyectos con estos temas.
• En los últimos años se ha retrasado la entrega del informe 1 desde la semana 6 a la semana 8, de manera de exigir no solamente la formulación de un modelo para el problema trabajado sino también la validez del modelo ( o parte importante de él) para datos simulados. Esto ha permitido que en la entrega del informe 2 se presenten resultados definitivos incluido un análisis de sensibilidad de las soluciones y su interpretación.
• En el año 2013, dos alumnos que realizaron el curso, presentaron su proyecto en el congreso OPTIMA 2013, del área de Investigación de Operaciones y obtuvieron el primer lugar en la competencia de mejor trabajo de pregrado. Estos estudiantes posteriormente realizaron el programa de Magíster en Gestión de Operaciones de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Talca.

4. Conclusiones

La experiencia del curso Proyecto de Licenciatura realizada durante 10 años muestra evidencias respecto a los aportes en la formación de varias competencias de los Ingenieros Civiles Industriales. Como se ha mostrado en este documento los principales aportes se refieren al trabajo en equipo, búsqueda de información en bases de datos, redacción de informes y presentaciones orales, y aplicación de técnicas y modelos matemáticos a problemas actuales en el dominio de la Gestión de Operaciones y la Ciencia de Datos. En particular, las competencias adquiridas le sirven al estudiante tanto para ayudar a desarrollar un tema de memoria de título poco tiempo después del curso de Proyecto de Licenciatura como también para iniciar el programa de Magíster en Operaciones dictado en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Talca.

Finalmente, mencionamos que el equipo de trabajo actual se encuentra estudiando mejoras al curso enfocado a potenciar algunas aplicaciones relacionadas al cambio climático, a internet de las cosas, y siempre atento a reforzar aspectos relacionados al complejo tema de un buen trabajo en grupo.

Referencias

[1] Valdebenito V. (2019), University curriculum in context: Global-local dynamics of policy process at the university level in Chile, Ph.D. Thesis..

[2] Forcael E, Vargas S, Opazo A, (2013), Rol del ingeniero civil en la sociedad chilena contemporánea. Revista de la Construcción, 12 (2).

[3] Herrera R., Muñoz F., Salazar L. (2017), Diagnóstico del trabajo en equipo en estudiantes de ingeniería en Chile, Formación Universitaria, Vol. 10(5), 49-58.

[4] Trilling, B., & Fadel, C. (2009). 21st Century Skills: learning for life in our times. San Francisco Jossey-Bass.

[5] Luna Scott, C. (2015). El Futuro del Aprendizaje 2: ¿Qué tipo de aprendizaje se necesita en el siglo XXI? Investigación y prospectiva en Educación - Documentos de trabajo., 1-19.

[6] Van Laar, E., Van Deursen, A. J., Van Dijk, J. A., & Haan, J. d. (2017). The relation between 21st-century skills and digital skills: A systematic literature review. Computers in Human Behavior, 577-588.

[7] Sundararajan, A. (2017). The Future of Work: The digital economy will sharply erode the traditional employer-employee relationship. Finance & Development , 6-11.

[8] De la Fuente-Mella, H., Marzo-Navarro M., Riquelme-Reyes, M.J., (2010), Análisis de la satisfacción universitaria en la facultad de ingeniería de la Universidad de Talca, Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, 18(3), 350-363.

[9] Aguirre N., (2012), Factores que predicen el rendimiento académico en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Chile, Tesis de Magíster en Economía Aplicada, Universidad de Chile.

[10] Lin, H. (2008). Opportunities and Challenges for Interdisciplinary Research and Education. Journal of Natural Resources and Life Sciences Education. 37, 83-91.

[11] Wall, S. & Shankar,I. (2008). Adventures in Transdisciplinary Learning. Studies in Higher Education. 33(5) 551-565.

[12] Gómez, M. (2009). A transversalidade como abertura máxima para a didáctica e a formação contemporâneas. Revista Iberoamericana de Educación, 48(3), 1-12.

[13] Lipman, M. (2001). Pensamiento Complejo y Educación. Madrid, España: Ediciones de la Torre.

[14] Huet I. (2018) Research-based education as a model to change the teaching and learning environment in STEM disciplines, European Journal of Engineering Education, 43:5, 725-740.

[15] Hidalgo, X (2017),  Guía para la implementación de cursos Capstone en el proceso de acreditación ABET, Facultad de Ingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile.

[16] Baxter, P., & Jack, S. (2008). Qualitative case study methodology: Study design and implementation for novice researchers. The qualitative report, 13(4), 544-559.

[17] Merriam, S. B. (1998). Qualitative Research and Case Study Applications in Education. Revised and Expanded from" Case Study Research in Education.". Jossey-Bass Publishers, 350 Sansome St, San Francisco, CA 94104.