Propuesta metodológica de enseñanza de la termodinámica para la carrera de ingeniería química

Abstract

ABSTRACT: A proposal of a methodology for teaching thermodynamics at the Chemical Engineering career is presented. The methodology is based on getting the change in concepts of the students, when they undertake the constructivistic approach in order to obtain their significative knowledge. Thermodynamics is a fundamental discipline for chemical engineers and teaching the subject is a complicated task. In order to describe the fundamentais and applications in this study as well as the sequence used in the processes of teaching and leaming throughout the undergraduate studies. The first part of this work is a bnef description of the curriculum of the school of chemical engineering (ESIQIE) at the National Polytechnical Institute in México. The educational aids such as reactives, didactic material, and others are also analy sed. The second part of this study includes the presentation of a methodology for the teaching in the first two courses in thermodynamics was devised. It is founded on the constructivistic assumption used by several researchers on 3rd level in the last twenty years. This theory assumes that the students must acquire new abstract concepts through the use of exercises and examples as tools for the explanation of their own world. The educational aids devised for the methodology are adequated for groups of class with more then twenty five students. The proposed methodology was applicate and monitored in five class groups during four semesters. When they were compared with other groups belonging to the same level at the school in the same period. The results show efficiencies in the ranges of 70-92% and 45- 65%. The higher efficiency corresponding to the groups where the methodology was applied.

RESUMEN: En este trabajo, se presentan los resultados de una investigación educativa sobre los procesos de enseñanza y de aprendizaje de la termodinámica básica, que se imparte en el departamento de ciencias básicas de la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas (ESIQIE), del Instituto Politécnico Nacional (IPN). El objetivo del estudio fue proponer y probar una metodología de enseñanza apoyada en el cambio conceptual para lograr el aprendizaje significativo, la cual está basada en la teoría constructivista para la obtención del conocimiento; es decir se concibe como un conjunto de experiencias mediante las cuales los que aprenden construyen una concepción del mundo cada vez más cercana a la realidad. Se presenta brevemente un análisis de la Ingeniería Química, las relaciones que guardan las materias que conforman su currículum, estableciendo los conceptos asociados a los procesos de enseñanza y aprendizaje en instituciones de educación superior. Se describe brevemente el campo de estudio de la termodinámica en Ingeniería Química, con la finalidad de identificar el grado de dificultad que implica la enseñanza de esta rama de la Ciencia. Se describen los programas de estudio de las asignaturas (fisicoquímicas) que conforman el área de termodinámica para la carrera de Ingeniería Química Industrial, se identifican las relaciones horizontales y verticales, así como el impacto que los contenidos temáticos de los cursos de fisicoquímica 1 y II tienen sobre el currículum de dicha carrera, a partir de este análisis se identifican los temas y conceptos fundamentales de los cursos de fisicoquímica básica dentro del mencionado currículum. Debido a que los recursos didácticos, forman parte de los procesos de enseñanza y de aprendizaje se analizan ventajas y desventajas de estos, identificando los más adecuados para sistemas educativos con alto número de estudiantes por grupo. En particular se describen algunos de los materiales de apoyo didáctico utilizados en los cursos de termodinámica. Con base en la investigación bibliográfica, se hace una adecuación de la metodología del cambio conceptual presentado por varios autores a lo largo de casi veinte años y se estructura para la enseñanza de la termodinámica impartida en las asignaturas, fisicoquímica 1 y U. Se hace el monitoreo de la propuesta en tres grupos de fisicoquímica 1 y en dos grupos de fisicoquímica II, durante el período comprendido de febrero de 1997 a diciembre de 1998. Se encontró que la utilización de una metodología de enseñanza que sea explícita a los alumnos desde el inicio del curso, mejora sustancialmente de los procesos enseñanza y de aprendizaje. Los resultados de los grupos pilotos fueron contrastados con todos los grupos de las generaciones en los cuales se aplican metodologías de enseñanza diferentes. Se valoró también la conveniencia de aplicar este tipo de metodologías en el caso de grupos numerosos, como sucede en instituciones de educación superior del sector público en México.