Desarrollo de Proyectos Integradores Capstone como herramienta para el aprendizaje de Diseño y Control de Procesos en Ingeniería Química

Universidad Pontificia Bolivariana
Antioquia
Innovación pedagógica
2021

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Líder(es)
Carlos Ocampo López
Área o áreas de la institución que desarrollan la práctica

Pedagógica / Académica


Problema o necesidad que originó la práctica
Se identificó la necesidad de mejorar la competencia específica de diseño en los estudiantes de Ingeniería Química y proveerles experiencias de aprendizaje activo que les permitieran desarrollar habilidades para la síntesis, el análisis, optimización y control de los procesos, acercándose a las necesidades de la industria y a las condiciones que se experimentan en los primeros años del ejercicio profesional.

Durante una transformación curricular realizada en 2015, egresados del programa, empleadores y pares académicos conceptuaron sobre la relevancia de un proyecto de diseño tipo Capstone, con una visión integradora entre los cursos de Diseño y Control de Procesos, e incluyendo de manera efectiva las necesidades del sector productivo.

Mecanismo usado para identificar el problema
  • Investigación

Descripción del mecanismo

Durante el desarrollo de los procesos de acreditación del programa de Ingeniería Química, se realizaron ejercicios de análisis prospectivo de la profesión y se contrastaron, mediante entrevistas y grupos focales, con las experiencias de diferentes egresados, los cuales participan en proyectos de diseño y operación de procesos industriales.

Se realizó una revisión de literatura sobre diferentes experiencias de cursos y proyectos de diseño Capstone en programas de ingeniería química en el mundo, y se analizaron las lecciones aprendidas en cada caso, contrastadas con las experiencias propias, las cuales se vienen desarrollando desde el año 2010.

Con esta información base, se formuló una experiencia de diseño Capstone para el programa de Ingeniería Química.



Resultados cuantitativos esperados
    • Diseño básico de mínimo cinco (5) plantas de procesos anuales por parte de los estudiantes de Ingeniería Química de la UPB.
    • Divulgación de los resultados obtenidos con la implementación de los Proyectos Integradores Capstone en al menos un (1) evento académico internacional relacionado con docencia universitaria.
    • Generar como mínimo dos (2) acercamientos anuales con egresados del programa para retroalimentar los resultados de los Proyectos Integradores Capstone.

    Resultados cualitativos esperados
      • Fortalecer la formación profesional de los estudiantes de Ingeniería Química de la UPB aplicando aprendizaje basado en proyectos.
      • Diseñar procesos básicos de ingeniería mediante una experiencia integradora entre los cursos de Diseño y Control de Procesos, acercando a los estudiantes a la realidad de su ejercer profesional.
      • Lograr que los estudiantes reciban retroalimentación de pares expertos de la industria química sobre sus proyectos de diseño Capstone.

      Actividades desarrolladas en la implementación
      • Fortalecer la formación profesional de los estudiantes de Ingeniería Química de la UPB aplicando aprendizaje basado en proyectos.


      • Diseñar procesos básicos de ingeniería mediante una experiencia integradora entre los cursos de Diseño y Control de Procesos, acercando a los estudiantes a la realidad de su ejercer profesional.


      • Lograr que los estudiantes reciban retroalimentación de pares expertos de la industria química sobre sus proyectos de diseño Capstone.


      En articulación con:
        • Egresados pertenecientes a la industria y los gremios a nivel nacional.

        Esta articulación consistió en:

        Se logró la vinculación de egresados del programa que participan del sector productivo, redes académicas y agremiaciones profesionales para establecer un diálogo permanente que permita mejorar esta práctica en el corto y mediano plazo.

        Mediante un focus group se está evaluando en forma periódica la pertinencia de este tipo de prácticas en cursos de último año de carrera.

        Además, se logró crear lazos de cooperación con la Facultad de Ingeniería Química para que acompañen y retroalimenten los proyectos básicos de ingeniería, logrando que con este proyecto la comunidad académica sea permeada por nuevos desafíos de la profesión como la Cuarta Revolución Industrial, química verde y sostenibilidad de los procesos.



        Elementos innovadores de la práctica de acuerdo con el contexto

        Es la primera experiencia de Proyecto Integrador Capstone entre los cursos de Diseño y Control de Procesos en un programa de ingeniería química del que se tenga registro en Colombia, y una de las pocas referenciadas en América Latina. Usualmente, estos cursos se dictan en forma aislada en las facultades de ingeniería química, pero la visión de integración que se logró en este curso acerca a los estudiantes a la realidad industrial. Hay entregables comunes y retroalimentación por parte de los dos profesores, lo que maximiza la experiencia académica del estudiante.

        Las temáticas de los proyectos de diseño están alineadas con tendencias y necesidades del sector industrial, lo que permite mantener actualizados a los estudiantes de su profesión, y desarrollar en ellos competencias que les permiten abordar de una forma ordenada y rigurosa los proyectos de diseño en el contexto de la ingeniería química. Mediante un contacto permanente con egresados, empleadores y, en general, el sector industrial, se han consolidado temáticas para los proyectos Capstone que comprenden química verde, biotecnología, nanotecnología y sostenibilidad.

        Los estudiantes, empleadores y pares internacionales destacan este proyecto de diseño Capstone como una experiencia única de preparación profesional y desarrollo de competencias en ingeniería que combina: una mirada de mercado, componentes de reflexión ética, ambiental, seguridad de procesos y la evaluación financiera por escenarios. Todo bajo una metodología de aprendizaje activo que fortalece la autonomía del estudiante. Con ello se logra impactar a los estudiantes para que aborden el ejercicio del diseño de manera responsable, rigurosa y creativa.

        Esta práctica emplea herramientas informáticas y propiedad intelectual desarrollada por los mismos docentes de la facultad, lo que genera un sello distintivo de creatividad y recursividad. Se han desarrollado aplicativos para el cálculo de propiedades termodinámicas, solución numérica de sistemas de ecuaciones para el dimensionamiento de equipos de proceso y especialmente un programa en Microsoft Excel que simula escenarios financieros para estimar la rentabilidad del diseño empleando, la metodología de Monte Carlo, lo que provee al estudiante herramientas para la toma de decisiones desde su formación en pregrado.



        Mecanismo de evaluación del desarrollo y los resultados obtenidos
          • Encuestas
          • Focus group
          • Entrevistas
          • Observación participante

          Descripción del mecanismo

          La mirada externa de egresados del programa que participan de actividades industriales ha servido como herramienta de evaluación de los aprendizajes y retroalimentación en la orientación de esta práctica. Es por ello que se propuso, en primer lugar, un sondeo a los egresados del programa con menos de cinco años de ejercicio profesional para valorar su percepción sobre la pertinencia de la experiencia de diseño Capstone en su proceso de formación. En segundo lugar, se realizó un focus group con egresados que acreditan alta trayectoria profesional, formación avanzada y experiencia en el área de diseño, para evaluar la calidad del proyecto Capstone y el valor que entrega a los profesionales recién graduados en ingeniería química.



          Resultados cuantitativos de la práctica
          • Número de estudiantes impactados igual a 326 (desde el año 2015 a la fecha).
          • Número de proyectos Capstone formulados: 65 (desde el año 2015 a la fecha).

          Resultados cualitativos de la práctica
          • Desarrollo de competencias en los estudiantes para el diseño y control de procesos.
          • Reconocimiento de la calidad del egresado de la UPB en los aspectos de diseño a nivel industrial.
          • Posicionamiento del programa por sus iniciativas pedagógicas hacia el aprendizaje activo.
          • Fortalecimiento de los procesos académicos de la UPB para el desarrollo de proyectos integradores.

          Conclusiones generadas a partir de la evaluación

          94 % de los egresados del programa reconocen en el proyecto Capstone y en la metodología de aprendizaje basada en proyectos aspectos valiosos y pertinentes para su desarrollo profesional.

          El focus group con egresados expertos en ingeniería química validó la pertinencia académica de la integración Diseño – Control de Procesos para el desarrollo de proyectos de diseño Capstone.

          Los estudiantes evidenciaron una mejora en sus competencias, al implementar en los cursos herramientas computacionales para el desarrollo de proyectos Capstone.



          Principales transformaciones derivadas de la buena práctica

          La Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Pontificia Bolivariana desarrolló una integración en los cursos de Diseño y Control de Procesos para incorporar una metodología de aprendizaje basado en proyectos mediante un proyecto Capstone que ha permitido mejorar el aprendizaje significativo de los estudiantes. Este cambio se implementó en 2015, luego de una transformación curricular en la que se buscaba mejorar el desarrollo de competencias en diseño en los estudiantes, y acercarlos a su ejercer profesional.

          Los estudiantes evidenciaron una mejora en sus competencias, al implementar en los cursos herramientas computacionales para el desarrollo de proyectos Capstone fortaleciendo capacidades para investigar, tomar decisiones para diseñar e integrar los conceptos de control en el desarrollo de la ingeniería básica de procesos. Por otra parte, el desarrollo de esta buena práctica fortaleció su trabajo autónomo y la gestión de grupos para el desarrollo de actividades de ingeniería. Adicionalmente, creo en la Universidad Pontificia Bolivariana una metodología replicable para el desarrollo de proyectos integradores con aprendizaje activo.

          Se implementaron estrategias para mejorar el aprendizaje del diseño y el control de los procesos de los estudiantes, las cuales involucran evaluación externa ante pares expertos en diseño, operación y control de procesos en la industria. La incorporación de pares externos provenientes de la industria permitió fortalecer las rúbricas y generar canales de retroalimentación a la facultad. Los resultados de aprendizaje permitieron mejorar el desarrollo de los cursos integradores, en particular la estabilidad, controlabilidad y sintonía de controladores PID.



          Documentación del proceso de planeación, implementación y evaluación de resultados
          Medios de divulgación de la práctica