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Teaching control theory: a selection of methodology based on learning styles

Abstract This research results from the need to establish a connection between educational methodologies and students' learning styles so that students can understand concepts with a high level of abstraction, such as control concepts. For this, definitions for learning, learning styles and active educational methodology from an engineering perspective were proposed. Then, a review of the literature on the use of learning styles in engineering, specifically in the area of systems control, is also presented. Finally, a methodology with a laboratory approach, integrating active methodologies and a learning style model, to teach control concepts was proposed.

Resumen El objetivo de esta investigación fue establecer una conexión entre metodologías educativas y los estilos de aprendizaje de los estudiantes, para que estos mejorarán la comprensión conceptos de alto nivel de abstracción como los conceptos de control. Para ello, se propusieron definiciones de aprendizaje, estilos de aprendizaje y metodología educativa activa desde una perspectiva de educación en ingeniería. Luego, se presenta una revisión de la literatura sobre el uso de los estilos de aprendizaje en ingeniería, específicamente en el área de control de sistemas. Finalmente, se propone una metodología con un enfoque de laboratorio para enseñar conceptos de control, integrando metodologías educativas activas y un modelo de estilos de aprendizaje.

Environmental education and ethics in Civil Engineering study programs in the Puno region, Peru

Abstract The objective of the study is to analyze the level of environmental education and ethics in civil engineering programs in order to propose transversal contents within the curriculum. To evaluate the presence of environmental issues, a Likert scale questionnaire was applied to 260 students and a dichotomous scale to 42 professors and directors of universities in the Puno region. The results indícate that the students have a medium level of environmental ethics in knowledge and skills, while in attitudes and values they have a high level. Regarding the application of the environmental theme by the professors, there is a medium level in the physical, pedagogical and didactic areas and a high level in the academic area; consequently, it is necessary to establish environmental policies explicitly in the strategic plans and study curricula so that future professionals assume their environmental commitment at the time of executing civil infrastructure projects.

Resumen El objetivo del estudio es analizar el nivel de educación y ética ambiental en los programas de ingeniería civil para proponer contenidos transversales dentro del currículo. Para evaluar la presencia del tema ambiental se aplicó un cuestionario con escala Likert a 260 estudiantes y escala dicotómica a 42 profesores y directivos de las universidades de la región Puno. Los resultados indican que los estudiantes presentan un nivel ético ambiental medio en conocimientos y habilidades mientras que en actitudes y valores se ha presentado un nivel alto. Respecto a la aplicación del tema ambiental por parte de los profesores se presenta un nivel medio en los ámbitos físico, pedagógico y didáctico y un nivel alto en el ámbito académico; en consecuencia, en necesario establecer políticas ambientales de manera explícita en los planes estratégicos y los currículos de estudio para que el futuro profesional asuma su compromiso ambiental al momento de ejecutar proyectos de infraestructura civil.

Engineering design: complexity in its teaching

Abstract The trend toward increasing the design component in engineering curricula is part of an effort to better prepare graduates for engineering practice. The objective of the article is to review and contrast some methodological strategies of engineering design teaching at the university level to analyze the psychological theories in teaching practice and the temporal location of these courses within 5 years of the program. The results of the bibliographic review made allowed us to infer psychological postures, preferably cognitive and constructivist, and the location of design courses in the first semesters of engineering curricula. However, engineering design courses are recommended throughout the degree (taking as a reference some results of the Saber PRO tests) in which students participate in applied projects, and get closer to the industry, as more favorable strategies for the adaptation of future engineers to the particular demands of the national productive sector.

Resumen La tendencia hacia el aumento del componente de diseño en los planes de estudios de ingeniería es parte de un esfuerzo por preparar mejor a los graduados para la práctica de la ingeniería. El objetivo del artículo es revisar y contrastar algunas estrategias metodológicas de la enseñanza del diseño en ingeniería a nivel universitario para identificar las teorías psicológicas subyacentes en la práctica docente y la ubicación temporal de esos cursos dentro de los cinco años de la carrera. Los resultados de la pesquisa permitieron identificar posturas psicológicas principalmente cognitiva y constructivista y la ubicación de cursos de diseño en primeros semestres de los currículos de ingeniería. Sin embargo, se recomienda cursos de diseño en ingeniería a lo largo de la carrera (tomando como referencia algunos resultados de las pruebas Saber Pro) en los que los estudiantes participen en proyectos aplicados, y se acerquen a la industria, como estrategias más propicias para la adaptación de los futuros ingenieros a las demandas particulares del sector productivo nacional.

Impact of the COVID 19 pandemic on the student's academic performance at the School of Engineering - Universidad Nacional de Colombia, Bogotá Campus

Abstract This paper analyzes the impact of the COVID-19 pandemic on the student's academic performance in the School of Engineering at Universidad Nacional de Colombia - Bogota Campus. The impact is assessed from a quantitative approach based on (i) student's grades, (ii) student's progress in their curriculum and (iii) dropped courses. In addition, results from a faculty survey (qualitative approach) are presented to expand some explanatory perspectives on the main academic changes during the pandemic. Results show a significant increase in the average numerical grade as well as in the probability of a course being dropped during the pandemic conditions. Furthermore, the student's average curriculum progress per semester grew approximately 18%. A differentiated academic impact, depending on sex and family income was observed which may be included in future post-pandemic programs. The survey reflects a new faculty's perspective on evaluation tools and methodologies.

Resumen Este artículo analiza el impacto de la pandemia del COVID-19 en el desempeño académico de los estudiantes de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá. El impacto es evaluado mediante análisis cuantitativo basado en (i) calificaciones de los estudiantes (ii), avance del plan de estudios, (iii) cursos cancelados. El análisis es complementado con una encuesta a profesores (aproximación cualitativa) para analizar algunas percepciones explicativas de los cambios académicos más relevantes durante la pandemia. Los resultados muestran un incremento significativo en el promedio de calificaciones numéricas de las asignaturas y en la probabilidad de cancelación de cursos durante la pandemia. El avance curricular semestral, promedio, de los estudiantes, creció 18% aproximadamente. Los impactos fueron diferenciados por sexo e ingresos familiares y pueden tenerse en cuenta para diseñar programas futuros. La encuesta refleja nuevas percepciones adoptadas por los profesores en torno a herramientas y metodologías de evaluación.

Open-source learning as a skill for geoelectrical data processing: the case of pyGIMLi

Abstract It is important that new strategies are developed for the management of geoelectrical data produced from engineering and geoscience processing techniques. For this reason, the article demonstrates how pyGIMLi can be used for this purpose. pyGIMLi is an open-source library for the inversion of apparent resistivity array that are often obtained with different geoelectrical survey equipment. The aim is to be able to use this library unaided for various projects and/or to perform various data operations in which the results obtained are more specific and differentiated than those derived from other processing techniques, taking advantage of the fact that this tool is open-source.

Resumen Debido a la importancia de utilizar nuevas estrategias para el manejo de datos geoeléctricos a partir de las técnicas de procesamiento de la ingeniería y ciencias de la tierra, este artículo se centra en mostrar la estructura para el uso de pyGIMLi, una librería de código abierto para realizar la inversión de la matriz de resistividad aparente que se obtienen a menudo con diferentes equipos de prospección geoeléctrica, con la finalidad de adquirir la habilidad de usar esta librería de forma independiente en diversos proyectos y/o realizar varias operaciones con los datos en las se puedan obtener resultados más específicos y diferenciados de otras técnicas de procesamiento; gracias a las ventajas de usar código abierto.

A methodology for technological appropriation

Abstract This article summarizes the results of a project that integrates scientific and educational research in the engineering field. It originated from a technological appropriation process of Physical Deposition in Vapor Phase (PVD), in which students from the Faculty of Engineering have been involved to reach a level of technological entrepreneurship skills development. For this purpose, a theoretical-methodological strategy based on integrative projects was designed and implemented which seeks to contribute to student qualification in formative research. The conclusions point out the importance of establishing cross-sectional theoretical-practical elective courses in the faculty to direct students towards technological appropriation that allows to create a hotbed of research and choose to write their senior thesis in these areas to contribute to the training of human resources.

Resumen El presente artículo resume los resultados obtenidos en el desarrollo de un proyecto que integra la investigación científica con la investigación formativa en ingeniería. Se trata de un proyecto de apropiación tecnológica para un proceso de Deposición Física en Fase de Vapor (PVD), en el cual se han involucrado estudiantes de la Facultad de Ingeniería, con el fin de alcanzar un nivel de desarrollo de competencias de emprendimiento tecnológico. Para el efecto, se diseñó e implementó una estrategia teórico-metodológica fundamentada en proyectos integradores que busca contribuir al mejoramiento de la calidad en la investigación formativa. Nuestras conclusiones indican la importancia de establecer cursos electivos teóricos-prácticos, transversales en la facultad para dirigirlos hacia la apropiación tecnológica que permiten formar un semillero de investigación y la escogencia de trabajos de grado en estos desarrollos de apropiación para contribuir a la formación del recurso humano.

Initial teacher training in engineering: a case study

Abstract The quality of teachers and their teaching is an important factor in accounting for the student's learning outcomes at the end of their engineering training. This article presents the results of a case study on the implementation of a tutoring plan for new teachers at Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. The objective of this research was to design and execute a tutoring plan as a teacher training strategy for novice teachers, which would allow them to experience what it means to learn to teach and to develop relevant strategies and methodologies to achieve the expected learning results in the subjects they teach. The results obtained were a preliminary adjusted version of the tutoring plan with a set of recommendations for its implementation.

Resumen La calidad de los profesores y de su enseñanza es un factor importante para dar cuenta de los resultados de aprendizaje del estudiante al finalizar su formación ingenieril. Este artículo presenta los resultados de un estudio de caso sobre la implementación de un plan tutor para profesores noveles de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. El objetivo de esta investigación fue diseñar y ejecutar un plan tutor como estrategia de formación docente para profesores noveles, que les permitiera experimentar lo qué significa aprender a enseñar, y desarrollar estrategias y metodologías pertinentes para lograr los resultados de aprendizaje esperados en las asignaturas que imparten. Los resultados obtenidos fueron una versión preliminar ajustada del plan tutor con un conjunto de recomendaciones para su implementación.

Curriculum analysis of ethics in engineering: a case study

Abstract For several decades, there have been warnings about certain ethical faults in engineers regarding corruption in different works, which lead to collapses and the death of people, calling engineering into question and affecting the social development of communities. Ethics is an educational responsibility, the ethical debate must take place inside and outside the classroom, since studies carried out in different universities indicate that ethics continues to be a pending subject in engineering programs. This study seeks to contribute to educational innovation for the teaching of ethics in engineering through documentary review and interviews with students and teachers. It was found that the education of ethics in engineering should be included in the curriculum as an important factor in the training of engineers, from a practical dimension, which includes the study of cases, moral dilemmas, and based on problems applied to the environment.

Resumen Durante varias décadas, se ha alertado sobre ciertas faltas éticas en ingenieros respecto a corrupción en diferentes obras, que llevan a colapsos y la muerte de personas, poniendo en tela de juicio la ingeniería y afectando el desarrollo social de las comunidades. La ética es una responsabilidad educativa, el debate ético debe darse dentro y fuera del aula, pues estudios realizados en diferentes universidades, indican que la ética sigue siendo una asignatura pendiente en los programas de ingeniería. El presente estudio busca aportar a la innovación educativa para la enseñanza de la ética en la ingeniería a través de revisión documental y entrevistas a estudiantes y profesores. Se encontró que la educación de la ética en la ingeniería debe incluirse en el currículo como un factor importante en la formación de ingenieros, desde una dimensión práctica, que incluya el estudio de casos, dilemas morales, y basada en problemas aplicados al entorno.

Computer System "CEINCI LAB" as a teaching tool for Seismic-Structural Engineering

Abstract The "CEINCI LAB" is an Application Software comprised of algorithms and functions indented for the simulation of the challenges that are specific to complex problems of Seismic-Structural Engineering. In 1993, the original functions were written in Fortran and later, Visual Basic was employed. Currently, the functions are executed using MatLab or Octave. This academic tool enhances the teaching process and achieves an impactful learning for students. For this reason, it is used as a complement in the classroom, with the aim of performing matrix and linear and nonlinear analyses, structural design, dynamics, and seismic hazard assessment, nonlinear analyses thanks to its coupling capabilities with OpenSees. CEINCI LAB holds the promise of varied additional applications for undergraduate and postgraduate Civil Engineering courses. The evolution of the "CEINCI LAB" Software is presented in this article, along with its main functions and their positive impact on students. Additionally, the benefits in the teaching experience stemming from the classroom implementation of the software, as well as its efficacy as a real-cases consultancy tool are highlighted.

Resumen El Sistema de Computación "CEINCI LAB" lo componen programas y funciones orientadas a resolver problemas de Ingeniería Sísmica-Estructural. En el año 1993 se desarrollaron las funciones iniciales en Fortran, posteriormente se utilizó Visual Basic y en la actualidad se ejecutan mediante MatLab u Octave. Esta herramienta académica facilita el proceso de enseñanza y genera un aprendizaje significativo en los estudiantes. Por esta razón, se emplea como un complemento en clases, con el objetivo de realizar análisis matricial, diseño estructural, análisis lineal y no lineal, dinámica, peligrosidad sísmica, acoplamiento con OpenSees, entre otras aplicaciones en cursos de pregrado y posgrado de Ingeniería Civil. En este artículo, se presenta la evolución del Sistema de Computación "CEINCI LAB", sus principales funciones y el impacto en los estudiantes. Por otra parte, se expone la experiencia docente sobre su implementación en clases y la utilización en consultorías orientadas a casos reales.

Interactive digital museums, a new way of genérate and transmite knowledge

Abstract Information and communication technologies are essential tools for the implementation of physical and virtual museums due to the advantages they provide to generate and transmit knowledge. This article shows the process for the implementation of an interactive didactic museum of the Valdivia, Puruhá and Upano III Cultures in Ecuador, for which the fundamentals and applications of the technological tools to be used were identified, the contents to be disseminated in the museum were designed, and the processes of technological implementation for interactive didactic museums were studied, using the methods of scientific induction, synthetic, analytical and scientific observation, in addition to the types of applied, exploratory, descriptive and explanatory research. Through which the IntiKilla museum was implemented using various technological tools such as Coespaces Edu, Blender 3D and Unitag QR, in order to offer enriched cultural experiences and permanent learning.

Resumen Las tecnologías de la información y la comunicación son herramientas imprescindibles para la implementación de museos físicos y virtuales por las ventajas que brindan para generar y transmitir conocimiento. Este artículo muestra el proceso para la implementación de un museo didáctico interactivo de las Culturas Valdivia, Puruhá y Upano III en Ecuador, para lo cual se identificaron los fundamentos y aplicaciones de las herramientas tecnológicas a utilizar, se diseñaron los contenidos a ser difundidos en el museo, y se estudiaron los procesos de implementación tecnológica para museos didácticos interactivos, utilizando los métodos de inducción científica, sintético, analítico y de la observación científica, además de los tipos de investigación aplicada, exploratoria, descriptiva y explicativa. A través de lo cual se implementó el museo IntiKilla utilizando diversas herramientas tecnológicas como Coespaces Edu, Blender 3D y Unitag QR, con el fin de ofrecer enriquecidas experiencias culturales y aprendizaje permanente.

Characteristics and use of written material in engineering courses

Resumen Este trabajo discute las características y usos del material escrito en cursos de ingeniería. Se presenta una discusión breve sobre el tipo de lectores que existen en un salón de clase, buscando caracterizar el tipo de material escrito a usar. Se habla de los libros de texto y las notas de clase, listando sus características y capacidades para ser soporte en la enseñanza de un tema. Todo se liga con la narrativa del curso, un recuento breve sobre los conceptos y teorías que se tratan durante el curso. Se dan unos comentarios finales, dejados como temas abiertos para que el lector los discuta desde su experiencia en un aula de clase.

Abstract This wok discusses the characteristics and uses of written material in engineering courses. A short discussion about the type of readers present in a classroom is done, looking for characterizing the kind of written material to be used. The textbooks and lecture notes are presented with their characterization and capabilities as support in teaching a subject. These topics are linked to the course narrative, a short account about the concepts and theories treated during the course. Final comments are given as open topics to be discussed by the reader in contrast to his classroom experience.

Student insight on the use of non-traditional methodologies in engineering education

Resumen Esta investigación presenta un análisis de la percepción e intención de uso de estrategias metodológicas no tradicionales como herramientas de enseñanza-aprendizaje en procesos académicos educativos de estudiantes de ingeniería. Para el análisis se utiliza la adaptación de un modelo TAM, analizando aspectos como la actitud, la intención y facilidad de uso, la utilidad, y la confianza. Como resultado, se evidencia un deficiente uso de las herramientas categorizadas como innovadoras, aún en áreas de la ingeniería que se relacionan con experimentación y actividades prácticas. La actitud de los estudiantes hacia el uso del juego serio se explica principalmente por la facilidad de uso y la confianza percibida, siendo la utilidad percibida, a su vez, el antecedente más importante de la intención de adoptar estas estrategias.

Abstract This research presents an analysis of the perception and intention to use non-traditional methodological strategies as teaching-learning tools in academic educational processes of engineering students. For the analysis, the adaptation of a TAM model is used, analyzing aspects such as attitude, intention and ease of use, usefulness, and confidence. As a result, there is evidence of deficient use and application of tools categorized as innovative, even in areas of engineering related to experimentation and practical activities. The attitude of students towards the use of the serious game is explained mainly by perceived ease of use and confidence, with perceived usefulness being, in turn, the most important antecedent of the intention to adopt these strategies.

Continuous improvement of a postgraduate course in Mexico applying the QFD

Resumen El objetivo de la presente investigación se centra en desarrollar el Despliegue de la Función de Calidad (QFD, por sus siglas en inglés) como metodología de mejora continua a un programa de posgrado que se imparte en una Institución de Educación Superior (IES) en México, desde un enfoque de gestión de calidad educativa, que tiene fundamento en la satisfacción de las necesidades y requerimientos de todos los actores involucrados del programa, con el fin de mejorar la calidad del servicio que se ofrece desde el punto de vista educativo. Se identificaron áreas de oportunidad, para la toma de decisiones adecuada y oportuna por parte de las autoridades correspondientes, generándose como resultado un modelo de mejora holístico e integral propuesto al caso de estudio que se podrá utilizar en otros modelos educativos similares.

Abstract The objective of this research is focused on developing the Quality Function Deployment (QFD) as a continuous improvement methodology for a postgraduate program taught at a Higher Education Institution (HEI) in Mexico, from an educational quality management approach, which is based on meeting the needs and requirements of all the actors involved in the program, in order to improve the quality of the service offered from the educational point of view. Areas of opportunity were identified for appropriate and timely decision-making by the corresponding authorities, generating as a result a holistic and comprehensive improvement model proposed for the case study that can be used in other similar educational models.

Experiences and proposals for on line teaching of two elective subjects of materiais science to engineering students

Abstract Teaching, in a pandemic, has been modified and distance processes have taken an important place. This work describes what strategies were generated to achieve learning with appropriate results, under these conditions. Various experiences and a group of proposals are reported for students of the mechanical engineering career, of two elective subjects (Surface Engineering, Selected Topics of Materials), online teaching. The resources used, the forms of evaluation used are described and evidence of the learning achieved is presented. With this, a growing participation of the students and an adequate level of learning were achieved. The purpose of this work is to contribute to the teaching work of teachers in the teaching of Materials, online education, sharing the alternatives described and used in these two subjects, which, to some extent, can be transferred to others and make a reflection about its strengths and limitations.

Resumen La enseñanza, en pandemia, se ha modificado y los procesos a distancia han tomado un lugar importante. Este trabajo describe que estrategias se generaron para conseguir un aprendizaje con resultados apropiados, bajo estas condiciones. Se relatan diversas experiencias y un grupo de propuestas para estudiantes de la carrera de ingeniería mecánica, de dos asignaturas optativas (Ingeniería de Superficies, Temas Selectos de Materiales), en enseñanza a distancia. Se describen los recursos utilizados, las formas de evaluación empleadas y se presentan evidencias del aprendizaje alcanzado. Con ello, se consiguió una participación creciente de los alumnos y un adecuado nivel de aprendizaje. El propósito de este trabajo es contribuir a la labor docente de profesores en la enseñanza de Materiales, en educación a distancia, compartiendo las alternativas descritas y usadas en estas dos asignaturas, lo cual, en alguna medida, puede trasladarse a otras y realizar una reflexión sobre sus virtudes y limitaciones.

Education 4.0: integration of educational robotics and smart mobile devices as a didactic strategy for the training of engineers in STEM

Abstract This article presents a model for the implementation of cell phones as a functional component of educational robotics. With this, a massification of the educational practices of robotics can be achieved, and an approach to innovative solutions with the use of everyday components. The above constitutes an easily adaptable model to develop specific skills of students in STEM areas with a low investment. As a result, it was evidenced that robotics facilitates the possibility of introducing technology in the teaching and learning processes through these kits that have sensors, mechanisms, parts and characteristics that can be coupled and integrated with a cell phone to assemble a functional robot. Through an online questionnaire on the integration of educational robotics and cell phones, the interest of engineering students and teachers was verified, so that their higher education institutions include robotics in their training processes, thus contributing to the preparation to face the challenges of the Education 4.0 line within the context of Industry 4.0.

Resumen En este artículo se presenta un modelo para la implementación de los celulares como un componente funcional de la robótica educativa. Con esto se puede lograr una masificación de las prácticas educativas de la robótica, y un planteamiento de soluciones innovadoras con el uso de componentes cotidianos. Lo anterior se constituye en un modelo de fácil adaptación para desarrollar habilidades específicas de los estudiantes en las áreas STEM con una baja inversión. Se evidenció como resultado, que la robótica facilita la posibilidad de introducir la tecnología en los procesos de enseñanza y aprendizaje por medio de estos kits que poseen sensores, mecanismos, piezas y características que pueden acoplarse e integrase con un celular para armar un robot funcional. A través de un cuestionario en línea sobre la integración de robótica educativa y celulares, se constató el interés que tienen los estudiantes de ingeniería y docentes, para que sus instituciones de educación superior incluyan la robótica en sus procesos formativos, contribuyendo de esta forma a la preparación para afrontar los retos de la línea de Educación 4.0 dentro del contexto de la Industria 4.0.

Systematic Literature Review (SLR) on the application of serious games in basic science courses for the virtual modality as a strategy to improve the student retention rate

Resumen La disminución y control de los índices de permanencia estudiantil es una de las mayores preocupaciones de las Instituciones de Educación Superior para el cumplimiento de sus procesos misionales. Para mitigar la problemática se han propuesto diferentes alternativas, métodos y metodologías que buscan apoyar a los estudiantes sin hacer un cambio significativo en su percepción frente al aprendizaje, por tanto, haciendo uso de las nuevas tendencias tecnológicas y el gusto por los videojuegos por parte de los jóvenes, se ha implementado una estrategia que combina la enseñanza de las temáticas de los cursos de manera divertida como es el caso de los juegos serios, ludificación, gamificación, etc. La presente investigación tiene como objetivo realizar una revisión sistemática de literatura de aquellos estudios relevantes que han contemplado el uso de los juegos serios en la reducción de la deserción, realizar su respectivo análisis y finalmente, generar conclusiones frente a esta temática.

Abstract Student permanence rates decrease, and control is one of the greatest concerns of Higher Education Institutions for the fulfillment of their missionary processes. To mitigate the problem, different alternatives, methods, and methodologies have been proposed that support students without making a significant change in their perception of learning, therefore, making use of new technological trends and videogames interest, a strategy has been implemented that combines the courses teaching themes in a fun way as is the case of serious games. In accordance with the above, the purpose of this research is to carry out a systematic literature review (SLR) of those relevant studies that have considered the use of serious games in the reduction of dropout, to carry out their respective analysis and finally, to generate some conclusions regarding this topic.