EL PAPEL DE LAS CIENCIAS BASICAS EN LA ENSEÑANZA DE LA INGENIERIA. H. RAÚL MEJÍA RAMÍREZ; PROFESOR DE ASIGNATURA “B” DEF.; [email protected] H. RUIZ ESPARZA GONZÁLEZ; PROFESOR DE ASIGNATURA “A” INT.; [email protected] M.T. YEBRA GARCÍA; PROFESOR DE ASIGNATURA “A” INT.; [email protected]

RESUMEN El propósito de esta ponencia es plantear la importancia de las ciencias básicas en la creación y formación de los futuros ingenieros, proporcionando a los estudiantes actuales los fundamentos necesarios para que les permitan enfrentar con éxito los futuros problemas que se presentaran y requerirán de capacidades analíticas e innovadoras. Además de proponer la búsqueda y el análisis de las diferentes metodologías de enseñanza en la educación y espe cialmente en la ingeniería y presentar posibles propuestas para facilitar la formación y comprensión de los futuros profesionales de la ingeniería con una capacidad de análisis critico y de respuestas creativas a la formación innovadora y científica

INTRODUCCIÓN. En el desarrollo tecnológico actual hay una exigencia en donde las universidades formen ingenieros que sean competitivos en el ámbito nacional e internacional que ellos enfrentaran los retos de el mundo profesional, siendo necesario plantear el por qué de estudiar las ciencias básicas, los contenidos y la s metodologías de las enseñanzas, de manera que los estudiantes obtengan la capacidad para razonar la información y ser creativos e innovadores en la solución de problemas que les sean de su competencia. El incremento de los estudiantes de nuevo ingreso en las escuelas de ingenierías, ha generado una carga adicional para el personal docentes vinculados con las asignaturas del área básica, dando como surgimiento el de hacer uso de su ingenio para modificar y ajustar los tradicionales métodos de enseñanza, en los que con cierta frecuencia son improvisados y adolecen de deficiencias que se traducen en reprobaciones masivas, con el consiguiente daño al proceso de enseñanza aprendizaje en las escuelas de ingeniería. A manera de ejemplo, en la Facultad de Ingeniería de la UNAM, ingresan cerca de 1000 alumnos en las diferentes carreras que imparte la Faculta de Ingeniería, cantidad de alumnos que por debido a las limitaciones presupuestarias y de recursos, tanto humanos como físicos, dejan a otra cantidad semejante o mayor sin ingresar a al primer semestre de las carreras de ingeniería. Asignaturas como Calculo Diferencial, Algebra y otras asignaturas, todas del primer semestres y comunes para todas las ingenierías, cuentan actualmente con una matrícula de más de 1800 estudiantes, considerando los estudiantes repetidores. La cantidad que se maneja en los primeros semestres es enorme contando con los alumnos repetidores, esto presenta un gran problema que la atención y el uso de las instalaciones queda sobre demandada, esta situación presenta que el trabajo del docente se incremente en revisar los trabajos y tareas que se pueden dejar a los alumnos como mínimo para permitirle ver al docente el avance o entendimiento de las clase o del curso o en los laboratorios.

Cobra entonces suma importancia la realización de investigaciones didácticas y pedagógicas en este campo, con el fin de establecer soluciones planeadas y probadas, para eliminar de una forma científica la improvisación de estrategias educativas. FUNDAMENTACIÓN. Tradicionalmente la enseñanza universitaria ha sido muy conservadora, se mantiene generalmente la metodología de corte eminentemente presencial del docente en sesiones magistrales, muchas veces sin hacer uso de las alternativas que surgen de los adelantos tecnológicos en la información y la comunicación. Si se reconoce la importancia de una buena base científica por parte de los estudiantes, también se reconocerá el compromiso de nuestras instituciones en lograr la integración dialéctica del saber y saber hacer con el saber ser, esto es posible si se acompaña el pensamiento analítico, crítico y reflexivo, con el trabajo en equipo que fomente la solidaridad, la responsabilidad y la honestidad, procurando desarrollar en las aulas las actitudes, habilidades y valores necesarios para realizar la labor científica y generar la oportunidad de éxito en la formación universitaria y profesional. El último informe del Banco Mundial sobre América Latina y el Caribe “Cerrando la brecha en educación y tecnología”, menciona en una de sus partes que “Los estudiantes y trabajadores no acumularán suficientes conocimientos si no tienen acceso a una educación y capacitación de alta calidad ni vislumbran perspectivas de empleos rentables para trabajadores calificados. Lo que se necesita en el actual mundo de acelerados cambios tecnológicos intensivos en destrezas es la capacidad de “aprender”, de adaptarse, innovar, trabajar en equipo y relacionarse con una amplia variedad de actores. No se trata de educación “técnica” excesivamente especializada, a lo menos no hasta llegar a los estudios terciarios o de postgrado, pero incluso en ese momento son más importantes los conocimientos científicos básicos en sus áreas y el desarrollo de capacidades de “resolución de problemas”, que dominar técnicas específicas que pueden quedar obsoletas con suma rapidez.” Lo anterior sugiere la revisión no sólo de la metodología de la enseñanza, sino también de los contenidos de las asignaturas básicas, el estudiante necesita asegurarse que lo que reciba sea verdaderamente lo que necesita para su desempeño profesional, y corresponde a las facultades de ingeniería el definir qué y cómo darlo. OBJETIVOS Y ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS. La existencia de Departamentos de Ciencias Básicas en las escuelas o facultades de ingeniería, es la existencia a la respuesta a las tendencias mundiales de promover las ciencias como un el principal soporte en el desarrollo de tecnologías competitivas e innovación de las mismas. Los objetivos que se persiguen en casi todas las instituciones educativas sean comunes a todas las facultades de ingeniería: • Dotar al estudiante las herramientas necesarias que le permitan enfrentar con éxito los problemas que requieren de su capacidad analítica y de innovación. • Inducir en el estudiante actitudes y habilidades que le puedan permitir cursar satisfactoriamente las asignaturas propias de su formación profesional.

• Generar los hábitos de trabajo individual y en equipo para la búsqueda del conocimiento científico y la aplicación de soluciones a problemas de su competencia.

• Motivar en el educando el interés por la investigación aplicada, acercándolo al conocimiento de problemas reales. • Dar a conocer los ava nces científicos y tecnológicos que pueden serle de gran utilidad en su formación profesional. • Proporcionar una sólida formación en las ciencias básicas necesarias para la comprensión de los fenómenos relacionados con las áreas de las ingenierías. • Fomentar una conciencia de protección, al medio ambiente, mediante el uso de tecnologías (ingeniería verde) seguras y limpias orientadas a un desarrollo sostenible. Alcanzar estos objetivos significa adoptar estrategias educativas que trascienden el tradicional proceso enseñanza aprendizaje basado en la exposición magistral en el aula. Implica poner al estudiante en contacto con la realidad que lo rodea, despertar en él valores y actitudes como la socialización del conocimiento adquirido dentro y fuera del aula, mediante tareas fuera del aula integradas a los objetivos del curso que lo motiven a la investigación y búsqueda de información tanto bibliográfica como de especialistas en el tema, de modo que se potencie el pensamiento crítico y reflexivo. El alumno debe asumir el rol protagónico del proceso enseñanza aprendizaje, el docente será un orientador que facilitará la apropiación individual del conocimiento y fomentará la solidaridad de grupo y el respeto a los criterios expresados por los estudiantes en su esfuerzo por lograr la comprensión de la realidad que lo rodea, evaluando de una forma justa el trabajo desarrollado. Es importante conocer las estrategias planteadas en diferentes foros en los que cabe resaltar algunos puntos de la enseñanza de la ingeniería sobre los conocimientos de ciencias básicas: • Tronco común de la carrera de ingeniería. Esta enfocada a proporcionar los conocimientos fundamentales de las matemáticas, así como las habilidades, actitudes y valores que se requieren en la formación del estudiante de las carreras de ingeniería, promoviendo en todo momento su formación integral. • Modificaciones a los cursos básicos de física y química para los estudiantes de ingeniería.

Plantear la mejorar en los proceso de enseñanza aprendizaje de los cursos de física básica y química, evaluar la inserción de los cursos de física y química universitaria en los diferentes planes de estudio de las ingenierías. Se sugiere modificar los criterios de enseñanza aprendizaje con la finalidad de que el conocimiento sea más científico y objetivo, apegados a la realidad de la vida, con metodologías dinámicas centradas en la actividad de los alumno s. • Metodologías de enseñanza para un aprendizaje significativo de las ciencias básicas. Propone el uso de técnicas didácticas activas, entre ellas, el uso de demostraciones y experimentos efectuados en clase, el uso de software educativo que refuerce el concepto tratado de una forma más interesante para el educando, el trato de preconcepciones erróneas en el alumno y la reafirmación del concepto efectivo. • Experiencias en la enseñanza de las ciencias básicas. La experiencia justifica la necesidad de cambio de estrategias y metodologías, ya que los alumnos presentan dificultades en el aprendizaje de las ciencias básicas, reflejadas en altos índices de reprobación y bajo aprovechamiento. • Relación tiempo-conocimiento. Trata el tema de los contenidos de los cursos, pues cada vez se exige que sean tratados en menor tiempo y a la vez sin descuidar su extensión y profundidad en el tema. Para lo cual se hace necesario la visión de enfoque de una manera diferente a la tradicional, lo que requiere un cambio de estructuración del proceso enseñanza aprendizaje y de la misma disciplina a tratar. Realizando un análisis de los puntos anteriormente presentados, se muestra la existencia de una problemática de la enseñanza de las ciencias básicas que es común en la mayoría de las universidades, por lo que las soluciones a plantear pueden ser adaptadas fácilmente a la realidad de nuestra institución. Debe tenerse muy en cuenta que la falta de recursos, sobre todo de manifiesto en las universidades del país, dificulta la puesta en marcha de algunas soluciones, especialmente si éstas requiere de fuertes inversiones en equipos de laboratorio de última tecnología, sin embargo muchas veces son los problemas de actitud por parte de la planta docente, y el desinterés por parte de los responsables de la conducción, en todos los niveles, los que dificultan implementar los cambios necesarios. Estudio de las Ciencias Básicas mediante la modelación matemática. El vertiginoso desarrollo de las técnicas computacionales permite hoy en día el uso de las matemáticas para la comprensión de los fenómenos naturales y sociales. Cada vez con mayor frecuencia, los alumnos hacen uso de las computadoras para la creación de modelos matemáticos, los cuales conducen a modelos de pronóstico, esta técnica permite la obtención de resultados cuantitativos de gran complejidad. A la par de esto, ocurre un cambio de los métodos verbales y esquemáticos de descripción por los métodos matemáticos, en tanto que el razonamiento intuitivo esta en relación activa y mas estrecha con el deductivo. Sin embargo, se observa en los alumnos un déficit en el

uso de la herramienta matemática para la resolución de problemas relacionados con la ingeniería. A partir de los análisis de los resultados obtenidos en los bachilleres que ingresan a las diferentes carreras de ingeniería, se concluye que poseen una pobre formación en las matemáticas, Es necesario examinar el estado actual de la enseñanza y del aprendizaje de la. Debemos preguntarnos, en lo que se refiere a la matemática, ¿Reúnen los estudiantes los prerrequisitos necesarios para abordar los nuevos conceptos que se imparten?, ¿Debe enseñarse solamente teoría?, ¿Es más importante la demostración que el uso?. La didáctica de la matemática, debe enfocarse a conocer los fenómenos y procesos en los que está involucrada la enseñanza de esta disciplina con el objeto de mejorar la comprensión de los alumnos y de esta forma optimizar el proceso de aprendizaje, esto implica que la formación matemática del docente debe ser muy fuerte e incluir ejemplos de aplicación a las distintas especialidades, el uso de software específico para encarar problemas básicos de formación matemática como así también problemas de la matemática aplicados a la ingeniería. El aula debe ser un lugar de encuentro, apoyada con altas tecnologías (aulas virtuales) que permitan combinar el trabajo individual con el de equipo y, en las cuales los docentes estimulan la investigación y la exploración para ubicar, seleccionar y procesar los conocimientos. La enseñanza en la red, se presenta como un nuevo método docente que aprovechando el software informático disponible para la materia, aporta ventajas tales como la flexibilidad de horarios. Esto permite que la atención centrada en el profesor pase a otro terminó ya que el estudiante se centrara al uso de la nueva tecnología atrayendo con esto el tiempo del alumno en sus estudios. Así la cuestión, de las ciencias básicas deberá revelar la potencialidad para interpretar y modelar la realidad, en vez de priorizar las definiciones de entes seguidas de la demostración de sus propiedades a través de teoremas y de ejercicios reiterados de algoritmos de resolución. Algunos investigadores suponen que es suficiente tener un sistema de correlación que describan la estructura y la dinámica del objeto investigado, preparar el programa del ordenador y por último, que la máquina lleve a cabo el cálculo. No obstante, el uso de las matemáticas en las ciencias naturales está sujeto al propio proceso de concepción y formación del conocimiento científico. Este proceso esta directamente relacionado con la acumulación de material de experimentación, con su fundamento, con la formulación de hipótesis, ya que con la realización de experimentos y con la creación de modelos matemáticos, se pueden denominar modelos de pronóstico. Se entiende por modelo matemático una descripción bastante aproximada de fenómenos del mundo exterior, expresada en el lenguaje de las matemáticas. En las ciencias naturales los modelos matemáticos representan, como regla, un sistema de ecuaciones diferenciales obtenidas como resultado de las leyes de conservación, complementadas con correlaciones empíricas que cierran un sistema, junto con sus condiciones iniciales y de frontera.

Por modelación matemática se entiende la elaboración de modelos matemáticos, su investigación con métodos matemáticos y la comparación de los resultados teóricos con los datos experimentales. Se usará la modelación matemática en la discusión y resolución de diferentes problemas y se formulará una descripción heurística acerca de las etapas de la misma. Pueden definirse algunas de las partes integrantes de la modelación matemática: 1. Es necesario comenzar la construcción del modelo con un conocimiento y análisis exhaustivos de los datos experimentales. 2. Las valoraciones cuantitativas y el análisis cualitativo permiten obtener una representación clara, pero necesaria, acerca del objeto estudiado y de los órdenes de sus magnitudes. 3. El siguiente paso de modelación tiene que ver con la formulación del modelo matemático. 4. El análisis cualitativo proporciona determinadas predicciones o pronósticos útiles en las investigaciones subsiguientes. Se puede concluir además que el propio modelo matemático se determina no tanto por el fenómeno estudiado, como por las preguntas a las cuales el modelo deberá responder. Por eso, el éxito de una investigación científica, frecuentemente se determina por la correcta formulación de las interrogantes alrededor de la misma. Las Ciencias Básicas en la Facultad de Ingeniería y Arquitectura de la UES. Hasta 1966, las asignaturas correspondientes a las ciencias básicas eran impartidas en forma centralizada en la Universidad de El Salvador, conformando una unidad llamada Áreas Comunes, la cual tenía a su cargo las asignaturas de Ciencia Naturales, Ciencias Sociales y Matemática. En 1972 son abolidas las Áreas Comunes y sus asignaturas son anexadas a la Facultad de Ciencias y Humanidades, la que prestaba el servicio a las diferentes facultades, incluyendo Ingeniería y Arquitectura. Las reformas curriculares iniciadas en los años 80´s, puso de manifiesto el divorcio que existía entre los contenidos del área básica, con respecto a lo que los futuros ingenieros y arquitectos necesitaban para la correcta comprensión de las asignaturas del área profesional. No fue sino hasta el año de 1994, que los departamentos de Física y Matemática de la Facultad de Ciencias y Humanidades son convertidos en Escuelas y pasan a formar parte de la recién creada, Facultad de Ciencias Naturales y Matemática. Sin embargo, parte del sector docente pertenecie ntes a esos departamentos, en su mayoría ingenieros, se rehusó incorporarse a la Facultad de Ciencias Naturales y Matemática y manifestó su deseo de incorporarse a la Facultad de Ingeniería y Arquitectura, originándose así, en ese año, la Unidad de Ciencia s Básicas, la que hasta la fecha es la encargada de impartir las asignaturas correspondientes a las matemáticas y física, así como las probabilidades y estadística. Por razones históricas, las asignaturas del área social son impartidas por la Escuela de Ingeniería Industrial y el área química por la Escuela de Ingeniería Química.

Ya se ha mencionado que la problemática en la enseñanza de las ciencias básicas es común en las universidades de la región y, aunque al estar la Unidad de Ciencias Básicas adscrita a la Facultad de Ingeniería y Arquitectura, no se ha garantizado que los conocimientos impartidos a los estudiantes son los que se necesitan para enfrentar con éxito su formación profesional. Un diagnóstico del Plan de Estudios de la Carrera de Ing. Civil, realizado en 2002, indica que los alumnos cuestionan, no sólo los contenidos de las asignaturas del área básica, sino también las metodologías empleadas por la planta docente y los recursos didácticos empleados. El 59.58% de los encuestados opinó que los conocimientos impartidos tienen poca aplicación en el desarrollo de su carrera. Otra cifra muy significativa es la que se refiere a los objetivos de las asignaturas del área básica: 59.48% opinó que no se cumplen los objetivos planteados. En cuanto a la actualización de los contenidos con relación a las nuevas tecnologías en uso, el 84.48% dice que es necesaria la actualización de conocimientos con nuevas tecnologías aplicables en el país.

CONCLUSIONES. No obstante reconocer la importancia de las ciencias básicas en la formación integral de los ingenieros, persiste aún un divorcio entre los contenidos de las asignaturas con respecto a las necesidades planteadas por las diferentes especialidades. No se manifiesta interés por las aplicaciones de las ciencias básicas a la solución de problemas de la ingeniería, adicionalmente, los ingenieros no fomentan en los educandos el uso de las herramientas matemáticas como una alternativa efectiva en la solución de dichos problemas. Promover en las ciencias básicas a manera de soporte el desarrollo de tecnologías que sean mas competitivas para los estudiantes de ciencias basicas. Se debe modificarse la metodología de la enseñanza, de tal manera que el estudiante participe en tareas que lo acerquen a su especialización. En el aula se debe promociona el desarrollo de habilidades de valor y que permitan la y reflexión individual y colectiva, motivar al alumno la exposición de sus criterios y juicios en un marco de respeto. La evaluación de los modelos curriculares vigentes, ponen de manifiesto la dificultad que los estudiantes tienen en la aplicación de herramientas matemáticas a casos planteados en asignaturas de la especialidad. Debe proporcionarse al estudiante las herramientas matemáticas y computacionales que le permitan realizar la modelación de los fenómenos naturales y sociales. La existencia de nuevas técnicas de enseñanza en causan al docente a que actúe en el proceso enseñanza aprendizaje como un facilitador, y participe mas activamente con la aportación de sus experiencias adquiridas en su labor docente, ya que en la realidad del

aprendizaje y el desarrollo trae consigo que en el alumno surja el interés, por adquirí mas conocimiento matemático que será la fuente de su desarrollo en las habilidades que ya obtenga para hacerle frente a la vida. Es necesario modificar los criterios de enseñanza aprendizaje con la finalidad de que el conocimiento sea más científico y objetivo, apegados a la realidad de la vida, con metodologías dinámicas centradas en la actividad del alumno. Debe analizarse la conveniencia o no de cursos propedéuticos o “cursos cero” como alternativa para corregir la deficiente formación del estudiante en bachillerato, y evitar las reprobaciones masivas en las asignaturas del área básica.

BIBLIOGRAFÍA.

1. Granado Peralta, Susana, y otros. “ La integración entre las ciencias básicas y las tecnologías es posible”. Universidad Tecnológica Nacional. Argentina. 2000. 2. Rogelio G. Garza Rivera. Universidad Autónoma de Nuevo León, México. “La enseñanza de las ciencias básicas en la formación de ingenieros” Revista Ingenierías, Septiembre – Diciembre 1999, Vol. II, N°. 5. 3. Rolando Delgado Castillo, y otros. “Las Ciencias Básicas y la formación del Ingeniero Mecánico”. Universidad de Cienfuegos, Cuba. 4. Carlos Enrique Frasser Sánchez. “Acerca de la enseñanza de las Ciencias Básicas en ingeniería utilizando la modelación matemática. Universidad INCCA de Colombia. 5. David de Ferranti, y otros. “Cerrando la brecha en educación y tecnología”. Estudio del Banco Mundial sobre América Latina y el Caribe. 2003. 6. Juan Carlos Ardón, y otros. “Diagnóstico del Plan de Estudios vigente de la carrera de Ingeniería Civil de la Universidad de El Salvador”. Junio de 2002.