Actividades interdisciplinarias en las asignaturas Ingeniería de Procesos I y Química General I en primer año de la carrera de Ingeniería Química

Interdisciplinary activities for the subjects Process Engineering I and General Chemistry I in the first year of Chemical Engineering career

MSc. Marlen Villalonga-González, MSc. Milagros Ugarte-Marchena, MSc. Nadia Aguirre-Azahares, MSc. Raquel García-Lora

Facultad de Química, Universidad de Camagüey, Cuba, milagros.ugarte@reduc.edu.cu, raquel.garcia@reduc.edu.cu

RESUMEN

En el 1^er año de la carrera Ingeniería Química de la Universidad de Camagüey existe un insuficiente tratamiento interdisciplinario entre Ingeniería de Procesos I (IP I) y Química General I (QG I). Mediante el presente trabajo se implementaron actividades interdisciplinarias basadas en la integración de los contenidos de IP I y QG I: seminarios integradores, presentación y defensa de proyectos de curso, teniendo como base los nexos entre los contenidos de las disciplinas planteadas, así como las estrategias curriculares. Los métodos empleados fueron: análisis-síntesis y técnicas de trabajo grupal, además las técnicas del Positivo-Negativo-Interesante (PNI) después del seminario integrador, la encuesta luego de la defensa del trabajo final en IP I. Las actividades interdisciplinarias favorecieron la motivación de los estudiantes, y contribuyeron a la ampliación y profundización de los conocimientos, tanto en ellos como en los profesores, destacándose su contribución a una mayor y mejor comprensión de los procesos en estudio.

Palabras clave: interdisciplinariedad, integración, actividades interdisciplinarias.

ABSTRACT

In the 1^st year of the career the Chemical Engineering career the University of Camagüey has an in sufficient interdisciplinary treatment between the subjects Process Engineering I and General Chemistry I. The objective of this research is to implement interdisciplinary activities based on the contents integration of the subjects PE I and GCh I, in order to contribute to the student training. The interdisciplinary activities were integrative seminars, presentation and defense of course projects, taking into consideration the links between the subjects content and curriculum strategies. The method used: of analysis-synthesis and the group work techniques, the technique of positive-negative-interesting, the interview technique, after evaluation of the final work in the subject PE I. The interdisciplinary activities increased the motivation of students and contributed to increasing and deepening of knowledge, for both the student and the teachers, highlighting its contribution to greater and better understanding of the processes under study.

Keywords: interdisciplinarity, integration, interdisciplinary activities.

INTRODUCCIÓN

- Aprender a conocer: Aprender a aprender, educación permanente para la actualización de conocimientos, actitud positiva hacia el aprendizaje.

- Aprender a hacer: Influir sobre el entorno, dar respuesta a nuevas situaciones en la escuela, la vida familiar, y el ejercicio de la profesión.

- Aprender a ser: Responsabilidad personal, sistema de valores traducido en las experiencias cotidianas, realización personal.

- Aprender a vivir juntos, clave para la convivencia en paz, exige conocimiento y aceptación de los otros, su cultura /1/.

El currículo actual de los planes de estudio proporciona al alumno de conocimientos específicos de diversas materias. Sin embargo, pocos cursos permiten la integración de conocimientos en forma interdisciplinaria, tal y como se requiere en el ejercicio profesional.

En la actualidad, el problema de la integración de conocimientos a través de la intradisciplinariedad, la interdisciplinariedad y la transdisciplinariedad ha sido reconocido como una de las cuestiones pedagógicas más importantes por el significado teórico y práctico que tiene para el perfeccionamiento del proceso docente educativo, ya que una ciencia individual no puede solucionar los problemas científicos que se presentan en un mundo tan cambiante /2/.

El trabajo plantea el siguiente problema: insuficiente tratamiento interdisciplinario en el desarrollo de las asignaturas Ingeniería de Procesos I y Química General I.

Por lo que el objetivo del mismo es: implementar actividades interdisciplinarias basadas en la integración de los contenidos de Ingeniería de Procesos I (IPI) y Química General I (QGI) que contribuyan a la formación del estudiante.

La interdisciplinariedad ha sido defendida históricamente atendiendo al anhelo de reunificar el saber, o a la necesidad de investigar multilateralmente determinadas áreas de la realidad, y en los últimos años ha cobrado mayor trascendencia por la creciente complejidad de los problemas que se presentan y por su probada eficacia en la búsqueda de soluciones prácticas, pues la interdisciplinariedad no se enseña ni se aprende, apenas se vive, se ejerce, por eso exige una nueva pedagogía, una nueva comunicación.

Se define la interdisciplinariedad como una manera de pensar y de actuar para resolver los problemas complejos y cambiantes de la realidad, con una visión integrada del mundo, en un proceso basado en relaciones interpersonales de cooperación y de respeto mutuos, es decir, es un modo de actuación y una alternativa para facilitar la integración del contenido, para optimizar el proceso de planificación y dar tratamiento a lo formativo /3/.

La definición anterior no solo justifica los nexos que se puedan establecer entre los sistemas de conocimientos de una disciplina y otra, sino también aquellos vínculos que se puedan crear entre los valores y habilidades entre las diferentes asignaturas.

Un aspecto esencial en el tratamiento interdisciplinario son los espacios compartidos, en que la interacción que se produce entre profesores, profesores y estudiantes, estudiantes y estudiantes, y estudiantes y otras personas de la comunidad que promueven la comunicación, propician momentos favorables para la colaboración entre ellos, la necesidad y satisfacción de la ayuda, la adquisición del hábito de escuchar, el convencimiento de respetar los criterios de los demás, y la habilidad de realizar preguntas inteligentes para buscar respuestas a sus necesidades, intereses e inquietudes de la vida práctica /4/.

Es conocido que muchos de los planes de estudio de las universidades cubanas no poseen un carácter interdisciplinario, es decir, sus diseños están sobre bases disciplinarias, y que la mayoría de los docentes tienen concepciones teóricas acerca de la interdisciplinariedad, pero desconocen cómo llevarlas a la práctica educativa, por lo que los estudiantes asimilan los conocimientos de forma fragmentada.

Las ventajas de la interdisciplinariedad en el Proceso Docente Educativo se citan a continuación: e limina las fronteras entre las disciplinas, aumenta la motivación de los estudiantes, disminuye el volumen de información a procesar y a memorizar, el estudiante desarrolla más las habilidades intelectuales, prácticas y de trabajo docente, se forman normas de conducta acordes con el sistema de valores que requiere la sociedad, logra un pensamiento más lógico, crítico, reflexivo e integrador, eleva la calidad del trabajo metodológico y aumenta la superación del claustro /5/.

MATERIALES Y MÉTODOS

Para la realización del trabajo fue aplicado el método sintético-analítico, que permitió obtener nuevas relaciones esenciales entre los programas de QG I e IP I, y para ello fue necesario determinar los nodos de articulación interdisciplinarios, los cuales se definen como aquellos contenidos de un tema, de una disciplina o asignatura, que incluyen conocimientos, habilidades y los valores asociados a él, y que sirven de base a un proceso de articulación interdisciplinaria en una carrera universitaria dada, para lograr la formación más completa del egresado, es decir, el futuro profesional.

Para el logro de lo anterior se realizaron sesiones de trabajo entre los profesores de ambas asignaturas, con el objetivo de analizar los contenidos de las mismas que podían trabajarse de forma interdisciplinaria. Un análisis similar se realizó con los sistemas de habilidades y los sistemas de valores de ambas asignaturas.

Una vez realizado el análisis anterior, se planificó un seminario integrador y para el desarrollo del mismo, los estudiantes partieron del análisis de procesos de producción con los que ya venían trabajando en la asignatura IP I, aplicando técnicas de trabajo en grupo. En dicho seminario participaron los profesores de ambas asignaturas, y tuvo una evaluación única para la que se tomó en cuenta la orientación previa que incluyó los siguientes aspectos de cada una de las asignaturas:

- Descripción del proceso, identificando las áreas más influyentes en el costo del producto y la calidad a obtener, especificando las causas que lo motivan.

- Análisis del efecto de posibles cambios en las variables de operación y las consecuencias que tendrían en la calidad y los costos del proceso, basado en los fenómenos que tienen lugar (físicos, químicos, biológicos, etcétera).

- Reacciones químicas implicadas en el proceso, en la limpieza y en las plantas auxiliares.

- Análisis de las principales fuentes de riesgos de contaminación, accidentes y daños al medio ambiente incluido el hombre. Reacciones químicas nocivas al medio ambiente y posibles afectaciones. Medidas de prevención. Afectaciones económicas por estas causas.

- Descripción del destino y posible tratamiento de los residuales (en caso de existir) para evitar afectaciones sobre el medio ambiente.

- Conclusiones. Criterios de los autores acerca de:

Importancia del proceso.

Medidas a tomar para alcanzar en los productos la calidad planificada.

Influencia del proceso en el medio ambiente.

- Bibliografía consultada.

La orientación del seminario tuvo propósitos comunes para ambas asignaturas, con lo cual se facilitó la preparación de los estudiantes.

En el seminario se evaluó a los estudiantes de forma individual y colectiva, teniendo en cuenta la exposición, respuestas a las preguntas y entrega del informe. Se emplearon diferentes tipos de evaluación: autoevaluación, coevaluación y heteroevaluación. Al finalizar el seminario integrador, a los estudiantes se les aplicó la técnica del PNI con el objetivo de obtener su valoración sobre el mismo.

Con posterioridad los estudiantes realizaron el período de vínculo laboral correspondiente a la asignatura IP I en un centro de producción afín a la carrera. La guía orientadora para el desarrollo de esta actividad y la elaboración del informe correspondiente, contemplan igualmente la aplicación del contenido de la asignatura QG I en el análisis de cada proceso. En la discusión del trabajo final participaron profesores de IPI y QGI. Tanto para el seminario como para la discusión del trabajo final del vínculo laboral, les fue orientada la búsqueda de información en ambas asignaturas.

Finalmente se aplicó la técnica de encuesta a los estudiantes, con el objetivo de conocer sus opiniones acerca de la interdisciplinariedad entre las asignaturas de IP I y QG I. La misma contempló los aspectos que aparecen a continuación, teniendo en cuenta las opciones:

Totalmente _______ Bastante _________ Parcialmente _______ Nada_______

C ______ CP ________ S ________ T _______ PL _______ VL _______

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Para llegar a determinar las relaciones esenciales entre los programas de QG I e IP I, y partiendo de los objetivos de cada una, se llegó a los resultados que se reflejan a continuación:

Objetivo de IPI

Aplicar, a un nivel productivo, los principios del materialismo histórico y dialéctico, los conceptos y leyes de la Física y la Química accesibles a su conocimiento, y los elementos básicos de la Ingeniería de Procesos, al análisis de los rasgos esenciales de la industria química, a través del análisis de un proceso cualquiera mediante una estrategia generalizada que tenga, como finalidad última, la reducción del costo de producción y/o mejorar algunas de las características de la calidad total del sistema productivo, la identificación del carácter tóxico de las sustancias involucradas, y la valoración de los riesgos potenciales en la industria de procesos, la identificación de las operaciones básicas y su razón de ser en un proceso, así como la identificación de los fenómenos físicos y químicos presentes en un proceso.

Objetivo de QG I:

Inferir las principales propiedades físicas y químicas de las sustancias inorgánicas simples o compuestas binarias a partir de las estructuras que se derivan de los modelos generales que explican el enlace iónico, covalente y metálico, calculando además la proporción en que intervienen las sustancias en un proceso químico con la aplicación de las leyes de la estequiometría, las propiedades coligativas, así como las formas de expresión de las concentraciones de una disolución empleando el sistema internacional de unidades.

Objetivo común para ambas asignaturas

Analizar los procesos productivos teniendo en cuenta las transformaciones fenomenológicas (físicas, químicas y bioquímicas), costo y calidad de los mismos para que se logre la integración de los contenidos entre las asignaturas IP I y QG I. Del análisis de la categoría contenido, se establecieron los nexos entre los sistemas de conocimientos, de habilidades y de valores entre ambas asignaturas, como se aprecia en la figura 1.

Integración de los Sistemas de Conocimientos de IPI y QGI

La asignatura Ingeniería de Procesos I consta de cuatro temas:

- Características generales de la industria de procesos.

- Análisis de procesos.

- La toxicidad en la industria de procesos.

- Uso de la información científico-técnica.

En todos los temas se aprecian vínculos interdisciplinarios con la asignatura QG I, pero se destacan los temas 2 y 3, que son los que se tuvieron en cuenta en el desarrollo del trabajo. A continuación se muestran los sistemas de conocimientos de los temas en análisis y la integración de los mismos (la tabla 1).

TABLA 1. CONOCIMIENTOS COMUNES A LAS ASIGNATURAS INGENIERÍA DE
PROCESOS I Y QUÍMICA GENERAL I

Integración de los sistemas de habilidades de IPI y QGI

Del análisis con los sistemas de habilidades de ambas asignaturas, se muestra el proceso de integración de los mismos (tabla 2).

TABLA 2. HABILIDADES COMUNES PARA LAS ASIGNATURAS INGENIERÍA DE
PROCESOS I Y QUÍMICA GENERAL I

En la tabla 3 se muestra el sistema de valores comunes desarrollado con los estudiantes en las diferentes actividades docentes efectuadas.

TABLA 3. VALORES COMUNES PARA LAS ASIGNATURAS INGENIERÍA DE
PROCESOS I Y QUÍMICA GENERAL I

Aspectos comunes en los sistemas de evaluación de IP I y QG I

- Producción de jabón

Reacción de saponificación.

- Producción de helado

Limpieza química: reacción de neutralización (ácido + base = sal + agua)

- Producción de cal viva y cal hidratada

Reacción de obtención de CaO y Ca(OH)₂ (reacciones de descomposición de los carbonatos de calcio y magnesio).

MgCO₃ -> MgO(s) + CO₂(g)

Ca CO₃ -> CaO(s) + CO₂(g)

CaO(s) + H₂O(l) -> Ca(OH)₂(s)

. Plantas auxiliares (generador de vapor): reacción de combustión de hidrocarburos.

.  Tratamiento de agua (eliminación de dureza: CaCO₃ y Mg CO₃)

. Limpieza química: reacción de neutralización (ácido + base = sal + agua).

Considerando los resultados de la aplicación de la técnica del PNI al finalizar el seminario, se identificaron seis categorías principales de evaluación:

1) Integración entre las asignaturas IP I y QG I.

2) Profundización y sistematización de conocimientos/aspectos técnicos.

3) Evaluación.

4) Vínculo alumno-profesor y alumno-alumno.

5) Insuficiente preparación de los alumnos.

Los resultados obtenidos se muestran en la figura 2.

Como se aprecia, en cuatro de las categorías identificadas no fueron planteados aspectos negativos, destacándose como muy positivo e interesante la integración entre las asignaturas IP I y QG I. En solo dos de las categorías se identificaron aspectos negativos: la insuficiente preparación de algunos alumnos para el seminario y las fuentes de información limitadas.

Luego del desarrollo de la etapa del vínculo laboral, e n la discusión del trabajo final participaron profesores de IPI y QGI, lo cual favoreció el interés y motivación de los estudiantes y contribuyó a la ampliación y profundización de los conocimientos, tanto en ellos como en los profesores que participaron en dicha actividad.

La figura 3 muestra los resultados de las preguntas 1, 3-8, de la encuesta aplicada a los estudiantes, en las cuales se emplea una misma categoría de respuestas.

Su análisis aporta las valoraciones siguientes:

Pregunta 1. El 66,66 % de los estudiantes marcó la opción bastante respecto a que los profesores integran el contenido de sus asignaturas. Sólo el 18,18 % marcó la opción parcialmente.

Pregunta 3. Un 54,54 % de los estudiantes plantean que materializaron la aplicación de la QG I en los diferentes procesos estudiados en IP I de forma total, mientras que el 42,42 % opina que fue bastante, lo que muestra un resultado favorable en este sentido.

Pregunta 5. El 51,51% de los estudiantes marcó la opción bastante respecto a que las actividades interdisciplinarias les permitieron lograr una mayor y mejor comprensión de los procesos estudiados, y el 42,42 % marcó la opción totalmente, lo que favoreció la aplicación de los conocimientos químicos a los diferentes procesos.

Pregunta 6. Las actividades interdisciplinarias realizadas contribuyeron a la motivación y desarrollo de los intereses cognoscitivos, por cuanto el 57,57 % de los estudiantes consideró que fue de forma total, y el 33,33 % que fue bastante.

Pregunta 7. Se observa como el trabajo grupal contribuyó a elevar las relaciones interpersonales y el colectivismo, puesto que el 51,51 % manifestó un cumplimiento total en este sentido, y el 42,42 % consideró que fue bastante, lo que tributó a la formación de valores en estos aspectos.

Pregunta 8. Se constata la participación y protagonismo de los estudiantes en estas actividades, ya que el 51,51 % consideró que fue bastante, y el 42,42 % que fue totalmente.

La figura 4 muestra los resultados correspondientes a la pregunta 2, relacionada con la aplicación de la interdisciplinariedad en diferentes asignaturas.

Pregunta 2. En cuanto al proceso de integración de las asignaturas, el orden, en forma descendente es el siguiente:

IPI y QGI --------- 100 %

Algebra --------- 42,42 %

A ---------- 42,42 %

Los estudiantes fueron partícipes de la integración entre las asignaturas IPI y QGI.

La figura 5 muestra los resultados correspondientes a la pregunta 9, relacionada con los tipos de clase donde puede aplicarse mejor la interdisciplinariedad.

Pregunta 9. A criterio de los estudiantes, los tipos de clases que más se prestan para lograr la interdisciplinariedad entre las asignaturas IPI y QGI son, en orden descendente: VL = 90, 9 % CP = 75, 75 % S = 60, 60 % T = 45, 45 % PL = 36, 36 % y C = 15, 15%.

A partir de este resultado se infiere que las mayores posibilidades las ofrecen el vínculo laboral, las clases prácticas y los seminarios, mientras que ven las menores posibilidades en las prácticas de laboratorio y las conferencias.

Se debe señalar que sólo en los ítems (1) y (4) los estudiantes marcaron, en alguna medida, la opción parcialmente (18,18 %), y en ningún ítem se marcó la opción nada.

CONCLUSIONES

- Se implementaron actividades interdisciplinarias basadas en la integración de los contenidos de las asignaturas Ingeniería de Procesos I y Química General I, que contribuyeron de forma positiva a la formación del estudiante.

- Los resultados de la encuesta corroboran que la implementación de las actividades interdisciplinarias contribuyeron a una mayor y mejor comprensión de los procesos en estudio, así como al desarrollo de los intereses cognoscitivos y el trabajo grupal, incrementando el protagonismo de los estudiantes e identificando los tipos de clases más propios para lograr la interdisciplinariedad.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. ALONSO, H. "Apuntes sobre las investigaciones interdisciplinarias". Revista Cubana de Educación Superior. 1994, 14(2), 130-133.

2. BERMEJO CORREA, R. M. "Metodología para el tratamiento de las relaciones interdisciplinarias entre Química y Biología en la Facultad Obrera y Campesina". Universidad pedagógica José Martí. Camagüey. Tesis en opción al Grado Científico de Doctor en Ciencias Pedagógicas. 2009.

3. CABALLERO CAMEJO, Cayetano A. "La interdisciplinariedad de la Unidad Básica Integradora Proyecto, en la Universidad Bolivariana de Venezuela. Una necesidad en la formación y el desarrollo del nuevo profesional". Revista IPLAC., 2010, 3.

4. COLECTIVO DE AUTORES. "La interdisciplinariedad en el proceso de Enseñanza Aprendizaje de las Ciencias". Pedagogía 2011. La Habana: Ministerio de Educación. 2011.

5. DELORS, Jackes. Informe UNESCO. 2010.

Recibido: 15/04/2015
Aceptado: 23/08/2015