Este proyecto se centra en el desarrollo de una herramienta de hardware y software para la realización de laboratorios híbridos en la enseñanza de control de sistemas dinámicos en ingeniería eléctrica, electrónica, mecánica y mecatrónica con el objetivo de mejorar la experiencia de aprendizaje de los estudiantes. Para ello, se aprovecharán las tecnologías emergentes como el Internet de las Cosas (IoT), la comunicación en la nube, la realidad virtual y los gemelos digitales. El proyecto se fundamenta en la necesidad de integrar diferentes modalidades de laboratorio (presencial, remoto e híbrido) para potenciar el aprendizaje experiencial de los estudiantes, aprovechando las ventajas de cada modalidad.
La investigación se basa en la premisa de que las prácticas de laboratorio son esenciales para el aprendizaje en ingeniería porque permiten la adquisición de habilidades técnicas, la integración de la teoría con la práctica, la ampliación de la perspectiva y la motivación por aprender. Sin embargo, cada modalidad de laboratorio presenta sus propios beneficios y desafíos, y la integración de estas modalidades en un entorno híbrido puede ofrecer una solución más completa. El proyecto busca abordar la falta de evidencia empírica sobre los efectos de los laboratorios híbridos en el aprendizaje de control de sistemas dinámicos, explorando diferentes configuraciones y sus efectos en el aprendizaje.
La herramienta propuesta se desarrollará con el fin de apoyar a los estudiantes en sus procesos de aprendizaje, integrando al menos dos experimentos (uno remoto y uno físico) conectados a la internet de las cosas (IoT). Se utilizarán tecnologías como la comunicación en la nube para la gestión de datos y la realidad virtual (mediante gemelos digitales) para la visualización y la interacción con el experimento. Esta herramienta permitirá a los estudiantes acceder a los experimentos desde cualquier lugar y en cualquier momento, facilitando la repetición de experimentos y la interacción con los sistemas propuestos.
Para evaluar la herramienta, se diseñará y llevará a cabo un estudio de investigación educativa que analizará los efectos del laboratorio híbrido en el aprendizaje de control de sistemas dinámicos. Se recopilarán datos cuantitativos y cualitativos para analizar la mejora en el aprendizaje, la motivación y la participación de los estudiantes. Los resultados del estudio se documentarán para contribuir al conocimiento sobre el uso de laboratorios híbridos en la educación en ingeniería. Este proyecto, al integrar tecnologías emergentes y explorar la efectividad de los laboratorios híbridos, busca ofrecer una solución innovadora para la enseñanza de control de sistemas dinámicos en ingeniería electrónica, fomentando un aprendizaje más práctico, interactivo y significativo.
Este proyecto se enmarca en dos áreas clave de la Universidad Nacional de Colombia:
(1) Tecnologías Convergentes (nanotecnología, informática, cognotecnología) e Industrias 4.0, centrado en Inteligencia Artificial.
(2) Humanidades, Ciencias Sociales y Desarrollo Humano con Equidad.
Los dos primeros objetivos específicos se lograrán mediante procesos de ingeniería, mientras que los tres restantes se abordarán con métodos de investigación educativa. El proyecto integra tecnologías como IoT, comunicación en la nube, realidad virtual y gemelos digitales para enriquecer la comprensión teórica y la experiencia educativa. El laboratorio híbrido propuesto combina tecnología avanzada y aprendizaje experiencial para hacer la educación más inclusiva y accesible, apoyando a estudiantes en sistemas dinámicos y control, y beneficiando a docentes en Colombia e internacionalmente. Con un enfoque multidisciplinario, el proyecto busca mejorar la educación en ingeniería en Colombia y es replicable globalmente, con la colaboración de investigadores de Francia y Brasil. |