Luz Marina Torrado Gómez

Es docente de ingeniería civil en la Universidad Pontificia Bolivariana, Seccional Bucaramanga, Colombia. MSc. en Geotecnia de la Universidad Industrial de Santander. Especialista en Gerencia e Interventoría de Obras Civiles e Ingeniera Civil de la Universidad Pontificia Bolivariana, Seccional Bucaramanga. Tecnólogo en Obras Civiles en la Universidad Francisco de Paula Santander de Cúcuta. Subgerente de la empresa INGEAS SAS. ORCID: 0000-0001-8941-7344. Integrante del Grupo de Investigación, Detección de Contaminantes y Remediación, DeCoR de la Universidad Pontificia Bolivariana - UPB y Pontificia Universidad Javeriana - PUJ.

Contacto: luz.torrado@upb.edu.co

María Fernanda Serrano Guzmán

Es docente de ingeniería civil en la Pontificia Universidad Javeriana de Cali, Colombia. Dra. en Ingeniería Civil de la Universidad de Puerto Rico, Recinto Universitario de Mayagüez, MSc. en Ingeniería de la Universidad de Puerto Rico Recinto Universitario de Mayagüez, Especialista en Ingeniería Ambiental de la Universidad Pontifica Bolivariana Seccional Bucaramanga. Especialista en Gerencia de Proyectos de Construcción, e Ing. Civil de la Universidad Industrial de Santander. ORCID: 0000-0002-7366-6597. Integrante del Grupo de Investigación, Detección de Contaminantes y Remediación, DeCoR de la Universidad Pontificia Bolivariana - UPB y Pontificia Universidad Javeriana - PUJ.

Contacto: maria.serrano@javerianacali.edu.co

Norma Cristina Solarte Vanegas

Es docente de ingeniería civil en la Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga, Colombia. MSc. en Vías terrestres de la Universidad del Cauca. Especialista en transporte de la Universidad Nacional de Colombia. Especialista en ingeniería de caminos de montaña de la Universidad Nacional de San Juan, Argentina, título convalidado por el ICFES como especialista en vías terrestres. Ingeniera civil de la Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga. ORCID: 0000-0002-2392-3663. Integrante del Grupo de Investigación, Detección de Contaminantes y Remediación, DeCoR de la Universidad Pontificia Bolivariana - UPB y Pontificia Universidad Javeriana - PUJ.

Contacto: norma.solarte@upb.edu.co

Aprendizaje basado en problemas

en los laboratorios de Ingeniería Civil

Luz Marina Torrado Gómez

María Fernanda Serrano Guzmán

Norma Cristina Solarte Vanegas

© Luz Marina Torrado Gómez

© María Fernanda Serrano Guzmán

© Norma Cristina Solarte Vanegas

© Editorial Universidad Pontificia Bolivariana

Vigilada Mineducación

Aprendizaje basado en problemas en los laboratorios de Ingeniería Civil

ISBN: 978-958-764-530-9

Escuela de Ingeniería

Facultad de Ingeniería Civil

Dirección de Investigaciones y Transferencia- DIT

Seccional Bucaramanga

Arzobispo de Medellín y Gran Canciller UPB: Mons. Ricardo Tobón Restrepo

Rector General: Pbro. Julio Jairo Ceballos Sepúlveda

Rector Seccional Bucaramanga: Presbítero Gustavo Méndez Paredes

Vicerrectora Académica Seccional Bucaramanga: Ana Fernanda Uribe Rodríguez

Decano de la Escuela de Ingenierías: Edwin Dugarte Peña

Director de la Facultad de Ingeniería Civil: Norma Cristina Solarte Vanegas

Gestora Editorial Seccional Bucaramanga: Ginette Rocío Moreno Cañas

Editor: Juan Carlos Rodas Montoya

Coordinación de Producción: Ana Milena Gómez Correa

Diagramación e Ilustración Portada: Juan Esteban Casas Tejada

Corrección de Estilo: Dora Luz Muñoz Rincón

Dirección Editorial:

Editorial Universidad Pontificia Bolivariana, 2018

E-mail: editorial@upb.edu.co

www.upb.edu.co

Telefax: (57)(4) 354 4565

A.A. 56006 - Medellín - Colombia

Radicado: 1646-18-10-17

Prohibida la reproducción total o parcial, en cualquier medio o para cualquier propósito sin la autorización escrita de la Editorial Universidad Pontificia Bolivariana.

Diseño epub:

Hipertexto – Netizen Digital Solutions

Contenido

Introducción

1. Planteamiento del problema

2. Marco conceptual y epistemológico

3. El aprendizaje basado en problemas

3.1 Recuento del proceso de integración de la investigación en los laboratorios

4. Bases del modelo implementado

4.1 Intencionalidad formativa

4.2 Opción curricular

4.3 Concepción del docente

4.4 Concepción del estudiante

4.5 Concepción de aprendizaje, enseñanza y didáctica

4.6 Concepción de evaluación

5. Consideraciones generales para la aplicación del ABP y del AC en laboratorios de Ingeniería Civil

5.1 Programa de clase

5.2 Elementos instruccionales para el desarrollo de los laboratorios

5.3 Aprendizaje colaborativo y aprendizaje basado en problemas de materiales de construcción

5.3.1 Con relación al cemento

5.3.2 Con relación al agregado fino

5.3.3 Con relación al agregado grueso

5.3.4 Con relación al diseño de mezclas de concreto

5.4 Aprendizaje colaborativo y aprendizaje basado en problemas de resistencia de materiales

5.4.1 Con relación al comportamiento de los materiales a compresión

5.4.2 Con relación al comportamiento de los materiales a tensión

5.4.3 Con relación al comportamiento de los materiales a la dureza

5.4.4 Con relación al comportamiento de los materiales ante esfuerzos de impacto

5.4.5 Con relación al comportamiento de los materiales ante esfuerzos de flexión

5.4.6 Con relación al comportamiento de los materiales ante esfuerzos combinados

5.5 Aprendizaje colaborativo y aprendizaje basado en problemas en pavimentos

5.5.1 Con relación al comportamiento de la subrasante

5.5.2 Con relación al comportamiento de las capas granulares

5.5.3 Con relación al comportamiento de los materiales bituminosos

5.5.4 Con relación al comportamiento de las mezclas asfálticas

5.5.5 Con relación al comportamiento de los adoquines

5.5.6 Con relación al comportamiento de la capa de rodadura en concreto

5.5.7 Con relación a los ensayos de campo

5.5.8 Con relación a los ensayos de laboratorio

6. Impactos relevantes

6.1 Aplicación del Modelo Pedagogico Integrado en el semillero de investigación

6.1.1 Antecedentes

6.1.2 Relevancia del MPI en el proceso de investigación formativo del semillero

6.1.3 Descripción de la experiencia de formación basada en investigación

6.1.4 Impacto del Modelo Pedagógico Integrado en docentes y estudiantes

7. Conclusiones y recomendaciones

8. Glosario

9. Referencias bibliográficas

Lista de tablas

Tabla 1

Tabla 2 Ensayos a caracterizar

Tabla 3 Matriz de número de muestras

Tabla 4 Matriz de número de muestras

Tabla 5

Tabla 6

Tabla 7

Tabla 8

Tabla 9

Lista de figuras

Figura 1. Muelle

Figura 2. Muro de contención

Figura 3. Muelle sobre el río

Figura 4. Pórtico

Figura 5. Piso

Figura 6. Puente

Figura 7. Puente colgante

Figura 8. Vigas metálicas

Figura 9. Esquema esfuerzo vs deformación para diferentes aceros

Figura 10. Cercha

Figura 11. Cubiertas

Figura 12. Teleférico

Figura 13. Cable – vuelo

Figura 14. Puente rural

Figura 15. Puente grúa

Figura 16. Cercha

Figura 17. Vista isométrica de la cercha

Figura 18. Vista frontal de la cercha

Figura 19. Vista frontal de la cercha – detalles

Figura 20. Diseño de platina para la conexión de la cercha

Figura 21. Detalle de los nodos en la cercha

Figura 22. Aplicación de carga y apoyos en viga a flexión

Figura 23. Detalle de la viga en concreto – madera. Sección Grupo 1

Figura 24. Detalle de la viga en concreto – aluminio. Sección Grupo 2

Figura 25. Detalle de la viga en concreto – polímero. Sección Grupo 3

Figura 26. Detalle de la viga en concreto – aluminio. Sección Grupo 4

Figura 27. Detalle de la viga en concreto – madera. Sección Grupo 5

Figura 28. Detalle de la viga en concreto – madera. Sección Grupo 6

Figura 29. Detalle de la viga en concreto – aluminio. Sección Grupo 7

Figura 30. Detalle de la viga en concreto – polímero. Sección Grupo 8

Figura 31. Detalle de la viga en concreto – aluminio. Sección Grupo 9

Figura 32. Vista de una carretera antes y después de pavimentada

Figura 33. Vía carretera de Bucaramanga – Barrancabermeja

Figura 34. Vía carretera La Ruta del Sol

Figura 35. Vía multicarril Bucaramanga – Floridablanca

Figura 36. Tensiones y deformaciones producidas por cargas de tráfico

Figura 37. Planta de Esgamo vía Barrancabermeja – Santander

Figura 38. Planta de Esgamo vía Barrancabermeja – Santander

Figura 39. Ubicación Aereopuerto Palonegro – Bucaramanga

Figura 40. Proyecto vía Colegio Jaibaná

Introducción

La revisión permanente de las prácticas de laboratorio que se realizaban hasta el 2008, en la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Pontificia Bolivariana, Seccional Bucaramanga, arrojó una evidencia de la costumbre de los estudiantes de copiar conclusiones de los cursos anteriores y, en ocasiones, hasta de los resultados de estos ensayos. Se observaba también, con preocupación, que se manifestaba desmotivación de los estudiantes ante una práctica de laboratorio, siendo esta una actividad relevante en el ejercicio profesional y, particularmente, del relacionado con el desempeño ocupacional del ingeniero civil. Esto conllevó repensar las estrategias y a que se buscara inyectar el dinamismo y entusiasmo propios de las mentes jóvenes.

La iniciativa del sistema universitario de la Universidad Pontificia Bolivariana de impulsar el proceso de formación, al considerar un Modelo Pedagógico Integrado fundamentado en la investigación, fue una directriz acogida por las directivas académicas de la Seccional Bucaramanga. Entonces, a partir del 2009, desde la Vicerrectoría Académica y siguiendo los lineamientos del decano de la Escuela de Ingenierías, un grupo de docentes inició el proceso de reelaboración de las prácticas de laboratorio, en procura de que se perfilara la Seccional como una Universidad con énfasis en investigación.

En la Facultad de Ingeniería Civil se iniciaron unos seminarios permanentes sobre discusión pedagógica, en los cuales se fueron definiendo los perfiles instruccionales y las competencias esperadas para los distintos laboratorios. Como resultado de este ejercicio de reflexión se presenta este libro, cuyo objetivo es divulgar los resultados de la implementación del Modelo Pedagógico Integrado en el currículo de Ingeniería Civil, particularmente, en los laboratorios de Materiales de Construcción, Resistencia de Materiales y Pavimentos, con el fin de que la lectura del mismo aporte a los procesos de reforma curricular vigentes. Se destaca que la aplicación de esta metodología está aportando en la actualidad resultados positivos por cuanto el estudiante es protagonista de su propio aprendizaje, desarrolla su estilo particular de aprender, bajo la motivación constante del docente hacia hábitos de lectura e investigación que fortalecen el proceso enseñanza-aprendizaje.

Este sistema de enseñanza en donde la investigación hace parte de las herramientas pedagógicas no desconoce las prácticas educativas del pasado; es decir, en la metodología actual, el proceso de enseñanza-aprendizaje se acompaña de material instruccional, preparado como apoyo a la apropiación del conocimiento por parte del estudiante, lo que facilita la labor del docente. De ahí que, referentes bibliográficos como los manuales de laboratorios de Resistencia de Materiales, Materiales de Construcción y Pavimentos, aún disponibles en Biblioteca, y otros, en medio digital desarrollados en la plataforma virtual para estos cursos, aún son consultados y nutren la experiencia pedagógica de la actualidad. Es de resaltar que este material de apoyo ha sido y es de una importancia sin igual, pues permite que los estudiantes desarrollen adecuadamente las diferentes prácticas y que tengan en cuenta, solo en algunos casos, actualizar el procedimiento y especificaciones con relación a la normativa vigente en el país.

Finalmente, es importante mencionar que este documento ha sido desarrollado bajo los lineamientos del grupo de investigación, Detección de Contaminantes y Remediación, DeCoR, el cual desde su fundación ha desarrollado una linea de educación.

1. Planteamiento del problema

Entre las deficiencias encontradas en los procesos de enseñanza y aprendizaje se identificaron como principales: la falta de motivación del estudiante por los laboratorios, pues se evidenciaba gran entusiasmo y dedicación, por parte de la mayoría, hacia el componente teórico de la asignatura; desinterés por las prácticas; y una tendencia a repetir (copiar) las conclusiones de los experimentos de años anteriores.

De igual forma, la enseñanza de los laboratorios se limitaba a aprender procedimientos de ensayos, convirtiéndolos en recetas que se repetían semestre a semestre, lo que mostraba baja eficacia en promover los conocimientos y comprensiones superiores del aprendizaje (Comité de Graduados de Educación en Ciencia, Washington, 1997), lo que lo convertía en un proceso monótono y aburrido, en donde solo el docente poseía el conocimiento y, a la vez, impedía al estudiante actuar y desarrollar el potencial que tiene (Serrano et al., 2010; Serrano et al., 2011).

También era una constante la poca investigación fuera de las fuentes, que ya se tenían establecidas como material de apoyo, y si había necesidad de investigar, bastaba con el buscador Google de internet y hacer copia fiel de lo allí encontrado, sin ninguna extracción ni análisis crítico.

De esta forma, la creatividad e ingenio estaban ausentes en el desarrollo de las prácticas de laboratorio, en cambio, la actividad de memorizar era la capacidad preponderante. Se observaba, entonces, que gran parte de la metodología empleada estaba en contravía del aprendizaje autónomo, el cual se centraba en la lectura constante, la investigación, experimentación y comprobación, mediante la indagación de lo aprendido teóricamente; puntos tenidos en cuenta en la formulación del presente proyecto educativo (Serrano et al., 2010; Serrano et al., 2011; Solarte et al., 2011).

2. Marco conceptual y epistemológico

conductivismo, cognitivismoconstructivismo,