Aprendizaje en experiencias y aprendizaje adaptativo como estrategias didacticas para mejorar la enseñanza de los aspectos estructurales en arquitectura.

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Título :	Aprendizaje en experiencias y aprendizaje adaptativo como estrategias didacticas para mejorar la enseñanza de los aspectos estructurales en arquitectura.
Autor :	Santa Ana Lozada, Perla Rafael Santa Ana Lozada, Lucia Gabriela
Fecha de publicación :	2016
Resumen :	La arquitectura implica conocer aspectos estructurales así como constructivos para llegar a una solución resistente, funcional y estética. Actualmente existe en los estudiantes de arquitectura reticencia al aprendizaje de estos temas por considerárseles complejos, recurriendo el alumno a obtener el conocimiento suficiente para aprobar las materias sin generar un entendimiento y síntesis de afectación en la solución del objeto arquitectónico. El objetivo del aprendizaje significativo sobre estas temáticas consiste en que el alumno entienda los fundamentos mecánicos que se producen en los elementos estructurales mediante la reproducción, observación y relación de la respuesta física con los conceptos teóricos (mecánica de materiales y estática) ante distintas condiciones de trabajo e inducir al estudiante a realizar la síntesis del conocimiento aplicado en la fase proyectual al mostrar la aplicación de los elementos estructurales estudiados dentro de distintos proyectos arquitectónicos como parte de su sistema estructural. Un medio empleado para lograr este objetivo, como se ha desarrollado en distintas universidades nacionales y extranjeras, es la aplicación de dos estrategias didácticas manejadas por separado hasta el momento: Aprendizaje basado en la experiencia y aprendizaje adaptativo. Este proyecto propone el aplicar ambas estrategias didácticas para generar el conocimiento significativo en los alumnos a través de las siguientes acciones: a) Se plantea la adquisición de dos modelos comerciales y la construcción a medida de cuatro modelos educativos, teniendo estos modelos físicos la finalidad de despertar en el estudiante todos sus sentidos y a través de ellos pueda verificar, analizar y comprender el comportamiento mecánicos de los elementos estructurales; con estos cinco modelos se abarcan los temas básicos de las materias de sistemas estructurales III, IV, V y VI (plan de estudios 1999 y 2016, Facultad de Arquitectura, FA) como son: tensión, compresión, pandeo, flexión uniaxial, efectos dinámicos por sismo. La propuesta de adquirir dos modelos comerciales parte de que estos modelos son empleados en distintas escuelas europeas demostrando abarcar todos los aspectos mecánicos estructurales requeridos con gran precisión, además de presentar una construcción robusta que permite tener una vida útil de estos modelos de más de 5 años dando servicio a miles de usuarios, redituando su costo a largo plazo. Los otros cuatro modelos serán construidos en el mismo laboratorio de estructuras con la ayuda de alumnos dentro de programa de servicio social en caso de ser factible o sean fabricados por algún especialista en el material empleado para asegurar su calidad y durabilidad. * Creación de 8 modelos virtuales. Estos modelos aprovecharán las ventajas de desarrollarse como realidad aumentada, proponiendo desarrollar simulaciones del comportamiento mecánico de los elementos aislados así como su comportamiento al formar parte de un sistema estructural. El alumno podrá modificar el comportamiento mecánicos de los elementos mediante la manipulación virtual así como evaluar el conocimiento adquirido dentro del mismo modelo, obteniendo una retroalimentación en tiempo real. Los esfuerzos estudiados dentro de estos modelos virtuales son: tensión en funiculares, compresión, pandeo, flexión en vigas (uniaxial), flexión en columnas (biaxial), Vigas alma abierta, comportamiento de marcos rígidos ante cargas gravitacionales, cargas accidentales. Estos temas forman parte de los cursos de sistemas estructurales III, IV, V y VI así como en los cursos de construcción del Taller de arquitectura V y VI (plan de estudios 1999 y 2016 FA). Para la creación de estos modelos se propone estabelecer el libreto de la simulación por realizar incluyendo la teoría, desarrollo de la evaluación acorde a la estrategia de aprendizaje adaptativo y la fase de programación será desarrollada por una empresa con experiencia en el manej
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5091
metadata.dc.contributor.responsible:	Santa Ana Lozada, Perla Rafael
metadata.dcterms.callforproject:	2016
metadata.dc.coverage.temporal:	2016-2018
metadata.dcterms.educationLevel:	nivel superior
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	Generar conocimiento significativo de los conceptos generales de mecánica estructural en los estudiantes de arquitectura mediante la utilización de un proceso de enseñanza-aprendizaje basado en la estrategia de aprendizaje basado en experiencias y aprendizaje adaptativo;para ello se recurrirá al uso de prácticas de trabajo con modelos físicos y virtuales, a través de los cuales el alumno observará, analizará, comprenderá, sintetizará y evaluará el conocimiento teórico y práctico estructural para aplicarlo en el diseño de objetos arquitectónicos. Para lograr este objetivo se crearan en un periodo de dos años catorce modelos, seis físicos y ocho virtuales,así como catorce practicas de trabajo para cada modelo con sus respectivos apuntes, mismos que permitirán al alumno aprender los conceptos básicos de mecánica estructural; Todo ello se desarrollará y alojará en el nuevo laboratorio de estructuras de la Facultad de Arquitectura de la UNAM. El uso de los modelos y prácticas, aún cuando están enfocadas al perfil de los alumnos de la facultad de arquitectura cursando las materias de sistemas estructurales y construcción (Taller de arquitectura) donde se abordan los aspectos teóricos estructurales experimentados con los modelos (segundo y tercer año de la carrera de arquitectura), servirá también para analizar conceptos cubiertos en semestres superiores y en determinadas asignaturas del programa de maestría en arquitectura, en el campo de conocimiento de tecnología. Los modelos virtuales, por su naturaleza, permitirán utilizar adicionalmente la estrategia didáctica de aprendizaje adaptativo, con lo que el alumno podrá evaluar por si mismo el conocimiento adquirido (visualizando sus errores y comprendiendo el origen de los mismos) después de la realización de las prácticas realizadas con estos. Finalmente se realizará una evaluación para determinar la eficiencia del uso de ambas estrategias de aprendizaje en el conocimiento adquiridos por los alumnos, determinando los logros y oportunidades de mejora tanto en los modelos como en las prácticas desarrolladas. Así mismo se evaluará y mejorará en cada etapa tanto las simulaciones generadas en los modelos virtuales así como la eficiencia y claridad de las prácticas. Estos resultados se darán a conocer a las autoridades de la Facultad de Arquitectura, además de presentar los mismos en foros nacionales e internacionales referentes a la enseñanza de la arquitectura.
metadata.dc.description.hypothesis:	A partir de la experimentación física y virtual de los principios básicos de mecánica estructural estudiados dentro de las materias de sistemas estructurales III, IV, V y VI así como en el área de construcción que forma parte del Taller de Arquitectura V y VI, los futuros arquitectos podrán generar conocimiento significativo sobre el comportamiento de elementos y sistemas estructurales, integrandolos dentro del objeto arquitectónico desde su etapa proyectual. En un futuro estos arquitectos podrán generar soluciones atrevidas e innovadoras factibles, a partir de los conocimientos estructurales y constructivos asimilados.
metadata.dc.description.strategies:	El proyecto contará con 4 fases a realizarse en dos años. El tiempo considerado para cada fase consta de seis meses aproximadamente: Primer año Fase 1.Estrategia para la enseñanza-aprendizaje de los conceptos de esfuerzos simples: tensión y compresión. Temáticas sist.estruct. IV y VI,Construcción V y VI. Se crean 2 modelos virtuales, se adquiere 1 modelos físico comercial y se fabrica 1 modelo sencillo. Las temáticas abordadas para los modelos virtuales, serán el significado de los esfuerzos de tensión y compresión, su distribución de esfuerzos y deformaciones longitudinales y transversales, función como elemento estructural así como su relación con los sistemas estructurales donde se encuentran (puentes y acueductos romanos con arcos, puentes solucionados con funiculares y cubiertas con tensores) así como su repercusión constructiva sobre proyecto arquitectónico. Los modelos físicos por realizar son elementos a compresión y tensión. Se propone la adquisición de un modelo a base de un arco biarticulado con puntos de aplicación de carga el cuál servirá para estudiar sus esfuerzos con base a su geometría, los empujes en los extremos del arco, relación claro a carga que puede cubrir, deformaciones y esfuerzos generados al empotrar el arco en los extremos. Se construirá, mediante el apoyo de alumnos de servicio social una funicular bajo distintas condiciones de carga para demostrar la tensión y la generación de distintas geometrías de acuerdo a la colocación de la carga. Se generarán las 2 primeras prácticas para los modelos físicos. En la primera etapa se presentará el equipo por emplear, las instrucciones a seguir por parte de los estudiantes, preguntas específicas para invitar a la observación y sensación de los efectos por ser comprendidos; en la segunda etapa se presentarán ligas de internet con ejemplos de obras con el tipo de elementos estructurales estudiados en la práctica, casos específicos comentados para realizar la síntesis del conocimiento adquirido con las construcciones reales y retos para que el alumno seleccione soluciones para casos proyectuales hipotéticos. Se creará un apartado especial para el profesor,el cuál plantea las temáticas por estudiar, efectos por observar y posibles variaciones de la problemática planteada al alumno para dicha práctica. Fase 2.Estrategia para la enseñanza-aprendizaje de los conceptos:pandeo, y vigas de alma abierta. Temáticas de sist. estruct. V y VI, Construcción V y VI. Modelos virtuales. Se crean los sig.dos modelos virtuales los cuales abordarán los efectos mecánicos de: pandeo sobre elementos esbeltos (relación de esbeltez, radio de giro, longitud efectiva de pandeo, carga crítica) y descomposición de la flexión en par de fuerzas en armaduras isostáticas (elementos, nudos, cargas, triangulaciones). Se realiza 1 modelo físico de una viga para observar los efectos de flexión sobre un elemento. Se realizan 3 prácticas referente a los modelos virtuales desarrollados en la fase I (elementos a tensión y compresión) así como para el modelo virtual que aborde la temática de efectos de pandeo. Se imprimen las primeras 3 prácticas para iniciar a trabajar con los modelos en grupos de 10 personas.Se evalua el uso de los primeros modelos(aproximadamente 5) para comenzar a recibir retroalimentación y realizar mejoramiento sobre los alcances de los modelos, facilidad de uso, entendimiento del problema. Segundo año Fase3. Estrategia para la enseñanza-aprendizaje de los conceptos de flexión en vigas, columnas y marcos rígidos. Temáticas de sist. estructurales V y VI,Construcción V y VI. Se realizarán 3 modelos virtuales, los cuales presentaran:a) flexión en vigas (eje neutro, esfuerzos tensión y compresión internos, inercia, módulo de sección elástico, deflexión);b) Flexión en columnas, flexión biaxial, segundo momento de inercia,flexo-tensión y flexo-compresión, efectos de pandeo; c) comportamiento global de un sistema de marco rígido ante cargas gravitacionales. Se adqui
metadata.dc.description.goals:	Primer año. Generación de 4 modelos virtuales : Modelo funicular para comprender el trabajo de elementos a tensión, su deformación, aplicación en la arquitectura y comportamiento como sistema estructural. Modelo Anti-funicular para comprender el trabajo de elementos a compresión, su deformación, aplicación en la arquitectura así como comportamiento en un sistema estructural. Modelo de pandeo por compresión para comprender los efectos de la compresión en elementos esbeltos dependiendo sus condiciones de frontera. Modelo de armaduras o vigas de alma abierta, presentando descomposición de la flexión en un par de fuerzas gracias a la triangulación, nombre de elementos, deformaciones de armaduras, esfuerzos. Construcción de 2 modelo físicos: Modelo comportamiento elementos a tensión mediante funiculares, observando geometrías, esfuerzos bajo distintas caídas, reacciones. Modelo de una viga para demostrar la flexión y sus efectos de forma general, cualitativa, deformación, reacciónes. Adquisición de 1 modelo educativos comercial. Modelo de un arco articulado en dos puntos con aplicación de distintas cargas, verificando las condiciones de deformación de una funicular al cambiar la posición de las cargas, significado de articulación y su aspecto en proyectos reales así como detalles constructivos. Creación de 5 Prácticas completas. Se generan 5 prácticas, una para cada modelo tanto virtual como físico, relacionando los conceptos teóricos manejados en clase con el fenómeno físico observado así como los efectos en sistemas estructurales y su relación dentro del proyecto arquitectónico. Cada práctica presentará los siguientes incisos: Introducción, hipótesis, Objetivo, Desarrollo, Observaciones y respuesta a preguntas específicas, conclusiones del experimento sobre el modelo, relación con sistemas estructurales y proyecto arquitectónico, solución de un problema específico aplicando los conceptos aprendidos. Evaluación de modelos y prácticas. Se establece una metodología para evaluar: a) el desempeño de los modelos; b) desempeño de las prácticas; c) funcionamiento de la estrategia didáctica en el aprendizaje de los aspectos estructurales en los alumnos de arquitectura; d) índice de generación de conocimiento significativo en los alumnos. Segundo periodo: Creación de 4 modelos virtuales. Modelo de flexión en vigas, presentando los conceptos de eje neutro, rotación y curvatura, módulo elástico, esfuerzos y momento resistente. Modelo de flexión en columnas, haciendo hincapié en los efectos de flexión en una y dos direcciones, esfuerzos de tensión y/o compresión, peralte, deflexión. Modelo de comportamiento de marcos rígidos ante cargas gravitacionales, presentando los conceptos de giro, deformación, curvatura, elementos mecánicos. Modelo de comportamiento de marcos rígidos ante cargas sísmicas, presentando los conceptos de rigidez, masa, periodo, distorsiones, espectro de diseño sísmico, coeficiente sísmico, amortiguadores. Adquisición de 1 modelo comercial: Modelo mostrando el pandeo en elementos esbeltos de acuerdo a las condiciones de frontera, verificar el concepto de relación de esbeltez, efectos sobre proyecto arquitectónico y sistemas estructurales. Generación de 2 modelos físicos: Modelo de un marco flexible en una dirección, estudiando los efectos sísmicos sobre el mismo al colocarse sobre una mesa vibratoria unidireccional ya sea casera o profesional, demostrando los efectos de vivir en una zona sísmica como lo es la República Mexicana. Modelo de un marco rígido de una crujía un nivel mostrando su comportamiento de deformaciones, distribución de carga y efectos sobre proyecto arquitectónico. Creación de 9 Prácticas completas. De los modelos virtuales así como físicos faltantes de práctica, se genera su correspondiente instructivo y elementos de aprendizaje. Evaluación de modelos y prácticas. Se presentan los resultados finales de la evaluación de los modelos, su efectividad en la generación de con
metadata.dc.description.selfAssessment:	Se logró a pesar de modificación importante en el presupuesto original generar los productos establecidos y algunos modelos adicionales ya que se valoró la ventaja de usar herramientas digitales las cuales se habían propuesto pero no se conocía su nivel de alcance y potencial hasta comenzar a desarrollarlas y probarlas. Con base en lo anterior, este proyecto dió un giro en el proyecto apoyando de forma importante los modelos virtuales sin dejar de producir los modelos físicos prometidos. Al evaluar el uso de los modelos tanto físicos como virtuales junto con sus prácticas correspondientes se encontró: Las prácticas realizadas con modelos físicos permitió a los alumnos sensibilizarse con el fenómeno que estudiaban sin embargo la síntesis de aplicación no se alcanzó como en el caso de las aplicaciones con los modelos virtuales, los cuales introducen al estudiante a un ambiente real para ver los efectos. Los modelos virtuales presentan el inconveniente de que el alumno puede perderse en el mundo gráfico que está observando, por lo cual debe hacerse hincapié en el objetivo del juego con el estudiante. En ambos casos, modelos virtuales y modelos físicos, el contar con una guía teórica y pasos a seguir es vital para alcanzar el objetivo propuesto en este proyecto de mejorar la síntesis del conocimiento: el profesor se vuelve un guía junto con la práctica mientras el alumno experimenta, siente y aplica. Cuando se siente perdido, la misma práctica aún sin estar presente el profesor, lo ubica y ayuda a resolver cada reto. Es muy importante realizar cada ejercicio por escrito además de forma gráfica o manual, para ayudar al proceso de asimilación del conocimiento Se espera en una segunda etapa, solicitar la continuación para seguir con este proyecto PAPIME y poder seguir generando modelos virtuales y físicos con otras tecnologías y otros temas, además de dar mantenimiento a las aplicaciones generadas de forma que sigan vigentes por mucho tiempo.Aun cuando muchas otras instituciones educativas han volteado al e-learning como medio de mejorar el aprendizaje, muy pocas han puesto en marcha programas para innovar y facilitar con la tecnología actual la generación de medios para que los alumnos adquieran no solo conocimiento sino el manejo de las herramientas tecnológicas que emplearán en un futuro
metadata.dc.description.goalsAchieved:	• Se generaron 12 modelos virtuales agrupados en 4 temáticas principales: tensión, compresión, pandeo y flexión. • Se generaron dos aplicaciones llamadas “APPRENDESTRUCTO 1 y 2” para tabletas y teléfonos celulares, apoyados con la colaboración de DGTIC, para albergar los 12 modelos virtuales. Las aplicaciones gozan de simulación virtual y realidad aumentada, son de libre acceso a la comunidad de la UNAM tanto para Android como para IOS. Se pueden bajar ahorita dos de las 4 prácticas en Play Store y App Store. Se entregarán en tableta las 4 prácticas con los 12 modelos para su revisión pues aún les tomará 3 semanas para subir la versión completa y con derechos de autor al sitio de descarga. • Se construyeron 3 modelos físicos: Funiculares (tema: tensión), Vigas (tema: flexión), Armaduras. • Se adquirieron 2 modelos físicos educativos comerciales: a) Arco biarticulado marca TecQuipment STR10 con su respectivo marco de aluminio STR1 y lector de fuerza STR1A. (tema: compresión) b) Mola Model Structure (temas: marcos rígidos, semi-rígidos y sismo). • Creación de 19 prácticas que acompañan a los modelos tanto virtuales como físicos, • Manual para el laboratorio virtual y físico de Sistemas Estructurales de la Facultad de Arquitectura compilando las 19 prácticas generadas, una para cada modelo tanto físico como virtual. • Evaluación de las prácticas y adquisición del conocimiento de los temas abordados por los modelos virtuales y físicos. • Publicación artículo con el nombre “ E-Learning como estrategia de integración del conocimiento estructural en el aspecto proyectual Arquitectónico” publicado en las memorias del Tercer Encuentro Universitario de Mejores Prácticas de uso de TIC en la Educación, UNAM. • Presentación del proyecto con los modelos virtuales en forma de Apprendoestructo + práctica en el Tercer Encuentro Universitario de Mejores Prácticas de uso de TIC en la Educación, UNAM. • Artículo “Apprendestructo: Aplicación que integra el conocimiento estructural dentro del proyecto arquitectónico”. Publicación Repentina, mes de octubre 2017, págs. 21-23, Facultad de Arquitectura, UNAM. • Publicación “Unam utiliza realidad virtual en la enseñana de la arquitectura” Fundación Unam, 12 septiembre de 2017, www.fundacionunam.org.mx/unam-al-dia/ • Presentación de Apprendestructo en la Feria de Hannover, 23-27 abril 2018 dentro del apartado de Innovación en la Educación, por parte de la Coordinación de la Investigación Científica, UNAM. http://www.hannovermesse.de/home • Creación y publicación de 2 videos de Apprendestructo para su difusión tanto por parte de la Facultad de Arquitectura como por parte de la Coordinación de Investigación Científica, UNAM.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Arquitectura
metadata.dc.subject.DGAPA:	Arquitectura
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
metadata.dc.contributor.coresponsible:	Santa Ana Lozada, Lucia Gabriela
Aparece en las colecciones:	4. Área de las Humanidades y de las Artes

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