Las ingenierías incluyen entre sus competencias la capacidad para proyectar y construir elementos complejos, siendo necesario en la formación de los futuros ingenieros el desarrollo de la inteligencia espacial. Gardner definió en 1983 la inteligencia espacial como “la habilidad para percibir el mundo visual con precisión, para transformar y modificar lo percibido y para recrear experiencias visuales incluso en ausencia de estímulos físicos” (Gardner, 1998). Posteriormente diversos estudios, como Vergara et al.(2019) y Jarque-Bou et al. (2020), formularon que los modelos 3D mejoran la visión espacial de los estudiantes más que la delineación 2D. Estos son algunos de los muchos estudios que han demostrado que la manipulación de elementos tiene muy buenos resultados en el aprendizaje. 

El Método Lógico Geométrico es un sistema lógico de análisis de problemas geométricos. Permite razonar ordenadamente y evaluar un problema geométrico, analizando su determinación y vías de solución. Es un método fundamental para las materias STEAM que proporciona una sistemática de pensamiento base para resolver problemas. Por tanto, la asimilación del mismo por parte de los estudiantes es fundamental para la adquisición de competencias propias de titulaciones de ingeniería, así como para la resolución de problemas en distintos ámbitos de sus vidas.

Algunos estudiantes de ingeniería presentan dificultades de razonamiento abstracto y de visualización espacial de piezas, que pueden mejorar con la comprensión del Método Lógico Geométrico. En este proyecto se plantean unas dinámicas de aprendizaje basadas en la manipulación de elementos especialmente diseñados para la comprensión del Método Lógico Geométrico, presentadas al estudiante en una serie de retos y juegos.

Este proyecto aporta un modelo para facilitar la mejora de estas competencias. La intervención se desarrollará principalmente en la asignatura de “Expresión Gráfica” de la titulación del Grado en Ingeniería Aeroespacial, en colaboración con dos asignaturas del Master Universitario de Formación del Profesorado de Educación Secundaria Obligatoria, Bachillerato y Formación Profesional (especialidades Expresión Gráfica y Tecnología). "Expresión Gráfica" tiene una carga lectiva de 6 ECTS y una media de 650 estudiantes repartidos en 9 grupos. Cuenta con clases de teoría y clases de prácticas. Dentro del conjunto de alumnos hay perfiles que carecen de la enseñanza base del Dibujo Técnico, y del desarrollo óptimo de la visión espacial, lo que les impide alcanzar su máximo potencial. La contribución será especialmente relevante para aquellos estudiantes que presentan mayores dificultades para desarrollar un pensamiento geométrico o abstracto.

La iniciativa propuesta se ha diseñado con cuatro fases de actuación: Diseño, Desarrollo, Evaluación y Divulgación, que abarcan la definición de las dinámicas y el desarrollo de los elementos que se proporcionarán a los estudiantes durante el desarrollo de la intervención, su posterior validación y la diseminación de resultados a la comunidad educativa.

Debido a la necesidad de manipulación física, los elementos utilizados durante la experiencia formativa serán fabricados mediante impresión 3D. Una vez creadas estas piezas se desarrollará el trabajo en los grupos de clase. Se plantearán una serie de retos centrados en metodología del Método Lógico Geométrico, que deberán resolver mediante la manipulación de los elementos físicos. Estos retos irán aumentando de dificultad a medida que los alumnos vayan avanzando en su resolución. Este material se hará disponible en un repositorio virtual, para facilitar su uso en otros centros educativos.

Al finalizar la propuesta los alumnos habrán alcanzado el máximo nivel propuesto. Las competencias que se trabajarán en la experiencia educativa serán:

• CE05 - Capacidad de visión espacial y conocimiento de las técnicas de representación gráfica, tanto por métodos tradicionales de geometría métrica y geometría descriptiva, como mediante las aplicaciones de diseño asistido por ordenador.
• CG3 - Capacidad para identificar y resolver problemas aplicando, con creatividad, los conocimientos adquiridos.
• CG4 - Capacidad para integrarse y formar parte activa de equipos de trabajo. Trabajo en equipo.

Referencias:

• Bonetto, V. A., & Calderón, L. L. (2014). La importancia de atender a la motivación en el aula. Recursos de Psicología y Educación.
• Dere, H., & Kalelioglu, F. (2020). The effects of using web-based 3D design environment on spatial visualisation and mental rotation abilities of secondary school students. Informatics in Education, 19(3), 399-424. https://infedu.vu.lt/journal/INFEDU/article/656/info
• Gardner, H. (1983). Frames of Mind: The Theory of Multiple Intelligences. New York: Basic Books. (Traducción castellana de la segunda edición: Estructuras de la mente. La teoría de las inteligencias múltiples. México: Fondo de Cultura Económica, 1993).
• Gutiérrez, J. M. (2010). Estudio y evaluación de contenidos didácticos en el desarrollo de las habilidades espaciales en el ámbito de la ingeniería vol.I. Valencia.
• Jarque-Bou, N., Roda-Sales, A., Plumed, R., & Gracia-Ibáñez, V. (2020). Estudio comparativo de metodologías de dibujo técnico para entrenar la visión espacial. 24th International Congress on Project Management and Engineering. http://dspace.aeipro.com/xmlui/bitstream/handle/123456789/2578/AT09-018_20.
• Rodríguez, D. V., & Rubio, M. P. (2013). Una innovadora metodología para ejercitar la capacidad de visión espacial de los estudiantes de ingeniería. Revista de Docencia Universitaria.
• Vergara Rodríguez, D., Rubio Cavero, M. P. & Lorenzo, M. (2019). On the Use of PDF-3D to Overcome Spatial Visualization Difficulties Linked with Ternary Phase Diagrams. Education Sciences, 9, Education Sciences, 2019, Vol.9. https://www.mdpi.com/2227-7102/9/2/67

Los objetivos principales que se pretenden alcanzar con la propuesta son:

• Estimular la capacidad de visualización espacial del alumnado, así como de comprensión del Método Lógico Geométrico.
• Desarrollar capacidades transversales, como el trabajo en equipos de forma activa.
• Mejorar la comprensión de problemas espaciales.

Estos objetivos se encuentran alineados con los resultados de aprendizaje de la asignatura principal donde se llevará a cabo la experiencia:

• RA88 - Desarrollo de la capacidad de análisis e interpretación gráfica de enunciados, propiedades y situaciones de diversa índole planteados en contextos de ingeniería.
• RA90 - Conocimiento de los principios generales sobre diseño geométrico.
• RA89 - Desarrollo de la capacidad de abstracción e idealización.
• RA91 - Conocimiento de las principales herramientas y técnicas de representación.

A su vez se trabajarán en las asignaturas correspondientes al Máster de Formación del Profesorado los resultados de aprendizaje:

• RA136 y RA246 - Conocer las aplicaciones de las herramientas de dibujo asistido por ordenador, sus posibilidades profesionales y la relación con los métodos tradicionales de dibujo.
• RA137 y RA247 - Conocer las limitaciones técnicas de las herramientas gráficas y la importancia de las bases conceptuales de los modelos formales de creación de formas geométricas
• RA250 - Conocer el proceso de creación de objetos corpóreos mediante técnicas de impresión 3D, sus posibilidades y limitaciones

Esta propuesta busca mejorar las deficiencias en la comprensión de problemas geométricos y razonamiento visual. Las estrategias que adquieran en este contexto no solo serán muy relevantes a la hora de mejorar los resultados académicos en las asignaturas de expresión gráfica, sino en el análisis e interpretación física de los conceptos de otras materias del ámbito de la ingeniería como pueden ser la física, la mecánica, la química, etc.

Es por todos reconocida también la relación que tiene la capacidad visoespacial con profesiones como la arquitectura y muchas ingenierías, en las que los diseños se realizan en un espacio tridimensional y cuyos elementos constructivos precisan de un predimensionado. Muchas de estas actividades profesiones tienen con una relación directa con los ODS:

• Objetivo 4 Educación de calidad
• Objetivo 8 Trabajo decente y crecimiento económico
• Objetivo 11 Ciudades y comunidades sostenibles

Los aspectos que se trabajan en la propuesta forman parte de una enseñanza de base para el individuo, ya que es una enseñanza competencial que les proporciona estrategias para enfrentarse a problemas complejos y se fomenta la reflexión y el análisis frente a la repetición y memorización de procedimientos sin ese análisis previo.

El proyecto constará de cuatro fases:

1. Diseño: En la primera fase se preparará la intervención, desarrollando los elementos necesarios (repositorio de objetos 3D) y la metodología a implementar. Para ello se diseñarán las piezas con las que los alumnos deberán interactuar, así como los retos que se les plantearán a lo largo de la intervención. Estos retos se diseñarán con distintos grados de dificultad de forma que los estudiantes vayan superando niveles y enfrentándose cada vez a retos más complejos.
2. Desarrollo: Los estudiantes participarán en el aula en las dinámicas de aprendizaje con el material diseñado en la fase anterior. La secuencialidad de la dificultad de los objetos permitirá alcanzar de forma progresiva las destrezas descritas de forma progresiva.
3. Evaluación: Durante y tras el desarrollo del proyecto se procederá a evaluar la intervención, analizando los resultados obtenidos. También se realizará una encuesta final para analizar el resultado de la implantación del proyecto.
4. Divulgación: Finalmente se procederá a la divulgación de los resultados de la aplicación de la intervención en congresos de Innovación educativa como: INTED, CSEDU, EDUTEC, etc y la publicación de artículos en revistas como: Revista de Innovación Educativa (RIE) y otras.

Para la medición de resultados se analizarán los documentos desarrollados por los estudiantes participantes en el proyecto. Además, se analizarán los resultados con los obtenidos en cursos previos en los que no se ha desarrollado el proyecto, con objeto de analizar las diferencias obtenidas respecto de las destrezas trabajadas, al aplicar la metodología propuesta respecto de los métodos clásicos de enseñanza que se aplican actualmente.

Uno de los objetivos del proyecto es facilitar su posible implementación en otros centros. Para ello se elaborará:

• Un repositorio abierto de los modelos de las piezas, tanto en formatos exportables de descripción geométrica (Modelado de sólidos y superficies), como en formatos para su impresión por métodos aditivos.
• Documentación de las dinámicas de aprendizaje diseñadas y sus técnicas de implementación en asignaturas básicas.
• Propuestas de actuaciones transversales con otras asignaturas de ingeniería.

Se desarrollará un blog con enlaces a las piezas y la explicación de la iniciativa. A su vez, si los resultados son los esperados, se desarrollará un artículo o comunicación de congreso para difundir la experiencia educativa.

Colaboración con otras cátedras de Dibujo Técnico de las Escuelas de la UPM que les pueda interesar esta iniciativa para completar el catálogo de piezas y su uso en docencia. También está previsto difundir y colaborar con este proyecto a los Centros de Secundaria que imparten en Bachillerato Dibujo Técnico I y/o II, mediante los alumnos del Master de profesorado (ICE-UPM).