Por lo general, en las materias de ingeniería se ha usado un método tradicional de enseñanza, caracterizado por un trabajo en el que el docente imparte una serie de conceptos, que el estudiante asimila como un actor pasivo del proceso de enseñanza-aprendizaje, en el cual los estudiantes conocen fórmulas, en mayor o menor cantidad, que procuran utilizar en función de los datos del problema, a fin de resolverlos de manera mecánica e irreflexiva, sin pensar qué están calculando [7].

De manera similar, esta apreciación la comparte [8], quien expresa que la dependencia en los libros de texto e instrucción masiva están obsoletas en la era de la información y la investigación; debe centrarse en evaluar y mejorar las metodologías de enseñanza, apropiando nuevas técnicas y tecnologías existentes.

Algunos autores como [9] presentan una visión acerca del cambio de paradigma de los docentes frente a la metodología utilizada en sus enseñanzas, planteando la necesidad de utilizar estrategias creativas que contrasten con las tradicionales, a fin de lograr una mayor motivación en los alumnos. Señala que es misión de los profesores fomentar en sus alumnos la actitud creativa, el ser capaces de enfrentarse con lo nuevo, improvisar, no temer al cambio sino a sentirse mejor con él. Esto significa que se debe enseñar y preparar al alumno no según los viejos modelos, sino en el nuevo sentido de formar alumnos “creativos”.

Ahora bien, en cuanto a cuáles deben ser las habilidades que deben poseer los futuros ingenieros al culminar sus estudios, la organización Accreditation Boardfor Engineering and Technology estableció una clasificación de habilidades cognitivas y profesionales dentro de las cuales, de acuerdo con la tabla 1, se pueden evidenciar: por un lado, la necesidad de identificar, formular y solucionar problemas de ingeniería; por otro, la necesidad de comprender los posibles impactos de las soluciones de ingeniería. Las anteriores son habilidades que las metodologías de enseñanza tradicionales no desarrolla profundamente. Por ello, este trabajo se fundamenta en la necesidad de involucrar al estudiante en su propio proceso de aprendizaje, para que pase de ser un actor pasivo (que observa, escucha, toma nota, lee libros, conceptualiza aisladamente) a ser uno activo en el conocimiento (que experimenta, propone soluciones a un problema, analiza resultados), capaz de tomar decisiones sobre algún problema.

Tabla 1 Fuente: adaptado de [10].

El aprendizaje basado en problemas (ABP) se define como una metodología centrada en el aprendizaje, en la investigación y en la reflexión que siguen los alumnos para llegar a una solución ante un problema planteado por el profesor [11].

Por lo general, en el proceso educativo en ingeniería, el docente explica una parte de la materia y para la evaluación de un porcentaje final propone un trabajo en el cual los estudiantes deben aplicar los conocimientos adquiridos en la materia durante el semestre. En este sentido, el ABP se presenta como una metodología para que los estudiantes adquieran los mismos conocimientos recibidos por medio de una clase magistral (problemas ficticios); pero que ahora los adquieran y apliquen en la solución de un problema real [12].

Autores como [4] definen al ABP como “un método de aprendizaje basado en el principio de usar problemas como punto de partida para la adquisición e integración de los nuevos conocimientos”. En esta metodología, los protagonistas del aprendizaje son los propios alumnos, que asumen la responsabilidad de ser parte activa en el proceso.

Así, el ABP ayuda al alumno a desarrollar diversas competencias, por ejemplo: resolución de problemas, toma de decisiones, trabajo en equipo o habilidades de comunicación (argumentación y presentación de la información) [13]. De igual manera, favorece la posibilidad de interrelacionar distintas materias o disciplinas académicas, en las que los alumnos trabajan en pequeños grupos. Para intentar solucionar un problema, los alumnos pueden (y es aconsejable) necesitar recurrir a conocimientos de distintos cursos ya adquiridos. Esto ayuda a que los estudiantes integren en un “todo” coherente sus aprendizajes [14].

En el campo del educativo existe especial interés en la puesta en práctica del ABP, como es el caso del trabajo de [15], quien concluye que el trabajo autónomo y colaborativo es imprescindible para el diseño e implementación del ABP en una asignatura, al hacer hincapié en que buena parte de su éxito radica en el trabajo autónomo del estudiante frente al problema planteado que busca una solución.

El ABP es y será relevante para la mejora de la calidad educativa, pues se aplica en diferentes áreas de las ciencias básicas, por ejemplo, los trabajos de [16], [17], en los cuales dicha metodología transforma el interés de los estudiantes hacia la comprensión de los temas y se evidencia el cambio por saber y aplicar los conceptos estudiados en sus diferentes realidades cotidianas. En el área de las ingenierías y campos relacionados han aparecido trabajos como los de [18], que aportan elementos de interés para el ABP: la creatividad en el diseño como elemento de interés en el aprendizaje y la lluvia de ideas para generar diseños. Otros aportes interesantes son los de [19] y [20], que muestran que el uso del ABP mejora la adquisición de competencias que corresponden a necesidades de la sociedad del conocimiento (autonomía, análisis crítico, trabajo en equipo y comunicación), así como median para la integración de conocimientos de diferentes disciplinas.

La definición del término creatividad depende de la perspectiva desde el cual se conciba. Para algunos es la destreza, la aptitud o la capacidad, y para otros tantos es un proceso de resolución de problemas o el resultado de algo nuevo [21]. Por tanto, aunque puede parecer que los términos creatividad e innovación son sinónimos, vale la pena detenerse en ellos para tener mayor claridad. Galeano [22] señala que la creatividad aporta renovadoras formas para analizar la naturaleza misma de un problema, y su estudio permite generar una gama de posibilidades de solución. Por otro lado, la innovación incorpora en sí misma una solución creativa, esto es, una transformación que se lleva a cabo con la finalidad de dar solución a un problema o superar una situación existente [23].

Una de las habilidades necesarias para promover la innovación y el desarrollo tecnológico es la creatividad, que identifica a los ingenieros y que puede ser desarrollada y fortalecida en los estudiantes de ingeniería. Por tanto, el proceso de enseñanza-aprendizaje debe evolucionar para formar ingenieros con habilidades creativas, capaces de tomar acciones de solución frente a un problema y participar de forma óptima en procesos de innovación tecnológica.

La enseñanza universitaria tiende a ser una estructura rígida, muy poco flexible en cuanto a metodologías de enseñanza; por tanto, se hacen necesarias competencias para incentivar el espíritu creativo e innovador al estudiante, haciendo uso de herramientas digitales que motiven la creatividad y el ingenio de los actores de la educación. Según [24], esto se consigue con la práctica; pero existen factores clave, como el ambiente de trabajo académico y la motivación, que influyen en su éxito. De manera similar, María Esther del Moral Pérez [25] ha enumerado una serie de factores que contribuyen a desarrollar la creatividad: el clima educativo de la clase, las actitudes del docente, la metodología didáctica empleada, los recursos y técnicas utilizadas y la creación de situaciones y actividades motivadoras.

Otro trabajo importante es el estudio de [26], quienes identificaron estrategias con el fin de fomentar la creatividad y la innovación en estudiantes de ingeniería: inclusión de la creatividad, la innovación y el emprendimiento en la formación de ingenieros no como materias electivas, sino como parte de la estructura medular de los programas de formación. Aquí, la metodología de enseñanza debe enfocarse de manera que el estudiante asimile los contenidos con un uso práctico y creativo. Entonces, al no realizarse cambios en el modelo de enseñanza-aprendizaje de la ingeniería, esta continuará perpetuando formas obsoletas que no responden a las necesidades del exigente entorno socioeconómico actual.

En esta investigación participaron 160 estudiantes pertenecientes a la asignatura Mecánica Aplicada, pertenecientes al segundo semestre del 2017. Esta asignatura se encuentra ubicada en el quinto semestre de la carrera de Ingeniería Industrial. Cada curso posee en promedio 38 estudiantes con una intensidad horaria de 4 horas semanales, en la que se usa una metodología tradicional (clases magistrales de tipo expositivo y prácticas de laboratorio).

En el programa de Ingeniería Industrial se desarrolló un trabajo de reconocimiento de los métodos de enseñanza-aprendizaje que concluyó en el 2014. Dicho trabajo mostró que no se desarrollan fuertemente las competencias relacionadas con la creatividad y la innovación en cada una de las áreas en las que se divide el programa académico, lo mismo que aquellas enfocadas en el desarrollo sostenible (figura 1a). De igual manera, se evidenció que los docentes de Ingeniería Industrial usan poco la estrategia del trabajo grupal colaborativo (pues la exposición magistral es la estrategia más utilizada); tampoco usan mucho software o tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para afianzar el aprendizaje del ingeniero industrial (figura 1b), y aunque en todas las áreas se usa el trabajo final como estrategia metodológica, para la evaluación de los conceptos asimilados por los estudiantes, estos se enfocan en la aplicación de los conceptos vistos en la materia que se cursa, mas no en solucionar problemas reales y cotidianos. En consecuencia, no se incentiva la creatividad, ni mucho menos se genera una innovación de algún proceso o fenómeno.

Figura 1

Figura 1

En la implementación del ABP se buscó resolver el problema de la generación de basura en una zona urbana residencial de la ciudad de Bogotá a través del diseño de dispositivos que ayuden a un mejor manejo de las basuras y su transporte de acuerdo con las normas técnicas colombianas.

Las fases del desarrollo de la metodología se muestran brevemente en la figura 2.

Figura 2

Conformación de grupos: los estudiantes trabajan en grupos colaborativos de seis personas, que les permiten adquirir conocimientos y responsabilidades, plantear soluciones y resolver conflictos propios del quehacer en grupo para la consecución de los objetivos previstos de un trabajo ingenieril real.

El instrumento de recopilación de datos consistió en un formulario que permitía colectar información acerca de la evolución de los estudiantes hacia el desarrollo del problema planteado, así como recoger las impresiones que en los estudiantes logró despertar la estrategia de solución de problemas. Debido al carácter exploratorio del trabajo, se diseñaron las preguntas con el propósito de obtener información de un listado de posibilidades; por lo tanto, la mayoría de las variables son de tipo politómicas, aunque también existen preguntas abiertas.