Aprendizaje-basado-en-retos-Laboratorios-Interactivos-para-el-Desarrollo-de-Proyectos-Integradores

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Rafaela Villalpando Hernández, René Joaquín Díaz Martínez 
División de Ingeniería, 
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Laguna, 
rafaela.villalpando@itesm.mx, renejdm@itesm.mx. 
Resumen: 
En este trabajo se presenta un reporte de la implementación y los resultados obtenidos del proyecto 
programa NOVUS 2013. En este proyecto se aplicaron las técnicas de aprendizaje basado en la 
investigación y aprendizaje basado en desarrollo de proyectos, para la realización de proyectos 
integradores por alumnos de últimos semestres de las carreras de ITIC e IMT. 
Palabras clave: aprendizaje bajado en la investigación, aprendizaje basado en desarrollo de proyectos, 
técnicas didácticas. 
1. Introducción 
Se ha demostrado en diferentes artículos [1], 
que el uso de técnicas didácticas ayuda a 
redefinir el proceso de enseñanza-aprendizaje, 
además es útil para proponer orientaciones 
científicas para problemas didácticos. El 
aprendizaje basado en la investigación [2] tiene 
como antecedente, los cuestionamientos que 
Ernest Boyer hace acerca del rol de los 
profesores en la universidad, y de la falta de 
oportunidades de participación de los 
estudiantes en la actividad científica y de 
investigación. Por otro lado, la técnica de 
aprendizaje basado en desarrollo de proyectos 
[3], busca desarrollar las competencias que 
permitan a los estudiantes resolver problemas 
reales en equipos multidisciplinarios. En este 
artículo se reporta la metodología de 
implementación de estas dos técnicas 
didácticas, para el desarrollo de proyectos 
integradores por estudiantes de últimos 
semestres de las carreras de ITIC e IMT. 
2. Metodología 
El desarrollo de este proyecto se puede dividir 
en tres etapas. En la primera etapa se 
seleccionaron las materias de las carreras de 
IMT e ITIC donde se detectó que los alumnos ya 
contaban con una formación que les permite 
asimilar e implementar las técnicas didácticas de 
aprendizaje basado en desarrollo de proyectos y 
aprendizaje basado en investigación, de esta 
forma se escogieron materias de séptimo a 
noveno semestre de dichas carreras. En esta 
misma etapa se diseñaron un conjunto de 
prácticas que les permitiera a los estudiantes 
complementar su formación, con el objetivo de 
que contaran con los conocimientos y 
competencias necesarias para el desarrollo de 
proyectos y de una investigación. Durante una 
segunda etapa, se detectaron los dispositivos y 
equipamiento necesario para llevar a cabo en su 
totalidad las prácticas de laboratorio diseñadas 
en la etapa anterior, así como el proyecto o 
investigación final. Por último, en la tercera 
etapa los alumnos seleccionaron los proyectos a 
desarrollar o se integraron a proyectos e 
investigaciones propuestas por los 
coordinadores del programa. Durante esta etapa 
final es donde se aplicaron las dos técnicas 
didácticas, en las cuales se fundamenta este 
proyecto. 
3. Desarrollo 
Como se mencionó anteriormente, durante esta 
etapa se implementaron las técnicas didácticas 
indicadas como base para el desarrollo de 
proyectos e investigaciones por parte de 
alumnos de las carreras de ITIC e IMT. 
3.1 Desarrollo de un laboratorio 
autónomo 
En la etapa final, la de desarrollo, se implementó 
un laboratorio autónomo con participación de los 
alumnos de la carrera de ITIC. Este término 
hace referencia a un laboratorio donde los 
equipos son monitoreados por medio de un 
sistema de identificación por radiofrecuencia 
(RFID), el cual se desarrolló por medio de la 
técnica de aprendizaje basado en proyectos. 
 
Este laboratorio autónomo se realizó con la 
intención de que los alumnos del semestre en 
curso y de los siguientes semestres, pudieran 
hacer uso de las instalaciones o equipos de 
laboratorio sin la necesidad de la presencia de 
un administrador de este. El sistema de 
laboratorios autónomos se diseñó para 
continuamente estar verificando la presencia de 
los equipos dentro de un rango de distancia 
(sala de laboratorio), y en cuanto se detectara la 
ausencia de algún equipo se comunicara 
remotamente con el profesor o alumno 
encargado. En la figura 1 se muestra el 
diagrama de flujo de la comunicación entre los 
equipos a los cuales se les instaló las etiquetas 
de RFID, el lector y el sistema. Además, se hace 
referencia a los equipos utilizados durante el 
desarrollo del sistema para el laboratorio 
autónomo. 
 
 
Figura 1. Diagrama de comunicación del sistema 
de monitoreo por RFID. 
3.2 Desarrollo de proyectos y temas 
de investigación 
Una vez que se tuvo acceso al equipo necesario 
y a una sala de laboratorio auto-gestionada, se 
procedió a trabajar con una segunda generación 
de estudiantes utilizando el mismo esquema de 
enseñanza-aprendizaje basada en las técnicas 
didácticas ya mencionadas. 
Los estudiantes implementaron un banco de 
prácticas que se diseñaron durante la etapa 
inicial, como preparación previa al desarrollo de 
su proyecto o investigación. Al término de estas 
prácticas, los estudiantes se integraron a los 
proyectos o investigaciones propuestas por los 
asesores de este programa, para posteriormente 
realizar su proyecto en base a una metodología 
 
1. Identificación del problema. 
2. Formulación de hipótesis. 
3. Estudio del estado del arte. 
4. Diseño, desarrollo y validación del proyecto 
o tema de investigación. 
5. Conclusiones y trabajo futuro. 
tiempo de desarrollo del proyecto o investigación 
fue limitado a uno o dos semestres como 
máximo. En el caso de los alumnos que 
desarrollaron un prototipo se les exigió la 
construcción del mismo, así como una etapa de 
pruebas y correcciones. En el caso de los 
alumnos que participaron en una investigación 
se les pidió que la técnica o metodología 
propuesta fuera comparada con técnicas 
actuales y que especificara la mejora obtenida. 
De igual forma, se les exigió una etapa de 
validación ya sea por medio de simulación o por 
medio de implementación directa. En la 
siguiente subsección se presentan algunos de 
los proyectos que se desarrollaron por medio de 
esta metodología y con el apoyo del fondo 
NOVUS 2013. 
3.3 Proyectos desarrollados por 
medio de las tecnologías 
didácticas indicadas 
Uno de los proyectos desarrollados fue el 
sistema de monitoreo por RFID para laboratorios 
autónomos, el cual está conformado por un 
lector, antenas, etiquetas RFID, el software de 
interacción, el circuito de conexión, un LCD y 
una alarma. Las etiquetas proporcionadas deben 
localizarse en los equipos a escanear para 
poder relacionarlos con el sistema. En la figura 
2, se puede ver la interfaz gráfica de este 
sistema. La interfaz de control se divide en seis 
áreas principales. 
1. Puerto Arduino: es el área para indicar qué 
puerto está siendo utilizado para conectar la 
plataforma Arduino. 
2. Cuadro de lecturas: es el área donde se 
mostrarán las etiquetas que el lector 
OMRON detecta por medio de su antena. 
 
Dicha área será actualizada cada vez que el 
lector realice un muestreo de equipos. 
3. Registro: es el área en la que se agrega un 
nuevo equipo. Los datos que deben ser 
ingresados son el número de serie 
(proporcionado por la universidad) para 
identificar el equipo deseado, el código de la 
etiqueta RFID y la descripción o los detalles 
del equipo. Una vez hecho esto, se da clic al 
b 
4. Disponible/Prestado: todos los equipos se 
mostrarán en una lista u otra dependiendo 
de los movimientos de préstamo o 
devolución registrados por el administrador. 
El área se divide en dos partes, lista de 
equipo disponible y lista de equipo prestado. 
5. Inventario: en esta área se brinda la lista de 
los dispositivos totales junto con sus datos 
iniciales, además de otros campos como: 
estado del equipo, última captura, reportado, 
encontrado, etc. 
6. Corrección: esta área permite modificar o 
borrar del inventario uno o varios equipos. 
 
Figura 2. Interfaz gráfica del usuario, del sistema 
de monitoreo de equipos de laboratorio por 
RFID. 
Bajo este mismo esquemase implementó un 
sistema de control de inclinación de un péndulo 
simple, utilizando la plataforma Labview. El 
mecanismo consta de un péndulo colgando a un 
pequeño carro, accionado por un motor de 
corriente directa. Al mover el carro hacia la 
izquierda o derecha es posible contrarrestar las 
oscilaciones que se presentan en el péndulo, 
tras una perturbación. En la figura 3, se muestra 
el diagrama de bloques del sistema de control. 
 
Figura 3. Diagrama de bloques de un sistema de 
control de inclinación de un péndulo. 
Sistema Mecánico: El péndulo está montado 
sobre un carro que a su vez está sujeto a una 
banda, la cual es accionada por un motor. El 
péndulo está elaborado con acrílico, una perilla 
para potenciómetro y una masa de metal (para 
agregar peso) que gira alrededor del eje del 
potenciómetro, de tal manera que se obtiene 
una división de voltaje que varía 
proporcionalmente al ángulo del péndulo. En la 
figura 4, se muestran algunas fotografías de la 
constucción del sistema. 
Desarrollo de la interfaz de labview: Para poder 
realizar la adquisición de datos y hacer posible 
el control del sistema se utilizó un Labjack U3 y 
Labview. Se hizo la lectura analógica por medio 
de un puerto de la tarjeta adquisitora; aquí se 
obtiene el valor voltaje del potenciómetro que 
permite conocer el ángulo del péndulo. 
a) b) 
Figura 4. a) Acoplamiento del potenciómetro del 
péndulo, b) Switch anti-colisiones. 
4. Conclusiones 
Por medio de la implementación de las técnicas 
didácticas, aprendizaje basado en el desarrollo 
de proyectos y aprendizaje basado en 
investigación, se logró una metodología para el 
diseño, implementación y validación de 
diferentes proyectos e investigaciones. Se 
observó de parte de los asesores de estos 
proyectos una mejor organización de los 
alumnos y, además, una implementación 
completa de los prototipos desarrollados. Por 
parte de los alumnos se observó un alto interés 
en el desarrollo de sus proyectos e 
investigaciones, además de una mayor 
capacidad de búsqueda de información, análisis, 
desarrollo de propuestas de diseño e 
implementación de los proyectos e 
investigaciones. 
5. Reconocimientos 
Agradecemos a todos los estudiantes que 
formaron parte del desarrollo e implementación 
de este proyecto, así como al fondo NOVUS del 
Tecnológico de Monterrey por los recursos 
otorgados para la realización del mismo. 
 
6. Referencias 
[1] nductive teaching 
and learning methods: definitions, 
 J. Engr. 
Education, 95(2), 123-138, 2006. 
[2] 
project- The Autodesk 
Foundation, 2000. 
[3] 
a project-based learning approach in an 
Pacific Real 
State Society Conference, 2010.