Caracterización del proceso de enseñanza y aprendizaje de la auto

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Caracterización del proceso de enseñanza y aprendizaje de la automatización industrial. Un 
estudio con estudiantes de la Asociación Nacional de Estudiantes de Ingenierías: Industrial, 
Administrativa y de Producción en Bogotá. 
 
 
 
 
Cristian Alejandro Zafra Rodríguez 
Katherine Urrego Parra 
 
 
 
 
 
 
Universidad de La Salle 
Facultad de Ciencias de la Educación. 
Maestría en Docencia. 
Bogotá, D.C. 2021. 
 
 
 
 
Caracterización del proceso de enseñanza y aprendizaje de la automatización industrial. Un 
estudio con estudiantes de la Asociación Nacional de Estudiantes de Ingenierías: Industrial, 
Administrativa y de Producción en Bogotá. 
 
 
 
 
Cristian Alejandro Zafra Rodríguez 
Katherine Urrego Parra 
 
 
Tutor 
Daniel Lozano Flórez 
 
 
Universidad de La Salle 
Facultad de Ciencias de la Educación. 
Maestría en Docencia. 
Bogotá, D.C. 2021. 
 
 
 
 
 
 
 
RECTOR: 
NIKY ALEXANDER MURCIA SUÁREZ, FSC. 
 
 
VICERRECTOR ACADÉMICO: 
CRISTHIAN JAMES DÍAZ, FSC 
 
 
DECANO FACULTAD DE CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN 
GUILLERMO LONDOÑO OROZCO 
 
 
 
DIRECTOR PROGRAMA 
LIBARDO ENRIQUE PÉREZ DÍAZ 
 
 
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: 
SABER EDUCATIVO, PEDAGÓGICO Y DIDÁCTICO 
 
 
SUBLÍNEA DE INVESTIGACIÓN DEL PROGRAMA: 
CONOCIMIENTO DIDÁCTICO DESDE EL ENFOQUE DISCIPLINAR 
 
 
TUTOR DE TRABAJO DE GRADO: 
DANIEL LOZANO FLÓREZ
 
 
 
 
 
Tabla de contenido 
Introducción .............................................................................................................................. 1 
1. CAPÍTULO I ASPECTOS GENERALES .................................................................... 5 
1.1. Problema de investigación ..................................................................................................................... 5 
1.1.1. Antecedentes del problema ......................................................................................................... 5 
1.1.2. Descripción del problema .......................................................................................................... 11 
1.1.3. Formulación de la pregunta de investigación ............................................................................ 13 
1.2. Objetivos .............................................................................................................................................. 14 
1.2.1. Objetivo general ......................................................................................................................... 14 
1.2.2. Objetivos específicos .................................................................................................................. 14 
1.3. Justificación .......................................................................................................................................... 15 
2. CAPÍTULO II. REVISIÓN DE LA LITERATURA ................................................... 19 
2.1. Marco referencial ................................................................................................................................. 19 
2.1.1. Antecedentes de investigación .................................................................................................. 19 
2.2. Marco teórico .................................................................................................................................. 22 
2.2.1. La Enseñanza ......................................................................................................................... 22 
2.2.2. El Aprendizaje ........................................................................................................................ 24 
2.2.3. Dificultades de aprendizaje de la programación ................................................................... 24 
2.2.4. Proceso de enseñanza y aprendizaje ..................................................................................... 25 
2.2.5. Didáctica ................................................................................................................................ 27 
2.2.6. Automatización industrial ..................................................................................................... 29 
2.3. Marco conceptual ........................................................................................................................... 34 
 
 
 
 
3. CAPÍTULO III. DISEÑO METODOLÓGICO ......................................................... 45 
3.1. Diseño de investigación .................................................................................................................. 45 
3.1.1. Paradigma constructivista ..................................................................................................... 45 
3.1.2. Enfoque cualitativo ................................................................................................................ 46 
3.1.3. Método hermenéutico .......................................................................................................... 49 
3.1.4. Tipo de investigación descriptiva .......................................................................................... 50 
3.2. Categorías de investigación ............................................................................................................ 51 
3.3. Fase de investigación ...................................................................................................................... 53 
3.4. Necesidades de información ........................................................................................................... 54 
3.5. Población ......................................................................................................................................... 55 
3.6. Técnica e instrumentos de recolección de datos ............................................................................ 58 
3.6.1. La observación participante. ................................................................................................. 58 
3.6.1.1. Diseño de instrumentos para la observación ..................................................................... 59 
3.6.1.1.1. objetivos de la observación ........................................................................................ 59 
3.6.1.1.2. Formato de registro de observación........................................................................... 60 
3.6.1.1.3. Guion de la observación ............................................................................................. 61 
3.6.1.1.4. Guía para la observación participante ........................................................................ 62 
3.6.2. La entrevista .......................................................................................................................... 63 
3.6.2.1. Diseño del instrumento de la entrevista ............................................................................ 64 
3.6.2.1.1. Guion de la entrevista ................................................................................................. 64 
3.7. Técnica de análisis de datos ............................................................................................................ 68 
3.7.1. Método análisis de contenido ............................................................................................... 69 
3.7.1.1. Organización del análisis ....................................................................................................... 69 
3.7.1.2. La codificación. ...................................................................................................................... 70 
3.7.1.3. La categorización. .................................................................................................................. 70 
3.7.1.4. Inferencias .............................................................................................................................71 
 
 
 
 
4. CAPITULO IV. RESULTADOS Y HALLAZGOS .................................................... 72 
4.1. Codificación y categorización .......................................................................................................... 73 
4.2. Características de la enseñanza ...................................................................................................... 87 
4.2.1. Métodos ................................................................................................................................ 90 
4.2.2. Medios ................................................................................................................................. 109 
4.2.3. Evaluación ............................................................................................................................ 122 
4.2.4. Currículo .............................................................................................................................. 125 
4.2.5. Motivación ........................................................................................................................... 127 
4.3. Características del aprendizaje ..................................................................................................... 129 
4.3.1. Estilos ................................................................................................................................... 131 
4.3.2. Aplicación ............................................................................................................................ 140 
4.3.2. Propósito ............................................................................................................................. 142 
4.4. Dificultades del aprendizaje de automatización ........................................................................... 144 
4.4.1. Instrucción ........................................................................................................................... 146 
4.4.2. Declarativas ......................................................................................................................... 149 
4.4.3. Software .............................................................................................................................. 150 
4.4.4. Imperativas .......................................................................................................................... 152 
4.4.5. Falta de conocimientos previos ........................................................................................... 153 
4.5. Propuesta caja de herramientas programación para la automatización. ..................................... 155 
4.5.1. Objetivos de aprendizaje ..................................................................................................... 155 
4.5.2. Contenido ............................................................................................................................ 156 
4.5.3. Presentación caja de herramienta para la automatización ................................................. 157 
5. CAPITULO V. CONCLUSIONES Y PROSPECTIVA ........................................... 160 
Referencias ............................................................................................................................ 169 
 
 
 
 
 
Lista de tablas 
Tabla 3.1 Fases de creación de enfoque hermenéutico en la investigación ............................. 50 
Tabla 3.2 Categorías de investigación ..................................................................................... 51 
Tabla 3.3 Necesidades de información .................................................................................... 54 
Tabla 3.4 Formato de registro de datos de observación ........................................................... 60 
Tabla 3.5 Cronograma de observación ..................................................................................... 62 
Tabla 3.6 Guion entrevista estudiantes .................................................................................... 64 
Tabla 3.7 Guion entrevista Docente ........................................................................................ 67 
Tabla 4.1 Identificador de documentos ................................................................................... 74 
Tabla 4.2 Códigos Enraizamiento y densidad .......................................................................... 75 
Tabla 4.3 Categorías identificadas ........................................................................................... 85 
Tabla 4.4 Porcentajes relativos grupos categoriales documentos analizados .......................... 86 
Tabla 4.5 Enraizamientos y densidad categoría métodos ........................................................ 89 
Tabla 4.6 Enraizamientos y densidad categoría medios. ......................................................... 89 
Tabla 4.7 Enraizamiento y descuidadas categoría estilos ...................................................... 131 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de figuras 
Figura 1.1 Árbol del problema de investigación ...................................................................... 13 
Figura 2.1 Pirámide de la automatización ................................................................................ 31 
Figura 2.2 Pilares de la industria 4.0 ........................................................................................ 33 
Figura 3.1 Pasos de investigación desde un enfoque cualitativo ............................................. 48 
Figura 3.2 Fases de investigación ............................................................................................ 53 
Figura 3.3 Análisis demográfico. ............................................................................................. 57 
Figura 4.1 Grupo campos semánticos enseñanza ..................................................................... 78 
Figura 4.2 Grupo campos semánticos aprendizaje ................................................................... 79 
Figura 4.3 Campo categorial enseñanza, métodos y medios ................................................... 81 
Figura 4.4 Campo categorial enseñanza evaluación y currículo .............................................. 82 
Figura 4.5 Campo categorial enseñanza, objetivos, organización, otros ................................. 83 
Figura 4.6 Campo categorial aprendizaje ................................................................................. 84 
Figura 4.7 Saturación de datos de las categorías de la enseñanza............................................ 88 
Figura 4.8 principales voces categoría “métodos”. .................................................................. 91 
Figura 4.9 Enraizamientos y densidades de la categoría métodos ........................................... 94 
Figura 4.10 Principales voces subcategoría acompañamiento docente ................................... 95 
Figura 4.11 Principales voces subcategoría prácticas .............................................................. 98 
Figura 4.12 Principales voces subcategoría retroalimentación .............................................. 102 
Figura 4.13 Principales voces subcategoría estrategias ......................................................... 104 
Figura 4.14 Principales voces subcategoría enfoques ............................................................ 106 
 
 
 
 
Figura 4.15 Principales voces subcategoría simbólico, sistemático o lógico, pasivo, activo, y 
colectivo ...................................................................................................................................... 107 
Figura 4.16 Principales voces de estudiantes categoría medios ............................................. 109 
Figura 4.17 Voz del docente categoría medios ......................................................................110 
Figura 4.18 Enraizamientos y descuidadas categoría medios ................................................ 111 
Figura 4.19 Observaciones recursos ...................................................................................... 113 
Figura 4.20 Principales voces código Software de simulación .............................................. 115 
Figura 4.21 Principales voces código laboratorios ................................................................ 118 
Figura 4.22 Principales voces subcategoría materiales .......................................................... 120 
Figura 4.23 Principales voces categoría evaluación............................................................... 122 
Figura 4.24 Principales voces categoría currículo ................................................................. 125 
Figura 4.25 Principales voces categoría motivación .............................................................. 128 
Figura 4.26 Saturación de datos de las categorías de aprendizaje ......................................... 130 
Figura 4.27 Principales voces categoría estilo ....................................................................... 132 
Figura 4.28 Enraizamientos y densidades categoría estilos ................................................... 134 
Figura 4.29 Principales voces subcategoría trabajo autónomo .............................................. 135 
Figura 4.30 Principales voces subcategoría aprendizaje colaborativo ................................... 136 
Figura 4.31 Principales voces subcategoría aprendizaje asociativo ....................................... 138 
Figura 4.32 Principales voces categoría aplicación ............................................................... 141 
Figura 4.33 Principales voces categoría propósitos ............................................................... 142 
Figura 4.34 saturación de datos categoría dificultades .......................................................... 145 
Figura 4.35 Principales voces subcategoría instrucción......................................................... 147 
Figura 4.36 Principales voces subcategoría declarativas ....................................................... 149 
 
 
 
 
Figura 4.37 Principales voces subcategoría software ............................................................ 151 
Figura 4.38 Principales voces subcategoría imperativas ........................................................ 152 
Figura 4.39 Principales voces subcategoría falta de conocimientos previos ......................... 154 
Figura 4.40 Banner Caja de herramientas para la automatización ......................................... 157 
Figura 4.41 Interfaz de usuario caja de herramientas para la automatización ....................... 158 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resumen 
El desarrollo industrial de Colombia en el marco de la llamada “cuarta revolución industrial” 
exige que las empresas cuenten con personal capacitado en el área de la automatización industrial; 
por tanto, las instituciones de educación superior están en la obligación de brindar, a aquellos 
alumnos que trabajarán en esos campos, herramientas suficientes para desempeñar sus actividades 
de manera propositiva y adecuada con el fin de que contribuyan a la transformación industrial del 
país. No obstante, para el momento no existe un estudio adecuado de la enseñanza o del aprendizaje 
de la automatización industrial en Colombia; falencia que dificulta la planeación de nuevas 
estrategias didácticas que redunden en una mejora de los procesos pedagógicos. Por lo anterior, en 
este trabajo llevamos a cabo una caracterización del proceso de enseñanza y aprendizaje de la 
automatización industrial a través de un estudio de tipo cualitativo y descriptivo de las experiencias 
de algunos estudiantes de ingeniería industrial e ingeniería de producción pertenecientes a la 
Asociación Nacional de Estudiantes de Ingenierías: Industrial, Administrativa y de Producción. 
ANEIAP y de un docente experto en el área de la automatización. Al final, y con base en esta 
caracterización, proponemos una herramienta didáctica llamada “caja de herramientas para la 
automatización”. La herramienta está construida siguiendo la metodología de aprendizaje basado 
en proyectos y con ella se busca ayudar a solucionar algunas de las dificultades de aprendizaje 
evidenciadas entre los estudiantes. 
Palabras clave: automatización industrial, enseñanza, aprendizaje, dificultades del aprendizaje, 
aprendizaje basado en proyectos, herramienta didáctica, ingeniería. 
 
 
 
 
 
 
Abstract 
The industrial development of Colombia in the framework of the "fourth industrial revolution" 
requires that companies have trained staff in industrial automation. Therefore, higher education 
institutions are obliged to provide their students with the knowledge to carry out their activities 
purposefully and adequately to contribute to the industrial transformation of the country. However, 
now there is no adequate study of the teaching or learning of industrial automation in Colombia. 
This shortcoming makes it difficult to plan new teaching strategies that lead to an improvement in 
pedagogical processes. In this work, we carry out a characterization of the teaching and learning 
process of industrial automation. We achieve this through a qualitative and descriptive study of 
the experiences of some industrial engineering and production engineering students belonging to 
the ANEIAP Association and an expert teacher in automation. In the end, and based on this 
characterization, we propose a didactic tool called "Automation toolbox". This tool is built 
following the project-based learning methodology. It seeks to help solve some of the learning 
difficulties found in students. 
 
Keywords: industrial automation, teaching, learning, learning difficulties, project-based 
learning, teaching tool, engineering.
1 
 
 
 
Introducción 
 
El fomento de habilidades técnicas para desempeñarse adecuadamente en contextos laborales 
es uno de los principales objetivos de la educación superior. Un correcto desenvolvimiento laboral 
implica una adecuada comprensión de las necesidades del sector en el que nos desempeñamos y 
de la manera en la que podemos generarle aportes positivos que se traduzcan en el mejoramiento 
constante de nuestro entorno. 
El mundo contemporáneo, en constante cambio y desarrollo, avanza de manera indetenible 
hacia los objetivos planteados por las industrias, siempre en la búsqueda de nuevas formas de 
producción y diversificación, y hacia los objetivos planteados por los gobiernos, siempre en la 
búsqueda del mayor bien para sus ciudadanos. 
Este avance indetenible y, en ocasiones, desorganizado y amorfo, parece constituir un conflicto 
ampliamente representado en la historia humana: es fácil pensar que los aparatos industriales se 
organizan de forma tal que en la búsqueda de beneficios terminan por afectar de manera negativa 
la sociedad y el ambiente, mientras que los grupos sociales luchan por alcanzar la mayor parte de 
los beneficios que la industrialización pueda ofrecerles y por rechazar la totalidad de los males que 
ella pueda causarles. 
No obstante, un análisis como este no pasa de ser superficial y poco útil a la hora de entender 
el verdadero e intrincado funcionamiento del mundo contemporáneo. En muchas ocasiones la 
relación entre los avances de la industria y los avances de la sociedad es indistinguible pues no es 
posible demarcar claramente el punto en el que una acaba y la otra comienza. Un claro caso de 
esto son las llamadas revoluciones industriales. En efecto, la primera revolución industrial 
significó el desplazamiento de grandes multitudes desde el campo hacia la ciudad porque hizo 
2 
 
 
 
insostenible la vida del campesinado de su época, y también generó condiciones terriblemente 
precariasde hacinamiento y pobreza en las zonas pobres de esas sobrepobladas urbes de principios 
del siglo XIX; no obstante, la primera revolución industrial también significó a largo plazo una 
mejora innegable en las condiciones de vida de toda la humanidad que habían permanecido 
prácticamente invariables durante siglos: para 1820 el 89% de las personas vivía por debajo del 
umbral de la extrema pobreza, el 87% eran iletrados, la mortalidad infantil rondaba el 60% de los 
partos, la población mundial sumaba apenas mil millones de habitantes, sólo el 17% de la 
población mundial podía acceder a educación básica y la esperanza de vida al nacer era de apenas 
40 años. Un siglo después de la primera revolución industrial, a principios del siglo XX, el 
porcentaje de personas en condición de extrema pobreza se había reducido al 66%, el de 
alfabetización al 68%, la mortalidad infantil era del 32%, la población mundial se había duplicado 
alcanzando dos mil millones, el 37% de la población mundial podía acceder a educación básica y 
la esperanza de vida al nacer había aumentado hasta los 55 años. 
Es claro, por tanto, que una revolución industrial significa no sólo un cambio drástico en la 
manera de hacer las cosas en la industria, sino un cambio drástico en la manera en que la sociedad 
entera experimenta el mundo en el que se desenvuelve y en sus condiciones de vida. 
Actualmente los expertos nos indican que estamos entrando a una nueva revolución industrial 
y debemos, por tanto, en nuestra calidad de educadores, saber interpretar los cambios de estos 
tiempos para poder ser capaces de enseñar a los alumnos las herramientas necesarias para que 
puedan desenvolverse de manera adecuada y autónoma en un mundo que cambiará 
indiscutiblemente de forma insospechada. Si el cambio será para bien y provecho de la sociedad o 
para mal dependerá en mayor medida de aquellas personas que trabajen directamente en las 
industrias pioneras de la nueva era y de la educación que les brindemos. 
3 
 
 
 
La nueva revolución industrial, la cuarta en la historia, se caracteriza por la masiva 
implementación de sistemas computarizados que permiten una utilización más eficiente y 
controlable de los elementos constituyentes de la industria, ampliando su versatilidad y, por tanto, 
su capacidad de producción. Un elemento esencial de esta nueva revolución es la automatización, 
es decir, la capacidad de hacer que los objetos industriales sean controlados de manera remota, por 
sí mismos o con una mínima intervención por parte de las personas. 
Es por esto por lo que la industria mundial, en general, y la industria colombiana, en particular, 
requieren cada vez más personas con la habilidad de llevar a cabo automatizaciones industriales 
de manera correcta y rápida con el fin de que las empresas sean competitivas en esta nueva era y 
no sucumban al peso de la obsolescencia como les pasó a las antiguas industrias manufactureras 
en la época de la primera revolución industrial. 
Resulta obvio que, siendo estas las condiciones de desarrollo de la industria, las universidades 
tienen la obligación de educar a los futuros empleados de esas industrias de manera tal que sean 
capaces de responder a los retos que los nuevos tiempos les imponen. No obstante, y por paradójico 
que pueda parecer, los estudiantes de los pregrados en ingeniería industrial y en ingeniería de la 
producción en Colombia tienen poco o nulo contacto con la automatización industrial y la mayoría 
de las veces ese contacto es de una calidad pedagógica pobrísima. 
Las razones del poco contacto y de la pobre calidad de la educación en automatización industrial 
en Colombia son muy variadas y serán expuestas más adelante en este texto, por el momento basta 
con indicar que la desactualización de los pensum y que la falta de conocimientos pedagógicos por 
parte de los docentes que imparten la materia son las causas más visibles de este fenómeno. 
4 
 
 
 
Por lo anterior, y con el objetivo de buscar salidas viables a esta problemática, nos hemos 
propuesto llevar a cabo este trabajo. Para hacerlo contamos con la colaboración de un grupo de 
estudiantes de ingeniería industrial y de ingeniería de la producción pertenecientes a la Asociación 
Nacional de Estudiantes de Ingenierías: Industrial, Administrativa y de Producción. ANEIAP y de 
un educador experto en el área de la automatización industrial. Con la ayuda de ellos, de las 
observaciones hechas por nosotros en el contexto de un curso que impartimos sobre la 
automatización industrial y de la revisión de un abundante material bibliográfico, logramos 
determinar el estado pedagógico de los cursos de automatización industrial a través de una 
caracterización de los aspectos principales de su proceso de enseñanza y aprendizaje, así como a 
través de la identificación de las principales dificultades en su proceso de aprendizaje. Gracias a 
esta determinación pudimos diseñar la propuesta de una herramienta didáctica que permite, si no 
encontrar una solución directa y definitiva a las dificultades, por lo menos sí explorar un punto de 
partida para futuros proyectos más ambiciosos que busquen solucionar estos problemas de manera 
concluyente. 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
1. CAPÍTULO I 
 ASPECTOS GENERALES 
 
1.1.Problema de investigación 
1.1.1. Antecedentes del problema 
El paso de la historia ha dejado en la humanidad una huella indeleble. Cada hito alcanzado por 
el hombre constituye un referente de cambio, un punto de partida para inimaginables aspectos. La 
evolución humana trae consigo revolución. Las revoluciones más marcadas en la historia son las 
denominadas “revoluciones industriales”, cuyos cambios han transformado la producción, 
fabricación, venta y comercialización de múltiples productos o bienes que se consumen a diario. 
La primera revolución industrial, ocurrida a principios del siglo XIX, constituye el punto de 
partida de la industria masificada y, con ella, de la capacidad del hombre por producir los bienes 
de consumo necesarios para la creciente población. La inclusión de nuevas tecnologías, como la 
máquina de vapor, produjo un cambio sin precedentes en el hombre. Se pasó de una producción 
artesanal a una fabricación industrial con la ayuda de herramientas mecánicas que incrementaron 
la capacidad y cantidad de productos que se podía ofrecer. 
En 1870, gracias a Henry Ford, se gestó el segundo hito industrial que llevaría a la segunda 
revolución industrial: la inclusión de nuevas tecnologías y procesos que involucraban la corriente 
eléctrica. Las líneas de producción permitieron a la industria la masificación de sus productos. 
Ahora esos productos podían fabricarse en menor tiempo, con una mayor capacidad y con menos 
recursos. Este aumento de la fuerza productiva instaló las bases necesarias para la cultura del 
consumo tal como se conoce en la actualidad. 
6 
 
 
 
Los avances no cesaron con la masificación de la producción, por el contrario, aumentaron 
significativamente, llevando, alrededor de 1969, a la tercera revolución industrial caracterizada 
por la llegada de la computación, la electrónica y la automatización. La especialización de la 
producción brindó nuevas herramientas pensadas para aumentar la efectividad y productividad en 
los procesos industriales. 
Gran parte de la industria actual se encuentra en este marco tecnológico y de procesos, en 
especial en países de Latinoamérica como Colombia, donde la industria se caracteriza por tener 
procesos productivos semiautomatizados, operaciones centralizadas en procesos computacionales, 
y un sin número de herramientas electrónicas que facilitan la producción. 
Sin embargo, la humanidad y la industria no se sienten satisfechas con el avance alcanzado. En 
la actualidad se habla de una cuarta revolución industrial o industria 4.0, en donde la conectividad 
total entre los actores involucrados, la digitalización,el internet de las cosas, la fabricación 
inteligente y la inteligencia artificial, con el acompañamiento de una serie de tecnologías y 
procesos, marcan un sustancial cambio en la forma que se produce. El desafío de la nueva era 
digital es, por tanto, la introducción de nueva tecnología inteligente a los procesos industriales 
como en su tiempo lo fue la adopción de las máquinas impulsadas por vapor. 
La tecnología dota a la industria de nuevas capacidades productivas, nuevos caminos de 
trasformación y nuevas formas de ofertar los productos teniendo en cuenta la conectividad total 
con el entorno. El término “internet de las cosas” hace referencia a la práctica de conectar objetos, 
tanto industriales como cotidianos, con el internet, buscando tener información en tiempo real de 
esos objetos y, en ocasiones, adaptar su actividad particular a los requerimientos del momento. Por 
tanto, uno de los precursores de esta revolución industrial es el internet de las cosas, conocido 
como IOT por sus siglas en inglés. Así, los datos, que posteriormente serán almacenados en la 
7 
 
 
 
nube y analizados por la inteligencia artificial, llevarán a la transformación de la materia prima por 
industrias automatizadas de conformidad con las necesidades del cliente a través de la utilización 
de la big data. 
El término industria 4.0 hace referencia a la industria inteligente. Por los beneficios que la nueva 
tecnología trae consigo es utilizada actualmente a gran escala por potencias mundiales como 
Alemania, China, Estados Unidos, Japón, Inglaterra, Rusia, entre otros países, que le apuestan a la 
trasformación digital para llevar al mundo a una nueva era de producción industrial. Así, con el 
tiempo, se verán las ventajas del nuevo cambio dado gracias a la transformación de la forma de 
producir debido a la apropiación de las nuevas tecnologías. Los clientes tendrán un mayor grado 
de satisfacción, logrando personalizar sus productos. La industria tendrá una mayor eficiencia 
productiva con la especialización de los productos y un constante monitoreo de condiciones e 
indicadores que conlleven a una mejora continua. Crecerá la oferta de productos en tiempo real 
con plataformas digitales de acceso mundial al alcance de un clic. 
Los cambios necesarios para acceder a los múltiples beneficios potenciales de las nuevas 
tecnologías representan un reto para países en vías de desarrollo donde las dificultades 
económicas, educativas, políticas y sociales, dificultan el alcance adecuado de los objetivos. 
Colombia no es ajeno a estas problemáticas, sin embargo, los esfuerzos gubernamentales, 
académicos e industriales que se han implementado permiten una incursión paulatina en la 
industria inteligente. Resulta necesario dar una mirada más profunda a los retos que se presentan 
para Colombia en términos tecnológicos, debido a la falta de automatización en el país, como 
aspecto clave para entender nuestra incursión en la industria 4.0. 
La automatización es la base para el desarrollo de las nuevas tecnologías constituyendo el punto 
de partida para hablar de industria 4.0. o industria inteligente. Colombia se proyecta como un país 
8 
 
 
 
líder en Latinoamérica de automatización en el sector empresarial: en la actualidad la 
automatización de los procesos productivos en el país se aproxima a un 25% y tiene altas 
posibilidades de crecer. De hecho, en un estudio realizado por Mckinsey Global Institute (2017) 
se detalla que 53% de los trabajos son susceptibles de ser automatizados a partir de la tecnología 
actual, por lo que es posible trabajar bastante en aumentar el campo de la automatización en el 
país. 
El aumento del grado de automatización presupone una serie de retos y dificultades como la 
poca capacidad económica de las empresas colombianas para la adquisición e implementación de 
tecnologías de automatización, el desconocimiento tecnológico y procedimental para el diseño y 
aplicación de automatización industrial, y la falta de habilidades y personas cualificadas para el 
diseño e implementación de la automatización en la industria. 
Cada una de estas dificultades ha sido abordada por entes gubernamentales que enfocan sus 
esfuerzos en brindar posibilidades económicas, tecnológicas y educativas a la industria 
colombiana. El Ministerio de Tecnologías de la Información y Comunicaciones en alianza con el 
Ministerio de la Educación se han mostrado interesados e identificados con la necesidad de 
impulsar la automatización en el país, por esta razón desarrollan proyectos encaminados a la 
enseñanza y aprendizaje de aspectos básicos necesarios para la aplicación de las nuevas 
tecnologías como la programación y la robótica que contribuyen al fortalecimiento de la 
automatización industrial. 
Es importante profundizar en métodos de enseñanza que aborden temáticas relacionadas con la 
programación y la robótica, como se mencionó en el foro de Oportunidades empresariales para 
Colombia, realizado por la Alianza del Pacífico (2020), como factor transformador en la 
enseñanza. En este foro se indica que la educación de los jóvenes y los procesos de 
9 
 
 
 
internacionalización son esenciales para comprender los avances tecnológicos de la cuarta 
revolución industrial. 
Cabe resaltar que las dificultades presentes en nuestro entorno con respecto a la automatización 
son apremiantes. El impacto que juega la enseñanza y el aprendizaje en el propósito de cambio y 
fortalecimiento de la industria colombiana es muy importante. En este sentido, la academia ha 
reaccionado satisfactoriamente a los retos del presente gracias al rol investigativo de las 
instituciones educativas de formación superior que incluyen en sus contenidos programáticos, para 
la facultad de ingeniería, los aspectos básicos para la automatización. Estos programas o 
contenidos se caracterizan por contar con colaboradores expertos, técnicos y profesionales de la 
ingeniera que cuentan con el conocimiento necesario para impartir el contenido temático y teórico 
a los formados. Si sumamos a esto la fuerte inversión en equipos tecnológicos que buscan acercar 
a los estudiantes a un contexto real de la industria tenemos una importante base de conocimiento 
para las generaciones futuras de ingenieros. 
No obstante, es imposible no encontrar problemas en el proceso de enseñanza-aprendizaje con 
respecto a la interacción entre el conocimiento teórico, el educador y el estudiante (los tres pilares 
que constituyen el triángulo de la didáctica). Es necesario adicionar elementos pedagógicos al 
desarrollo de habilidades en automatización industrial, así como mejorar el conocimiento técnico 
de los educadores y las teorías y tecnologías que permita su conocimiento. Una mirada en detalle 
de estos componentes (como veremos en el capítulo IV) refleja una desconexión entre el saber, el 
docente y los alumnos. Se evidencian dificultades tanto de enseñanza como de aprendizaje, y, más 
importante, se hace patente la dificultad del aprendizaje de la programación de automatización 
industrial, como un tema demasiado teórico y sistematizado. Es oportuno tener en cuenta que la 
automatización se nutre de múltiples áreas del conocimiento como lo son el diseño, la mecánica, 
10 
 
 
 
la electrónica, los materiales, los procesos y la programación, lo que la hace difícil de asimilar para 
profesionales tan poco interdisciplinares como los de nuestras universidades. 
En el caso de las Ingenierías Industrial, Administrativa y de Producción, como lo manifiesta 
Zambrano & Alvarado (2011), estas ramas profesionales se orientan hacia la formación en 
competencias de gestión, diseño e implementación de proyectos de transformación tecnológica en 
la industria, teniendo como potencial la capacidad de optimización de todos los recursos que están 
al alcance, siempre en el intento de mejorar la productividad y competitividad de las 
organizaciones, uno de losaspectos clave en el desarrollo necesario para alcanzar la nueva 
revolución industrial los autores hacen referencia al complemento de las áreas abordadas por la 
ingeniería industrial en los diferentes campos de acción como los aspectos organizacionales y de 
producción. 
En cuanto a la formación de profesionales de esta área en Colombia, según el Ministerio de 
Educación Nacional y el Observatorio Laboral para la Educación en lo reportado por el Sistema 
Nacional de Información de la Educación Superior, para el año 2019 había un aproximado de 9.694 
egresados de los programas de las Ingenierías Industrial, Administrativa y de Producción, y un 
aproximado de 14.5106 estudiantes matriculados a nivel nacional. La importancia de estas 
ingenieras y su afinidad son tal que diferentes organismos tanto públicos como privados se han 
encargado de organizar el gremio de profesionales, instituciones de educación superior y 
estudiantes en órganos dirigidos a propósitos concretos. En este sentido se resalta el trabajo del 
Consejo Profesional Nacional de Ingeniería (COPNIA), quien regula la práctica profesional de los 
ingenieros colombianos, la Asociación Colombiana de Facultades de Ingeniería(ACOFI), que 
agrupa las facultades de ingeniería y se preocupa por los temas relacionados con la enseñanza de 
las mismas, y la Asociación Nacional de Estudiantes de Ingenierías: Industrial, Administrativa y 
11 
 
 
 
de Producción (ANEIAP), que busca contribuir con el desarrollo integral de sus asociados. Estas 
son las entidades autorizadas para realizar un correcto y adecuado seguimiento a los procesos 
relacionados con las carreras profesionales. 
Así, cada una de estas asociaciones lleva a cabo una labor primordial tanto en el desarrollo de 
los profesionales como en la práctica profesional. No cabe duda de que la organización que 
presenta un aspecto más relevante para los propósitos de esta investigación es la Asociación 
(ANEIAP). La asociación cuenta con la participación de más de 1.200 estudiantes asociados del 
área de formación a nivel nacional, lo que la hace la población-objetivo adecuada para la 
caracterización de la enseñanza y aprendizaje de la programación de automatización industrial. 
Gracias a ella nos es posible recopilar las diferentes experiencias de aprendizaje de los estudiantes 
de algunas de las instituciones de formación superior del país. 
1.1.2. Descripción del problema 
El bajo nivel de enseñanza de la automatización impacta directamente en el número de 
profesionales con las habilidades suficientes como para implementar las soluciones tecnológicas 
en el marco de la cuarta revolución industrial. 
Un análisis detallado permite reconocer que, sumado a la poca automatización industrial en el 
país, aparecen otras consecuencias del bajo nivel de enseñanza de la automatización: 
• El bajo nivel de cualificación para la industria 4.0 en los profesionales de ingeniería. 
• El reducido avance de Colombia en la industria digital e inteligente. 
• El aumento de la brecha tecnológica de Colombia frente a otros países. 
• La baja competitividad de los profesionales en ingeniería con respecto a los de otros países. 
• La baja competitividad de Colombia en el mercado extranjero automatizado. 
12 
 
 
 
Estas consecuencias del bajo nivel educativo en automatización industrial repercuten 
directamente en el estado de la automatización en el país y en el estado financiero de los sectores 
productivos de Colombia. A menor capacidad de producción por la escasez de medios 
automatizados, mayor la pérdida de mercado frente a potencias mundiales. 
La principal causa de orden pedagógico que lleva al problema central de investigación es la 
desarticulación didáctica entre el saber, el docente y los estudiantes. 
Esta desarticulación está dada por dos elementos: primero, el bajo nivel técnico en los procesos 
de enseñanza de automatización causado por: 
• La falta de herramientas didácticas para la enseñanza de automatización. 
• Los entornos de aprendizaje no didácticos y con un marcado enfoque industrial. 
• La falta de aplicación de estrategias pedagógicas para la enseñanza de automatización. 
• El bajo nivel de alfabetización digital, tanto del docente como de los estudiantes. 
Segundo, los entornos de programación complejos. Dado que la mayor parte de los recursos 
que permiten programar sistemas automatizados son softwares de uso industrial, pensados con 
fines productivos, la apropiación pedagógica de las herramientas suele ser complicada. A esto se 
suma la falta de entonos de acceso libres para la programación y el desconocimiento de los 
lenguajes de programación. 
En síntesis, se presenta el siguiente árbol de problemas para mostrar el problema central, así 
como su principal consecuencia y causa. (Ver figura 1.1) 
13 
 
 
 
 
 
Figura 1.1 Árbol del problema de investigación 
1.1.3. Formulación de la pregunta de investigación 
En síntesis, la cuarta revolución industrial trae consigo habilidades emergentes, ventajas y retos 
para la industria mundial. La nueva era industrial de la humanidad es un aspecto importante y 
protagoniza actualmente un papel preponderante para cada nación desarrollada o en vías de 
desarrollo que busque fortalecer sus procesos productivos en el marco de la industria 4.0. Por esto, 
Colombia es uno de los países que no es ajeno a la corriente de innovación y evolución. El estado 
colombiano tiene dentro de sus objetivos fortalecer y avanzar industrialmente a una nueva era 
digital. Esto no se puede hacer si no tenemos en cuenta las dificultades que presentan los países 
latinoamericanos en la actualidad. El bajo nivel de automatización de sus industrias, causado por 
la falta de cualificaciones o habilidades de los profesionales en el área de la automatización y las 
14 
 
 
 
dificultades en la enseñanza y aprendizaje de programación evidencian una desarticulación 
didáctica entre el saber, el docente y los alumnos. 
En consecuencia, esta investigación pretende caracterizar el proceso de enseñanza y aprendizaje 
de la programación de automatización industrial en la formación de ingenieros Industriales, 
Administrativos y de Producción. 
A partir de la problemática descritas anteriormente se formuló la siguiente pregunta: 
¿Qué características tiene el proceso de enseñanza y aprendizaje de la programación de 
automatización industrial en la formación de ingenieros industriales, administrativos y de la 
producción de la Asociación nacional de estudiantes (ANEIAP)? 
1.2.Objetivos 
1.2.1. Objetivo general 
Caracterizar el proceso de enseñanza y aprendizaje de programación de automatización 
industrial en la formación de ingenieros industriales, administrativos y de producción de la 
Asociación nacional de estudiantes (ANEIAP) en el contexto de la inserción de Colombia a la 
cuarta revolución industrial. 
1.2.2. Objetivos específicos 
• Reconocer los elementos inmersos en los procesos de enseñanza y aprendizaje de la 
programación de automatización industrial en el contexto de la inserción de Colombia a la 
cuarta revolución industrial. 
• Identificar las dificultades de aprendizaje de la programación de automatización industrial 
en los estudiantes de la Asociación ANEIAP. 
15 
 
 
 
• Proponer una herramienta didáctica que fortalezca el aprendizaje de la programación de 
automatización industrial en los estudiantes de ingeniería. 
1.3.Justificación 
El desarrollo de la presente investigación trae consigo un impacto en los métodos de enseñanza 
y aprendizaje teniendo en cuenta la nueva revolución industrial. Como lo menciona World 
Economic Forum (WEF) (2016) la revolución industrial “provocará en los próximos cinco años 
una transformación generalizada no solo de los modelos de negocio, sino también de los mercados 
de trabajo, con enormes cambios previstos en el conjunto de competencias necesarias para 
prosperar en el nuevo escenario”.(p. 5). Esto afectará muchos de los escenarios organizacionales 
y productivos de todos los países, entre ellos Colombia. La implementación de herramientas y 
plataformas de apoyo en el campo de la tecnología que se podría introducir en el país, 
especialmente en la ciencia y la investigación, hace de este desarrollo algo muy prometedor. 
La introducción de una nueva era de tecnología necesita de conocimientos y procesos adecuados 
en la capacitación del talento humano. Como lo afirma Echeverría & Martínez (2018) “Es una 
revolución que se parece muy poco a las experimentadas anteriormente por la humanidad. Se 
diferencia de las anteriores por la complejidad, velocidad, magnitud, profundidad e impacto de las 
transformaciones”, (p. 8). esto por la automatización en la eficacia de procesos de producción y 
fabricación, por tanto, resulta crucial el papel ejercido por los actuales y futuros ingenieros. 
Maison (2016) afirma que el cambio no solo se da en el “cómo” se hacen los procesos, sino que 
también en quienes somos, en otras palabras, esta revolución trae una transformación radical que 
modifica nuestra forma de vida, nuestra forma de trabajar e, incluso, nuestra forma de 
relacionarnos. Esto nos permite dar un vistazo a los retos futuros de los miembros pertenecientes 
16 
 
 
 
a la Asociación de estudiantes (ANEIAP), como actores principales del desarrollo y crecimiento 
económico del país. 
Parece ser que la cuarta revolución industrial no solo está redefiniendo la economía como se 
conoce actualmente, también está redefiniendo otros campos, como lo afirma Schwab (2016): “Las 
sorprendentes innovaciones provocadas por la cuarta revolución industrial, desde la biotecnología 
hasta la inteligencia artificial, están redefiniendo lo que significa ser humano”. (p.17). Evidencia 
importante de esta redefinición puede ser encontrada en campos como el de la inteligencia 
artificial. Estos aspectos llevan al ser humano a otra etapa de la evolución en la que se superaran 
retos que parecían imposibles hace apenas algunas décadas. El rápido avance de la inteligencia 
artificial, impensable hace apenas unos años, conducirá, de acuerdo con Petropoulos (2018) a que 
las máquinas desempeñen funciones hasta ahora impensables y a cambiar drásticamente el 
panorama mundial del empleo transformando las necesidades de los consumidores y la efectividad 
de producción de las industrias, mejorando, con ello, el bienestar económico de las sociedades 
actuales. 
Loshkareva, Luksha, Ninenko, Smagin & Sudakov, (2018) indican que los cambios podrían ser 
clasificados en tres clases: 
por una parte, nuevas tareas de trabajo darán lugar a nuevas profesiones que 
demandarán nuevas competencias (Emergingskills). Adicionalmente, los cambios en 
ocupaciones hoy conocidas requerirán la transformación/evolución de las competencias 
profesionales hasta hoy demandadas (Transformingskills). Y finalmente, la desaparición 
de algunas tareas laborales, especialmente las rutinarias, traerá consigo la obsolescencia 
de determinadas competencias y, por ende, la desaparición de determinadas profesiones 
(Obsoleteskills). ( pp. 53). 
17 
 
 
 
Parece evidente la necesidad de avanzar conjuntamente con las nuevas necesidades de los 
usuarios y consumidores en un mundo en el cual las carreras profesionales tienden a desaparecer 
para fusionarse en campos de acción vanguardistas como la automatización de procesos y la 
programación. Los índices de alta demanda en el uso de tecnología en la ciencia e investigación 
son una señal de los cambios futuros de un mundo cada vez más globalizado y sistematizado. 
Debemos evitarnos el quedar apartados del progreso que tanto se necesita para ofrecer más 
oportunidades laborales a las presentes y futuras generaciones. 
De acuerdo con lo mencionado anteriormente, queda clara la transformación, presencia, 
impacto, deterioro y obsolescencia de las habilidades requeridas para adquirir el conocimiento 
fundamental para el aprendizaje de la automatización industrial. Por esto, se hace necesario 
analizar y caracterizar el proceso de enseñanza y aprendizaje de la automatización industrial en los 
estudiantes de la asociación ANEIAP, como población a investigar, para fortalecer la falta de 
habilidades en automatización industrial buscando generar un impacto en la cuarta era de la 
revolución industrial. Así mismo, debemos tener en cuenta el gran reto que se nos presenta en 
aspectos económicos, pedagógicos y sociales, como una oportunidad para romper prototipos y 
paradigmas generados debido a la desactualización del talento humano de las organizaciones. Es 
necesario hacer frente a los falsos rumores acerca del aumento de índices como el de desempleo o 
la crisis económica que se podría crear a futuro; estos rumores sólo alimentan la incertidumbre y 
desconfianza en el momento de enfrentarse a los cambios en la sociedad actual lo que dificulta el 
avance que se requiere como sociedad y comunidad para el bienestar general. 
Industri ALL Global Union, (2018) no se equivoca en exponer que la revolución industrial 4.0 
es un fenómeno mundial y, por lo tanto, debe ser abordado desde una perspectiva global y no 
nacional. No se puede permitir que los trabajadores sean quienes reciban la peor parte del cambio 
18 
 
 
 
y se vean obligado a aceptar menores salarios, condiciones precarias de trabajo o se vean abocados 
a competir en cuanto a producción con una máquina. 
En este periodo de transformación debemos fortalecer la igualdad de oportunidades en la 
formación y capacitación de la cualificación requerida para las áreas de automatización y 
programación. Esto con el fin de desarrollar las habilidades demandadas por la nueva era digital. 
Como se indica en un informe publicado por la Organización Internacional del trabajo (2019), 
frente a las nuevas oportunidades se deben reforzar las competencias y habilidades poniendo 
mucho cuidado en la educación y la formación dada a los trabajadores en miras de conservar un 
trabajo decente, y con el fin de progresar y adaptarse a la evolución de la tecnología y de las 
condiciones del mercado de trabajo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19 
 
 
 
2. CAPÍTULO II. 
REVISIÓN DE LA LITERATURA 
 
2.1.Marco referencial 
2.1.1. Antecedentes de investigación 
El acelerado desarrollo tecnológico en la última década ha dado paso a nuevas áreas del 
conocimiento en la ingeniería como la programación, la robótica y la automatización. Estas nuevas 
áreas intentan enseñar las habilidades que se requerirán en el futuro de la profesión. 
La demanda de nuevas habilidades y conocimientos en las distintas ramas de la ingeniería lleva 
a que las instituciones de educación superior aborden la enseñanza de estas nuevas tecnologías. La 
enseñanza de la automatización no se puede dejar de lado al momento de educar a los futuros 
profesionales de ingeniería industrial e ingeniería de la producción, pues en ellos se ve una 
necesidad creciente de cualificarse en temas como la programación y la computación, elementos 
vitales en la automatización industrial de las fábricas del país. 
Teniendo en cuenta que el objetivo de esta investigación es caracterizar el proceso de enseñanza 
y aprendizaje de programación de automatización industrial en la formación de ingenieros 
industriales, administrativos y de la producción, resulta pertinente dar un vistazo a las 
investigaciones previas en el campo de la enseñanza de la automatización o en el campo de los 
simulares con el fin de abonar el camino para el presente estudio. 
En un estudio investigativo realizado por Baldwin & Kuljis en Hawái en el 2001 se 
identificaron algunos factores que dificultan el aprendizaje de la programación en Ciencias 
Computacionales: como lo afirma Baldwin & Kuljis (2001) la mayoría de los estudiantes 
“encuentran difícil y compleja la tarea cognoscitiva relacionada a la programación de 
20computadoras” y explican que “el aprendizaje demanda complejas habilidades cognitivas tales 
como la planificación, razonamiento y resolución de problemas en programación de 
computadoras” (p. 1). Dejando en claro una de las causas de la dificultad en el proceso de 
aprendizaje de la tecnología requerida para la industria 4.0. 
Otro estudio realizado por Dann, Cooper & Pausch (2006) en Nueva York proporciona un 
análisis más exhaustivo de los factores que contribuyen a esta dificultad: existen cinco factores 
que contribuyen a la dificultad en el aprendizaje de los fundamentos de programación: los 
mecanismos frágiles en la creación de programas de computadora, en particular, del uso de la 
sintaxis de los lenguajes de programación; la incapacidad para ver el resultado de los cálculos a la 
par cuando un programa de computadora se ejecuta; la falta de motivación para la programación; 
la dificultad de comprensión de la lógica compuesta; y el desconocimiento en las técnicas de 
diseño. 
Así mismo, podemos mencionar el estudio realizado por Sánchez, Urías, & Gutiérrez (2015) en 
México, quienes afirman: 
No siento que sea en si la teoría lo que sea un obstáculo sino la manera en que está 
planteada la manera en que se enseña pienso que es muy difícil de comprender, pero es 
necesaria siento que si no la tuviera seria todavía más difícil de comprender, pero habría 
que hacerla más accesible o más entendible (sic) (Estudiante). (p.299). 
En esta cita identificamos la perspectiva y posición de un estudiante al momento de decidir 
estudiar a profundidad los temas relacionados con la tecnología de la industria 4.0, podemos 
complementar con lo dicho por Sánchez, Urías & Gutiérrez (2015), quienes afirman: 
21 
 
 
 
El entorno de desarrollo integrado está diseñado para su uso profesional y no con fines 
didácticos, la cantidad de herramientas y opciones abruman al estudiante que apenas 
inician en la programación orientada a objetos configurándose como un elemento que 
dificulta el aprendizaje. (p.300). 
Sumado a lo anterior, el lenguaje y lectura de la programación se presenta en inglés, 
constituyendo un factor adicional que afecta el aprendizaje en estudiantes de habla hispana. 
Las anteriores son solo algunas de las dificultades que se presentan en el aprendizaje de la 
programación en Latinoamérica. Sin ser ajeno a estas problemáticas la educación colombiana ha 
incursionado en la identificación de las dificultades de aprendizaje relacionadas con el tema de la 
programación lo que llevó a aproximaciones como las realizadas por el estudio realizado por Vega 
y Espinel (2009), estudiantes de la Universidad Distrital, se menciona, refiriéndose a los 
lineamientos de conocimientos básicos que deben tener los estudiantes, entre sus principales 
conclusiones sobresale que los estudiantes ingresan a sus estudios universitarios con un bajo nivel 
de conocimiento relacionado con el área de la informática, incluso hasta el punto de desconocer 
las herramientas ofimáticas básicas como las hojas de cálculo. Esto pone de manifiesto la notable 
ausencia de manejo y capacitación práctica de los conocimientos requeridos para utilizar la 
tecnología usada por la industria 4.0. 
La Universidad de Nariño se aproxima a la identificación de las dificultades del aprendizaje en 
programación. Insuasti (2016) en su artículo Problemas de enseñanza y aprendizaje de los 
fundamentos de programación recopila los principales problemas del aprendizaje de la 
programación. Los cuales son: 
22 
 
 
 
Los mecanismos frágiles en la creación de programas de computadora, en particular el 
uso de la sintaxis de los lenguajes de programación; la incapacidad para ver el resultado 
de los cálculos a la par cuando un programa de computadora se ejecuta; la falta de 
motivación para la programación la dificultad de comprensión de la lógica compuesta y 
el desconocimiento en las técnicas de diseño (p. 5) 
Llegando a la conclusión de que la enseñanza de la programación presenta según Insuasti 
(2016). “una marcada tendencia hacia el uso del enfoque instruccional, donde prima la enseñanza 
a través del ejemplo y el desarrollo de ejercicios subsecuentes” (p. 243) Por consiguiente, también 
queda en evidencia la relevancia de las instrucciones y el aumento de factores como la motivación 
en el proceso de enseñanza en estas temáticas abordadas, seguidas de ejemplos para una mejor 
comprensión. 
Estas investigaciones abonan el camino hacia la caracterización de la enseñanza y el aprendizaje 
de la programación de automatización, sin embargo, salta a la vista la falta de investigación 
alrededor del aprendizaje de la programación en la formación de algunas de las ingenieras 
relacionadas con el campo de la informática y que a su vez se constituyen como los pilares 
fundamentales para lograr que la industria colombiana avance en el camino de la cuarta revolución 
industrial. 
2.2.Marco teórico 
2.2.1. La Enseñanza 
Cousinet (2014) afirma que la enseñanza es la actividad de “presentar y hacer adquirir a los 
alumnos conocimientos que ellos no poseen”, (p. 1). Dichos conocimientos no deben ser 
confundidos con simple información nueva, sino que deben ser útiles para contribuir a la formación 
de los estudiantes y para desarrollar nuevos conocimientos con base en los adquiridos. 
23 
 
 
 
En este sentido González (2010) afirma que: 
Según Passmore (1983) y Fenstermacher (1989), “enseñar" incluye, en algún tipo de 
relación, el rasgo de compromiso de dos personas, una posee algún conocimiento o 
habilidad y otra que carece de ella. Para que el primer sujeto traspase lo que sabe – sin 
especificar los medios – a la persona que no lo sabe. Una relación que permita un cambio 
en esa situación mediante la obtención, por parte de quien no lo tiene, de aquello que no 
poseía inicialmente. (p.4). 
Es importante mencionar que el término enseñanza está relacionado con el aprendizaje y el 
conocimiento, tanto por parte del alumnado como del profesorado. La relación entre estos términos 
ha generado una discusión constante, principalmente en lo referente al rol que juega cada uno de 
los actores en los procesos de enseñanza-aprendizaje: dependiendo de la corriente teórica a la que 
se adhiera cada uno, el rol del docente puede ser visto como un líder o como un simple apoyo, 
mientras que el estudiante puede ser entendido como un sujeto sin conocimientos que debe ser 
educado o como un sujeto capaz de crear y descubrir sus propios conocimientos de manera 
autónoma. 
Así mismo, la enseñanza trae consigo aspectos morales en la vocación profesional como 
docentes porque todas nuestras actividades tienen una dimensión moral: desde la manera en que 
actuamos frente a nuestros alumnos, hasta las fuentes de consulta que les proponemos, pasando 
por nuestros comentarios, aislados o no, sobre las situaciones del mundo que nos rodean, todo es 
moral. Estos aspectos morales no se pueden dejar de lado al momento de implementar las técnicas 
y herramientas necesarias que llevan a una buena enseñanza. 
24 
 
 
 
2.2.2. El Aprendizaje 
Arguelles & Nagles (2007) afirman que el aprendizaje es un proceso por el cual cada persona 
adquiere y construye conocimientos, habilidades y destrezas que le posibilitan actuar y 
desenvolverse en el mundo por medio de experiencias individuales y sociales. Retener el 
conocimiento en la memoria exige una gran variedad de componentes que activan, estimulan y 
hacen parte de la vida diaria. Ellos dos establecen una definición global y general para todo el 
proceso de aprendizaje, aplicable a cada ser humano, y que es útil en cada una de las actividades 
diarias. 
El aprendizaje, como se mencionó anteriormente, está relacionado con el proceso de enseñanza. 
Se genera, por tanto, un conocimiento que será aplicado en determinadas acciones y situaciones 
de la vida. Se pueden destacar en el aprendizaje las acciones yherramientas utilizadas por los 
docentes que, acompañadas de las didácticas, deberían llevar a la innovación en las técnicas 
utilizadas para hacer más satisfactorio el proceso de aprendizaje. 
2.2.3. Dificultades de aprendizaje de la programación 
Una dificultad de aprendizaje puede ser entendida, siguiendo a Kempa (1991), como la 
situación en la que los estudiantes no logran comprender los conceptos o ideas inherentes a los 
temas y contenidos de clase. 
Debido a la naturaleza compleja del tema que estamos estudiando las dificultades del 
aprendizaje son comunes y representan un asunto de constante preocupación entre los docentes. 
Las dificultades del aprendizaje pueden ser divididas en dos grupos: primero, las dificultades 
de aprendizaje internas, este tipo de dificultades se corresponde con las capacidades y estados de 
ánimo de los estudiantes; segundo, las dificultades de aprendizaje externas, este tipo de dificultades 
25 
 
 
 
se corresponden con los elementos propios del entorno de aprendizaje: los contenidos de clase y 
los procesos de enseñanza del docente. 
Son múltiples los factores que derivan en las dificultades del aprendizaje de la programación 
de automatización. Reconocemos que las principales dificultades que se pueden presentar en el 
proceso de enseñanza y aprendizaje de la automatización industrial según Sánchez, Urías, & 
Gutiérrez (2015) son: 
• Dificultades de orden declarativo. Son aquellas dificultades asociadas a la complejidad de 
aplicar los símbolos, las estructuras gramaticales y las funciones de los principales 
lenguajes de programación. 
• Dificultades de enseñanza. Son aquellas dificultades asociadas a los elementos de 
enseñanza como los métodos, las estrategias, los medios y la evaluación. 
• Dificultades con el hardware. Son aquellas dificultades que se derivan del inadecuado 
funcionamiento de los elementos físicos del sistema de cómputo. 
• Dificultades con el software. Son aquellas dificultades que se derivan del inadecuado 
funcionamiento de los programas, los simuladores y las herramientas intangibles del 
sistema de cómputo. 
• Dificultades de orden emocional. Son aquellas dificultades que se asocian al estado 
psicofisiológicos de aceptación y adaptación a los temas de clase. 
2.2.4. Proceso de enseñanza y aprendizaje 
Los términos “enseñanza” y “aprendizaje” están muy relacionados en su aplicación en el ámbito 
docente. Ambos términos forman parte de un solo proceso en conjunto con herramientas didácticas 
y pedagógicas. Según Barragán (2011) estos términos nacen del enfoque constructivista en la 
26 
 
 
 
educación. En este enfoque se centra el interés en el rol del docente y del estudiante. El estudiante 
es el centro del aprendizaje y el docente funge como conductor y guía de ese proceso. Este autor 
hace un interesante análisis de esos conceptos y de la fuerte implicación constructivista que los 
enmarca: 
Lo que caracteriza al maestro es: su capacidad para desarrollar procesos, permitir que los 
estudiantes construyan conocimiento significativo, su capacidad para permitir que los 
estudiantes descubran modelos explicativos y descubran estrategias cognoscitivas. Lo que 
caracteriza a los estudiantes es: su actividad inteligente, la construcción de conocimiento 
significativo, el descubrimiento de modelos explicativos, la construcción de estrategias 
metacognitivas, la autonomía para el trabajo independiente; y lo que caracteriza a la 
escuela es: su condición social, su participación, su capacidad para ejercer su autonomía, 
su capacidad para construir currículo, su capacidad para producir conocimiento, su 
condición investigativa. (p.111) 
Entre los principales componentes del proceso de enseñanza y aprendizaje se pueden resaltar 
los siguientes: 
• Objetivos: los propósitos de la enseñanza. 
• Contenidos: los aspectos que se desea enseñar. 
• Formas de organización: El orden en que se imparten los contenidos de la clase. 
• Métodos: Los modos ordenados y sistemáticos en los que se imparte la clase. 
• Medios: Los elementos, herramientas y objetos aplicados en el desarrollo de la clase. 
• Evaluación: El proceso de valoración del conocimiento y alcance del aprendizaje. 
27 
 
 
 
2.2.5. Didáctica 
El término didáctica ha significado desde su origen hasta nuestros tiempos “arte de enseñar”. 
Aunque el término está en uso desde los tiempos de la antigua Grecia, fue Juan Amos Comenio 
quien le dio la relevancia y solidez teórica que tiene actualmente. En el numeral §3 del “Saludo a 
los lectores” de su Didáctica Magna, libro fundacional de la enseñanza moderna Comenius (1986) 
asegura que: 
Nosotros osamos prometer una Didáctica Magna, es decir, un método universal de 
enseñar todo a todos. Se debe enseñar con tal certeza que sea imposible no conseguir 
buenos resultados. Se debe enseñar de manera rápida, es decir, sin ningún enfado y sin 
ningún desagrado ni para los alumnos ni para el profesor, todo lo contrario, con sumo 
placer para uno y otros. Se debe enseñar sólidamente, no superficialmente y apenas con 
palabras, sino encaminando a los alumnos hacia una verdadera instrucción con el fin de 
conseguir en ellos buenas costumbres y una piedad sincera. En fin, demostraremos todas 
estas cosas a priori, es decir, derivándolas de la propia naturaleza inmutable de las cosas 
como de una fuente viva que produce eternos arroyos que van, a su vez, a juntarse 
formando un único rio. Así estableceremos un método universal para fundar escuelas 
universales. (p. 45) 
Si bien algunos de los aspectos señalados por Comenio son aún válidos, como el énfasis por 
una enseñanza sólida, profunda, placentera y certera, resulta evidente que el método propuesto por 
Comenio no pudo ni podrá convertirse en una forma única y universal de enseñar todo a todos. 
Con el paso de los siglos nos hemos dado cuenta, la mayoría de las veces gracias a errores 
garrafales, que no existe un método único de enseñanza y que la mejor estrategia que puede seguir 
28 
 
 
 
el educador para alcanzar su meta es vivir en una constante exploración empírica que cambia con 
respecto a las condiciones sociales, culturales y las habilidades de cada uno de los alumnos. 
A partir de esta definición se desarrollaron otras que pretenden actualizar el término a los 
nuevos desarrollos y metodologías aplicados en la práctica pedagógica. Una definición más 
reciente del término “didáctica” es la aportada por Nérici (1973) para quien significa: 
(…) el estudio del conjunto de recursos técnicos que tienen por finalidad dirigir el 
aprendizaje del alumno, con el objeto de llevarle a alcanzar un estado de madurez que le 
permita encarar la realidad, de manera consciente, eficiente y responsable, para actuar en 
ella como ciudadano participante y responsable (p.56) 
Como menciona Granja (2015) los aspectos técnicos y comportamentales constituyen un todo 
interrelacionado que debe ser coherente para que tenga buenos resultados. Complementa según 
Gaitán, López, Quintero & Salazar (2010) 
El saber didáctico no se reduce a la mera formulación de un tratado o método acerca de 
lo que se enseña, sino que se constituye en un campo específico del quehacer docente, 
que cubre toda una gama de reflexiones en torno a la relación que el maestro tiene con 
sus alumnos y las condiciones en las cuales se lleva a cabo el proceso de enseñanza-
aprendizaje (p.105). 
Las herramientas didácticas son los instrumentos que agrupa el conjunto de actividades, 
materiales y recursos que el docente utiliza para facilitar el aprendizaje de sus estudiantes. 
Contienen actividades e instrucciones que fungen como guías adecuadas para alcanzar los 
objetivos de aprendizaje. En este trabajo proponemos una herramienta didáctica con la que 
buscamos contextualizar e instruir sobre los temas más relevantes de la automatización industrial. 
29 
 
 
 
Desarrollamos esta herramienta didácticacon el fin de presentar una posible ayuda que solvente, 
aunque sea de manera parcial, algunas de las dificultades del aprendizaje encontradas en nuestra 
investigación, por eso la herramienta tiene en cuenta la importancia de la comunicación entre los 
actores del proceso de enseñanza y aprendizaje, la visualización y los aspectos dinámicos de los 
recursos de clase, la guía metódica de las condiciones de simulación y, sobre todo, las actividades 
prácticas 
2.2.6. Automatización industrial 
La automatización industrial se puede definir, según Sanchis, Romero & Ariño (2010) como la 
acción de trasladar tareas o actividades realizadas por los hombres en los procesos productivos a 
una máquina mediante la aplicación de elementos informáticos, mecánicos y electrónicos con el 
fin de que opere con mínima o nula intervención humana. 
Izaguirre, (2012) dice que: 
 Un sistema automatizado es el conjunto de elementos (equipamiento, sistema de 
información, y procedimientos) interrelacionados funcionalmente entre sí que conforman 
una estructura jerárquicamente expandida cuya función es garantizar el desempeño 
independiente del proceso a través de operaciones de control y supervisión total del 
sistema, bajo las técnicas más modernas y cumpliendo los requisitos establecidos de 
acuerdo con el tipo de planta. (p.10) 
Para García (1999) la automatización es un procedimiento gracias al cual las tareas de 
producción habitualmente realizadas por los operadores humanos son realizadas por un conjunto 
de elementos tecnológicos. Piedrafita (2004) expone que el objetivo de la automatización es 
30 
 
 
 
producir más productos de manera eficiente conjugando las distintas funciones de la planta a operar 
como un conjunto unitario. 
De acuerdo con Sabaca (2009) entre las principales ventajas de la automatización debemos 
resaltar: la eliminación de tareas peligrosas, indeseadas o repetitivas; el aumento de la 
productividad de las instalaciones; la versatilidad en la manipulación de grandes pesos; la mejora 
del rendimiento y la calidad; la estandarización de los procesos; la optimización de los recursos, 
entre otros. 
Izaguirre (2012) indica que “Básicamente las funciones que se ejecutan en un sistema 
automatizado las podemos clasificar en cuatro tipos: 1. Funciones de Dirección 2. Funciones de 
Procesamiento y Control de la Planta. 3. Funciones de Comunicación. 4. Funciones informativas-
computacionales”. (p.13). Lo anterior se ve reflejado en la figura 2.1 denominada “pirámide de 
automatización”: 
31 
 
 
 
 
Figura 2.1 Pirámide de la automatización 
 
En la figura 2.1 se pueden observar los niveles o elementos que componen la automatización: 
el primer nivel corresponde con la red de campo, en ella se encuentran las tecnologías de sensórica 
y actuadores. En este nivel se relacionan y agrupan las tecnologías que detectan el cambio, la 
variación física y química del entorno, y también las tecnologías que realizan la trasformación de 
la materia en productos, como los motores, cilindros, bombillas y bobinas. 
El segundo nivel corresponde a la red de control, en este nivel se encuentran los sistemas de 
control distribuido, los controladores lógicos programables y los microcontroladores. En este nivel 
se gestionan los datos recolectados en el primer nivel, datos que servirán como entradas del proceso 
 Red de campo: 
Instrumentación 
Red de control ( DCS Sistema 
de Control distribuido, PLC 
Controlador Lógico 
Programable. 
Red de supervisión ( 
SCADA, upervisory 
Control And Data 
Acquisitio, HDMI) 
Red de operaciones MES 
Red de operaciones MRP 
32 
 
 
 
de control y gracias a los cuales se obtiene un resultado: las salidas de control o la ejecución de las 
actividades de la máquina. 
 El tercer nivel se corresponde con la red de supervisión, control y adquisición de datos, en este 
nivel se gestiona el almacenamiento, análisis e interpretación de los datos de control con el objetivo 
de obtener indicadores de gestión del proceso automatizado. 
Los niveles cuarto y quinto se corresponden con los niveles ejecutivos de la automatización en 
los que tiene lugar la planificación de los procesos productivos y la planificación de los 
requerimientos generales para la producción. 
Por otro lado, Aguilar (2018) indica que Industria 4.0 es un término acuñado por el Gobierno 
alemán para describir la digitalización de sistemas y procesos industriales y su interconexión 
mediante el Internet de las Cosas, este término se usa actualmente de manera generalizada. La 
Industria 4.0 implica que los procesos de fabricación se están transformando a través de la 
digitalización configurando una "revolución industrial". 
La industria 4.0 está estructurada alrededor de un conjunto de tecnologías denominadas pilares 
de la industria 4.0. En la figura 2.2 se muestra cómo diferentes tecnologías interactúan para 
conformar el concepto de cuarta revolución industrial. 
33 
 
 
 
 
Figura 2.2 Pilares de la industria 4.0 
 
La industria 4.0 se caracteriza por tecnologías como el internet de las cosas (IOT). Esta 
tecnología comunica de manera continua cada objeto con el internet, esto permite recolectar 
información relevante del dispositivo susceptible de ser analizada. Dicha información es 
almacenada gracias a la computación en la nube. Un espacio virtual en el que se puede almacenar 
una gran cantidad de datos e información sobre los objetos monitoreados. El análisis de estos datos 
se realiza con las técnicas de Big Data. 
Otro de los pilares de la industria 4.0 es la robótica. Los mecanismos autónomos son capaces 
de replicar acciones y tareas humanas con alta precisión y solvencia. A menudo, dichos 
mecanismos robóticos son comandados por la inteligencia artificial. 
Elementos como la realidad aumentada y la fabricación aditiva ayudan a la digitalización, así 
como a incrementar y relacionar atributos, información o cualidades diferenciadoras a medios 
físicos a través de interfaces visuales. 
34 
 
 
 
2.3.Marco conceptual 
En la elaboración de este trabajo resulta indispensable el uso de varios conceptos abordados en 
los primeros pasos de la investigación con los estudiantes y el docente. Dichos conceptos 
constituyen los llamados “códigos” (ver tabla 4.2 en el capítulo IV de resultados), cuya aparición, 
relevancia y distribución serán explicados en su debido momento. Por lo pronto, resulta pertinente 
traer a colación algunos de dichos códigos y definirlos. Por lo tanto, en esta sección presentaremos 
una serie de citas extraídas desde diversos diccionarios con el fin de establecer parámetros claros 
en lo referente a las definiciones. 
• Currículo 
Al planear una asignatura uno de los elementos más importantes que debemos formular es el 
currículo, el cual es el: “Conjunto de estudios y prácticas destinadas a que el alumno desarrolle 
plenamente sus posibilidades.” (Real Academia Española, 12/06/2021, definición currículo) 
• Medios (enseñanza) 
Para llevar a cabo un proceso de enseñanza-aprendizaje correcto es necesario aplicar de manera 
adecuada los medios de enseñanza que: “Son aquellos elementos materiales cuya función estriba 
en facilitar la comunicación que se establece entre educadores y educandos” (Colom et al, 1988. 
p.16) 
• Métodos (enseñanza) 
Para un docente y el alumno la creación y adquisición de nuevos conocimientos deben darse 
siguiendo un método, que puede ser definido de la siguiente manera: 
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Del latín methodus y del griego μέθοδος, significa seguimiento. Es el camino por el cual 
se llega a un determinado resultado cuando previamente se fija. Es una manera de decir, 
de hacer con orden una cosa, siguiendo principios y según cierto orden preestablecido. Es 
la manera razonada de conducir el pensamiento con objeto de llegar a un resultado 
determinado y preferentemente al descubrimiento de la verdad. Implica una idea de 
movimiento,