Estrategias de fomento de la creatividad en enseñanza de ingenieria

La inclusión de cursos de diseño así como realizar de actividades de diseño es una estrategia muy adecuada para la estimulación de la creatividad dado que proceso de diseño está muy vinculado con el proceso creativo

Aprendizaje basado en Diseño (DISEÑANDO Y PROYECTANDO DESDE PRIMERO: 10 años de experiencias-trabajos en la asignatura de Expresión Gráfica

Luis Mª Berrio-Otxoa Otxoa de Angiozar INGEGRAF XXI)

""creative design is learned through the act of doing and making, or “lean-ing-by-doing"[5]

[5] Schön, D. The reflective practitioner. Basic books (1983). "

Resolución de problemas abiertos

The engineering curriculum must let the student experience being an engineer by introducing problem situations which force the student to link engineering theory to real-world problems by doing some original thinking, evaluating alternate solutions, making a decision and defending it. The best way to do this is by giving the student open-ended problems since these are the only type of problems that occur in industry. The students must become comfortable with working open-ended problems. (Nicolai, 1998)

“Tradicionalmente, el estudiante de ingeniería aprende los diferentes conceptos resolviendo problemas de aplicaciones directas de las diferentes materias estudiadas, es decir, resolviendo problemas cerrados, (problemas tipo) en los cuales se les proporcionaba una serie de datos y el problema se reduce a aplicar la ecuación adecuada. El problema de diseño en ingeniería, en cambio, es abierto. El punto de partida es la identificación del problema en si, en ocasiones los datos son insuficientes o poco adecuados y el estudiante deberá buscar, con la ayuda de las diferentes herramientas, el camino adecuado a la mejor solución. “ (Bocardo, 2006)

La práctica docente habitual en la enseñanza de ingeniería es la de trabajar con la resolución de problemas de solución conocida por el profesor, así como la de resolución de problemas tipo. Estos problemas son adecuados para asentar los conocimientos de la materia impartida. Sin embargo, un enfoque que obligue a desarrollar el pensamiento crítico y la creatividad es trabajando con problemas sin solución conocida, o más concretamente, problemas de “solución abierta”, Esto fuerza a los estudiantes a encontrar las soluciones no aplicando plantillas o procedimientos ya aprendidos, sino de muchas otras maneras, distintas para cada estudiante, para encontrar la solución más adecuada, pensamiento original, evaluando soluciones alternativas, tomando decisiones y defendiéndolas (Nicolai, 1998).

Santamarina (2002) and Stouffer(2004) “recommends assigning daily time in the classroom for creative thinking and the “simple, yet far reaching modification” of incorporating additional, open-ended questions to every assignment. These questions should challenge students to make connections and move beyond the technical aspects of a given problem.”

Ghosh en 1996 cita cambios en la agencia ABET (US Accreditation Board for Engineering and Technology) de los EEUU, que apunta hacia la adopción de prácticas que fomentan la creatividad. Estos cambios incluyen problemas de solución abierta y exámenes motivadores (challenging examinations)(Citado por Zampetakis, 2007)

Ghosh (1996), cites recent changes by the US Accreditation Board for Engineering and Technology (ABET), which aim towards the adoption of practices that foster creativity. These changes include for instance open ended design problems and challenging examinations. (citado por Zampetakis, 2007)

La práctica docente habitual en la enseñanza de ingeniería es la de trabajar con la resolución de problemas de solución conocida por el profesor, así como la de resolución de problemas tipo. Estos problemas son adecuados para asentar los conocimientos de la materia impartida. Sin embargo, un enfoque que obligue a desarrollar el pensamiento crítico y la creatividad es trabajando con problemas sin solución conocida, o más concretamente, problemas de “solución abierta”, Esto fuerza a los estudiantes a encontrar las soluciones no aplicando plantillas o procedimientos ya aprendidos, sino de muchas otras maneras, distintas para cada estudiante, para encontrar la solución más adecuada, pensamiento original, evaluando soluciones alternativas, tomando decisiones y defendiéndolas (Nicolai, 1998).

La cuestión importante en esta metodología no es hallar el resultado correcto ni exacto, sino la búsqueda de esa solución, planteando ideas originales sin miedo a equivocarse, lo que revierte en el estímulo creativo. Los problemas abiertos, además, se acercan al mundo real, ya que en los problemas reales en los que se enfrentaran los futuros ingenieros no existen soluciones conocidas, “estos son el único tipo de los problemas que ocurren en la industria”. (Nicolai, 1998)

Many techniques have been suggested for exercising creativity and developing problem-solving skills in the classroom. (See, for example, the articles in Lubkin,12 especially that by Woods et al., and in Costa.13 In every course some open-ended and underdefined problems should be assigned, and more information than is needed should be provided for problems with unique solutions. Problems should also be assigned that call for the generation of possible alternative solutions, and when the solutions are evaluated credit should be given for fluency (number of solutions generated), flexibility (variety of approaches adopted), and originality. (from CREATIVITY IN ENGINEERING EDUCATION* Richard M. Felder

Fomento de las habilidades Visuales y espaciales

Sophie Morin (2015) en su estudio sobre fomento de la creatividad en ingeniería, realiza la siguiente afirmación:

The vision is that before using creativity methods, techniques (e.g., brainstorming, mind mapping, SCAMPER, etc.), there is a need to understand and develop and practise elementary cognitive abilities (like a musician practising scales before playing a piece, or a dancer doing barre exercises). (Morin, 2015)

Desde nuestro punto de vista, estas practicas para el ingeniero incluyen actividades graficas (dibujo, bocetado)

Las habilidades visuales en la enseñanza de la ingeniería

…las únicas habilidades valiosas en los actuales sistemas educativos son las verbales y analíticas (Sorby 1999a). Sommer (1978) y Arnheim (1980) coinciden en que el sistema educativo dedica la mayor parte del tiempo y recursos al razonamiento, prestando escasa atención a las habilidades de visualización y pensamiento visual, en las que muchos educadores no sólo no están interesados, sino que le son hostiles por estimarlas infantiles, primitivas y pre-lógicas. Las clases de dibujo, manualidades y arte, en las que la visualización espacial desempeña un papel importante, son consideradas actividades intelectuales de segunda categoría. Ferguson (1992) afirma que la formación de los ingenieros actuales ha derivado demasiado de sus orígenes artísticos, confiando en exceso en los métodos analíticos y no lo suficiente en la percepción visual. (Matax, 2014)

“La habilidad de visualizar mentalmente objetos y situaciones, y manipular dichas imágenes, es una capacidad vital para muchas carreras, especialmente aquellas que requieren trabajar con imágenes gráficas. Se ha relacionado la habilidad espacial con el éxito en los estudios de matemáticas, ciencias, arte e ingeniería. En particular, diversos estudios corroboran que la adquisición de habilidades espaciales por parte de los alumnos de ingeniería está directamente relacionada con sus futuras posibilidades de éxito profesional”. (Mataix, 2014)

“En los últimos tiempos la enseñanza de la Expresión Gráfica ha sufrido una paulatina devaluación, llegando incluso a ser eliminada de algunos planes de estudios (McArthur y Wellner 1996; Pleck et al. 1990; Sorby 1999a).

“Tradicionalmente los planes de estudio de las carreras técnicas incluían varias asignaturas relacionadas con la Expresión Gráfica (Dibujo Técnico, Sistemas de Representación, Geometría Aplicada, etc), en las que durante uno o dos años el alumno adquiría, entre otras, las capacidades de visión espacial y croquización. Si bien no era usual que estos aspectos formaran parte del temario explícitamente, los problemas clásicos de perspectiva caballera o isométrica, consistentes en determinar la perspectiva de un cuerpo a partir de sus proyecciones ortogonales o viceversa, fomentaban estas capacidades de forma efectiva. Los nuevos planes de estudio, derivados de la implementación del sistema ECTS y del Espacio Europeo de Educación Superior, reducen el aprendizaje de la Expresión Gráfica a uno o dos cuatrimestres en los que el alumno debe asimilar todos esos contenidos de una forma mucho más acelerada. Además, actualmente puede ingresarse en las carreras técnicas sin haber cursado en Secundaria ninguna asignatura de Dibujo Técnico, lo que origina una gran heterogeneidad en el alumnado: conviven en un mismo grupo alumnos que no tienen ningún conocimiento previo de geometría, alumnos que aun habiendo cursado alguna asignatura de dibujo no han desarrollado apenas su capacidad de visión espacial, y alumnos con una formación previa adecuada.

Por otro lado, las actuales demandas de la sociedad obligan a que los programas de las asignaturas de Expresión Gráfica incluyan un bloque temático de Diseño Asistido por Ordenador. Esto, aunque es fundamental en la formación del alumno, conlleva varios inconvenientes:

- El aprendizaje de alguna herramienta de Diseño Asistido por Ordenador consume una cantidad apreciable de tiempo lectivo, reduciendo aún más el disponible para el aprendizaje de los contenidos clásicos de la asignatura.

- El empleo de las aplicaciones de Diseño Asistido por Ordenador está haciendo caer en desuso los sistemas de representación de tipo meramente descriptivo (caballera, isométrica, etc), que son los que tradicionalmente se han empleado en el fomento de las capacidades de visión espacial y croquización.

- En ocasiones se ha detectado la creencia de algunos alumnos de que la existencia de aplicaciones de Diseño Asistido por Ordenador hacen innecesaria la formación en geometría y las capacidades de visión espacial y croquización.

Todas estas circunstancias están provocando un deficiente desarrollo de las capacidades

de visión espacial y croquización de los alumnos en relación a los planes de estudio tradicionales. ” (Mataix, 2014)

“Ferguson (1992) afirma que la formación de los ingenieros actuales ha derivado demasiado de sus orígenes artísticos, confiando en exceso en las habilidades verbales y analíticas y no lo suficiente en las habilidades de visualización y pensamiento visual. En las carreras técnicas se reserva cada vez un mayor porcentaje de créditos para asignaturas científicas, técnicas y tecnológicas basadas en cálculos analíticos, muchos de los cuales se efectúan habitualmente con ordenador, en detrimento de otras materias como la Expresión Gráfica y el diseño. "Normalmente los alumnos de ingeniería quedan impactados al descubrir que sólo un pequeño porcentaje de las decisiones que toma un diseñador se basan en el tipo de cálculos que tanto tiempo han empleado en estudiar" (Report on Engineering Design 1961). (Mataix, 2014)””

Autores como Ferguson (1992) y Mataix(2014) indican asimismo que este modelo docente se ha enfocado hacia los temas científicos y analíticos, ha sido además en detrimento de la visualización espacial y de pensamiento visual, esenciales en ingeniería () y relacionadas con la creatividad (Mataix,2014). Además, estas asignaturas gráficas prestan básicamente la atención hacia aspectos analíticos y más relacionados con las matemáticas, tales como la geometría métrica, así como la educación del Diseño Asistido por Ordenador, olvidando prácticas como el bocetado. Esto último es fundamentalmente debido a que el bocetado no se valora como un instrumento que favorece la creatividad y se entiende como un método de expresión gráfica superado por los nuevos sistemas de dibujo por ordenador.

“La expresión gráfica es tanto una forma de comunicación como un medio de análisis y síntesis. La medida en que satisface estos propósitos indica su utilidad profesional. El valor de esta habilidad, por sí misma, no justifica su inclusión en un plan de estudios. La atención debería ponerse en la visualización espacial, en el pensamiento creativo y en la habilidad de transmitir ideas, especialmente mediante bocetos a mano alzada, que es el medio habitual de expresión en las etapas iniciales del trabajo creativo” (Grinter 1955, p.16). de (Mataix, 2014)

Esta última se entiende como un medio de representación de ingeniería, pero determinadas actividades, como es el bocetado, permiten en desarrollo de ideas creativas. La idea es que la solución problema de la creatividad en ingeniería ya estaba dentro de los programas, solo que fue desplazada e incluso eliminada. Nuestra aportación al problema consiste en desarrollar la enseñanza de temas gráficos y visuales desde el punto de vista creativo.

deBOno, en su libro "el pensamiento lateral" (1970), expone las ventajas del dibujo como estimulo del pensamiento lateral

con un nuevo enfoque consistente en retomar prácticas que con las nuevas tecnologías se habían abandonado, tales como el dibujo a mano alzada y más concretamente el bocetado, implicará un efecto en el desarrollo de las habilidades espaciales, la visualización espacial y en la creatividad.

Existen importantes trabajos que demuestran las ventajas del bocetado en la resolución de problemas y en la creatividad.

Hay otro enfoque que queremos destacar, y es en torno a las habilidades visuales y la expresión gráfica.

Hay estudios de implementación docente de técnicas de pensamiento visual ( ), asi como numerosos estudios sobre bocetado en la enseñanza de la ingeniería (Yang, 2009)(deVere,2009)

1) Fomentar el bocetado.

2) Mapas mentales

3 ) Esquemas

4 ) Posible aplicación de las técnicas “Visual Thinking” en la resolución de problemas.

Enfoques multidisciplinares

Trabajo en grupo

Gamificación o pensamiento de juegos

Developing assessments that will motivate students to improve their creative skills and increase awareness of their personal creative process is a key need in engineering pedagogy

3.3. CONSIDERACIONES ACERCA DE ADOPTAR ESTAS ESTRATEGIAS

En los resultados de las encuestas (Martin-Erro, 2016) se preguntó si los docentes aplicaban determinadas prácticas docentes enumeradas.

Cuando se les preguntó a los docentes encuestados acerca de cuál era la estrategia docente que consideraban más importante, el 92% de los encuestados respondieron que era más importante estimular la creatividad mediante la práctica más que la enseñanza de técnicas creativas (Martin-Erro, 2016).

Asimismo, éstos reconocieron que aplicaban determinadas actividades trabajar en grupo, el 97% de los profesores, el 54% respondieron que aplicaban procesos iterativos, y el 41% trabajar con respuestas múltiples y el 85% con la enseñanza basada en proyectos. (Martin-Erro, 2016).

Esto confirma los esfuerzos emprendidos por los docentes de acuerdo a la implementación de actividades que fomentan la creatividad (PBL, problemas abiertos) (Martin-Erro, 2016).

3.3.1. Selección de la estrategia adecuada

Nicolai (1998) This will require a major restructuring in most engineering faculty and administrations in terms of attitudes and priorities. This will not be a major restructuring of current engineering curricula, but rather, more open-ended problems inserted into the engineering science courses with frequent and spirited discussions of the design process.

Las estrategias docentes enfocadas en la práctica, la que podemos llamar estrategias “implícitas” parecen tener un impacto mínimo, ya que no supone un incremento de la carga lectiva ni estrictamente un cambio de las asignaturas, sino en las maneras en que éstas se imparten. Sin embargo, precisamente esto mismo es lo que supone un hándicap, pues implica unos cambios en los modos de enseñar y en los modos de aprender igualmente y por ello, significa incluso una mayor dificultad que incluir nuevos cursos.

Teaching creativity by practice, the “implicit” creative teaching and learning, seems to have minimum impact on class hours as well as on engineering programs. But changing teaching and learning styles from traditional engineering to new more focused to creative behavior may be even harder than including new courses of subjects on curricula.

3.3.2. Actitudes de los estudiantes y de los profesores

Ante estas posibles estrategias docentes se presentan varias cuestiones que en parte explican la actual escasa implementación de la creatividad en la enseñanza de la ingeniería, a pesar de que éstas han sido probabas y evaluadas como efectivas.

En primer lugar, tenemos que considerar el impacto en docentes y estudiantes al aplicar estos nuevos estilos de enseñar así como de aprender.

Klawans (2014) indica que es importante inculcar a los alumnos que se vean a sí mismos como ingenieros creativos, y que entiendan que la inclusión de los aspectos creativos no va a suponer una sobrecarga.

Para abordar esto es importante tener en cuenta, por un lado a los alumnos. Si bien hemos visto que actualmente valoran positivamente la creatividad, es importante tener en cuenta cuál es su actitud real ante ésta. En la encuesta de la ETSII, (Perez, 2012) se indica lo siguiente, “Los alumnos tienen cierto temor a plantear en clase enfoques innovadores, por el riesgo de ser evaluados negativamente”. Court [7] lo explica por el bagaje científico-técnico adquirido por los estudiantes de ingeniería en su enseñanza media, también muy basado en materias analíticas y científicas. Es importante por tanto inculcar a los estudiantes la confianza en otras posturas menos rígidas, menos “inmutables y estáticas (Pedroso, 2015), que les hagan sentirse cómodos con la creatividad, y confiados en trabajar fuera de sus “zonas de confort” de ciencia y métodos (de Vere, 2009).

Igualmente, para reorientar estas actitudes provenientes de su formación, las estrategias docentes encaminadas a fomentar la creatividad deben implementarse desde los primeros cursos de las carreras de ingeniería. Esto como se ve contrasta con lo que indica el cuadro de los cursos de creatividad (Tabla 1), donde como se indica éstos se imparten principalmente en los últimos años de carrera.

Para esta implementación, el papel del docente es crucial.

Requiere del esfuerzo de los profesores, al adoptar estas nuevas prácticas docentes, así como de los estudiantes, quienes tienen que abandonar su papel tradicional de escuchar y tomar notas a participar activamente en la clase.

Para el caso de los docentes, éstos tienen unas prácticas bien aprendidas y adoptar nuevas supone abandonar ciertas inercias y se requieren nuevas actitudes.