
Hacia La Mecatrónica Educativa
Campus en que se desarrolla
UVM campus Guadalajara y UVM campus Tuxtla
"Estrategia Educativa Basada En El Aprendizaje Activo De Los Estudiantes De Ingeniería Mecatrónica: Hacia La Mecatrónica Educativa”. Premio David A. Wilson 2017/2018.
Investigadores Participantes
Dr. Luis Fernando Luque Vega
Dr. Emmanuel López Neri
Dr. Neín Farrera Vázquez
MC. Jorge Ruíz
Estudiantes que han participado
Ing. Felipe de Jesús Padilla Etienne
Ing. Jorge Wah-Hing Guidiño Márquez
Ing. Rodrigo Reséndiz Ávila
Impacto en las necesidades del Plan de Desarrollo 2018-2014.
Este proyecto tiene impacto en el plan de Desarrollo 2018-2024 en el Sector de jóvenes construyendo el futuro integrar a las y los jóvenes de 15 a 29 años en actividades de desarrollo humano, educativas, productivas, académicas, comunitarias, de capacitación y certificación laboral, y de incorporación al servicio público.
La investigación propuesta es innovadora ya que contribuye al desarrollo de los próximos estándares en enseñanza y aprendizaje en lo que respecta a la Ingeniería Mecatrónica en la educación superior. La propuesta de la generación de una estrategia de educativa basada en el aprendizaje activo para los estudiantes de ingeniería mecatrónica sienta las bases hacia la mecatrónica educativa que representa el siguiente nivel de la robótica educativa. Nos encontramos en una época en donde los avances en las tecnologías de información y la robótica están a la orden del día. De igual forma, nos encontramos en un punto en el cual seremos pioneros de un programa de mecatrónica educativa que desarrolla el entendimiento de los conceptos teóricos a través del aprendizaje activo con la realización de actividades prácticas y el uso de recursos y espacios académicos ya existentes en las universidades, así como el de prototipos mecatrónicos desarrollados especialmente para este fin y que tienen un amplio potencial de ser patentables. Lo anterior con la intención de atender problemas reales de industria 4.0.
Casos de Éxito
Reconocimiento por haber ganado el Premio David A. Wilson 2017/2018 de la red Laureate Education Incorporated con el proyecto “Educational Strategy Based on Active Learning for Mechatronics Engineering Students: towards Educational Mechatronics”. Mayo 2018. Baltimore, Maryland, USA.
Una de las premisas con las que fue concebido este proyecto es la posibilidad de réplica y el buscar impactar al mayor número de Universidades, tanto de México como de la red Laureate. Este estudio contempla la implementación del modelo educativo de la Mecatrónica Educativa en UVM campus Guadalajara Sur para después ser replicado en UVM campus Tuxtla. Cabe mencionar que UVM cuenta con 32 campus distribuidos en todo México, de los cuales 27 cuentan con el programa de Ingeniería Mecatrónica. Además, la mayoría de los son equipados con Laboratorios y recursos académicos similares. También se pretende internacionalizar la Mecatrónica Educativa en Universidades que se encuentren fuera de México y que pertenezcan a la red Laureate.
Por último, consideramos que el programa de Mecatrónica Educativa podría ser impartido no solo en la carrera de Ingeniería Mecatrónica. Existen carreras de ingeniería que podrían adoptar este programa como una estrategia para desarrollar el pensamiento crítico de sus estudiantes. Carreras como Ingeniería Mecánica, Electrónica, Animación Digital, Diseño Industrial, entre otras. Como menciona Laureate en su Misión: “Creemos en el poder de la educación para transformar vidas y mantener el compromiso de generar un impacto positivo y duradero en las comunidades a las que servimos. Cuando nuestros estudiantes tienen éxito, los países prosperan y las sociedades se benefician”.

Objetivo.
Diseñar e implementar el programa: Mecatrónica Educativa para forman los nuevos ingenieros que serán los encargados de fortalecer y fomentar la cuarta revolución industrial, potenciando nuevos negocios y el desarrollo social y económico de los países.
Justificación.
Las economías emergentes como México cuentan con un espacio de cinco años para reinventarse y convertirse en un actor relevante de industria 4.0.
Descripción.
La historia muestra que, una vez que las revoluciones industriales se ponen en marcha, el cambio se produce con rapidez. Los emprendedores convierten los inventos en innovaciones comerciales, estas dan lugar a nuevas compañías que crecen aceleradamente y, por último, los consumidores demandan los nuevos productos y servicios que mejoran su calidad de vida. Una vez que el engranaje de este proceso comienza a funcionar, la industria, la economía y la sociedad se transforman a toda velocidad (K. Schwab, 2016).
El concepto de Industria 4.0 expresa la idea de la etapa en la que se encuentra actualmente el mundo, la llamada Cuarta Revolución Industrial. Esta revolución sigue a los otros tres procesos históricos transformadores: la primera se caracterizó por el desarrollo de la máquina de vapor y de la mecanización, entre 1760 y 1830; la segunda marcó el paso al desarrollo de la electricidad con fines domésticos e industriales permitiendo la manufactura en masa, alrededor de 1850. La tercera llego a mediados del siglo XX, con la llegada de la tecnología de información, las telecomunicaciones y en mayor medida por la electrónica. La cuarta revolución trae consigo una tendencia a la automatización total de la manufactura y su nombre proviene, de hecho, de un proyecto de estrategia de alta tecnología del gobierno de Alemania, sobre el que trabajan desde 2013 para llevar su producción a una total independencia de la mano de obra humana.
La manufactura cambiará de un modo radical y, con ella, el mundo del empleo. Pero las repercusiones impactarán en cómo somos y nos relacionamos hasta en los rincones más lejanos del planeta: la revolución afectará "el mercado del empleo, el futuro del trabajo, la desigualdad en el ingreso" y sus coletazos impactarán la seguridad geopolítica y los marcos éticos. En el Foro de Davos hubo un anticipo de lo que los académicos más entusiastas tienen en la cabeza cuando hablan de Revolución 4.0: nanotecnologías, neurotecnologías, robots, inteligencia artificial, biotecnología, sistemas de almacenamiento de energía, drones e impresoras 3D serán sus artífices.
Pero serán también los gestores de una de las premisas más controvertidas del cambio: la cuarta revolución podría acabar con cinco millones de puestos de trabajo en los 15 países más industrializados del mundo.
Son precisamente los países más avanzados los que encarnarán los cambios con mayor rapidez, pero a la vez los expertos destacan que son las economías emergentes las que podrán sacarle mayor beneficio. La cuarta revolución tiene el potencial de elevar los niveles de ingreso globales y mejorar la calidad de vida de poblaciones enteras, apunta Schwab, las mismas que se han beneficiado con la llegada del mundo digital (y la posibilidad, por caso, de hacer pagos, escuchar música o pedir un taxi desde un celular ubicuo y barato). Sin embargo, el proceso de transformación sólo beneficiará a quienes sean capaces de innovar y adaptarse. (V. Perasso, 2016).
Recientemente las prácticas educativas tradicionales, antes unidireccionales y centradas en el maestro, se han visto alteradas por la inclusión de nuevas herramientas computacionales e informáticas, en donde emergen las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) como una alternativa a la que pueden acceder los alumnos como fuente de información. Esta situación ha hecho repensar la escuela, plantearse nuevos roles que anteriormente fueron tradicionalmente asignados a las instituciones, a los profesores y a los alumnos. La inclusión de las TIC en la educación ha llevado a una importante sofisticación en los procesos de enseñanza-aprendizaje, brindando nuevos materiales de apoyo didáctico. (Esteinou, 1998).
Una de las primeras manifestaciones de la ingeniería educativa, se conoce como robótica educativa que tiene por objeto poner en juego toda la capacidad de exploración y de manipulación del sujeto cognoscente al servicio de la construcción de significados a partir de su propia experiencia educativa. La robótica educativa parte del principio piagetiano de que no existe aprendizaje si no hay intervención del estudiante en la construcción del objeto de conocimiento (Ruiz, 2007).
No obstante, se debe resaltar que la robótica educativa, como herramienta que apoya los procesos de enseñanza-aprendizaje desde la perspectiva educativa, toma la dimensión de medio y no de fin. No se busca que los estudiantes adquieran competencias en automatización industrial y control automático de procesos, solo se busca hacer de la robótica una excusa para comprender, hacer y aprehender la realidad. Así, desde el enfoque de la teoría del desarrollo cultural de las funciones psíquicas de Vigotsky (Bermejo,2003).
La propuesta de esta investigación se centra en la generación de una estrategia educativa basada en el aprendizaje activo dirigida a los estudiantes de ingeniería mecatrónica y que, al contrario de la robótica educativa, busca desarrollar las capacidades y habilidades de los estudiantes para que generen soluciones y propuestas innovadoras a problemas de automatización industrial y control automático de procesos que viven las empresas del sector industrial en la actualidad y así facilitar su inserción en el mercado laboral. Esta investigación propone la creación de la “Mecatrónica Educativa”, la cual integra el Modelo Educativo de la Universidad, recursos y espacios académicos ya existentes, actividades prácticas y prototipos mecatrónicos enfocados a promover el pensamiento crítico de los estudiantes de la carrera de Ingeniería Mecatrónica a través del aprendizaje activo

La mecatrónica está emergiendo como una tendencia líder en la escena de ingeniería actual. Por lo tanto, plataformas educativas son necesarios para formar ingenieros para este nuevo mercado de trabajo demanda. En la actualidad, los sistemas educativos existentes que lidian con aspectos mecatrónicos, como robótica, control o sistemas de automatización, carecen de una metodología sistemática de desarrollo (C. Stockmans-Daou, 2009).
El enfoque de la educación mecatrónica debe considerar cinco escalas (I. Ebert-Uphoff, 2000):
• nivel de programación informática;
• nivel de análisis y diseño de la electrónica;
• nivel de integración con la teoría de control clásica y moderna;
• nivel de integración con el diseño mecánico;
• tamaño o amplitud del programa dentro del departamento y colaboración con otros departamentos
Debido a su heterogeneidad intrínseca, la mecatrónica es un campo de estudio relativamente joven, pero ha experimentado impulso considerable en los últimos años. Este aumento el interés ha llevado a revistas especializadas (Mechatronics, 2018 e IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2018), y conferencias (IEEE International Conference on Mechatronics, 2017 e IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, 2018). La mecatrónica es la combinación sinérgica de ingeniería mecánica de precisión, control electrónico y pensamiento sistémico en el diseño de productos y procesos de fabricación. Se relaciona con el diseño de sistemas, dispositivos y productos destinados a lograr un equilibrio óptimo entre la estructura mecánica básica y su control general.
Los estudiantes tendrán una experiencia más enriquecedora al utilizar el aprendizaje activo en sus experiencias de clases de ingeniería y robótica. Para alcanzar este objetivo, se debe considerar que el "interés en la creación" del estudiante es un método educativo importante (T. Akagi,2015). Es por eso que este trabajo propone una estrategia educativa basada en el aprendizaje activo, en la cual los estudiantes podrán interactuar en sesiones experimentales que involucran prototipos mecatrónicos como manipuladores, drones, robots Legos en el Laboratorio de captura de movimiento el cual cuenta con un sistema de captura de movimiento de Vicon Motion Systems. El concepto de mecatrónica educativa se visualiza como el siguiente nivel de la robótica educativa, y que a diferencia de esta tiene como fin generar riqueza intelectual al generar recursos humanos altamente capacitados y generar riqueza a través de la generación de valor agregado en productos y servicios, es decir, promover el desarrollo social y económico de los Países.