Desarrollo e implementación de un laboratorio virtual en ingeniería estructural para el apoyo a la docencia y al aprendizaje

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN La pandemia por la COVID-19 es una situación emergente que ha planteado desafíos a todos los sectores debido al distanciamiento social y el confinamiento en casa para evitar su transmisión. Esto ha creado gran incertidumbre en la mayoría de las actividades profesionales, incluyendo la investigación y la educación. Como consecuencia, la enseñanza de cursos con componentes prácticos y laboratorios en diferentes universidades del mundo se ha suspendido por un período indefinido. Actualmente, la mayoría de las universidades están trabajando arduamente para garantizar que la educación de los estudiantes no se detenga por completo durante este período de crisis. La búsqueda de soluciones a esta dificultad ha generado que las universidades consideren la migración de sus aulas y laboratorios a un entorno virtual. Las materias del área de estructuras que pertenecen a las carreras de ingeniería civil de la Universidad del Valle (UV) y la Pontificia Universidad Javeriana - sede Cali (PUJ), se están viendo significativamente afectadas por los cierres de los laboratorios para ensayos estructurales. Esta componente práctica es muy importante porque permite que los estudiantes de ingeniería adquieran valiosas experiencias en diversas técnicas y desarrollen las habilidades necesarias para sus futuros empleos en la industria y el mundo académico [1]. Sin embargo, la carencia de recursos, habilidades y competencias hacen que la generación de nuevas tecnologías para el desarrollo e implementación de laboratorios virtuales sea aún limitado. Por lo anterior, surge la necesidad de desarrollar e implementar un laboratorio de ingeniería estructural que proporcione las pautas para el diseño y preparación de un entorno virtual para los componentes prácticos de los cursos fundamentales de la ingeniería estructural, de manera que garantice el funcionamiento continuo durante la presencialidad y aún en situaciones disruptivas. La presente propuesta pretende desarrollar e implementar un laboratorio virtual de ingeniería estructural que permita virtualizar la componente práctica de los cursos fundamentales de ingeniería. Como caso de estudio se actualizará el laboratorio virtual SISMILAB, el cual fue creado en el 2012 como una herramienta educativa para la enseñanza y el aprendizaje de manera ininterrumpida. El proyecto impactará alrededor de 14 asignaturas de pregrado y 8 de postgrado relacionados con la ingeniería sísmica y estructural en ambas universidades. A partir de la evaluación del impacto de los componentes necesarios para la virtualización de las prácticas y de la implementación y funcionamiento del laboratorio, se obtendrá un modelo que permita el desarrollo e implementación de los laboratorios virtuales en otras asignaturas y unidades académicas de las facultades de ingeniería de la UV y la PUJ. 2. JUSTIFICACIÓN El aprendizaje en línea y la enseñanza virtual están emergiendo como nuevas vías para la educación en ingeniería y han acelerado la difusión de recursos educativos a nivelmundial [2]. En particular, se ha demostrado que los enfoques de educación a distancia y aprendi- 5 zaje en línea son más efectivos en los países en desarrollo con recursos limitados y mayor número de estudiantes [3]. Es por esto que la virtualización de la componente práctica de los cursos de ingeniería estructural está directamente relacionada con el Eje temático 1 de la presente convocatoria al articular diferentes funciones de docencia, investigación y servicio que respondan a las necesidades presentes y futuras de la región. El desarrollo de este proyecto incentivará la creación y virtualización de las prácticas de laboratorio en los cursos de las diferentes escuelas de la facultad de ingeniería de la Universidad del Valle (UV) y de la Pontificia Universidad Javeriana - sede Cali (PUJ). Actualmente uno de los retos de la enseñanza a los estudiantes de los cursos de los programas académicos de pregrado y postgrado de ingeniería civil de la UV y la PUJ, es brindarles una comprensión intuitiva de los temas con la ayuda de una componente práctica de laboratorio que permita el acercamiento de los estudiantes al comportamiento real de las estructuras. Algunos de los cursos del área de estructuras son: Estática, Resistencia de materiales, Dinámica estructural, Control estructural, Ingeniería sísmica, Diseño sismo resistente, Análisis matricial de estructuras, Diseño de elementos de hormigón, Diseño de estructuras de hormigón, Diseño de estructuras metálicas, Introducción al diseño sismo resistente, entre otros. La mejor forma para la construcción de conocimiento, el desarrollo del pensamiento crítico y el abordaje de la solución de problemas por parte de los estudiantes y para la realización de proyectos de investigación en niveles más avanzados de los cursos de pregrado y postgrado es impartiendo teoría acompañada de desarrollos experimentales que les permitan a los estudiantes entender de manera práctica los conocimientos adquiridos; sin embargo, esta metodología resulta ser costosa y en ocasiones difícil de realizar, ya que no siempre se cuenta con las instalaciones o equipos necesarios. Para superar esta dificultad se hace necesario tener en cuenta las Nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicación, entre ellas los entornos virtuales de aprendizaje, que hacen parte de la cultura tecnológica que nos rodea y con la que debemos convivir. Estas tecnologías amplían las capacidades de aprendizaje de los estudiantes, además que contribuyen al desarrollo social y económico de la comunidad, al desarrollo de la educación y a la transformación cultural de los procesos y avances de la sociedad, principalmente en países en vía de desarrollo. Por lo anterior surge la pregunta ¿Cómo desarrollar un laboratorio virtual en ingeniería estructural para el apoyo a la docencia y al aprendizaje?