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Modelling in Science Education and Learning
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in Science Education and Learning
Modelling in Science Education and Learning
Volume 15 (2), 2022 doi: 10.4995/msel.2022.15895.
Instituto Universitario de Matem´atica Pura y Aplicada
Universitat Polit`ecnica de Val`encia
Propuesta de mapas conceptuales para mejorar la ense˜nanza de
los circuitos basados en entornos virtuales
Proposal of conceptual maps to improve the teaching of circuits
based on virtual environments
P´erez Mart´ınez M., Santos Fuentefr´ıa A., Ayll´on Fandi˜no E.C.
Universidad Tecnol´
ogica de La Habana Jos´
e Antonio Echeverr´
ıa, Cujae. Cuba
maykop@electrica.cujae.edu.cu,asfuentefria@electrica.cujae.edu.cu,eayllonf@electrica.cujae.edu.cu
Abstract
Las actuales transformaciones en el modelo de formaci´on han exigido a la Educaci´on Superior, un replanteo de los
modelos del perfil profesional con curr´ıculos m´as flexibles y pertinentes. En este empe˜no se perfecciona el curr´ıcu-
lo en la carrera de Ingenier´ıa El´ectrica, en el que la esencialidad de los contenidos es fundamental para reducir
el tiempo de formaci´on y lograr mayores niveles de independencia y protagonismo del estudiante. Para ello es
importante aprovechar las ventajas que ofrecen las Tecnolog´ıas de la Informaci´on y la Comunicaci´on en el ´ambito
educativo, por ejemplo, los entornos virtuales de aprendizaje que ayudan a dise˜nar y mejorar los procesos de en-
se˜nanza ? aprendizaje con un alto nivel de organizaci´on, comunicaci´on e interacci´on, posibilitando las actividades
colaborativas entre los estudiantes y entre estos y el profesor. Estos entornos virtuales brindan la posibilidad de
organizar los contenidos mediante mapas conceptuales que permiten potenciar y/o mejorar el aprendizaje aut´ono-
mo, activo, significativo y colaborativo de los estudiantes. El objetivo del art´ıculo es proponer la construcci´on de
mapas conceptuales para un sistema de ense˜nanza semipresencial de la asignatura Circuito El´ectricos I para los
estudiantes de 2do a˜no de la Facultad de Ingenier´ıa El´ectrica de la Universidad Tecnol´ogica de la Habana. Estos
mapas se incorporan al curso ya elaborado sobre la plataforma interactiva MOODLE, para orientar en la direcci´on
de mejorar, con los elementos fundamentales, el proceso de ense˜nanza ? aprendizaje basado en entornos virtuales
de la asignatura de Circuitos El´ectricos I.
The current transformations in the training model have required Higher Education to rethink the professional pro-
file models with more flexible and relevant curricula. In this endeavor, the curriculum in the Electrical Engineering
career is perfected, in which the essentiality of the contents is essential to reduce training time and achieve higher
levels of independence and protagonist of the student. For this, it is important to take advantage of the advantages
offered by Information and Communication Technologies in the educational field, for example, virtual learning
environments that help to design and improve teaching-learning processes with a high level of organization, com-
munication and interaction, enabling collaborative activities among students and between them and the teacher.
These virtual environments offer the possibility of organizing the contents through concept maps that allow to
enhance and / or improve the autonomous, active, meaningful and collaborative learning of the students. The
objective of the article is to propose the construction of concept maps for a blended teaching system of the Electric
Circuit I subject for 2nd year students of the Faculty of Electrical Engineering of the Technological University of
Havana. These maps are incorporated into the course already prepared on the MOODLE interactive platform, to
guide in the direction of improving, with the fundamental elements, the teaching-learning process based on virtual
environments of the Electrical Circuits I subject.
Palabras clave: Circuitos el´ectricos, proceso de ense˜nanza–aprendizaje, mapas conceptuales, entornos virtuales.
Keywords: Electric circuits, teaching–learning process, concept maps, virtual environments.
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1. Introduction
En la actualidad, como plantea ( P´erez, Santos, Santos & L´opez, 2020), la carrera de ingenier´ıa el´ectrica
sufri´o una transformaci´on curricular, en correspondencia con el Ministerio de Educaci´on Superior (MES), donde
en sus bases conceptuales para la elaboraci´on de los planes de estudio “E” plantea que en la disciplina debe
existir la unidad de la l´ogica interna de la ciencia con la l´ogica del proceso de ense˜nanza – aprendizaje (PEA),
garantizando una formaci´on te´orica dentro de su ´ambito del saber y una aplicaci´on de estos conocimientos en
la resoluci´on de problemas, traduci´endose en lograr mayores niveles de esencialidad en los contenidos de dichas
disciplinas.
Por otro lado el (MES, 2017) plantea que en una ´epoca de r´apida obsolescencia del conocimiento, la impor-
tancia de que el estudiante aprenda a aprender y se motive para adquirir nuevos conocimientos constituye una
necesidad para su formaci´on permanente, por lo que se hace necesario“Potenciar el protagonismo del estudiante
en su proceso de formaci´on”, adem´as de “Lograr transformaciones cualitativas en el proceso de formaci´on como
consecuencia de un amplio y generalizado empleo de las Tecnolog´ıas de la Informaci´on y la Comunicaci´on TIC”,
por tal motivo, las TIC deber´an tener una utilizaci´on importante en el desarrollo del trabajo docente.
Adem´as (Del Campo, 2010) plantea que en la universidad contempor´anea se postula un nuevo rol docente:
un profesor gestor del conocimiento, que dise˜na y organiza situaciones de aprendizaje, que ofrece recursos para
buscar, sistematizar e interpretar la informaci´on, que facilita y estimula el aprendizaje aut´onomo, que orienta,
gu´ıa y tutora acad´emica y profesionalmente a los estudiantes, es decir, un profesor que impulsa el aprender a
aprender.
El propio autor afirma que para enfrentar este reto, es imprescindible un nuevo modelo de ense˜nanza –
aprendizaje cuyas caracter´ısticas sean: “una docencia centrada en el estudiante, un papel diferente del profesor,
una organizaci´on de la formaci´on orientada hacia el logro de competencias, cambios en la organizaci´on de los
aprendizajes, una nueva definici´on del papel formativo de las universidades (la formaci´on a lo largo de toda la
vida) y, finalmente, un nuevo papel de los materiales did´acticos como generadores de conocimiento y facilitadores
de aprendizajes aut´onomos.” Por su parte, (L´opez & P´erez, 2020) afirman que el uso pedag´ogico de las TIC
en el curr´ıculo ayuda a reforzar, profundizar y socializar conocimientos a partir del rol del estudiante como un
constructor de saberes y no como un receptor; y del rol del profesor como un orientador y gu´ıa mediante la
interactividad de las TIC.
Los propios autores plantean que las TIC exigen que los docentes desempe˜nen nuevas funciones y tambi´en,
requieren nuevas metodolog´ıas y nuevos planteamientos en el proceso de ense˜nanza-aprendizaje.
En este sentido, los autores con el objetivo de brindar mayores facilidades de aprendizaje a los estudiantes,
desarrollaron la propuesta de los mapas conceptuales, que guiar´an a la comprensi´on de los temas incluidos en
el plan de estudios “E” para la asignatura de circuitos el´ectricos I, basada en un entorno virtual de aprendi-
zaje, espec´ıficamente en la plataforma MOODLE, orientado hacia el mejoramiento del proceso de ense˜nanza –
aprendizaje.
2. Materiales y m´etodos
Para poder desarrollar el objetivo de la presente investigaci´on, fue necesario la constataci´on de los estudios
te´oricos existentes y la b´usqueda de los conocimientos cient´ıficos acumulados en torno al desarrollo y evoluci´on
de la utilizaci´on de los mapas conceptuales como herramienta did´actica para mejorar el proceso de ense˜nanza –
aprendizaje en las carreras universitarias.
Entre los m´etodos del nivel te´orico, se emplearon el hist´orico – l´ogico, anal´ıtico – sint´etico, el inductivo –
deductivo y la sistematizaci´on.
Hist´orico – l´ogico, permiti´o conocer los referentes sobre el desarrollo y evoluci´on del uso de los mapas
conceptuales como herramienta did´actica.
Anal´ıtico – sint´etico, permiti´o analizar las posiciones te´oricas existente en cuanto a la utilizaci´on de los mapas
conceptuales, determinar sus regularidades y caracter´ısticas generales para de esta forma arribar a conclusiones
pertinentes en torno a la utilidad de los mismos para mejorar el proceso de ense˜nanza – aprendizaje en estudiantes
universitarios en correspondencia con las transformaciones curriculares existentes.
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Inductivo – deductivo: posibilit´o ordenar el conocimiento cient´ıfico a partir del estudio de los factores que
influyen en la elaboraci´on y desarrollo de los mapas conceptuales, as´ı como las ventajas que estos ofrecen como
herramienta did´actica, determinando los elementos necesarios para desarrollar la propuesta en las asignaturas
de Circuitos El´ectricos.
Sistematizaci´on: se emple´o para el estudio de los referentes te´oricos relacionados con el desarrollo de los
mapas conceptuales con vistas a la determinaci´on de la posici´on te´orica para realizar la propuesta.
3. Discusi´on y resultado
3.1. Circuitos El´ectricos I en el Plan de estudios “E”
De acuerdo con (MES, 2018), la carrera de Ingenier´ıa El´ectrica tiene como misi´on garantizar la formaci´on de
los ingenieros con un perfil amplio, que sean capaces de realizar la proyecci´on y explotaci´on de las instalaciones de
generaci´on, acumulaci´on, transporte, distribuci´on y consumo de la energ´ıa el´ectrica, con calidad, confiabilidad y
eficiencia, sinti´endose comprometidos con el ahorro y uso racional de los recursos energ´eticos y con la utilizaci´on
de fuentes renovables de energ´ıa, para responder, de manera creativa e innovadora, a las necesidades siempre
crecientes de la sociedad.
Asimismo, (Moreno, 2005) plantea que la disciplina Circuitos El´ectricos constituye la base te´orica que ne-
cesitan los estudiantes para poder estudiar, en esencia, el comportamiento de los sistemas el´ectricos como las
computadoras y los sistemas digitales, los sistemas de distribuci´on de energ´ıa, los sistemas de comunicaci´on y
otros muchos sistemas que actualmente son indispensables en la esfera productiva o social.
Las asignaturas de circuitos el´ectricos tienen un total de 144 horas/clases en el plan de estudios “E”, lo que
representa aproximadamente el 5 % del curr´ıculo base que persigue como objetivo, de acuerdo a lo planteado
por (Mari˜na, P´erez & Anta, 2021), contribuir a la formaci´on integral de ingenieros electricistas capaces, entre
cosas, de:
•Poseer una formaci´on integral te´orica – pr´actica y cient´ıfico – t´ecnica, que le permita de forma indepen-
diente resolver los ejercicios de la profesi´on, desarrollando adem´as la capacidad de adquirir conocimientos
por s´ı mismos.
•Analizar circuitos el´ectricos lineales, pasivos y activos en estado estable, en los reg´ımenes de corriente
directa, alterna, peri´odico no sinusoidal y aperi´odico.
•Analizar circuitos el´ectricos lineales, pasivos y activos, en estado transitorio, particularizando para circuitos
de primer y segundo orden, para distintos tipos de est´ımulos.
Plan tem´atico de la asignatura
En el anterior plan de estudio “D” las asignaturas Circuitos El´ectricos I, II y III se cursaban de manera
independiente cada una con 64 horas de clases, los circuitos estimulados con corriente directa, as´ı como corrien-
te alterna monof´asica y polif´asica. Con la nueva estructura se impartir´a, al un´ısono, el comportamiento de los
circuitos el´ectricos ante est´ımulos de corriente directa y corriente alterna, donde el estudiante aprender´a el com-
portamiento de cada elemento pasivo de circuito el´ectrico ante los diferentes est´ımulos; por lo que en Circuitos
El´ectricos I se abordar´an los conceptos de circuitos monof´asicos y en Circuitos El´ectricos II los conceptos de
circuitos polif´asicos, quedando conformada las asignaturas con 72 horas de clases cada una para el plan “E”,
organiz´andose los temas en circuitos el´ectricos I como se muestra.
Tema I: Leyes y m´etodos generales que rigen los circuitos el´ectricos: Definiciones b´asicas en circuitos el´ectricos
de corriente directa y corriente alterna, sus componentes, corriente y tensi´on, m´etodo fasorial. Fuentes de tensi´on
y corriente Impedancia y admitancia, dependencia con la frecuencia. Ley de ohm, leyes de Kirchhoff y m´etodos
generales. Potencias y factor de potencia en circuitos el´ectricos.
Tema II: Cuadripolos: Concepto de cuadripolos. Simetr´ıa y reciprocidad. Clasificaci´on de los cuadripolos.
Ecuaciones b´asicas de los cuadripolos y relaciones de transferencia.
Tema III: Amplificadores Operacionales: Aplicaci´on de las t´ecnicas circuitales en Amplificadores Operacionales.
Tema IV: Inducci´on mutua: Circuitos con inducci´on mutua. An´alisis fasorial de los circuitos con inductancia
mutua. El transformador y sus aplicaciones (transformadores ideal y lineal). Circuitos magn´eticos en estado
estable. Leyes de Ohm y de Kirchhoff de los circuitos magn´eticos. C´alculos de flujo magn´etico y de fuerza
magnetomotriz.
Tema V: Circuitos de primer orden y de segundo orden: M´etodo cl´asico para el c´alculo de circuitos de primer
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orden y de segundo orden con elementos en serie o paralelo y est´ımulos de CD y CA, frecuencias naturales,
propiedades de la respuesta transitoria.
Tema VI: Variables de estado: Concepto de variables de estado. Ecuaciones de estado de circuitos sencillos.
Ecuaci´on caracter´ıstica asociada a la ecuaci´on de estado.
Adem´as, como consecuencia del perfeccionamiento curricular fue necesario la elaboraci´on de materiales
digitales, de los contenidos te´oricos y pr´acticos, actualizados de los temas de la asignatura, conferencias, clases
pr´acticas, laboratorios virtuales y con instrumentos reales; reflejados en las investigaciones realizadas por: (P´erez
M., 2018) (P´erez & Teixeira, 2018), (P´erez, 2019),(P´erez, Ramas & Rodr´ıguez, 2019), (Mari˜na, P´erez & Anta,
2020), (P´erez , Santos & Denis , 2020), (Llamo, Santos & P´erez, 2020), (P´erez, Garc´ıa & D´ıaz, 2020), ( P´erez,
Santos, Santos & L´opez, 2020), (L´opez & P´erez, 2020), (Mari˜na, P´erez & Anta, 2021), (P´erez, Santos & Llamo,
2021); (P´erez, Ramos, Garc´ıa & D´ıaz, 2021), (Mari˜na, P´erez & Anta, 2021) y (P´erez, Garc´ıa, D´ıaz & Ramos,
2021). A partir de estas experiencias y de la utilizaci´on de las TIC en los laboratorios, se implement´o la asignatura
de Circuitos El´ectricos I en la plataforma MOODLE como parte de la pol´ıtica universitaria decintegraci´on de
las TIC a los procesos de ense˜nanza – aprendizaje. En esta se incluy´o las orientaciones de los contenidos de las
actividades que se proponen desarrollar en el nuevo plan de estudios, plan “E”, para el curso regular diurno, no
consider´andose el uso de herramientas para la representaci´on del conocimiento, como son los mapas conceptuales.
En consecuencia, se consider´o profundizar en los aspectos te´oricos relacionados con los mapas conceptuales y
los objetos de aprendizaje, con la intenci´on de incluirlo en el curso elaborado.
3.2. Los mapas conceptuales como herramienta para mejorar el proceso ense˜nanza
– aprendizaje.
De acuerdo con (P´erez, Granda & Ciudad, 2020) los mapas conceptuales constituyen una t´ecnica para
desarrollar la capacidad de “pensar” creativamente e incrementar la competencia para const conocimiento de
una manera organizada. Por su parte (Del Campo, 2010) plantea que los mapas conceptuales son utilizados como
t´ecnica de estudio y como herramienta para el aprendizaje, ya que permiten al docente ir construyendo con sus
alumnos y explorar en ellos los conocimientos previos. Tambi´en permiten al alumno organizar, interrelacionar
y fijar el conocimiento del contenido estudiado. El ejercicio de elaboraci´on de mapas conceptuales fomenta la
reflexi´on, el an´alisis y la creatividad. En consecuencia (Cadenas, 2002), (Del Campo, 2010) y (P´erez, Granda &
Ciudad, 2020) afirman que el concepto de Mapa Conceptual puede ser definido como el recurso esquem´atico que
representa un conjunto de significados conceptuales incluidos en una estructura (jer´arquica) de proposiciones y
se fundamenta particularmente en los siguientes principios te´oricos del aprendizaje significativo:
•La necesidad de conocer las ideas previas de los sujetos, antes de iniciar nuevos aprendizajes, es decir,
revela la estructura de significados que poseen los sujetos, con el prop´osito de establecer aprendizajes
interrelacionados y no aislados y arbitrarios.
•La idea que en la medida que el nuevo conocimiento es adquirido significativamente, los conceptos pre-
existentes experimentan una diferenciaci´on progresiva.
•En la medida que los significados de dos o m´as conceptos, aparecen relacionados de una nueva manera y
significativa tiene lugar una reconciliaci´on integradora.
El profesor puede utilizar los mapas para preparar en el alumno la base necesaria para iniciar los aprendizajes;
son los llamados organizadores previos. No se trata de dar informaci´on nueva, sino de actuar y organizar sus
ideas previas para que puedan relacionarse con los contenidos que se van a ense˜nar. La elaboraci´on del mapa
supone un soporte para el trabajo en equipo, al facilitar que se compartan ideas, estipulando significados y
llegando a un acuerdo que resulta enriquecedor para todos. El hecho de seleccionar los t´erminos y discutir su
orden jer´arquico y sus relaciones exige un esfuerzo de reflexi´on necesario para aprender significativamente. (Del
Campo, 2010)
3.3. Propuesta de mapas conceptuales para la asignatura de
Circuitos El´ectricos I.
Basado en los contenidos y en los componentes del proceso de ense˜nanza – aprendizaje teniendo en cuenta
los objetivos de la asignatura como componente rector del PEA, en este curso qued´o conformada la siguiente
propuesta de mapas conceptuales que responde a los cambios curriculares actuales; se propone el mapa concep-
tual general de la estructura de cada tema y un mapa conceptual por tema, pero en este trabajo solo se tratar´an
algunos de ellos a modo de ejemplo:
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•Mapa conceptual general de la estructura de cada tema
Con el mapa conceptual general de cada tema mostrado en la Figura 1, se pretende guiar al estudiante en
cuanto a como est´an estructurados cada tema de la asignatura y que debe realizar en cada una de las actividades
para de esta forma apropiarse de los conocimientos y habilidades necesarios para su aprendizaje.
Figura 1: Mapa conceptual que muestra la estructura general de los temas de la asignatura. (Fuente: “Elaboraci´on
propia”)
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•Mapa conceptual Tema 1: Circuito el´ectrico y elementos que lo conforman.
El mapa sobre circuito el´ectrico y elementos que lo conforman mostrado en la Figura 2, forma parte del
Tema 1 y es el comienzo del contenido a impartir en la primera conferencia de la asignatura, en ´el se
define la composici´on de un circuito el´ectrico, as´ı como de los diferentes elementos que lo conforman,
puede observarse la forma en que se muestran estos conceptos. El mapa parte del concepto fundamental
de “Circuito El´ectrico”, el cual muestra a trav´es de las palabras de enlace los elementos del circuito.
Figura 2: Mapa conceptual de Circuito el´ectrico y elementos que lo conforman. (Fuente: “Elaboraci´on Propia”)
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•Mapa conceptual Tema 1: Sobre los elementos que forman la impedancia de manera general en un circuito
el´ectrico t´ıpico. Se define la composici´on de la impedancia en un circuito el´ectrico t´ıpico, as´ı como el
comportamiento de cada elemento ante los diferentes est´ımulos de corriente
Figura 3: Mapa conceptual Sobre los elementos que forman la impedancia de manera general en un circuito
el´ectrico t´ıpico (Fuente: “Elaboraci´on Propia”)
4. Conclusiones
Teniendo en cuenta que el objetivo general de este trabajo es proponer la construcci´on de mapas conceptuales
para un sistema de ense˜nanza semipresencial de la asignatura Circuito El´ectricos I, se consideran que las
conclusiones son las siguientes:
•A partir del estudio de los fundamentos te´oricos metodol´ogicos sobre como el uso de las TIC mejora el
proceso de ense˜nanza – aprendizaje, as´ı como el uso de mapas conceptuales, se considera que el Mapa
Conceptual, es un recurso did´actico ´util para la organizaci´on de los contenidos y lograr mayores niveles
de autonom´ıa, organizaci´on e independencia en la actividad constructiva del conocimiento del estudiante.
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•Se debe potenciar el uso de mapas conceptuales como medio de ense˜nanza para facilitar el estudio de los
diferentes temas de la disciplina, mejorando el proceso de ense˜nanza – aprendizaje en los estudiantes de
ingenier´ıa tanto en la modalidad semipresencial como presencial, y apoyar la experiencia en la elaboraci´on
de recursos inform´aticos y materiales digitales, adem´as de la posibilidad de aprovechar las prestaciones,
que en este sentido tienen los entornos virtuales de aprendizaje, espec´ıficamente la plataforma MOODLE.
•Para la elaboraci´on de la propuesta se tuvieron en cuenta los conceptos m´as importantes de acuerdo al
grado de jerarqu´ıa de los mismos, el grado de complejidad de los temas tratados y los aspectos donde los
estudiantes confrontan mayor grado de dificultad, respondiendo al actual cambio curricular.
•Con la realizaci´on de este trabajo se pretende incorporarlos en los cursos implementados en la plataforma
interactiva MOODLE, convirti´endose en un aula virtual para la ense˜nanza de los circuitos el´ectricos.
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@MSEL ISSN 1988-3145
