Instituto Politécnico Nacional · Investigación de operaciones La productividad en el...

Vol.

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200

9

Instituto Politécnico Nacional

José Enrique Villa RiveraDirector General

Efrén Parada AriasSecretario General

Yoloxóchitl Bustamante DíezSecretaria Académica

Luis Humberto Fabila CastilloSecretario de Investigación y Posgrado

José Madrid FloresSecretario de Extensión e Integración Social

Héctor Martínez CastueraSecretario de Servicios Educativos

Luis Antonio Ríos CárdenasSecretario Técnico

Mario Alberto Rodríguez CasasSecretario de Administración

Luis Eduardo Zedillo Ponce de LeónSecretario Ejecutivo de la Comisión de Operación y Fomento de Actividades Académicas

Jesús Ortiz GutiérrezSecretario Ejecutivo del Patronato de Obras e Instalaciones

Klaus Michael Lindig BosCoordinador General de Servicios Informáticos

Luis Alberto Cortés OrtizAbogado General

"La Técnica al Servicio de la Patria"www.ipn.mx

Educación en ingenie

ría

El actual avance de la tecnología, el conocimiento y

la economía globalizada han generado en la acti-

vidad profesional de los ingenieros circunstancias

que constituyen, en sí mismas, escenarios inédi-

tos. Estos escenarios, a su vez, exigen una visión

integral, políticas y objetivos definidos alrede-

dor de su formación —vocación, conocimientos

pertinentes y de calidad, ética, respeto al medio

ambiente—, la investigación, y la innovación.

Para lograrlo es imprescindible una labor con-

junta entre las instituciones de educación superior

(IES), el gobierno y las empresas; labor que, en

términos generales, ha tenido diferentes resulta-

dos en los diversos países iberoamericanos. Pese

al notorio esfuerzo que al respecto se hace cons-

tantemente en la región, las IES deben contar

con planes y programas de estudio que permitan

al futuro egresado tener una formación idónea

para ejercer su profesión con eficacia, liderazgo y

competitividad nacional e internacional. Así como

estar directamente vinculadas con las empresas,

públicas y/o privadas, y con sus problemas reales

ya que ello contribuye al desarrollo sustentable

de cada nación.

En cuanto a las autoridades gubernamenta-

les, un punto muy interesante es incentivar las

políticas de internacionalización del currículo de

esta carrera, a fin de lograr un mayor intercambio

de estudiantes, de experiencias y de logros. Por

último, las empresas tendrán que dar mayores

posibilidades a los flamantes ingenieros para po-

der integrase al mercado laboral.

En este contexto, la enseñanza y la práctica

de la ingeniería en sus diversas especialidades

enfrentan un cambio de paradigma, así como

una revaloración del papel social y de quienes la

practican. Ed

uc

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ión

en

in

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nie

ría

1Innovación Educativa, vol. 9 núm. 48 • julio-septiembre

2 Innovación Educativa, vol. 9 núm. 48 • julio-septiembre

Yoloxóchitl Bustamante Díez

Alicia Lepre Larrosa

Alfonso Ramírez Ortega, INDEPENDIENTE Alicia Vázquez Aprá, UNRC, ARGENTINA

Ana Ángela Chiesa, CIBA, ARGENTINA

Antonio Medina Rivilla, UNED, ESPAÑA

Carlos Barroso Ramos, IPN

Claudia Marina Vicario Solórzano, IPN

Eduardo S. Vila Merino, UMA, ESPAÑA

Esperanza Gracia Expósito, UCM, ESPAÑA

Francisco J. Chávez Maciel, IPN

Hernando Roa Suárez, UPN, COLOMBIA

Jesús Sebastián, CSIC, ESPAÑA

Jorge Alejandro Fernández Pérez, BUAP

Juan Cristóbal Cobo Romaní, FLACSO, SEDE MÉXICO

Juan Silva Quiroz, UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE, CHILE

Ma. Covadonga de la Iglesia Villasol, UCM, ESPAÑA

Miguel A. Santos Rego, USC, ESPAÑA

Noel Angulo Marcial, IPN

Patricia Camarena Gallardo, IPN

Patricio H. Daowz Ruiz, IPN

Tomás Miklos, INDEPENDIENTE

Alma A. Benítez Pérez, IPN

Antonio Rivera Figueroa, CINVESTAV

Carmen Trejo Cázares, IPN

Corina Schmelkes, INDEPENDIENTE

Cristina Sánchez Romero, UNED, ESPAÑA

Eduardo L. de la Garza Vizcaya, UAM

Elena F. Ruiz Ledesma, IPN

Ernesto A. Sánchez Sánchez, CINVESTAV

Federico Zayas Pérez, UNISON

Freddy Varona Domínguez, U. DE HOLGUÍN, CUBA

Hugo E. Sáez Arreceygor, UAM Juan Manuel Chabolla Romero, ITC, CELAYA

Lisbeth Baqueiro Cárdenas, INDEPENDIENTE

Lorenza Villa Lever, UNAM

Luis O. Aguilera García, U. DE HOLGUÍN, CUBA

Martha L. García Rodríguez, IPN

Miguel A. Pasillas Valdez, UNAM

Raúl Derat Solís, UAT

Raúl Rojas Soriano, UNAM

Ricardo Martínez Brenes, UNESCO, COSTA RICA

Rosa M. García Méndez, UNILA

Silvia M. Soto Córdoba, ITCR, COSTA RICA Víctor M. Machuca Pereda, INDEPENDIENTE

Patricia Camarena Gallardo

Directora

Coordinadora Editorial

Com

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Coordinadores del tema

Market competition in the nuclear industry

Nuclear Energy Agency (NEA)

inve

stigac

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27

Mecatrónica y currículo

Rosa Inés Lira Valdivia / Arys Carrasquilla Batistaensa

yo

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Internacionalización de los planes de estudio de las ingenierías:

una aproximación instrumental

Andrei N. Fëdorov

inve

stigac

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5

Construcción del concepto de variación con apoyo de una herramienta computacional

Martha Leticia García Rodríguez

inve

stigac

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19

Programación fácil en el proceso enseñanza-aprendizaje

Benjamín López González /Bany Sabel Hernández Cardona / Mauro Sánchez Sánchez /

Emmanuel Cruz Sánchez / Roberto Cano Rojas

ensa

yo

61


Innovación Educativa se publica por la Secretaría Académicadel Instituto Politécnico Nacional

Tiro: 6,000 ejemplaresDistribución gratuita

Innovación educativa tiene el propósito incluyente de difundir trabajos de investigación y de divulgación que abarquen

la realidad educativa del país y del Instituto Politécnico Nacional, estar a la vanguardia de los conocimientos científicos

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El número 48 de la revista Innovación Educativa se terminó de imprimir en septiembre 2009 en

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Los artículos firmados son responsabilidad exclusiva de su autor y no reflejan necesariamente el criterio de la institución, a menos que se especifique lo contrario.

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Líneas de investigación para egresados de posgrado

Guadalupe A. Maldonado Berea / Eufrasio Pérez Navío

ensa

yo

83

Equipos didácticos industriales en el modelo educativo de los Cecati

Pedro Guevara López / José Salvador Falcón López / Raúl Junior Sandoval Gómez /

José de Jesús Medel Juárez

ensa

yo

73

rese

ñas

91

Control total de la calidad

Proyectos ambientales en la industria

Diccionario para ingenieros

Investigación de operaciones

La productividad en el mantenimiento industrial

Costos y evaluación de proyectos

Ética para ingenieros

Sistemas de control digital

Sistemas de control para ingeniería

Space technologies and climate change

La ciencia y sus sujetos

La mecánica cuántica en México


Internationalization of the engineering curriculum: an instrumental approach

* Licenciado en enseñanza de la biología y la química por el Instituto Pedagógico Estatal de Leningrado, especialista en psicología práctica de las instituciones de enseñanza por la Universidad Pedagógica Estatal de Rusia, máster en ciencias de educación con énfasis en currículo por la Universidad Latina de Costa Rica, y doctorando del programa en intervención educativa de la Universidad de Valencia. Actualmente se desempeña como asesor académico del Centro de Desarrollo Académico del Instituto Tecnológico de Costa Rica, Costa Rica. E-mail: [email protected]

Resumen Se presenta la primera fase de una investigación educativa que se desarrolla en el Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR). El objetivo del trabajo con-siste en diseñar un instrumento para el diagnóstico de la internacionalización (i18n), de los planes de estudio de las carreras de ingeniería. Al inicio del artícu-lo el fenómeno de la i18n se conceptualiza en calidad de un principio curricular. Seguidamente se describe la metodología del estudio piloto, en donde se invo-lucran los especialistas del área de la enseñanza de la ingeniería provenientes de 14 países. Finalmente, se resumen hallazgos relativos a la estructura de la lista de valoración, la consistencia de sus subescalas y la relevancia, claridad y suficiencia de sus ítems. Se anexan ejemplos que ilustran el cambio del instru-mento a consecuencia del proceso de depuración y mejoramiento.

Palabras clave Internacionalización, enseñanza superior, enseñanza de ingeniería, carreras universitarias, plan de estudios, Costa Rica.

Andrei N. Fëdorov∗

AbstractThis paper presents the first phase of an educative research held in Costa Rica Institute of Technology. The main objective consists of designing a diagnos-tic instrument for the internationalization (i18n) of engineering study plans. At the beginning of the article, the phenomenon of i18n is conceptualized as a cu-rricular principle. Afterwards, the methodology of the pilot study is described. This study has the participation of specialists coming from 14 countries in the field of engineering education. Finally, some findings related to the structure of assessment list, consistency of sub-scales, relevance, clearness and sufficien-cy of items are presented. Besides, some examples about clean up process and improvement of the instrument are also shared.

KeywordsInternationalization, higher education, engineering education, engineering undergraduate programs, curriculum, Costa Rica.

Ializa

s de estudio de las ingenier

ías:

Inte

rnac

ionalización de los planes de estudio de las ingenier

ías:

una

aproximación instrumental

una

aproximación instrumental

Por esto, el ITCR se empeña en realizar una investiga-ción en el campo de la innovación curricular que, en su etapa inicial, pretende dilucidar el significado, la estruc-tura y contenidos del concepto de i18n de los planes de estudio de las ingenierías. Todo esto es necesario para colocar los cimientos de la etapa siguiente, en la cual se continuará con el diseño de un instrumento de diagnós-tico y guías que apoyen la incorporación de la dimensión internacional en los currículos de estas carreras.

A pesar de una serie de carencias que señalan varios autores (Altbach y Knight, 2006; Huisman, 2007; Kehm y Teichler, 2007), en relación con el marco epistemoló-gico de la i18n, en el presente trabajo investigativo este fenómeno se interpreta como una cualidad inherente a la naturaleza de la universidad y una estrategia para me-jorar la calidad y pertinencia de la formación de ingenie-ros, acorde con las demandas del contexto dinámico y marcado por la globalización. Al mismo tiempo, la i18n de los planes de estudio se concibe como una expre-sión del paradigma emergente de la i18n en casa, que pretende garantizar a todos los miembros de una institu-ción educativa una formación de nivel internacional, sin necesidad de salir al extranjero (Beelen, 2006; Crowther, Joris, Otten, et al., 2000).

Indiscutiblemente la i18n de los planes de estudio debe ser considerada como un concepto complejo, que para ser comprendido y manejado en forma adecuada aun espe-ra ser estudiado a profundidad. No obstante, también se toman en cuenta los datos arrojados por una investiga-ción previa, donde al constructo de interés se le otorga el rango de principio curricular y se define como un sistema de pautas que cimienta la estructura y el funcionamien-to de una carrera con miras a propiciar su protagonismo internacional y establecer las condiciones para que los estudiantes (…) desarrollen las competencias necesarias para desempeñarse exitosamente como personas, ciuda-danos y profesionales en los escenarios donde lo local in-teractúa intensamente con lo global (Fëdorov, Guzmán y Zeledón, 2007, p. 33).

Por esto la dimensión internacional debe ser incorpo-rada en todos los componentes de los planes de estudio: desde los orientadores —como la conceptualización de la carrera, el perfil académico profesional del graduado y el diploma por otorgar— hasta los operativos —como los principios pedagógicos, la estructura curricular, la ges-tión y la infraestructura, los programas de los cursos y las cualidades del personal de la carrera (figura 1).

Con la consideración de las premisas expuestas y toman-do en cuenta que la i18n de los planes de estudio no es un conjunto de buenas prácticas claramente definido, sino un constructo en desarrollo, un sistema de ideas adaptable a las circunstancias de cada carrera o institución, se continúa con la descripción de la metodología empleada y la presentación de algunos resultados obtenidos en la primera etapa del di-seño de un instrumento que permita diagnosticar la incorpo-ración de la dimensión internacional en los currículos de las carreras de ingeniería (Bell, 2004; Curro y McTaggart, 2003).

Introducción

En Costa Rica —al igual que en otras naciones latinoame-ricanas— la profesión de ingeniero no ha sido considera-da como inherentemente internacional. Por lo tanto, la formación de los profesionales en esta área se ha guiado por el principio de la pertinencia primordialmente local. Sin embargo, en el transcurso de la década más recien-te, en concordancia con las acciones que tomaron el país y la región a favor de la apertura económica, política y comercial, la situación ha cambiado. Como ejemplo de este cambio se puede mencionar los procesos de acredi-tación internacional de las carreras de ingeniería, en los cuales las universidades nacionales empezaron a incur-sionar desde hace una decena de años (CEAB, 2007). Así, la formación de ingenieros en el país ha recibido un fuerte impulso hacia la revisión de los currículos de las carreras universitarias, para darles mayor calidad y per-tinencia en relación con el contexto donde la mundializa-ción se ha convertido en un telón de fondo de nuestros quehaceres personales, sociales y profesionales.

El ITCR —del mismo modo que otras universidades alrededor del globo— es consciente de la imperativa de renovar sus planes de estudio a fin de que reúnan las condiciones necesarias para formar a los futuros ingenie-ros, capaces de actuar como ciudadanos responsables y profesionales cualificados en los escenarios caracteriza-dos por una creciente interacción entre lo local y lo glo-bal (IAU, 2003; ITCR, 2003; Ordorika, 2007).

De hecho, la idea que exista una apretada interrela-ción entre la creciente mundialización y los cambios quedeben ser llevados a cabo en el ámbito de la enseñanza de la ingeniería no es exclusiva del ITCR, sino que es am-pliamente discutida y aceptada por distintos autores, foros y organizaciones de autoridad en este ramo de la educa-ción superior (ASIBEI, 2007; Lozeco, Micheloud y Morano, 2005; Markes, 2006; NAE, 2005; OEA, 2004). Se resal-ta que las cualidades de los ingenieros graduados depen-den mucho de los planes de estudio que hayan seguido en su formación profesional. Por lo tanto, se enfatiza que la incorporación apropiada de la dimensión internacional, intercultural y global en el diseño de los currículos, es un aspecto crítico y una tarea que debe ser asumida con responsabilidad por todas las instituciones de educación superior de perfil científico-tecnológico (Nguyen y Pudlo-wski, 2006; Pang, 1989; Vohra, Kasuba y Vohra, 2006).

Se concluye que la i18n de los programas es una de las estrategias más importantes que tienen que estable-cer las universidades en calidad de una respuesta proac-tiva ante los retos del nuevo siglo. Las universidades con programas de estudio de ingeniería altamente rigurosos deben intensificar de manera significativa sus activida-des de internacionalización si no quieren quedarse reza-gadas en la dinámica de globalización (…) cada vez más acelerada (…). La meta solo puede ser un programa de estudios de ingeniería globalmente orientado (Continen-tal AG, 2006, pp. 2-3).



Metodología

Tipo de investigación

Se establece que la investigación, cuyos avances se exponen, es de carácter exploratorio y se enmarca en un diseño de tipo no experimental, sustentado por los análisis fundamentalmente cuantitativos. En la presente etapa se pretende efectuar las fases iniciales del diseño de un instrumento para diagnosticar la i18n de los pla-nes de estudio de las carreras de ingeniería, en especial las que se imparten en el ITCR. Para ello se realiza una revisión sistemática de las fuentes bibliográficas en torno al tema, se define la estructura del instrumento, se de-sarrolla un estudio piloto, se analizan los datos obteni-dos, se depura el diseño inicial de la escala valorativa y se culmina con la segunda versión del instrumento.

Revisión bibliográfica

Previo adentrarse en los aspectos empíricos de la pes-quisa, se ha empeñado en la recopilación de más de 2 mil

títulos bibliográficos —libros, revistas, memorias, tesis, informes y documentos internos de diversas institucio-nes universitarias— relacionados con el tema de la i18n de la educación superior y provenientes de las bibliotecas nacionales y bases de datos como la EBSCO, Education Resources Information Center (ERIC), Emerald, SAGE Journals Online, SpringerLink, Web of Knowledge, Direc-tory of Open Access Journals (DOAJ), entre otros. Cabe especificar que durante la revisión, más de 250 fuentes bibliográficas —80% no más de siete años de antigüe-dad—en inglés, español y ruso han sido consideradas de gran relevancia para el tema y citadas en el informe com-pleto de la investigación (Fëdorov, 2008). La alusión a algunas de estas fuentes también aparece en la parte in-troductoria de este artículo.

El análisis de la bibliografía (Altbach y Knight, 2006; Huisman, 2007; IAU, 2003; Kehm y Teichler, 2007; Or-dorika, 2007), reveló las raíces del fenómeno; demostrar que la i18n de los planes de estudio es un imperativo para mejorar la calidad y pertinencia de las carreras universi-tarias ante un mundo interdependiente, antihegemónico y solidario (Bell, 2004; CDIO Initiative, 2008; Continen-

Fuente: elaboración propia.Nota: ing. = ingeniería; i18n = internacionalización; PE = plan de estudios; curric. =curricular; int. = internacional;

PAP = perfil académico profesional; ped. = pedagógicos.

Figura 1 Mapa conceptual

Internacionalización de los planes de estudio de las carreras del ITCR.

marcado por responde

debe establecer

para mejorar

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basadas en

acorde con

Globalización

Otros factores

Contexto Universidad (ITCR)

Conceptualización

PAP graduado

Diploma por entregar

I18n de los PE Constructo complejo

Elementos de i18n

Calidad internacional

Bilingüismo

Flexibilidad y actualización internacional

Competencias int.

Protagonismo int.Principios curriculares

Estructura curric.

Principios ped.

Gestión carrera

Programas cursos

Personal carrera

Infraestructura

estrategias

Pertinencia Calidad

Formación ingenieros

Carreras de ing.

Plan de estudios

Componentes PE

Orientadores Operativos

Dimensiones

Internacionalización

I18n en casa

son muestras dese estructura a partir de

se dividen en

abarca comprenden

posee

es uno de los


tal AG, 2006; NAE, 2005; UAITIE, 2004; OEA, 2004; ASI-BEI, 2007); perfilar las dimensiones del concepto (Beelen, 2006; Crowther, Joris, Otten et al., 2000; Fëdorov, Guz-mán y Zeledón, 2007); dilucidar las manifestaciones de la i18n en los planes de estudio de las carreras de inge-niería (Lozeco, Micheloud y Morano, 2005; Markes, 2006; Nguyen y Pudlowski, 2006; Pang, 1989; Vohra, Kasuba y Vohra, 2006); así como enmarcar normativamente el tra-bajo (CEAB, 2007; CONARE, 2005; ITCR, 2003 y 2005).

Así se perfila un eje central que soporta la parte em-pírica de la investigación, donde se establece que la i18n constituye una parte integral y medular de la mejora de la calidad universitaria, mientras que: El corazón de la internacionalización de una institución es, y seguirá siendo siempre, su currículo” (Ellingboe, 1997). También queda patente la idea de que la i18n debe penetrar, de forma per-tinente, en todos los aspectos y elementos del los planes de estudio, por lo que se le otorga el rango de un princi-pio curricular. De esta manera, la revisión de la literatura académica ha logrado apoyar la validez de la lista de va-loración que se diseña.

Grupo de estudio

La parte empírica del estudio se efectúa con el apoyo de 46 especialistas provenientes de 28 instituciones.En este grupo de expertos hay personas de diferentes franjas etarias, desde los 30 a 60 o más años de edad. La mayoría de los jueces ostenta un posgrado y expe-riencia laboral relacionada directamente con la educa-ción superior entre 10 y 40 o más años. Casi la mitad de los respondientes reside en Costa Rica, mientras que el resto proviene de Estados Unidos, Holanda y de once países iberoamericanos. La generalidad de los especia-listas que participan en el estudio cumple sus principa-les labores en una universidad. Aproximadamente un tercio son docentes e investigadores, otro tercio ocupa puestos directivos de alto y mediano rango, y el resto son miembros de los equipos de desarrollo académico, asesoramiento curricular, de autoevaluación y acredi-tación de la calidad universitaria. Todos los participan-tes declaran tener gran interés por el tema de la i18n en la educación superior.

Variables

El estudio que se muestra recoge la información referi-da a un constructo complejo denominado Principio curricu-lar de internacionalización de los planes de estudio de lascarreras de ingeniería que, para los propósitos operativos, se desagrega en dos macro-componentes: Internacionaliza-ción de los elementos orientadores e Internacionalización de los elementos operativos del plan de estudios. Por su lado, el primer componente se conforma a partir de tres variables categóricas asociadas con la i18n de la conceptualización, del perfil académico profesional y del diploma por otorgar. Al mismo tiempo, el segundo componente incluye seis va-riables categóricas asociadas con la i18n de la estructura curricular, los principios pedagógicos, los mecanismos de gestión, los programas de los cursos, el personal y la infra-estructura de la carrera. Además, la investigación considera una variable moduladora relacionada con la organización o estructuración de los currículos en el ITCR. Correspondien-temente, las nueve variables categóricas incluyen un núme-ro determinado de enunciados que suman un total de 122 y se propone en calidad de muestra de i18n de los respec-tivos componentes del plan de estudios. Estos ítems se ge-neran a partir de la revisión exhaustiva de la bibliografía, la normativa y la praxis curricular relativa a las carreras de in-geniería que se imparten en la institución.

Instrumento

Para acercarse al cometido de la investigación se cons-truye una escala valorativa —que se usa en el estudio piloto para recopilar las opiniones de los especialistas en la enseñanza de la ingeniería— sobre la estructura y los ítems propuestos para el futuro instrumento. La he-rramienta elaborada para este propósito se denomina Escala valorativa para el diagnóstico de la internaciona-lización de los planes de estudio de los programas uni-versitarios de ingeniería: valoración de jueces y consta de cuatro partes: I) datos que identifican a cada juez; II) valoración que cada ítem tiene como muestra de i18n un plan de estudios; III) valoración de la estructura pro-puesta para la escala; IV) indicación de aspectos no con-templados en los apartados anteriores (tabla 1).

Tabla 1Número de ítems en cada apartado del instrumento .

Parte I II III IVEscala 1 2

Subescala 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

Número de ítems por apartado

11 14 32 12 18 16 15 16 11 15 5 2

Fuente: elaboración propia.


el coeficiente de correlación elemento–total corregida. En todos los casos, los análisis cuantitativos se comple-mentan con la representación gráfica de los datos y se cotejan con las respuestas aportadas por los jueces a las preguntas abiertas del cuestionario.

Síntesis de resultados

Después de analizar y discutir los datos obtenidos en el estudio piloto, se exponen los resultados relativos a la valoración de la estructura (figura 2), propuesta para el instrumento de diagnóstico de la i18n de los planes de estudio. La gráfica 1 muestra los porcentajes de los cua-tro tipos de valoraciones —totalmente, bastante, poco o nada— que los jueces consideraron pertinente otorgar en respuesta a la pregunta acerca del grado en que la es-tructuración del instrumento en dos escalas y de éstas en sus respectivas subescalas es adecuada.

Es claro que, desde el punto de vista estadístico, la va-loración de los jueces en relación con la propuesta de orga-nización del instrumento es muy positiva. Las anotacionesabiertas, recogidas por el cuestionario, también refuerzan esta conclusión cuando apuntan que la estructura del ins-trumento es adecuada y que la escala de valoración es va-liosa y muy completa en los diferentes componentes.

No obstante, no queda desapercibido el hecho de que existe una pequeña cantidad de opiniones —6.5%, 10.9%— (gráfica 1), según las cuales la estructura pro-puesta para el instrumento es poco o nada adecuada. Este tipo de valoración se asocia con las anotaciones abiertas en donde algunos evaluadores consideran necesario am-pliar el número de escalas, para que el instrumento no solo sea capaz de diagnosticar la i18n de aquellos com-ponentes curriculares que conforman un plan de estudios, sino que cubra también otros elementos constitutivos de un programa universitario, como por ejemplo el estudian-tado, la investigación, la extensión, entre otros.

Gráfica 1 Valoración del grado en donde es adecuada

la estructuración del instrumento en escalas y subescalas.

Fuente: Fëdorov, 2008, p. 382.

La parte II del instrumento es la más extensa y se compone de dos escalas desglosadas en nueve subes-calas (figura 2).

Figura 2 Estructura propuesta para el instrumento

de diagnóstico de la i18n de los principales componentes del plan de estudios.


Este apartado se designa para que los jueces realicen la valoración de la relevancia, suficiencia y claridad de losítems propuestos en calidad de muestras de i18n, de los respectivos componentes de los planes de estudio de las carreras de ingeniería. Cada una de estas sub-escalas cuenta con un número definido de ítems que se propone como muestras de i18n, uno para valorar la su-ficiencia, otro para determinar el grado de claridad de los enunciados y otro abierto para que los evaluadores colo-quen las anotaciones que consideren oportunas. En los anexos del presente trabajo, como muestra representa-tiva del instrumento se expone uno de los apartados, es-pecíficamente la subescala 1.3 del diploma por otorgar, incluidos en la primera versión del instrumento.

Análisis de datos

Los métodos de análisis de datos que se aplican son congruentes con los propósitos que pretende alcanzar la investigación en esta etapa. Así, por ejemplo, para apro-vechar los datos aportados por los especialistas en re-lación con la valoración global y la estructura sugerida para el futuro instrumento de diagnóstico, se aplican los estadísticos de frecuencias, de la tendencia central, de la variabilidad y de distribución. Al mismo tiempo, para co-rroborar la suficiencia, relevancia y claridad de los ítems —lo que determina la fiabilidad y validez de las subesca-las— además de los métodos de la estadística descriptiva,también se aplican las pruebas como la W de Kenda-ll, el análisis de conglomerados, el Alfa de Cronbach y

Instrumento

Subescala 1.1Conceptualización

de la carrera

Subescala 2.1Estructura

del currículo

Subescala 2.4Programas

de los cursos

Subescala 1.2Perfil académico profesional del

graduado

Subescala 2.2Principios

metodológicosy evaluativos

Subescala 2.5Personal de la

carrera

Subescala 1.3Diploma por

otorgar

Subescala 2.3Mecanismosde gestión

Subescala 2.6Infraestructura,

materiales,recursos

Clasificaciónen 2 escalas

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

NadaPocoBastanteTotalmente

Clasificación 1a

escala en 3 subescalas

Clasificación 2a

escala en 6 subescalas

34,830,439,1

54,358,7

58,7

6,5 10,9 4,3

Escala 2Elementos

orientadores

Escala 1Elementos

orientadores


El grado de pertinencia de estas ideas se estima pon-derando las anotaciones cualitativas de los evaluadores, los datos estadísticos, el marco conceptual de la inves-tigación y la normativa curricular de la institución. Asi-mismo, se considera que la sugerencia de los jueces de ampliar el campo de estudio —aunque no vaya muy de la mano con los objetivos de esta etapa del trabajo— es importante y podría coadyuvar en el trazado de las fu-turas líneas de investigación en torno al tema de la i18n de la educación superior.

Valoración de las subescalas

Un cuantioso grupo de datos se deriva de la valoración de jueces relativa a los enunciados y apartados que com-

ponen la parte II del instrumento. En la tabla 2 —que se sintetiza una parte de éstos— se puede observar que, en términos panorámicos la opinión de los evaluadores sobre la propuesta es bastante favorable. Es decir, las catego-rías de respuesta que más usan los expertos para valorar distintos elementos de la escala son la 3 - bastante, segui-da de la 4 - total. A manera de anotación cabe aclarar que las escalas usadas en la investigación para la valora-ción de los enunciados estipulan solo las cuatro siguientes alternativas de respuesta: 1 – nada, 2 – poco, 3 – bastan-te, y 4 – totalmente, relevante, suficiente o claro.

Tabla 2 Resumen de los estadísticos para las primeras tres subescalas,

de la primera escala y del instrumento como un todo.

Esca

la

Sube

scal

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tidad

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Varia

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e la

su

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Med

ia d

e la

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Alfa

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Cr)

Coe

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E-TC

pr

omed

io (a

)

Núm

eros

y v

alor

es

de lo

s 3

ítem

s co

n el

coe

fic.

CE-

TC m

ás b

ajo

1 –

Ele

men

tos

orien

tadore

s

1.1 11 3.25 #14 (2.93) .045 3. 9 3.07 0.882 0.605#14 (0.413)#17 (0.461)#16 (0.497)

1.2 29 3.26#41 (2.78)#48 (2.93)#44 (2.98)

.031 3.28 2.93 0.943 0.581#29 (0.377)#31 (0.409)#28 (0.432)

1.3 9 3.23#59 (2.87)#66 (2.91)#63 (2.93)

.071 3.17 3.17 0.743 0.430#59 (0.230)#66 (0.340)#58 (0.356)

49 3.25 .049 3.18 3.06 0.956 0.539

I n s t r u m . total

122 3.29 .046 3.21 3.14 0.984 0.590


(a) Las siglas Coefic. CE-TC hacen referencia al coeficiente de correlación elemento – total corregida.

Según se anota en la tabla 2, los valores correspon-dientes a los promedios de las medias de la relevan-cia (>3.20), a las variancias promedio (0.03 – 0.07), a las medias de la suficiencia y de la claridad (≥3.00), al igual que los puntajes del Alfa de Cronbach (>0.70), y los promedios de los coeficientes de correlación elemen-to – total corregida (0.40 – 0.60), indican que el instru-mento, sometido a la valoración de los expertos, cuenta con niveles aceptables de validez y fiabilidad.

No obstante, los valores que asume el coeficiente de con-cordancia interjueces W de Kendall —que varía entre 0.049 y 0.188 de una escala a otra, con la seguridad de 99 por ciento— pone en evidencia que detrás de este pa-norama positivo de carácter general, hay poco acuerdo entre los respondientes respecto a la valoración de la re-levancia de ciertos enunciados particulares. Asimismo, la tabla 2 revela que en las tres subescalas tomadas como ejemplo —1.1, 1.2, 1.3— existen algunos enunciados


cuya media de relevancia es inferior a 3.00. También se nota que, a pesar de un buen nivel de consistencia del instrumento como un todo —αCr = 0.984— en estos apar-tados se presentan varios ítems cuyos coeficientes de co-rrelación elemento – total corregida son relativamente bajos (última columna de la tabla 2). Además, se tiene una cantidad apreciable de anotaciones, recopiladas por medio de los ítems abiertos, donde se señala la necesi-dad de perfeccionamiento de los enunciados y de la es-cala. Todo ello evidencia que el instrumento aún debe ser sometido al proceso de depuración para mejorar su validez y confiabilidad.

Recomendaciones para la depuración de la propuesta

Los análisis de los datos obtenidos en el proceso de valoración de la relevancia, claridad y suficiencia de los

ítems propuestos en calidad de muestras de la i18n de los principales componentes de los planes de estudio, en conjunto con la consideración del marco referencial de la investigación, la normativa y la praxis curricular del ITCR, han servido de insumos importantes para llevar a cabo una minuciosa revisión y depuración de las nueve subescalas del instrumento. Como resultado de este proceso se logró formular algunas recomendaciones pa-ra cada uno de los 122 enunciados presentados a los jueces. Estas recomendaciones son de cuatro tipos: con-servar el ítem igual o casi igual, modificar el enunciado sustancialmente, eliminar el elemento o incluir a la sub-escala un ítem nuevo (tabla 3).

Tabla 3 Síntesis de las recomendaciones para depurar el instrumento.

Número de ítems

Escala 1 Escala 2Total

instrumentoSubescalas Subescalas

1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6N %

Valorados 11 29 9 49 15 13 12 13 8 12 73 122

Conservados 5 5 1 11 4 3 4 5 2 2 20 31

Modificados 3 8 4 15 5 6 4 3 5 4 27 42

Eliminados 3 16 4 23 6 4 4 5 1 6 26 49

Incluidos 2 0 2 4 2 2 1 1 0 1 7 11 9,0

Final 10 13 7 30 11 11 9 10 7 6 54 84 68,9


En la última columna de la tabla 3 se muestra la can-tidad de ítems recomendados para conservar, modificar, eliminar o incluir en relación con el instrumento como un todo. Para una mejor apreciación de estos datos, en la gráfica 2 se expresan en forma de barras verticales. En el último renglón de esta tabla, señalado como númerode ítems/final, se expone la cantidad de enunciados que se quedan en cada subescala, escala e instrumento, des-pués de implementar todas las recomendaciones anota-das para cada apartado.

Gráfica 2 Resultados de la valoración y depuración del

instrumento.


Núm

ero d

e ítem

s

140

120

100

80

60

40

20

0

122

3142

49

84

Valorados Conservados Modificados Eliminados Incluidos Final

Categoría de ítems

11

Totalescala 1

Totalescala 2

100,0

25,4

34,4

40,2


En torno a las modificaciones recomendadas es impor-tante indicar varios aspectos. En primer lugar, de la tota-lidad de los enunciados relativos a la i18n de los planes de estudio, colocados al inicio en el instrumento (122) se conservan prácticamente sin cambios 31 ítems, lo que representa cerca de una cuarta parte y se interpreta como un acierto inicial de este estudio exploratorio.

En segundo lugar, se pone atención sobre 42 enuncia-dos —que representan aproximadamente un tercio de los ítems del instrumento— para los cuales se sugiere modi-ficaciones sustanciales que, en su mayoría, obedecen a la necesidad de mejorar la claridad de los enunciados o ajustarlos al contexto, al nivel de la carrera o a la posi-bilidad de obtener la información requerida a partir de un documento de plan de estudios. Otras recomendaciones de modificación se motivan por la fusión de varios ítems señalados como repetitivos o muy similares. Así, suman-do los 31 ítems, que se conservan iguales o casi iguales, más los 42 ítems, sujetos a una modificación, se tiene 73 enunciados, casi el 60% de los elementos iniciales.

Es decir, la elaboración de la segunda versión del instru-mento a partir de las recomendaciones del presente es-tudio absorbería más de la mitad de los enunciados de la versión original. Se considera que es una importante evidencia de que esta investigación ha logrado perfilar un núcleo de rasgos muy relevantes para la caracterización del constructo de i18n de los planes de estudio.

La gráfica 3 muestra la proporción que correspon-de a cada tipo de recomendación de mejora en relación con los nueve apartados del instrumento propuesto. Se destaca que las subescalas más estables, es decir, las que conservan más del 50% de los enunciados origina-les —sin o con modificaciones— son: la 1.1—conceptua-lización de la carrera, 2.2 —principios pedagógicos, 2.3 —gestión, 2.4 —programas de los cursos, y especialmen-te la 2.5 —personal a cago de la carrera. Mientras que las subescalas 1.2 —perfil académico profesional (PAP), 1.3 —título por otorgar y 2.6 —infraestructura y mate-riales, tienden a conservar menor proporción de ítems originales.

Gráfica 3 Recomendaciones para la depuración de los ítems por subescala.


En tercer lugar, las gráficas 2 y 3 visualizan que los ítems recomendados para la eliminación conforman la categoría más numerosa. En este grupo hay 49 elemen-tos correspondientes al 40% de los enunciados iniciales. Las exclusiones, por lo general, se deben a que los ítems, según la opinión de los jueces, evidencian una relevancia y pertinencia relativamente baja, u obedecen a una fu-sión de los enunciados repetitivos. De acuerdo con la grá-fica 3, la subescala que cuenta con la mayor cantidad de ítems recomendados para la eliminación es la 1.2 —PAP del graduado, seguida por las subescalas 2.1 y 2.6 —es-tructura curricular e infraestructura de la carrera, res-pectivamente. En cambio, la subescala 2.5 —personal, cuenta con la sugerencia de eliminar un solo ítem. Los datos sobre la cantidad de ítems por excluir reflejan va-rios aspectos implicados tanto en el diseño de los enun-ciados originales como en la valoración de los jueces. Entre los aspectos más importantes está la abundancia

o carencia de referencias previas al tema particular y la visión que tiene cada experto en relación con el aborda-je de la i18n de una carrera de ingeniería.

Finalmente, es preciso señalar que el número de nue-vos ítems, recomendados para introducirlos al instru-mento, no es muy grande. En la gráfica 2 y la tabla 3 se aprecian apenas 11, lo que representa no más del 9% de la cantidad de los enunciados originales del instrumento. Además, en la gráfica 3 se nota que no todos los apar-tados tienen elementos nuevos. Así, las subescalas 1.2 y 2.5 no cuentan con propuestas pertinentes de introdu-cir algún ítem nuevo. Esto podría interpretarse como una muestra de que los apartados 1.2 y 2.5 ya han sido per-cibidos como completos en su capacidad de representar los componentes del plan de estudios que les atañen.

De este modo —después de implementar las recomen-daciones y sugerencias para la depuración de las sub-escalas— el instrumento en su segunda versión ya no

100%

80%

60%

40%

20%

0% 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

Incluidos

Eliminados

Modificados

Conservados5

5

5

5

5

5

2 2 2 2

22

3

3

0

16

8

1

4

4

4

6 4 4

4

43

63

1 11

1

4

6

0


tendría 122 sino 84 ítems. Este número es aproximada-mente el 69% de la cantidad inicial de enunciados. Así, la depuración de los ítems no solo colabora con la me-jora de la relevancia y consistencia del instrumento sino también a reducirlo casi en un tercio, lo que ha sido se-ñalado como necesidad por varios evaluadores.

Para ilustrar el cambio de los ítems y los apartados del instrumento a consecuencia del proceso de depura-ción, al final del artículo se exponen las versiones inicial y la depurada de una de las subescalas de la lista de va-loración (anexos 1 y 2).

Valoración global de la primera versión del instrumento

Además de hacer las valoraciones pormenorizadas de las subescalas e ítems que componen el instrumento, a los jueces —que participaron en el estudio piloto— también se les solicitó valorar: ¿hasta qué punto este cuestionario mide la incorporación de la i18n en el plan de estudios de una carrera universitaria de ingeniería a nivel global?

Entre los resultados obtenidos debe subrayarse que ninguno de los 46 respondientes considera que la esca-la valorativa como un todo en nada sirve para diagnos-ticar la i18n del plan de estudios de una carrera. Solo tres respondientes (6%), contestan que es un instru-mento que sirve poco. En cambio, 43 personas (94%), opinan que la escala valorativa lo hace bastante o total-mente bien.

Sin embargo, debe resaltarse el hecho de que solo cerca de un tercio de respondientes (32.61%), expresan que el instrumento abarca todas las características y di-mensiones del constructo por completo. Al mismo tiem-po, gran parte de los jueces (60.87%), consideran que la escala representa bastante bien las características y dimensiones fundamentales del principio curricular de i18n, pero todavía muestra algunas ausencias por lo que está sujeta al proceso de mejoramiento (gráfica 4).

Gráfica 4 La opinión global sobre el grado en que el

cuestionario mide la incorporación de la i18n.


Por último, se puede afirmar que tanto los resulta-dos relativos a la opinión de los jueces acerca del ins-trumento en su totalidad, como los datos asociados con la valoración de la estructura de la escala y la relevan-cia, claridad, suficiencia y consistencia de sus respecti-vas subescalas, coinciden en que la primera versión de la lista valorativa, a pesar de ostentar unas calificacio-nes aceptables de validez y fiabilidad, aún requiere so-meterse a un cuidadoso proceso de depuración seguido de una segunda ronda de validación.

Conclusiones

Después de realizar la aproximación teórica y empírica de la problemática de la incorporación de la dimensión internacional en los currículos universitarios, se concluye que en el marco de la presente investigación educativa de carácter exploratorio, no experimental —desarrolla-da en el transcurso del año 2008— se logra alcanzar el objetivo general trazado consistente en la implementa-ción de las fases iniciales del diseño de una lista de valo-ración, que permita diagnosticar la i18n de los planes de estudio de las carreras de ingeniería.

Para caracterizar y contribuir con la conceptualización del fenómeno de la i18n de los planes de estudio, pri-

PocoBastanteTotalmente

6.52%

60.87%

32.61%


meramente se realiza una exploración metódica de la li-teratura científica sobre el tema y se elabora el marco referencial del trabajo. A partir de ahí, se consigue defi-nir la estructura del instrumento, la que con posteriori-dad se valida y se considera como adecuada. Asimismo, se elabora un conjunto de 122 enunciados, propuestos como muestras de i18n de los currículos y se efectúa un estudio piloto sobre su relevancia, suficiencia y claridad. Se resalta que en este estudio se logra involucrar a un importante grupo de especialistas nacionales y extranje-ros relacionados con el campo de la enseñanza de la in-geniería. Finalmente, se analizan los datos obtenidos en el proceso de valoración y, con base en ello, se elabo-ran las recomendaciones necesarias para depurar y me-jorar la primera versión del instrumento. En suma, las etapas iniciales del diseño se inician con la búsqueda bi-bliográfica y culminan con la obtención de un borrador de la segunda versión mejorada y depurada de la lista de valoración de la i18n de los planes de estudio de las carreras de ingeniería.

Se considera que la idea del diseño de este tipo de ins-trumento de diagnóstico responde, en su justa dimensión,a la necesidad de tomar en cuenta las nuevas realidades políticas, económicas, socioculturales, científicas, tecno-lógicas y ambientales, características de la época, en la cual la globalización es un factor omnipresente; mientras que la i18n se visualiza como una cualidad preponderan-te de una universidad que responde a la modernidad y se encamina con seguridad hacia el futuro.

Se estima que el presente trabajo, desarrollado para su futura aplicación en el ITCR, aporta un grano de arena a favor de la resolución de una importante tarea de gran complejidad y responsabilidad social que la institución asume para graduar a los especialistas que aúnen al do-minio de su disciplina una clara conciencia del contexto socioeconómico, cultural y ambiental en que la tecnolo-gía se genera, transfiere y aplica, capaces de contribuir al desarrollo justo de la sociedad, ante la mundialización en sus diferentes manifestaciones y escenarios (ITCR, 2005, p. 4).

También queda claro que los productos y conclusio-nes de una investigación como ésta, no se aprecian como algo acabado, sino, más bien se consideran como unos referentes para poder ampliar el proceso de reflexión y discusión sobre el tema. Se pretende que este trabajo genere más inquietudes en los colegas de otras institu-ciones y países, para investigar algunas de las caracte-rísticas del complejo constructo del principio curricular de i18n. De la misma manera, se quiere motivar a los universitarios a establecer alianzas y conformar una tri-pulación internacional que se encargue de conducir la investigación sobre la i18n de los currículos y la praxis educativa derivada de ésta.

Recibido noviembre 2008Aceptado agosto 2009

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15Innovación Educativa, vol. 9 núm. 47 • jullio-septiembre

ANEXOS

Anexo 1

Ejemplo de uno de los nueve apartados del instrumento usado en el estudio piloto: Subescala 1.3 —del diploma por otorgar

Definición de la subescala: La subescala relativa al diploma del graduado congrega los enunciados diseñados para diagnosticar la incorporación de la dimensión internacional en este elemento del plan de estudios. El diploma es un documento probatorio de que una persona ha cumplido con los requisitos correspondientes a un plan de estudios, extendido por una institución de educación superior. Este documento incorpora tanto las referencias a la especiali-dad del graduado como al grado o el valor académico de la formación recibida, según una escala creada para estos fines. Ambos elementos principales de un diploma otorgado por un programa internacionalizado deben reunir una serie de características que faciliten al graduado el desempeño de su rol profesional a escala global.

El formato y los contenidos del diploma por otorgar son diáfanos y simplifican los pro-cesos de reconocimiento internacional de los estudios realizados.

La carrera cuenta con una titulación doble o conjunta con una institución extranjera de educación superior de reconocido prestigio a escala internacional, especializada en la enseñanza de la ingeniería.

La expresión de la especialidad en ingeniería indicada en el diploma es diáfana y facili-ta al graduado la habilitación profesional a escala global.

El grado académico indicado en el diploma faculta al graduado para desempeñarse como un profesional a nivel internacional.

El grado académico indicado en el diploma toma en consideración las escalas de grados que se usan en los principales contextos internacionales donde laboran los ingenieros.

El diploma que se obtiene al finalizar la carrera abre al titular, en el escenario inter-nacional, un horizonte de múltiples alternativas para el futuro desarrollo académico y profesional.

El documento probatorio de conclusión de la carrera incluye un sistema diáfano de cer-tificación, conteo y equivalencia de créditos, cursos, laboratorios, prácticas, proyectos u otras situaciones de aprendizaje llevadas a cabo durante los estudios universitarios.

La carrera cuenta con la facilidad de otorgar una certificación que tenga validez interna-cional sobre los estudios parciales realizados en el marco del currículo del programa.

El diploma y las certificaciones respectivas se emiten tanto en la lengua propia de la localidad, como también en inglés.

67) Marque en qué grado los ítems de la subescala 1.3 son suficientes para valorar el grado de internacionaliza-ción de los elementos del diploma por otorgar a los egresados de una carrera de ingeniería:

a) [ ] Nada b) [ ] Poco c) [ ] Bastante d) [ ] Totalmente

68) Indique en qué grado los ítems de la subescala 1.3 son claros y concisos:

a) [ ] Nada b) [ ] Poco c) [ ] Bastante d) [ ] Totalmente

69) En este espacio anote observaciones y sugerencias que considere oportunas, respecto a la subescala del diplo-ma por otorgar a los graduados de la carrera (ítems del Nº 58 al 66). Si considera que alguno de los enuncia-dos no es claro, conciso, está sesgado o tiene algún otro defecto, por favor, indíquelo aquí.

Fuente: Fëdorov, 2008, p. 551-552.

ÍtemValoración

de la relevancia

58

59

60

61

62

63

64

65

66


Anexo 2

Versión depurada de los ítems de la subescala 1.3 —del diploma por otorgar

La expresión de la especialidad en ingeniería indicada en el diploma es clara y fácilmente com-prensible o equiparable a nivel internacional.

El grado académico indicado en el diploma es congruente con las escalas de grados que se usan en los principales contextos internacionales donde laboran los ingenieros.

El diploma que se obtiene al finalizar la carrera facilita al titular la admisión a un programa de posgrado en su área a nivel internacional.

Al concluir la carrera, junto con el diploma se otorga una certificación donde de manera clara se enlistan los cursos, laboratorios, prácticas, proyectos u otras situaciones de aprendi-zaje llevadas a cabo durante los estudios universitarios, en correspondencia con sus respec-tivos créditos y calificaciones obtenidas.

La carrera, apoyada por los órganos competentes de la institución, cuenta con la facilidad de otorgar a los estudiantes de intercambio una certificación clara acerca de los estudios parciales realizados en el marco del currículo del programa.

Al ser solicitado por el gradado, la carrera, apoyada por los órganos competentes de la institu-ción, puede otorgarle una certificación de las cualidades académico-profesionales (o competen-cias) adquiridas en el transcurso de sus estudios.

En el caso de que la calidad de la carrera esté certificada por una agencia reconocida de pro-yección internacional y especializada en la acreditación de ingeniería, al finalizar sus estudios el graduado, junto con el diploma recibe una certificación donde se constata esta condición del programa.

Notas. Los números de los ítems (60, 62, 63, 64 y 65) se conservan tal y como fueron asignados en la primera versión de la escala valorativa para el diagnóstico de la internacionalización de los planes de estudio de los pro-gramas universitarios de ingeniería: valoración de jueces.Los ítems número 58, 59, 61 y 66 no aparecen en la versión depurada de la subescala, dado que fueron elimi-nados o fusionados con otros, durante el proceso de mejoramiento del instrumento. La letra cursiva usada en los enunciados de los ítems anotados en la columna de formulación final, indica las par-tes de los mismos que han sido modificados respecto a su versión inicial, durante el proceso de la depuración. Los ítems señalados como Inc1.3.1 e Inc1.3.2 han sido incluidos a la segunda versión de la subescala 1.3 por la recomendación de los especialistas que participaron en el proceso de valoración del instrumento.

Fuente: Elaboración propia.

N° de ítem

60

62

63

Formulario final

64

65

Inc1.3.1

Inc1.3.2



The construction of the variation concept with the aid of a computational tool

* Licenciatura en física y matemáticas por la Escuela Superior de Física y Matemáticas (ESFM), IPN, maestría en ciencias y doctorado con especialidad en mate-mática educativa por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), IPN. Actualmente es profesora investigadora en la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME, Zacatenco), IPN, México. E-mail: [email protected]

ResumenLos problemas mundiales relacionados con la escasez de alimentos, las enfermedades y el cambio climático, entre otros, así como los avances tecnológicos recientes impactan diferentes ámbitos de la vida y deman-dan una profunda reflexión relacionada con lo que las instituciones edu-cativas ofrecen a los jóvenes. En este sentido, los involucrados en los procesos de enseñanza y aprendizaje de la matemática reconocen la importancia de que los estudiantes desarrollen en los cursos —ade-más de la habilidad para aplicar procedimientos— destreza al reflexio-nar y razonar para solucionar problemas diversos. Las herramientas computacionales pueden contribuir a la comprensión de conceptos y a la formulación de modelos matemáticos que pueden ser verificados o reformulados mediante nuevas exploraciones con la herramienta.

Palabras claveVariación, función, TIC, procesos de enseñanza y aprendizaje, representaciones y reorganizaciones cognitivas.

Martha Leticia García Rodríguez∗

AbstractThe problems around the world related with changes in the climate, air pollution, flooding and famine in addition with recent changes in tech-nology transform our lives. The governments need to pay attentionthat points, and provide a good instruction for young. In addition to this,is recognized the importance of achieving the students developed theirmathematical concepts and can solve the problems mentioned above. Computational technologies can offer the students opportunities and resources for the comprehension concepts and for the mathematicalmodeling.

KeywordsVariation, function, technology, teaching and learning processes, representations and cognitive reorganizations.

Construcción del concepto de variación con apoyo de una herramienta computacional


uno de los conceptos más importantes en el estudio del cálculo que analiza la forma en que varía o cambia una función a partir de la relación entre las variables que la des-criben. Existen trabajos que destacan la importancia que tiene para el aprendizaje del cálculo, que los estudiantes sean capaces de analizar una gráfica que represente una función y describir, a partir de ésta, patrones de cambio (Monk, 1992; Hauger, 2000).

El propósito de este trabajo es mostrar evidencia de los procesos de pensamiento que siguen los estudiantes cuando trabajan en tareas que toman en cuenta las reco-mendaciones de la NCTM, y de investigadores como Monk y Hauger, que además las relacionan con la vida real, el uso de tecnología en el aula y el concepto de variación.

Marco conceptual

Al realizar una revisión de los trabajos relacionados con la idea de variación, se identifica que, aun cuando los estudiantes han cursado materias de cálculo, tienen difi-cultades con las expresiones algebraicas que representan relaciones entre cantidades como obtener información de la gráfica de una función, identificar los intervalos en que es creciente o decreciente, y relacionar las representa-ciones tabular, algebraica y gráfica (Hauger, 2000). Otro autor que reporta los problemas de los estudiantes con este concepto es Nemirovsky (1992), quien identifica que los jóvenes muestran dificultades en la construcción einterpretación de gráficas al ocuparse de problemas en diferentes contextos: movimiento, fluidos e integración numérica. En cada uno de estos contextos, los alumnos generaron funciones y propusieron conjeturas acerca de la forma de la gráfica de la función.

En los trabajos de Hauger (2000), y Nemirovsky (1992), se encuentra que la razón de cambio es un con-cepto fundamental para el estudio de la variación de una función, y destacan lo importante que resulta de-sarrollar —utilizando diferentes representaciones de las funciones, incluyendo gráficas, tablas de valores, ecua-ciones y descripciones verbales— tres tipos de conoci-miento de la razón de cambio: global —relacionada con las propiedades generales de una función, como su mo-notonía— en intervalo —se refiere al cambio de la varia-ble dependiente para diferentes intervalos en los cuales se encuentra la variable independiente— y puntual —ra-pidez con que cambia la variable dependiente respecto a un valor de la variable independiente.

La computadora puede ser un medio auxiliar para que los estudiantes relacionen las gráficas con las tablas de valores y las ecuaciones. Arcavi y Hadas (2000), señalan al respecto que las herramientas tecnológicas son útiles para promover el aprendizaje de los estudiantes ya que facilitan el mane-jo de diferentes representaciones de un objeto matemático, por ejemplo una función, contribuyendo a la construcción de significados. Esto es, los educandos pueden iniciar la resolu-ción de un problema trazando una gráfica con la herramien-ta, antes de encontrar su representación algebraica.

Introducción

En las últimas décadas se han desarrollado nuevas tec-nologías, producto de un mundo en constante cambio, que impactan todos los ámbitos de la vida. Aunado a esto, la escasez de agua, de alimentos, el cambio climáti-co, la urgencia de contar con nuevas fuentes de energía, son, entre otros, factores que modifican las necesidades fundamentales de la sociedad. Ante ello, parece haber consenso, entre los gobiernos, acerca de la importancia de la enseñanza de la ciencia y del uso de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación (TIC), para formar profesionales con precisos conocimientos y habilidades a fin de resolver los problemas básicos de la población (OEI, 1999). Este panorama plantea nuevos retos educativos que involucra a docentes, administra-dores y estudiantes en la toma de decisiones vinculada con los contenidos curriculares.

Con igual óptica, en el Instituto Politécnico Nacional (IPN), en el año 2000, se iniciaron reuniones de trabajo que culminaron con la elaboración de un nuevo modelo educativo que contribuye a ofrecer servicios educativos de mayor calidad, cobertura, equidad, destacando la integra-ción de las TIC en los procesos de aprendizaje, al tiempo de favorecer la vinculación con el entorno. En las reunio-nes se definieron líneas, políticas y programas estratégi-cos para orientar el cambio en el que los estudiantes son el elemento central del proceso académico, y la prioridad su formación continua y permanente (IPN, 2003).

En lo que respecta a la enseñanza de las matemáti-cas, en los últimos años ha surgido entre los especialis-tas la inquietud de revisar los temas que se incluyen en los planes y programas de estudio, así como la forma en que se presentan en el aula. Los esfuerzos se han di-rigido a que los estudiantes sean exitosos en la ejecu-ción de tareas convencionales, en el estudio y análisis de situaciones de la vida real.

El trabajo conjunto de profesionales en educación matemática se ha materializado en documentos como Principios y estándares para las matemáticas escolares(NCTM, 2000), que tiene por objeto convertirse en guía para los docentes a fin de lograr un mejoramiento con-tinuo en la enseñanza de las matemáticas en el aula. Asimismo, el documento menciona la posibilidad de em-plear en clase calculadoras y/o computadoras como he-rramientas auxiliares para el aprendizaje.

La recomendación de la National Council of Teachers of Mathematics (NCTM), es que el análisis de fenóme-nos que forman parte de las experiencias cotidianas de las personas, como el movimiento de un sujeto que camina aumentando o disminuyendo su velocidad; el crecimiento poblacional en un periodo determinado; la elección de un plan de telefonía celular, pueden incluirse como proble-mas en un curso de cálculo diferencial e integral. Esta es una asignatura que se imparte en los primeros semestres de las carreras de ingeniería. La idea matemática común que emerge al estudiar estos fenómenos es la variación,


Cuando el estudiante trabaja en la solución de un pro-blema y utiliza una computadora y/o calculadora se produ-cen reorganizaciones cognitivas que se identifican en las acciones realizadas en las instrucciones que introduce a la computadora, para que ésta lleve a cabo una serie de acciones en busca del resultado requerido. Este hecho puede ser imperceptible para el profesor, sin embargo, la reflexión que hace el estudiante es fundamental para la comprensión de un concepto. Delega un trabajo físico o mental —una operación en papel y con lápiz— a una computadora o calculadora, de esta forma hay un cam-bio en la atención del estudiante que en lugar de reali-zar una acción ahora la planea (Dörfler, 1993).

Para que el estudiante sea efectivo debe ser orienta-do por el profesor. El diseño de las actividades y su exi-tosa implementación resulta fundamental para favorecer la investigación y exploración, así como las conexiones entre las representaciones gráfica, algebraica o numé-rica. La labor en pequeños grupos coadyuva a que los estudiantes comparen resultados, justifiquen sus proce-dimientos e identifiquen las diferencias entre el trabajo efectuado con lápiz y papel y el realizado por la com-putadora.

Al considerar los elementos que se tienen que conju-gar para que el estudiante tenga éxito en el aprendizaje de un concepto, se puede entender por qué esta tarea resulta en extremo compleja. Seguidamente, se explica en forma detallada el desarrollo de una experiencia con estudiantes de ingeniería sobre problemas matemáticos relacionados con el concepto de variación, explorados en la hoja electrónica de cálculo Excel©.

Metodología

La investigación de la cual se reportan algunos resul-tados se ubica en un paradigma cualitativo, participa-ron 25 estudiantes de ingeniería de 18 y 19 años de edad, quienes habían tomado cursos de álgebra, tri-gonometría, geometría analítica y cálculo diferencial e integral. Para analizar los procesos de pensamiento de estos estudiantes —al resolver problemas matemáticos de variación empleando Excel— se diseñaron ocho acti-vidades aplicadas durante 25 sesiones, con una dura-ción de 1:30 hora.

La primera y segunda actividades se caracterizaron por tener tres formas de trabajo: individual, pareja y grupo. De la tercera a la octava actividades predominó el trabajo en parejas. Los instrumentos utilizados para la recolección de datos fueron reportes escritos, grabacio-nes de las sesiones en audio y vídeo y archivos electró-nicos en Excel. Durante la investigación los estudiantes trabajaron los siguientes aspectos: el análisis de compor-tamiento global de la función que representaba la situa-ción, explorando su representación numérica; la relación entre las características de la gráfica de una función, con la variación de los valores de la variable dependiente, para cambios de la variable independiente —análisis del

comportamiento local de la función; la determinación de la razón media de cambio para diferentes intervalos en el dominio de la función; la identificación de característi-cas de las funciones empleadas mediante la exploración de una tabla de valores de ésta.

Para ilustrar los resultados de dicha investigación, se presenta y analiza el desempeño de un grupo de cinco estudiantes en la tercera actividad —planes de telefonía celular—que incluyó las siguientes preguntas:

A) Considera dos planes para contratar un servicio de telefonía celular.

Plan 1: pago de $350.00 mensuales por 120 minutos de tiempo aire. Después de los 120 minutos, el costo por minuto adicional es de $2.50.

Plan 2: pago de $300.00 utilizando una tarjeta de pre-pago con un costo de $4.00 por minuto de tiempo aire.

Construye una tabla como la siguiente para comple-tar la información que se pide en cada plan.

Tiempo(minutos) Plan 1 Plan 2

1

2

3

B) Elabora una gráfica con los datos obtenidos en la tabla anterior.

¿En qué razón los costos se incrementan para cada plan? Es decir ¿en cuánto aumenta el costo por minuto de una llamada en cada plan?

Encuentra una función que relacione el costo por lla-mada con el tiempo acumulado.

¿Para qué tiempo el plan 1 es más conveniente para el consumidor que el plan 2?

Presentación y análisis de resultados

Para estructurar y presentar los resultados del estudio se tomaron en cuenta los siguientes aspectos:

a) Identificar la forma en que los estudiantes repre-sentan y explican situaciones que involucran cambio o variación, los elementos que resultan relevantes en las representaciones utilizadas y cómo los inter-pretan.

b) Conocer cómo relacionan las variables involucra-das, cómo calculan la razón de cambio de una fun-ción respecto a la variable independiente.

c) Documentar la forma en que transitan de un análisis puntual o local del comportamiento de la función que representa el fenómeno, a una explicación global, y las representaciones que favorece este tránsito.

d) Conocer la forma en que construyen relaciones fun-cionales que den sentido a la correspondencia entre valores del dominio y el rango de una función —re-lación entre variables.


Como se mencionó con anterioridad, en esta actividad predominó el trabajo en parejas, en los reportes escritos se identifican expresiones como dibujamos, trazamos, discutimos, entre otras, aun cuando fueran individuales. Para documentar la forma en que los estudiantes dieron sentido a la actividad —la información que considera-ron relevante y las ideas matemáticas subyacentes en su trabajo, así como la aportación de Excel en la reflexión de los estudiantes, en esta actividad— se identificaron dife-rentes fases, cada una asociada con un análisis más fino y a una expresión matemática asociada.

Primera fase

Las primeras exploraciones de esta actividad se hicieron con lápiz y en papel. Hay evidencia de que considera-ron una variación proporcional directa. Esto se pudo cons-tatar al revisar la forma en que calcularon el costo de 1 minuto en el plan 1, dividiendo $350.00 entre 120 minu-tos. Para obtener el costo por minuto en el plan 2, multi-plicaron por $4.00 la duración de la llamada en minutos. Encontraron un procedimiento para calcular el costo por minuto en cada plan y lo representaron mediante una expresión matemática.

Para ilustrar el trabajo se representa parte de los re-portes individuales elaborados por los estudiantes Edgar y Luis.

Edgar y Luis obtuvieron un costo por minuto de $2.91 en el plan 1, dividiendo $350.00 entre 120 minutos. Para el costo de 2 minutos, multiplicaron $2.91 por 2 y así su-cesivamente (figuras 1 y 2).

Figura 1 Costo por minuto calculado por Edgar.

Figura 2 Costo por minuto en el plan 1 calculado por Luis.

Luis también escribió una fórmula para calcular el costo en cada uno de los planes (figura 3), y respon-dió las preguntas de la actividad. Al parecer no identi-ficó que el costo por minuto que proponía ($2.91) era válido si la persona utilizaba los 120 minutos. Si el tiem-po era menor que 120 el costo se incrementaba; inclu-so podría ser mayor que en el plan 2. Es decir, el tiempo conveniente para responder las preguntas de la activi-dad no era 120.

Es importante resaltar que la intervención de Car-los —otro integrante del grupo— ayudó a Edgar y a Luis a avanzar en sus análisis, así como reflexionar en que en el plan 1 gaste o no gaste los 120 minutos deberían pagar $350.00.

Figura 3 Fórmulas escritas por Luis para los planes 1 y 2.

Por otra parte, Carlos también explicó a otros dos compañeros —David y Héctor— cómo encontró el costo por minuto para el plan 1.

Carlos: ya sabemos que $2.91 cuesta un minuto en el plan 1. Entonces, lo que queremos saber es el costo total.

Carlos utilizó el costo por minuto que calculó inicial-mente ($2.91) y olvidó considerar la segunda parte del enunciado que se refería a los minutos excedentes —el costo de los minutos excedentes era de $2.50.

Carlos: lo que podría yo hacer es sumarle a $350.00... [Carlos hace una pausa, Héctor inte-rrumpe y completa la oración].

Héctor: $2.91, si utilizo 120 minutos, los 120 com-pletos me salen en $2.91.

Investigador: ¿y si utilizas 119 minutos? [Héctor piensa un momento antes de responder].

Héctor: ...me sube, por eso no conviene, son $350.00 más $2.50 por el minuto adicional [consi-dera el dato de los minutos excedentes]. Si habla poco de todas maneras le cobran.

Héctor no consideró que había un valor del tiempo menor que 120 minutos para el que era más convenien-te el plan 1 que el plan 2; hasta 87 minutos era mejor el plan 2 que el 1; pero pasando de este valor el plan 1 resultó preferible. Héctor continuó con su razonamien-to y explicó:

Héctor: por un minuto pagaría $350.00, por dos mi-nutos $175.00, por cada minuto, sigue siendo caro[Carlos lo interrumpe].

Carlos: pagas $350.00 hasta 120 minutos, eso es lo importante.


David había permanecido callado escuchando y en ese momento preguntó:

David: ¿puedo expresarlo así? Bueno, esto es costo $2.91 que es la base, por 120 más el minuto adicio-nal, $2.91 por 120 me da $350.00 que es lo fijo.

[David escribe costo = 2.91(120) + 2.50(x), x es el número de minutos adicionales].

Los estudiantes solo habían considerado valores ente-ros para calcular el costo de la llamada; posteriormen-te incluyeron fracciones de minuto y surgió la necesidad de refinar el modelo.

Segunda fase

En esta fase Edgar, Luis, Carlos, David y Héctor emplean fracciones de minuto, después de la intervención de Braulio, quién señaló que el costo era el mismo para cualquier valor entre dos enteros consecutivos.

Braulio: ya te gastas 120 minutos en el plan 1, pero después yo lo estoy manejando de 30 segundos en 30 segundos, y así yo manejo que 30 segundos es igual que un minuto porque te van a cobrar $2.50.

[Héctor aclaró que 1.1 correspondía a un minuto 6 segundos y lo explicó a los demás].

La intervención de Braulio también llevó a Edgar y a Luis a considerar fracciones de minuto, como lo señala-ron en su reporte: Aunque la llamada dure unos segun-dos, se te cobra el minuto completo, sean minutos más segundos, se te cobran minutos enteros. Por ejemplo de 1 min. 15 seg. la respuesta en el plan 1 es $350.00 y en el plan 2 $8.00, lo que quiere decir que pasando del minuto en el plan 2 son $4.00 más, mientras que en el plan 1 hasta 120 minutos son $350.00.

Edgar y Luis establecieron una relación funcional entre las variables tiempo y costo, para calcular el costo en cada plan, en términos del tiempo de duración de la llamada considerando fracciones de minuto empleando Excel. Elaboraron la tabla 1 en bloques de cuatro elemen-tos, con valores de tiempo desde 0.25 hasta 130 minutos con un incremento de 0.25. Para calcular el costo en el plan 1 de 120.25 a 121 minutos usaron la fórmula:

= ((B488-120)*2.5) + 350.

El contenido de la celda B488 correspondía al valor del tiempo. Para el plan 2 la fórmula empleada fue:

=(4*B488).Tabla I

Costo por minuto en los planes 1 y 2.

Minutos Costo en el plan 1 Costo en el plan 2

120.25 352.5 484.00

120.5 352.5 484.00

120.75 352.5 484.00

121.00 352.5 484.00

La tabla 1 permite inferir que Edgar y Luis habían com-prendido la forma en que variaba el costo en el plan 1, procediendo a trazar dos gráficas. Para la primera em-plearon una gráfica de líneas —opción de Excel— en la que los valores del tiempo son enumerados y cada uno se asocia con el costo correspondiente: por ejemplo, el tiempo 0.5 es etiquetado como punto 2 y tiene asocia-do un valor 4 (figura 4). En la segunda representaron la forma escalonada de la gráfica para el plan 1 emplean-do una de dispersión (figura 5).

Figura 4Gráfica de líneas elaborada por Edgar y Luis.

Figura 5 Gráfica de dispersión elaborada

por Edgar y Luis.

Por otra parte, Carlos también identificó que de 120.25 a 121 minutos el costo de la llamada en el plan 1 era el mismo y relacionó esta información con la forma que debía tener la gráfica, empleando Excel para confirmar su predicción.

Carlos: al contrario de la otra, cada cuatro tiempos es el mismo dinero, o sea como escalera ¿no?

600

500

400

300

200

100

0

1 2 3 4 5

206

247

288

329

370

411

452

493

Serie “PLAN 2” Punto 2Valor: 4

Minutos incompletos

Prec

io

Minutos

Serie 1 Punto “119”(119, 350)

362

360

358

356

354

352

350

348118 122 123 124 125


Tercera fase

Edgar y Luis buscaron una función de Excel —se emplea el término función para referirse a las distintas opcio-nes con que cuenta esta aplicación— que les permitiera elaborar la tabla 1 sin depender de una celda específi-ca. El conocimiento del comportamiento de la función y la sugerencia de su compañero David, les permitió emplear la función lógica si de Excel para calcular el costo en el plan 1 —esta función de Excel devuelve un valor si una función se evalúa como verdadera, y otro si se evalúa como falsa. También usaron la función redon-dear.más de Excel —esta función redondea un número al entero mayor— e hicieron la tabla 2 con tres colum-nas A, B y C.

En la columna B colocaron los valores del tiempo con un incremento de un minuto hasta el valor 120, a partir de 120 el incremento es de 1/10.

En la columna A se encontraban los resultados de apli-car la función redondear.más de Excel a los valores de la columna B.

En la columna C calcularon el costo de la llamada en el plan 1, con la función si de Excel:

=SI(B126<120,350,(A126-120)*2.5+350.

Con los datos de la tabla 2 dieron respuesta a la pre-gunta ¿para qué tiempo el plan 1 es más conveniente para el consumidor que el plan 2?

Edgar y Luis escribieron: por lo cual tratamos de buscar un punto de intersección de los dos precios. Mi compañero y yo estábamos discutiendo sobre

cómo llegar al punto de referencia en la tabla para encontrar qué plan convenía más y parece ser 87 y algo.

La aportación de David a sus compañeros consistió en analizar el comportamiento de una función de Excel que le permitiera manejar las fracciones de minuto.

David: primero resolví lo del redondeo del tiempo utilizando la de entero. El tiempo está en B1 [se re-fiere a la columna de Excel], y le aplicamos la fun-ción entero, con esto ya resolvimos lo del tiempo[se refiere a las fracciones de minuto].

La función entero de Excel redondea un número hasta el entero inferior más próximo, de tal forma que el ente-ro de (120.2)= 120. Si el tiempo excede los 120 minu-tos que cubre el plan 1, el costo para este tiempo sería $352.50 y no $350.00 valor que se obtendría al utilizar la función entero. David ya contaba con suficiente cono-cimiento del comportamiento de la función y resolvió el problema sumando 0.8 al valor del tiempo, como lo ex-plicó a sus compañeros.

David: con el valor 0.8 agregado se obtendría el entero (120.2+.8)=121 que es el tiempo que se cobraría. Se le suma el complemento para el más mínimo incremento. Si le hubiera incrementado de 0.1 en 0.1 le sumaría 0.9.

Mencionó la forma de utilizar la función lógica si deExcel.

David: después para el si tengo que evaluar el tiem-po y tengo que poner

=SI(ENTERO(B607+.2)>=120,350+(ENTERO(B607+.2)-120)*2.5,350).

Explicó con un ejemplo como evaluaba Excel la expre-sión anterior y la sesión concluyó. Con ello David mos-tró que comprendió el comportamiento de la función que modela la situación, por lo que experimentó y aclaró al resto del grupo otras opciones que se podían emplear en la hoja electrónica de cálculo para obtener el resul-tado esperado.

Conclusiones

Resulta importante señalar que cuando los estudiantes no cuentan con experiencia en el uso del programa Excel intentan reproducir lo que trabajan con lápiz y en papel. Por ejemplo, para elaborar una tabla con el costo para cada plan obtienen los valores con calculadora y los introducen en las celdas de Excel. Gradualmente, modi-fican esta estrategia al mismo tiempo que identifican la relación entre las variables que describen la función que modela el problema.

En la tarea que se presenta, el programa Excel con-tribuye para que relacionen los valores de las tablas elaboradas con una fórmula —como se observó— cuan-do cambiaron de tipo de gráfica de acuerdo con lo que querían representar: la forma escalonada de la función. Cuando los estudiantes comprenden el comportamiento de la función que modela un problema, emplean la he-rramienta para verificar sus predicciones, por ejemplo la forma que debe tener una gráfica. Si hay incongruen-cia entre el resultado que esperan y el que obtienen, los recursos que han desarrollado facilitan la revisión del trabajo efectuado y, en caso de ser necesario, su co-rrección.

Por otra parte, la comprensión del fenómeno que es-tudian, logra que exploren distintas opciones del soft-ware aplicado, en este caso Excel. Edgar y Luis utilizaron la función redondeo.más para el valor del tiempo cuan-do incluía fracciones de minuto, en tanto Carlos y David aplicaron la función entero en el mismo sentido.

En el proceso de construcción de la idea de variación, las herramientas tecnológicas, como Excel, pueden ser utilizadas no solo como instrumentos de exploración sino como fuentes de información para su desarrollo con-ceptual. El empleo de la herramienta, por parte de los estudiantes, contribuye a la comprensión de la idea de variación y a formular modelos matemáticos. Estos mo-delos pueden ser refinados, verificados o reformulados mediante nuevas exploraciones con la herramienta, con esto se forma una espiral de aprendizaje en la que casi resulta indistinguible la contribución de la herramienta para el aprendizaje, o el papel del aprendizaje a la forma de utilizar la herramienta.

Recibido noviembre 2008Aceptado marzo 2009

Bibliografía

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25Innovación Educativa, vol. 9 núm. 48 • jullio-septiembre

26 Innovación Educativa, vol. 9 núm. 48 • julio-septiembre26 Innovación Educativa, vol. 9 núm. 48 • julio-septiembre


AbstractNuclear power plants require a wide variety of specialised equipment, mate-rials and services for their construction, operation and fuelling. There has been much consolidation and retrenchment in the nuclear industry since the 1980s, with the emergence of some large global nuclear companies. Electricity market liberalisation in many OECD countries has meanwhile placed nuclear plant ope-rators under increased competitive pressure. These structural changes in both the producer and consumer sides of the nuclear industry have had implications for the level of competition in the nuclear engineering and fuel cycle markets. With renewed expansion of nuclear power now anticipated, this study examines competition in the major nuclear industry sectors at present, and how this may change with a significant upturn in demand.

Nuclear Energy Agency (NEA)**

* OECD (2008), Market Competition in the Nuclear Industry, p. 7-23, p. 111-120

** The OECD Nuclear Energy Agency (NEA) was established on 1st February 1958 under the name of the OEEC European Nuclear Energy Agency. It received its present designation on 20th April 1972, when Japan became its first non-European full member. NEA membership today consists of 28 OECD member countries: Australia, Austria, Belgium, Canada, the Czech Republic, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Japan, Luxembourg, Mexico, the Netherlands, Norway, Portugal, the Republic of Korea, the Slovak Republic, Spain, Sweden, Switzerland, Turkey, the United Kingdom and the United States. The Commission of the European Communities also takes part in the work of the Agency.The mission of the NEA is: to assist its member countries in maintaining and further developing, through international cooperation, the scientific, technological and legal bases required for a safe, environmentally friendly and economical use of nuclear energy for peaceful purposes, as well as; to provide authoritative assessments and to forge common understandings on key issues as input to government decisions on nuclear energy policy and to broader OECD policy analyses in areas such as energy and sustainable development. Specific areas of competence of the NEA include safety and regulation of nuclear activities, radioactive waste management, radiological protection, nuclear science, economic and technical analyses of the nuclear fuel cycle, nuclear law and liability, and public information. The NEA Data Bank provides nuclear data and computer program services for participating countries. In these and related tasks, the NEA works in close collaboration with the International Atomic Energy Agency in Vienna, with which it has a Co-operation Agreement, as well as with other international organisations in the nuclear field, Paris, France. Web: www.nea.fr

Market competition in the nuclear industry

KeywordsNuclear power, nuclear companies, electricity, competition, nuclear engineering, demand.

RésuméLes centrales nucléaires nécessitent d’une grande variété d’équipements, maté-riaux et services pour leur construction, exploitation et ravitaillement. Il y a eu beaucoup de consolidation et de retranchement dans l’industrie nucléaire depuis les années 1980, avec l’apparition de quelques grandes compagnies nucléaires au niveau mondial. La libéralisation du marché de l’électricité dans de nombreux pays de l’OCDE a entre-temps mis les exploitants d’installations nucléaires sous une pression concurrentielle accrue. Ces changements structurels dans les pro-ducteurs et les consommateurs de l’industrie nucléaire ont eu des implications dans le niveau de concurrence dans les marchés de l’ingénierie nucléaire et du cycle du combustible. Grâce à une nouvelle expansion de l’énergie nucléaire prévoit maintenant, cette étude examine la concurrence dans les majeurs sec-teurs de l’industrie nucléaire en ce moment, et comment cela pourrait changer avec une amélioration significative de la demande.

Mots-clefsÉnergie nucléaire, industrie nucléaire, électricité, concurrence, ingénierie nucléaire, demande.

Concurrence du marché dans l’industrie nucléaire

*


Foreword

The present and future owners of nuclear power plants require a wide variety of specialised equipment, mate- equipment, mate-rials and services to build, operate and fuel their plants. Low demand in many nuclear industry sectors since the 1980s has resulted in consolidation and retrenchment, with the emergence of some large global nuclear compa-nies. Meanwhile, electricity market liberalisation in many OECD countries has changed the environment in which nuclear plants operate, putting them under competitive pressures.

These important structural changes in both the pro-ducer and consumer sides of the nuclear fuel and nu-clear reactor design and engineering markets have had implications for the level of competition in the nuclear industry. This study examines market competition in the supply of goods, materials and services for the design, engineering and construction of new nuclear plants, for the entire nuclear fuel cycle, and for the maintenance and upgrading of existing plants. It does this by asses-sing a set of ten market characteristics selected to act as broad indicators of competitiveness, including the mar-ket shares of major participants.

With renewed expansion of nuclear power expected over the next decade and beyond, to the extent possi-ble the study considers how the level of competition may change with a significant upturn in demand. It also looks at the potential implications for market competition of proposed multilateral fuel supply arrangements curren-tly under discussion.

Acknowledgements

The study was carried out by an ad hoc group of experts nominated by NEA member countries, listed in the Appendix. The group was co-chaired by Dr. Koji Nagano of Japan and Mr. David Shropshire of the United States.

The Secretariat would like to acknowledge the important contribution made by each member of the expert group. Thanks are also due to Professor Jan Horst Keppler of Université Paris Dauphine, who provided valuable advice on the methodology for assessing market competition.

Executive summary

The nuclear industry provides a wide variety of spe-cialised nuclear equipment, materials and services to support the design, construction, operation and fuelling of nuclear power plants (NPPs). This includes the supply of NPPs themselves, the range of materials and services required in the nuclear fuel cycle, and the services and equipment needed for maintenance and upgrading. The markets to provide these have changed substantially as they have evolved from the government-led early sta-ges of the nuclear industry, and most sectors now ope-rate as competitive commercial markets.

There has been much consolidation and retrenchment in the nuclear industry since the 1980s in response to ge-nerally low demand, which has resulted in the emergence of a small number of large global players in some sectors. This partly reflects special factors in the nuclear indus-try, but also the more general trend towards globalisation of major industrial activities. Meanwhile, the liberalisation of electricity markets in many OECD countries has changed the business environment for NPP owners/operators. Elec-tricity utilities have been exposed to increased competition, requiring them to improve their business performance and making them more cost-conscious.

There have thus been major structural changes on both the producer and consumer sides of the nucle-ar markets since the major expansion of nuclear power in the 1970s. The Committee for Technical and Econo-mic Studies on Nuclear Energy Development and the Fuel Cycle of the OECD Nuclear Energy Agency (NEA) esta-blished the Ad hoc Expert Group on Market Competition

Competencia en el mercado de la industria nuclear

ResumenLas centrales nucleares requieren una gran variedad de equipos especializados, materiales y servicios para su construcción, operación y abastecimiento de com-bustible. Desde la década de 1980, ha habido una gran consolidación y reduc-ción en las industrias nucleares con la aparición de grandes empresas nucleares a nivel mundial. La liberalización del mercado de la electricidad en muchos paí-ses de la OCDE, ha entretanto colocado a los operadores de estas plantas bajo una creciente presión competitiva. Los cambios estructurales tanto del lado del productor como del consumidor han repercutido en el nivel de competencia de los mercados de la ingeniería nuclear y de los ciclos de combustible. Con la reno-vada expansión de la energía nuclear ahora prevista, este estudio examina la competencia en los principales sectores de la industria nuclear en la actualidad, y cómo esto podría cambiar con una mejora significativa en la demanda.

Palabras clavesEnergía nuclear, empresas nucleares, electricidad, competencia, ingeniería nuclear, demanda.


in the Nuclear Industry to examine how the major mar-ket sectors are performing in present market conditions and, with renewed expansion of nuclear power expected over the coming years, how these markets can be ex-pected to change with a significant upturn in demand. The study also considered the potential implications for market competition of the broad types of multilateral as-sured fuel supply arrangements which have been pro-posed by several governments.

In carrying out its study, the expert group kept in mind that there are some areas of nuclear activity where competition is necessarily limited or even absent. This includes many research and development activities, es-pecially those with a longer term goal, where internatio-nal co-operation and government support are necessary until new technologies are ready for commercialisation. Within existing commercial sectors, certain limitations also necessarily exist, notably non-proliferation controls on sensitive materials, equipment and technologies.

Furthermore, nuclear power involves very large in-vestments in complex plant and equipment, and requires a high level of specialised expertise. This often results in long-term relationships between suppliers and custo-mers, who work together to ensure that plants operate safely and efficiently, and that improvements and up-grades can be made effectively. The expert group noted that in nuclear markets, quality and reliability are often at least as important to customers as prices.

Assessing the competitiveness of markets

In the absence of detailed statistical information about each market sector, to assist the expert group in making objective assessments it was decided to consider a set of market characteristics which could act as indicators of competitiveness. Although the assessment of each indi-cator involved a degree of subjective judgement, taken together they provided a useful overall impression of the effectiveness of competition in each sector. These indi-cators were:

• Market shares of major participants.• Degree of vertical integration.• Proportion of long-term contracts.• Barriers to entry.• Transaction costs and market segmentation.• Product differentiation.• Balance of capacity and demand.• Market alliances and supplier co-operation.• Public goods aspects.• Trade barriers and restrictions.

Where possible, market shares were used to calculate the Herfindahl-Hirschman Index (HHI) for the market sector, defined as the sum of the squares of the percen-tage market shares of all market participants. If the value of HHI is greater than 1 800 this is often taken as a sign that a market may be overconcentrated.

Main findings for each major market sector

Design, engineering and construction of NPPs

This sector appears poised for a major expansion in the coming decade and beyond. Despite the prolonged market depression since the 1980s and the consolidation which resulted, the remaining NPP vendors have continued to develop their designs and are now offering considerably improved products. At least in the major markets, where there is the potential for a series of orders, there is like-ly to be strong competition between four or five vendors. Despite some market distortions, notably where vendors dominate their home markets, a global market with se-veral independent and competing vendors has emerged which provides a genuine choice of supplier to potential customers. However, different regulatory requirements for NPP designs between countries, which can lead to sig-nificant up-front costs for vendors, may effectively limit the choices available, particularly in smaller markets.

In the longer term, there is the prospect of the emer-gence of additional important NPP vendors. The most probable of these are those who have benefited from technology transfer deals with the existing vendors, and have gone on to develop the technology further them-selves and eventually reach the status of independent vendors able to offer their distinct designs on the global market. In particular, such companies may well emerge in Korea and China. New vendors based on more innova-tive reactor designs developed independently of the exis-ting vendors may also emerge, but this is less certain and is likely to take longer.

Uranium supply

A significant number of new uranium production fa-cilities is expected to enter operation over the coming years in response to rising demand. Many of these will be owned by new entrants or smaller producers with grow-ing production. Although some consolidation is likely to occur, the trend is expected to be towards reduced mar-ket concentration. However, the possibility of a merger of two of the major producers could be a cause for concern if it led to the merged company controlling a very large share of global production. Trade restrictions on uranium imports into the United States and the European Union since the early 1990s have affected market competition. However, increased demand and the reduced availability of supplies from existing stockpiles is likely to limit the practical impact of these restrictions on the market, even if the measures themselves remain in force.

UF6 conversion services

There are effectively only three major suppliers of UF6

conversion services to the global market, with a fourth supplier which is mainly limited to providing uranium, conversion and enrichment as a package. From a market


competition perspective, this indicates that the market is more concentrated than would be desirable. Howe-ver, the role of conversion plants as the main storage lo-cations and clearing houses of the uranium market may mean that it is more convenient for market participants if there is a relatively limited number of sites. Toge-ther with the fact that conversion represents only a small fraction (around 5%) of the total cost of nuclear fuel, this means that new conversion facilities on new sites may have difficulty in establishing themselves. Present ex-pansion plans indicate that the existing major suppliers will expand their capacity as required and little change can be expected in the degree of market concentration.

Uranium enrichment services

Enrichment technology is among the most sensitive in terms of nonproliferation, which means that it is pos-sessed by a limited number of countries, and is entrusted by governments to only a small number of commer-cial operators; this inevitably limits market competition in this sector. However, the enrichment industry is un-dergoing major changes which will re-shape it over the next ten years and beyond. The remaining older gas dif-fusion plants in France and the United States will be re-placed by new centrifuge plants, while there is also the prospect of laser enrichment technology being commer-cialised. There will be at least two and possibly as many as four new enrichment plants in the United States by 2015, each operated independently by competing suppli-ers. The large enrichment capacity in Russia is also ex-pected to play a larger role in the international market. These developments are likely to lead to shifts in the market shares of the existing suppliers.

Fuel fabrication services

Unlike other fuel cycle services, fuel fabrication is es-sentially a bespoke service to prepare fuel assemblies to the exact requirements of each NPP. For a new NPP, fuel is initially supplied by the NPP vendor. Only later in the NPP’s operating life does the possibility of choosing be-tween competing suppliers open up. Furthermore, some NPP operators may not consider that the commercial risk involved in changing suppliers is justified by the poten-tial savings on fuel costs. Nevertheless, significant com-petition does exist in the fuel fabrication market, and for NPPs of more common designs there may be a choice of up to three fabricators. However, the fuel fabrication market has consolidated over recent years, as the main NPP vendors have consolidated. It now appears that the market for fuel fabrication is more concentrated than would be desirable. For some market sub-sectors there is effectively no competition.

For new NPPs, initial fuel loads will inevitably be supplied by the plant vendors, who will add new capacity when and where necessary. Where a large nuclear programme is un-dertaken, additional capacity may be provided by licensing

the fuel design to a local fabrication plant. However, the development of a competitive market for these new fuel de-signs will require alternative suppliers to emerge. This is a matter to which purchasers of NPPs will need to give due consideration when making their choice of reactor techno-logy. Experience has shown that one way to ensure a choice of fuel supplier is to choose a NPP design which is being built in significant numbers, as in time such designs are likely to be better served by alternative fabricators.

Back-end of the nuclear fuel cycle

Much of the capacity of the limited number of spent fuel reprocessing plants is devoted to domestic arisings of spent fuel, but some also reprocess spent fuel from other countries under contracts with foreign utilities. Thus a limited international market does exist, but this has been declining in recent years. With the prospect of significant future expansion of nuclear power, the poten-tial for spent fuel reprocessing and recycling is attracting renewed interest. However, reprocessing technology is highly sensitive from a non-proliferation perspective. Re-processing is likely to be restricted to a small number of countries, or be subject to multilateral control. Its wider use is also likely to depend on the adoption of advanced reactor designs which allow full advantage to be taken of the recycled materials. The commercialisation of such designs is not expected to occur until well after 2020.

Plutonium separated in existing reprocessing plants can be used to fabricate mixed-oxide (MOX) fuel for use in some existing light water reactors (LWRs). There are presently two commercial plants in operation, in the United Kingdom and France. Fabricated fuel has been supplied to several European countries and to Japan. This has so far been a limited market, driven mainly by the desire of the utilities concerned to utilise their plu-tonium. MOX fuel fabrication is thus tied to the future of commercial reprocessing, and in the longer term to the deployment of advanced reactor types using fuel con-taining recycled materials.

In general, utilities remain responsible for the ma-nagement of radioactive waste arising in their plants, at least until it is handed over to a national authority or agency responsible for its disposal. A similar situation e-xists for the decommissioning of disused facilities and the waste generated during such activities. Thus, commer-cial activity in these sectors is generally limited to the provision of services, technology and equipment. Many specialized companies are involved, as well as many of the main nuclear industry companies. Overall, there is considerable competition and innovation in the provision of services, technology and equipment for radioactive waste management and decommissioning.

Services for maintenance and upgrading of existing NPPs

With the lack of orders for new NPPs in recent years, reactor vendors and other nuclear engineering compa-


nies have been increasingly reliant on the business of maintaining, backfitting and upgrading the existing re-actor fleets. With life extensions now planned for a large number of existing NPPs, the demand for major upgra-ding projects is likely to remain high. At present, there ap-pears to be a good balance between capacity and demand in this sector with a good degree of competition in most sub-sectors of what is a multi-faceted market. However, if there is a significant increase in orders for new NPPs in the coming years this situation could change, as construc-tion of new plants will often involve the same companies. It could potentially become more difficult to find compe-ting suppliers able to undertake routine maintenance tasks and larger upgrading projects in a timely fashion.

Overall assessment of market competition

The expert group’s analysis shows that the most concen-trated nuclear industry market sectors are enrichment and fuel fabrication, with in each case one supplier ha-ving over 30% of the market and others in the 20% to 30% range. Reprocessing is also concentrated, although this is a smaller and less well-developed market. Overall, however, no sector in the front-end of the fuel cycle has a single company with an overwhelming dominance, with each having at least four competing suppliers. No indica-tion was found from presently available information that market shares of leading suppliers are likely to increase significantly as the sectors expand over the next ten years. Indeed, in some sectors, notably uranium supply, it appears that the market may become less concentra-ted over the coming years.

In the market for new NPPs, it is difficult to assess future market shares as this will depend on the rela-tive success of the vendors in winning orders. However, in most regions there is significant competition between at least three or four suppliers. In this, the NPP mar-ket compares favourably with certain other engineering-based industries with complex high-technology products, notably the aerospace industry. Early indications are that each major NPP vendor will win a significant share of new orders over the next decade. The future market for fuel fabrication services will to a large extent also be shaped by the market for new NPPs.

Several major nuclear companies have a significant share of more than one sector, i.e. there is a degree of vertical integration across several of the market sectors. Insofar as such companies supply nuclear equipment, services and materials as a package, this may lead to a reduction in competition in some sectors. In particular, some fuel cycle companies (which are not also NPP ven-dors) may be at a disadvantage, as might NPP vendors which cannot offer the full range of fuel cycle services. Such comprehensive arrangements are so far rare, but in future some customers may prefer the perceived se-curity of receiving a complete package of services from a single large supplier. If comprehensive provision is pre-ferred by some customers, it is likely that an increasing

number of companies will try to position themselves to meet this requirement.

Implications of proposed multilateral fuel supply arrangements

With an increasing number of countries considering laun-ching a nuclear power programme in the future, the issue of multilateral assured fuel supply arrangements is being discussed by governments in international forums, nota-bly under an initiative launched by the International Atomic Energy Agency (IAEA). It is beyond the scope of this study to consider or take a view on the benefits of the proposed arrangements for addressing security of supply or prolife-ration concerns. However, the expert group did consider in a general way the potential implications for market com-petition of such arrangements, while keeping in mind that many of the details of the proposed arrangements have yet to be developed.

The study considered the proposed arrangements in three broad categories, which involve assurances being provided to consumers in the following ways:

• Stockpiles or fuel banks controlled by anindependent multilateral agency.

• Fuel supply guarantees provided by multiplesupplier countries.

• Fuel cycle facilities under multilateral control.

Arrangements involving the establishment of one or more fuel banks would be expected to closely resemble current market conditions, and would not be expected to have a significant impact on international nuclear mar-kets. However, they could potentially serve to protect the market shares of existing suppliers and to discour-age new market entrants in some sectors. On the other hand, some existing trade restrictions could be removed, giving suppliers access to additional customers.

Where assurances would be provided by supplier countries or by the establishment of multilateral fuel cycle centres, this could result in nuclear infrastructure remaining concentrated in a limited number of coun-tries, requiring consumers to enter long-term partner-ships with suppliers or participate in multilateral centres. Such ties could reduce the ability to choose among com-peting suppliers in the market, and could also lead to more vertical integration, particularly if orders for new NPPs included the leasing of nuclear fuel. However, such arrangements could also be structured to encourage the establishment of additional fuel cycle facilities under in-dependent commercial control, which could add to over-all supply and increase competition.

Key findings and recommendations

• Competitive markets for the supply of goods and services for the construction, operation and fuel-


ling of nuclear power plants are an important factor in ensuring the overall competitiveness of nuclear power, thus helping its benefits to be more widely spread. Governments should encourage and sup-port competition in these markets, and active-ly seek to prevent concentration of market power where it unduly limits competition.

• An important policy aim of some national nucle-ar programmes is the development of a domes-tic nuclear capability. This may necessarily involve some protection of infant industries, with natio-nal investment focused on a single supplier to avoid duplication. However, care should be taken not to permanently exclude competitive pressures, which should be allowed to strengthen as market and in-dustrial sectors mature.

• While longer term development and demonstration of new nuclear power technologies may require government support and funding, competition is a great spur to innovation and technological develop-ment, helping to improve the products and servi-ces available. As fledgling technologies mature and reach the stage of commercial deployment, they should be increasingly subject to the competitive pressures which will allow them to achieve their full potential.

• Strong non-proliferation controls on sensitive nu-clear materials and technologies are vital for the existence of open and competitive global markets in the nuclear industry. Such controls will necessa-rily involve some market restrictions and limita-tions. Nevertheless, non-proliferation controls are consistent with the development of new capaci-ties by competing suppliers to meet the growing requirements of nuclear programmes around the world.

• Other restrictions and tariffs on international trade in goods and services for nuclear power plants can unnecessarily add to the costs of nuclear power. Governments should aim to eliminate or reduce them to the extent possible.

• The best assurance of supply of nuclear fuel and other essential goods and services to NPPs world-wide is the existence of a geographically diverse range of independent suppliers competing on com-mercial terms in all market sectors. Governments should seek to create the necessary legal and regu-latory frameworks in which such a situation can develop. Furthermore, the harmonisation of such frameworks between countries, especially for the approval of new NPP designs, would increase cus-tomer choice and enhance competition in nuclear markets.

Introduction

Designing, building, operating and fuelling nuclear power plants requires their owners/operators to procure a varie-

ty of specialised nuclear equipment, materials and ser-vices. The markets to provide these have changed sub-stantially over their history as they have evolved from the government-led early stages of the nuclear industry.

Since the 1980s, there has been much consolidation and retrenchment in the nuclear industry, which has re-sulted in the emergence of a small number of large global players in some sectors. This partly reflects special fac-tors in the nuclear industry, but also the more general trend towards globalisation of major industrial activities. Further consolidation and restructuring may take place in response to market changes.

Meanwhile, electricity market deregulation in many OECD countries has changed the business environment for NPP owners/operators. Utilities that were once state-owned or price-regulated monopolies have been exposed to competition, requiring them to improve their business performance at all levels. This has made them more cost-conscious, while freeing them from some government-imposed restraints.

Thus, there have been major structural changes in both the producer and consumer sides of the nuclear fuel and nuclear design and engineering markets since the major expansion of nuclear power in the 1970s. The Committee for Technical and Economic Studies on Nucle-ar Energy Development and the Fuel Cycle of the OECD Nuclear Energy Agency (NEA) decided to establish an ad hoc expert group to examine how the major market sec-tors are performing at present and, with renewed expan-sion of nuclear power expected over the coming years, how these markets can be expected to change with a significant upturn in demand.

This report presents the findings of this Ad hoc Ex-pert Group on Market Competition in the Nuclear Indus-try. It covers market competition in the supply of goods, materials and services for the design, engineering and construction of new nuclear power plants (NPPs), for the front and back ends of the nuclear fuel cycle, and for the maintenance and upgrading of existing NPPs. These markets are analysed to determine if effective competi-tion exists, and to identify the various constraints which may limit it. To provide context, some aspects of the historical development of these markets are also includ-ed. The study also considers the potential implications for market competition of the broad types of multilateral assured fuel supply arrangements which have been pro-posed by several governments.

In examining market competition in the nuclear indus-try, the expert group also kept in mind that there are some areas of nuclear activity where competition is ne-cessarily limited or even absent. This includes many re-search and development activities, especially those with a longer term goal, where international co-operation and government support are necessary until new techno-logies are ready for commercialisation. Within existing commercial sectors, certain limitations also necessarily exist, notably non-proliferation controls on sensitive ma-terials, equipment and technologies.


Building, operating and maintaining NPPs over their operating lifetimes of up to 60 years involves very large investments in complex plant and equipment, and re-quires a high level of specialised expertise. This often re-sults in long-term relationships being developed between suppliers and customers, who work together to ensure that plants operate safely and efficiently, and that im-provements and upgrades can be made effectively.

This can serve to limit competition, but may also be in the best interests of NPP owners, since the costs of lost pro-duction resulting from an unplanned outage could quick-ly outweigh any cost benefits from changing supplier. In some market sectors, such as maintenance and fuel fabri-cation, changing supplier may represent a significant risk to NPP owners. Thus, it is important to recognise that compe-tition in the nuclear industry is not simply about price, but that quality and reliability are often at least as important.

Assessing the competitiveness of markets

In order to make objective judgements about the com-petitiveness of the various markets for nuclear energy related materials, goods and services, it is first necessary to define some criteria against which the market charac-teristics can be assessed.

In principle, the competitiveness of a given market can be assessed numerically by analysing the details of a large number of transactions. However, this requires a very high degree of market transparency, including knowledge of prices and costs. This can work well for markets where there is a large number of suppliers and consumers, and many transactions for which data are available.

In general, nuclear-related markets are characterised by relatively small numbers of both suppliers and con-sumers. Individual transactions are often very large, but few in number. Detailed cost and price information are rarely publicly available. Thus, it is unlikely that a nu-merical assessment of market competitiveness would be possible.

The approach adopted was to draw up a list of mar-ket characteristics which can act as indicators as to the degree of competition in a market. Each nuclearrelated market was examined for the extent to which these in-dicators were influencing the market situation. Although the assessment of each of these indicators involves a de-gree of subjective judgement, taken together they pro-vide a useful overall impression of the effectiveness of competition in the markets. These indicators are:

Market shares

This can be measured numerically using the Herfin-dahl-Hirschman Index (HHI), defined as the sum of the squares of the percentage market shares of all market participants. If this value is >1 800, market regulators usually consider this a sign of over-concentrated market power. Several nuclear-related markets have HHI values above this level.

Degree of vertical integration

A high degree of vertical integration in a market can be a sign of market foreclosure, i.e. companies with a strong position in an upstream sector can use this to maintain or increase their share in downstream sectors.

Proportion of long-term contracts

Where a market is mainly conducted through long-term contracts, this can also be a sign of market fore-closure. Suppliers have sufficient market power to tie up their customers for long periods, limiting the opportuni-ties for new market entrants.

Barriers to entry

There can be many different types of barriers to mar-ket entry. They may include the existence of patents and other restrictions on the required technology or know-how, the need for large capital investments, etc.

Transaction costs and market segmentation

This relates to the degree of market integration, i.e. do all suppliers have equal access to all potential consumers. Large differences in transaction costs (such as costs for transport and information) between suppliers can lead to market segmentation and reduced competition. Cultural and linguistic factors, as well as convenience of location for delivery and support services, can also play a role in market segmentation.

Product differentiation

In a perfect market, competing suppliers would supply products which were directly equivalent (or substitutable) for each other. In some nuclearrelated markets, such as uranium supply, the products of different suppliers are directly equivalent, or “fungible”. In others, such as fuel fabrication, there may be design differences and quality issues; these can affect the degree of competition.

Balance of capacity and demand

The existence of over-capacity in any market is generally a positive indicator for competition, as it increases consu-mer choice and tends to lower prices (a “buyers’ market”). Conversely, a market with insufficient capacity (perhaps as a result of rapidly growing demand) can lead to reduced competition and higher prices (a “seller’s market”).

Market alliances and supplier co-operation

Market regulators normally have powers to prevent or punish clandestine collusion or cartel-like behaviour be-tween different suppliers, such as pricefixing. However, other forms of publicly-announced co-operation or alli-


ance between suppliers may be permitted where the im-pact on competition is deemed to be acceptable. Often such alliances will be limited to certain market sectors or geographic regions. In some circumstances the effect on competition can be positive, if it means that the allied companies can compete more effectively in a particular market with well-established incumbents. Nevertheless, there is the potential to limit competition, so the impact of such alliances needs to be monitored.

Public goods aspects

The concept of “public goods” covers protection of the environment and public health, which in the nuclear indus-try includes areas such as nuclear safety, radiation protec-tion and non-proliferation. Governments seek to protect public goods through legal or administrative measures, often overseen by one or more regulatory agencies. Com-panies have to comply with regulations covering the cons-truction and operation of industrial facilities, normally through a licensing process. Of course, governments have a clear responsibility to protect public goods in these areas, but if regulations are unnecessarily burdensome or ineffi-cient, or vary widely between different jurisdictions, they can have a negative impact on market competition.

Trade barriers and restrictions

In addition to regulations designed to protect public goods, there may be additional legal or administrative barriers imposed by governmental agencies or by legal processes which (either unintentionally or by design) have the effect of limiting market competition. These in-clude protectionist measures (such as import tariffs) de-signed to limit foreign competition, as well as restrictions imposed for other political reasons.

Of course, market competition may be limited as a consequence of barriers to entry and regulations which are obviously necessary or unavoidable. This may be particularly true for nuclear industry markets, many of which involve sensitive and hazardous materials and operations. However, while imposing such necessary restrictions, governments may also seek to limit their impact on market competition. For example, harmoni-sation of regulations between different countries can remove barriers to competition while still achieving the desired goal.

Not all of these indicators are relevant to all markets in the nuclear industry, and some may be difficult or impos-sible to assess accurately in particular cases. Neverthe-less, where a number of these indicators point to market power being over-concentrated, this can be taken as de-monstrating that market competition is being constrained. This indicates that there may be economic benefits to be gained by taking steps to increase competition in these markets, for example by removing certain restrictions or seeking to prevent anticompetitive behaviour.

Competition in the design, engineering and construction

of nuclear power plants

The long period during which there have been very few new nuclear plant orders worldwide has led to conside-rable consolidation among NPP vendors, notably in Europe and the United States. This has led to the emergence of just three major global vendors for light water reac-tors: AREVA NP, GE Energy and Westinghouse. AREVA NP is a French-German company, GE Energy is a sub-sidiary of General Electric of the United States, while Westinghouse is a mainly US-based company which is now majority-owned by Toshiba of Japan.

This consolidation has to some extent been offset by the emergence of vendors from other regions (e.g. Japan and Russia) onto the international stage, with others having the potential to do so in the future (e.g. Korean and Chinese companies). Atomic Energy of Canada Ltd (AECL) also offers its pressurized heavy water reactors (PHWRs) on the international market.

It should be noted that the process of constructing a nuclear power plant is a complex one which will often in-volve several major contractors together with numerous sub-contractors. The contracting arrangements vary from plant to plant, from a turnkey approach whereby the ven-dor manages the entire process, through the appointment of an architect-engineering company to oversee the pro-cess, to in-house project management by the utility (see text box). Thus the main NPP vendors will normally be working with different partners for each project, especially in different global regions. In many countries, an impor-tant consideration is the extent to which national compa-nies can be involved in the overall construction effort.

A distinction can be made, however, between the “nu-clear island”, incorporating the reactor itself and other systems and facilities specific to a nuclear power plant, and the “balance of plant”. The latter comprises com-ponents and structures which are not specific to NPPs, being similar to those used in other types of power plant (including such major components as turbine genera-tors). The analysis in this report will focus on the market for the supply of the nuclear island and the construction and engineering services which support this, which are normally the preserve of the specialist nuclear vendors.

Market shares

It is possible to examine historical market shares of the va-rious NPP vendors. However, many reactors were supplied by vendors which no longer exist as independent compa-nies, having been taken over or merged with other vendors. Major consolidations which have taken place include:

• Combustion Engineering (C-E) (which built seve-ral pressurized water reactors (PWRs) in the United States), was taken over by Swedish/Swiss engi-neering group ABB (constructor of boiling water


reactors (BWRs) in Sweden and Finland) in 1990, resulting in the merger of the two companies’ nu-clear operations.

• The nuclear fuel and services activities of Babcock & Wilcox (B&W), constructor of several PWRs in the United States, were absorbed into Framatome of France (constructor of PWRs in France and other countries) in 1992.

• The nuclear divisions of Westinghouse Electric, the leading constructor of PWRs worldwide, were sold by their parent company to British Nuclear Fuels (BNFL) in 1999.

• ABB also sold its nuclear operations (including those formerly of C-E) to BNFL in 2000; these activities were subsequently integrated into Westinghouse.

• Framatome was merged with the nuclear activities of Siemens of Germany (which built NPPs in Germa-ny and other countries) to form AREVA NP in 2001, owned 66% by AREVA and 34% by Siemens.

• Westinghouse was sold by BNFL in 2006 to Toshi-ba of Japan (itself a vendor of BWRs in Japan in

partnership with GE). Toshiba presently holds 67% of Westinghouse, with Shaw Group of the United States (an architect-engineering company) hold-ing 20%, Kazatomprom of Kazakhstan (a uranium producer) holding 10%, and IHI Heavy Industries of Japan holding 3%.

The net result is that AREVA NP is the successor to the nuclear activities of B&W (in part), Framatome and Siemens, while Toshiba (through its majority ownership of Westinghouse) is successor to ABB, Combustion Engi-neering and Westinghouse (although Westinghouse con-tinues to operate independently of Toshiba). AREVA is presently constructing one NPP of its European Pres-surised Reactor (EPR) design in Finland, and work has begun on a second EPR in France. The company is also constructing two units of an earlier design of PWR in China, in conjunction with local companies. (One heavy water reactor of a Siemens design remains under con-struction in Argentina, but AREVA does not have a major involvement in this project.)

Different approaches to NPP contractscontracts

There is a spectrum of different approaches to contracting for the supply of a NPP, ranging from complete responsibility being

taken by a single supplier to complete control being retained by the utility customer. However, the main approaches are nor-

mally classified into three main types of contracting model, each of which has a number of variations. These main classifica-

tions are:

Turnkey approach

A turnkey approach to NPP contracting involves a single large contract between the customer and a NPP vendor (or a con-

sortium led by such a vendor), covering the supply of the entire plant. This will include design and licensing work, supply of

all equipment and components (including at the first core of fuel and often several reloads), all on-site and off-site fabrication,

assembly and construction work, and testing and commissioning of all systems and the entire plant. The vendor or consortium

will sub-contract any elements of the project which it is not able to supply itself. Thus, the contractor takes on full responsibili-

ty for delivery of a complete and fully working plant to the customer.

There are several variations on this pure turnkey approach, which may still be described as turnkey. For example, the cons-

truction of some support facilities (often described as “owner’s scope”) may be excluded from the main turnkey contract, and

customers with in-house nuclear expertise may wish to retain some involvement in design decisions during the construction

process. Nevertheless, the overall responsibility for the construction and integration of all important plant systems remains with

the main contractor.

Bidding for turnkey contracts normally involves a small number of competing nuclear vendors or vendor-led consortia, giving

the customer a limited choice (each of which will normally involve a different reactor technology). The customer may be able to

exert some control over the formation of the consortium by allowing separate bidding (either in parallel or sequentially) for dif-

ferent elements of the project, with a view to asking the successful bidders to form a consortium, which would then be awar-

ded the contract.

Split-package approach

In the split-package approach the project is divided into a few major systems, each of which is the subject of a separate

contract with a different supplier. At its simplest, this approach divides the plant into two packages: the nuclear island (essen-

(continued)


tially, the reactor containment building and all systems within it); and the conventional or turbine island (the turbine-genera-

tor and associated systems and buildings). More complex split-packages can separate the civil construction work on the whole

plant from the contracts for the nuclear and turbine systems, and can also separate out other major electrical and mechanical

systems into separate contracts. In each case, there may also be an owner’s scope part of the project.

Different approaches to NPP contracts

In such an approach it is necessary to allocate overall responsibility for design and licensing, and for integrating the vari-

ous packages to ensure that all the plant’s systems work together correctly. Such overall responsibility could be taken by the

plant’s owner (where sufficient in-house expertise exists), or this role could be taken by one of the main contractors (usual-

ly the main nuclear island contractor).

Bidding for a split-package project can be carried out independently for each package, with the customer then free to choose

the best option for each contract. This works best where the owner is retaining overall responsibility for the project. In other

cases, bidding can be by rival groups of companies; this is similar to consortia bidding except that each member of the suc-

cessful group has a separate contract directly with the customer. The lead contractor of the winning group (usually the nucle-

ar system vendor) co-ordinates the overall project.

The customer can also choose a system of sequential bidding, allowing it first to choose a nuclear system vendor as lead

contractor before choosing contractors for the remaining packages (in consultation with the lead contractor). Each contractor

has a separate contract with the customer, but works under the overall co-ordination of the lead contractor.

Multi-contract approach

This approach gives the customer the maximum influence over the design and construction of the plant, but also the most res-

ponsibility for the success of the project. Only a few large nuclear utilities have this expertise in-house, so in most cases where

this approach is adopted an external architect-engineering company will first be contracted to manage the overall project.

The architect-engineer (either an in-house team or external contractor) is responsible for the overall design and for licensing,

for inviting bids and selecting contractors for each of the plant’s systems [including the nuclear steam supply system (NSSS)

and the turbine-generator system], for managing the actual construction work, and for plant testing and commissioning. It often

directly employs many of the on-site construction, engineering and management staff. While some major contractors, such as

the NSSS supplier, will also have a significant on-site presence, many other contractors supply pre-fabricated systems or com-

ponents with little or no on-site presence.

Of course, there are many variations within this overall approach, in particular as to exactly how many separate contracts

are issued. Breaking the project into a larger number of separately supplied components and systems can maximise the choice

of supplier for each (thus increasing competition) or can allow increased local content, but is likely to make more onerous the

architect-engineer’s task of co-ordinating the project.

For the BWR market, GE Energy remains the domi-nant vendor worldwide. It has in the past licensed its technology to both Toshiba and Hitachi in Japan. Howe-ver, following Toshiba’s acquisition of Westinghouse, GE has announced the formation of a joint venture with Hi-tachi (known as GE-Hitachi) for the marketing of BWRs worldwide (except Japan), owned 60% by GE and 40% by Hitachi. A separate joint venture, owned 80% by Hi-tachi and 20% by GE, will operate in Japan only. Presen-tly, GE is constructing two of its advanced BWRs for the Taiwan Power Company. Some co-operation on BWRs between GE and Toshiba is expected to continue under existing agreements, allowing Toshiba to offer advanced BWRs of a similar design to those offered by GE-Hitachi in some markets.

Licensing of NPP designs by the major vendors to companies in the countries where the plants are to be constructed has played a significant role in the NPP cons-truction business for many years. Indeed, AREVA NP’s forerunner Framatome was originally a Westinghouse licensee, although it acquired independent control of its technology in the 1980s. In Japan, Westinghouse PWR technology has been licensed by Mitsubishi Heavy Industries (MHI), which presently has one unit under construction. However, as with the link between GE and Toshiba for BWRs, the future of this arrangement may well be affected by Toshiba’s takeover of Westinghouse. In 2007, MHI and AREVA NP announced a joint venture, dubbed ATMEA, to develop a new PWR design for certain markets in the 1 000 to 1 150 MWe range. Meanwhile,


MHI has taken steps to offer its advanced PWR design (developed jointly with Westinghouse) in the US market.

Another significant long-term licensing and technolo-gy transfer deal was concluded between C-E (now part of Westinghouse) and Doosan Heavy Industries (and other Korean companies) for the development of an indigenous nuclear industry in Korea. This process has progressed to the point where Doosan is now the main vendor of NPPs in Korea, although Westinghouse retains a consultancy role and supplies components. Three NPPs are presently being constructed by Doosan and its partners in Korea.

A similar deal was concluded in 2007 between Westing-house and China for the gradual transfer of technolo-gy to Chinese companies, initially though the supply of four NPPs. Although the China National Nuclear Corpo-ration (CNNC) has developed its own PWR technology, this is less advanced than that available on the interna-tional market. CNNC has two units under construction in China, with another in Pakistan. To what extent CNNC will continue to develop its indigenous technology in fu-ture remains to be seen.

Also in 2007, the AREVA group signed contracts with Chinese organisations for the supply of two EPRs togeth-er with all the fuel and services required to operate them (including uranium supply). The scope of the agreement includes establishing an engineering joint venture which will acquire the EPR technology for the Chinese market (ensuring AREVA’s participation in follow-on projects), as well as co-operation in the back-end of the fuel cycle which may lead to the construction of a reprocessing-re-cycling plant in China. A contract of this size and scope is unprecedented in the nuclear industry, and represent a significant success for AREVA’s stated strategy of vertical integration across all sectors of the nuclear industry.

AECL has built its PHWR reactors, known as CANDUs, in Canada and several other countries. A new unit has re-

cently been completed in Romania. An advantage of this type of reactor from the perspective of countries seek-ing selfsufficiency in energy supply is that it does not re-quire enriched uranium fuel (although, of course, heavy water is required). This technology has been replicated for reactors built in India by the Nuclear Power Corpo-ration of India Ltd (NPCIL), based on two CANDUs built in that country by AECL in the 1960s. NPCIL has three plants under construction in India at present.

The Russian nuclear industry, now consolidated under the state-owned holding company Atomenergoprom, has constructed all the NPPs in the former Soviet Union, most of those in Eastern and Central Europe, as well as other countries. All recent models have been of VVER (water-cooled and watermoderated reactor) designs, which are similar in concept to PWRs. Ten reactors are presently listed as under construction in Bulgaria (2 units), India (2), Iran (1), Russia (3) and Ukraine (2), while two units in China entered operation in 2006 and 2007. Under an agreement between the Soviet Union and the former Czechoslovakia, Škoda was the vendor for most VVERs in the Czech Republic and the Slovak Republic.

Taking into account the consolidations which have taken place, an assessment of the existing world fleet of large power reactors (excluding plants which are permanently shut down, but including those under construction), shows that the combined Toshiba/Westinghouse (including the former ABB and C-E nuclear operations) has built 120 of the total of 434 reactors, a share of 27.6% (see Table 1). AREVA NP (including former Framatome and Siemens ope-rations) is not far behind, with 96 NPPs, or 22.1% of the total. Table 1 also shows that the Herfindahl-Hirschman Index (HHI) for these historical market shares is 1 666, which does not indicate an over-concentrated market. However, this historical data does not, of course, neces-sarily reflect the current status of the NPP market.


Table 1 Nuclear power plant vendors with total number of reactors built worldwide

still in operation (including consolidated companies), and percentage shares.

Toshiba/Westinghouse (inc. ABB, C-E) 120 27.6 765

AREVA (inc. Framatome, Siemens) 96 22.1 489

General Electric (GE) Energy 54 12.4 155

Atomenergoprom 52 12.0 144

Atomic Energy of Canada Ltd (AECL) 34 7.8 61

Mitsubishi Heavy Industries (MHI) 19 4.4 19

Nuclear Power Corporation of India Ltd 16 3.7 14

Hitachi 10 2.3 5

Škoda Praha 10 2.3 5

Doosan Heavy Industries 9 2.1 4

Babcock & Wilcox (B&W) 7 1.6 3

China National Nuclear Corp. (CNNC) 7 1.6 3

Source: Nuclear Energy Institute.Table 2

Nuclear power plant vendors with number of reactors completed in or after 2000 or under construction, and percentage shares.

Atomenergoprom 14 25.0 625

Nuclear Power Corporation of India Ltd 9 16.1 258

AREVA (inc. Framatome, Siemens) 8 14.3 204

Doosan Heavy Industries 7 12.5 156

China National Nuclear Corp. (CNNC) 6 10.7 115

Atomic Energy of Canada Ltd (AECL) 3 5.4 29

Toshiba/Westinghouse (inc. C-E) 3 5.4 29

General Electric (GE) Energy 2 3.6 13

Škoda Praha 2 3.6 13

Hitachi 1 1.8 3

Mitsubishi Heavy Industries (MHI) 1 1.8 3

Source: Nuclear Energy Institute.

Assessment of the recent market shares for the sup-ply of NPPs gives a rather different picture, although this may well be misleading given the small number of new plants which are presently under construction, and their geographical concentration in a small number of coun-tries (for example, there are presently no NPPs under construction in North America). An assessment of the 56 reactors worldwide which have entered into operation in 2000 or later, or which are presently under construction, gives the results shown in Table 2. The largest share of the market in recent years has been taken by the Russian nuclear industry, now consolidated under the Atome-

nergoprom holding company. However, this includes several long-delayed plants in Russia and Ukraine, as well as more recent orders for NPPs in Bulgaria, China, India and Iran.

Several organisations prepare periodic forecasts of fu-ture nuclear generating capacity, which provide an in-dication of the size of the future market for new NPPs. In general, expectations for new NPP construction have been increasing in recent years, as growing concerns about security of supply and climate change have led several countries to re-assess the nuclear option for the future. However, in practice nuclear growth during

Company No. of NPPs Share (%) HHI

Company No. of NPPs Share (%) HHI

Total 434 100.0 1 666

Total 56 100.0 1 448


the period of primary interest for this study, up to 2020, is likely to be confined to countries where at least ten-tative plans already exist.

Forecasts prepared by the International Atomic Ener-gy Agency (IAEA), the World Nuclear Association (WNA) and the NEA all show that by 2020, on all but the low-est scenarios, nuclear generating capacity will have risen from about 370 GWe in 2007 to somewhere in the range 450 to 500 GWe. Given that most new reactor designs have a power output of between 1.2 and 1.5 GWe, this implies that roughly between 60 and 100 new NPPs could be built by 2020. For them to be in operation by 2020, orders for these NPPs would have to be placed in the next few years, and no later than about 2015. Most of this growth is expected to be in Asia (notably China, India, Japan and Korea), Eastern Europe (including Russia), and the United States.

It is instructive to look in particular at the crucial US market, where tentative plans for over 30 new NPPs had been announced as of early 2008. Of these, for 27 units the reactor design and vendor had already been tentative-ly chosen and publicly announced. Westinghouse had 12 potential orders for its AP1000 design, GE had seven for its advanced boiling water reactor (ABWR) and economic simplified boiling water reactor (ESBWR) designs, AREVA had six for its EPR design, while Mitsubishi Heavy Indus-tries (MHI) had two for its advanced pressurised water reactor (APWR) (see Table 3). This indicates that Westing-house may a dominant share of the US market, but also that the other major vendors are likely to gain a significant number of orders. In addition, it appears that MHI may succeed in entering the US market for the first time.

Table 3Nuclear power plant vendors with

number of potential orders announced in the United States as of early 2008,

and percentage shares.

Westinghouse 12 44.4 1 975

General Electric (GE) 7 25.9 672

AREVA 6 22.2 494

Mitsubishi Heavy Industries (MHI)

2 7.4 55

Source: Nuclear Energy Institute.

An important aspect of the present US market is the li-censing system, which has undergone significant reforms since existing NPPs were licensed. The current system al-lows NPP vendors to obtain design certification from the Nuclear Regulatory Commission (NRC) in advance of ob-taining a firm order. Obtaining this certification, which is not site-specific, should mean that the subsequent licen-sing of individual NPP projects does not need to consider

again the generic features of the design. As such, obtaining such certification is likely to offer a marketing advantage, and all vendors active in the US market have submitted one or more designs to the NRC. So far, Westinghouse and GE have designs which have received certification, but Wes-tinghouse has submitted changes to its AP-1000 design and GE has yet to obtain approval for its latest design.

Degree of vertical integration

The complex nature of a nuclear power plant means that the owner/operator of the plant normally requires a con-siderable degree of “after sales” service from the vendor. In most cases, the vendor also supplies fuel fabrication services, as well as engineering and consultancy servi-ces. Replacement components and upgraded equipment and systems are often also supplied by the vendor during the plant’s lifetime. Thus, all NPP vendors are also fuel fabrication suppliers and provide most of the necessary services and components to maintain the plant through its operating lifetime.

However, the supply of fuel and other services are distinct markets from that of NPP supply (as discussed in Chapters 3 and 4). While many utilities do favour the original NPP vendor for these products and services, many also look to competing suppliers. All the main NPP vendors are able to supply fuel and services to plants built by other vendors, and other competing companies are also active in these markets. Nevertheless, the origi-nal plant vendor may enjoy a considerable advantage in supplying fuel and other products and services to NPPs for which it is the original supplier.

As noted above, the recent series of contracts between AREVA and Chinese organisations represents a new level of vertical integration in the supply of NPPs, going well beyond fuel fabrication and engineering servi-ces. Whe-ther this represents a special case which will not be widely replicated or the beginning of a major shift in the market for NPPs remains to be seen. It is likely, howe-ver, that other NPP vendors will increasingly try to posi-tion themselves to be able to offer similar deals, where customers require such a comprehensive package.

Proportion of long-term contracts

A contract to supply a nuclear power plant is by its nature relatively long term, and it will normally be part of a rela-tionship between supplier and customer which is likely to continue well beyond the construction phase, often including fuel supply, maintenance and upgrading over the life of the plant. Where a utility is ordering a series of NPPs at more-or-less the same time, it may well be advantageous to negotiate an overall agreement with one vendor. Such multiple ordering may allow a more favourable financial arrangement to be negotiated, and should save on construction and licensing costs. Having several identical plants may also allow utilities to save on operating costs by, for example, sharing equipment

Westinghouse 12 44.4 1 975

CompanyNo. of Share

HHINPPs (%)

Total 27 100.0 3 196


and expertise between plants. The best example of such serial ordering is the series of deals between Électricité de France and Framatome (now AREVA NP) in the 1970s and 1980s. More recently, in 2006 Chinese companies reached agreement with Westinghouse for the supply of four units on two sites.

However, despite the possible advantages of such long term arrangement, historically in most cases con-tracts for the supply of NPPs have applied only to one unit, or to two (or occasionally more) units to be built on a single site simultaneously or in series. This may be because there are rather few utilities worldwide which have nuclear programmes large enough to benefit from such serial ordering from one vendor. In many cases, individual NPP orders have been a number of years apart, with significant design changes between succes-sive NPPs (even where built by the same vendor). In the United States, utility mergers and acquisitions have brought NPPs of various designs under common owner-ship. Thus, some large nuclear utilities have a mix of plants supplied by more than one vendor (although, as noted above, these vendors may have subsequen-tly merged).

Having learnt from past experience of licensing and construction delays, many utilities now considering or-dering new NPPs are aware of the potential advantages of serial ordering. In the United States, for example, the present licensing process is likely to favour a small num-ber of pre-licensed designs. Where utilities are ordering more than one unit, even on different sites, it seems like-ly that they will often enter into an exclusive arrange-ment with one NPP vendor.

Barriers to entry

The present NPP vendors have the benefit of many years of experience in the design, construction and maintenance of their NPPs, which has allowed them to develop ever more sophisticated designs. The consoli-dation that has taken place in the industry has con-centrated this knowledge and experience in a small number of companies. Designing and constructing NPPs is a process which requires large multi-disciplina-ry teams working together over many years, building on past achievements and lessons learned. Overall, it takes many years to develop the skills and abilities to build the advanced NPPs which are now being offered in the market.

On the present outlook, therefore, it seems that the technology barriers to new entrants offering NPPs are formidable. The most likely source of new NPP vendors in the foreseeable future is companies which have deve-loped an independent capability as a result of a licensing or technology transfer arrangement with an existing sup-plier, as has taken place with Japanese and Korean com-panies. In the longer term, Chinese organisations are also intending to follow this route. These new entrants may be limited by the terms of their licensing agreement,

which may restrict them to certain countries or regions, or require them to act jointly with the original licensor of their technology. Eventually, however, they may de-velop the technology sufficiently to be considered inde-pendent NPP vendors.

Looking to the longer term (beyond 2020), when new and innovative reactor designs may become widely avai-lable in the market, there is the possibility that this will involve new actors. A range of companies and research centres from several countries is involved in the R&D ac-tivities for such advanced reactor designs. Some of these designs are for small and medium sized reactors (usu-ally defined as 800 MWe or below), which may be more suitable for smaller countries or those with less deve-loped electricity grids, for which existing designs (of up to 1 600 MWe per reactor) may be too large. For exam-ple, South African industry, with the encouragement of the government, is developing a pebble-bed modular re-actor (PBMR). The initial aim is to construct a demonstra-tion plant with an output of 165 MWe to enter operation by about 2013.

Although it is too early to foresee the shape of the market for NPPs in the longer term, it is clear that there is potential for new entrants to develop innovative reac-tor designs which will compete with the established NPP vendors. Particularly if the market for new NPPs expands strongly over the coming decades, it remains possible that some new entrants will become mainstream com-petitors, or will at least establish themselves in regio-nal or niche markets.

Transaction costs and market segmentation

A utility ordering a NPP is purchasing the expertise and design capability of the vendor, more than its manufac-turing capacity. While vendors will normally manufacture at least some critical components in their own facilities to integrate design and manufacture, in many cases much of the manufacturing is done under sub-contracts. Some sub-contractors may be local to the construction site, others may be from the same country as the vendor, while others may be from third countries. Thus, while it may be somewhat easier and cheaper for a vendor to build a plant in its home country, in most countries no particular vendor is likely to have a significant geographi-cal advantage leading to lower construction costs.

However, in order to have a realistic chance of winning orders for new NPPs, potential vendors must first bear the significant costs of tailoring their designs to local regu-latory requirements in each country where they wish to compete, and often of obtaining prior approval or certifica-tion for their designs from regulators. For larger markets, where there is potential for multiple orders and for more than one design to be selected, several vendors may be willing to risk such up-front investment with no guaran-tee of any return. However, for smaller countries where the number of NPP orders will be limited, some vendors may decide that such costs are unacceptable. This will

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effectively limit the choice of vendor available to poten-tial customers in such countries. While some efforts to harmonise regulatory requirements for NPP designs be-tween countries are being made, this remains an impor-tant factor preventing all NPP vendors competing on an equal basis across all markets.

Product differentiation

NPPs offered by different vendors differ considerably in their characteristics, even when they are of the same basic design type (PWR, BWR, etc.). This means that customer preferences can play a major role in the selection of a ven-dor. Indeed, the choice is often more a question of selec-ting a particular technology rather than the vendor per se.

There are many factors which can influence the choice of a particular vendor or technology for a new plant. Of course, cost will play an important role, with most potential customers requesting tenders from several competing sup-pliers in order to achieve the best prices. However, there are other important factors which may sway a decision.

NPP vendors are traditionally strong in their home countries, so preference for a domestic supplier clearly plays a role in some cases. Other reasons to select a par-ticular technology may include: existing ownership by a utility of a plant supplied by the same vendor; how well the generating capacity of the competing designs mat-ches the requirement for new capacity; the ability to meet regulatory requirements and the relative ease of licensing each design in the country concerned; and the existence of similar plants which are already in opera-tion elsewhere, giving confidence that the design is reli-able and wellestablished.

Balance of capacity and demand

Despite the consolidation which has taken place, there appears to be no shortage of competition to supply NPPs. In recent years, any utility announcing that it intend-ed to build a new NPP was likely to have several design options to choose from, from several different vendors. Given the small number of orders in recent years, and the importance to vendors of demonstrating their new designs, it has been a “buyers’ market”, with vendors showing a considerable degree of flexibility in structu-ring deals (including technology transfer).

However, with the prospect of a significant number of new orders from utilities in North America and Europe, i.e. developed countries with established nuclear programmes, the market may be changing into a “vendors’ market”. In response, some vendors may concentrate their resour-ces on these markets, and pay less attention to develop-ing countries without existing nuclear programmes. Thus, for utilities in these countries it may be that supply options become more limited, and they may find the vendors driv-ing a harder bargain. On the other hand, this could provide new opportunities for regional vendors (such as Japanese and Korean companies) to enter new markets.

Furthermore, the availability of competing designs from a variety of vendors may disguise some constraints in the supply chains for new reactors. Significant parts of these supply chains are not under the direct control of the vendors themselves, but are sub-contracted to otherindustrial operators. In particular, almost all reactor de-signs require large speciality steel forgings for the manu-facture of pressure vessels and steam generators. There are only one or two facilities worldwide which can pre-pare the forgings needed for some largereactor designs. In practice, this means that for some projects the only supplier at present for certain large forgings is Japan Steel Works Ltd. Although AREVA is expanding its own facilities in France to enable it to produce such forgings, the prospect of a significant number of new orders in the United States and elsewhere is calling into question the ade-quacy of the capacity for large forgings.

If there is indeed a resurgence of orders for NPPs, there will need to be a substantial increase in the relevant in-dustrial capacities to prepare the necessary structures, systems and components. Some of this expansion will need to be carried out by the plant vendors themselves in their own facilities, but some (such as large steel com-ponents and concrete) may require additional capacity to be provided by other construction-related industries. In such areas, the demand for use of such capacities from other major construction projects will impact their availa-bility for nuclear projects (and their costs).

In addition to industrial facilities, there also needs to be an adequate skilled workforce to design and build new NPPs, while continuing to maintain and upgrade exis-ting plants. At the same time, skilled personnel will in-creasingly be in demand by regulatory authorities and plant owners/operators. In some sectors, the availabi-lity of the necessary skilled labour may limit the rate at which capacity can be increased to meet rising demand. The present age distribution of the workforce in NPP en-gineering is skewed towards older workers approaching retirement, and it will take time for their experience and knowledge to be passed on to new generations.

Market alliances and supplier co-operation

Co-operation between the main NPP vendors and local companies in the country of construction is a normal part of the NPP market, from the initial marketing process through to construction itself, and extending into the aftermarket for fuel and services. In many countries, this is a necessity for both practical reasons and to satisfy the requirements of the purchasing utility or the government concerned. Such alliances can also help vendors overco-me cultural and technical barriers in different markets (including differing regulatory requirements). In some cases this is done on a project-by-project basis, in others it is a longer term arrangement which may cover the development of an entire nuclear programme.

In addition to the full mergers and consolidations noted above, there are also some joint venture and


co-operation agreements between the various vendors and potential vendors. The acquisition of Westinghouse by Toshiba has led to a re-alignment some of these agreements. As noted above, GE and Hitachi have streng-thened their relationship by establishing joint subsidiaries for the Japanese and global markets, while AREVA and MHI have agreed to a more limited form of co-operation. Previously, MHI had been working with Westinghouse, while GE had been co-operating with both Toshiba and Hitachi in the Japanese market.

While Électricité de France is a major customer of AREVA in France, the two companies also co-operate on the marketing and/or construction of NPPs in some mar-kets. EDF offers its architect engineering expertise for construction of AREVA NPPs where customers prefer this contracting model.

Public goods aspects

In all countries, the design and construction of NPPs is subject to detailed licensing and approvals processes, which are required by legislation. These are necessary to ensure that safety standards are met and that pu-blic health and safety are protected. However, even if the aim is identical, regulatory processes differ significan-tly between countries. This may mean that a NPP design which can be licensed in one country cannot be licen-sed without significant modifications in another.

Despite efforts, both past and ongoing, to reduce these differences, they often remain significant. This can cause difficulties (and additional costs) for vendors if they have to introduce substantial modifications to their designs for different countries. As noted above, for lar-ger countries where there may be a significant number of orders, the cost is likely to be considered worth bear-ing. However, for smaller countries with a limited and uncertain market for NPPs, the costs of preparing a cus-tom design to meet local licensing requirements (where they differ significantly from other markets) may be con-sidered an unacceptable risk by some vendors. This may limit the choices available to utilities in such countries.

The transfer of sensitive nuclear technology is restrict-ed under nonproliferation controls. The international sup-ply of technology and materials which are considered “dual use” (i.e. which could have non-peaceful applica-tions), which includes reactor technology and nuclear fuel, will generally require a special export licence.

Trade barriers and restrictions

There are no trade barriers which specifically target the supply of nuclear power plants across borders. However, in general the supply of a NPP to a particular country will require there to be an inter-governmental agreement on nuclear co-operation between the supplier country and the recipient country. Although a network of such agree-ments exists among most countries with existing nuclear programmes, there are exceptions. A notable exception

until recently was the United States and Russia; howe-ver, an agreement on nuclear co-operation between these countries was signed in May 2008.

For countries embarking on a nuclear programme for the first time, it may be necessary to establish such agree-ments before a plant can be ordered. The lack of such an agreement, or refusal to enter into one, may have a pu-blic good aspect (i.e. it may be due to non-proliferation concerns). However, such agreements may also depend on other political factors which are not connected with the protection of public goods. In practice, therefore, this may limit the available choice of NPP vendor for utilities in some countries. Under the provisions of the Euratom Treaty, all investments in NPPs or nuclear fuel facilities in EU member states have to be notified to and approved by the European Commission. The Commission has to de-termine that the investment is consistent with established guidelines for energy and environmental policy.

Conclusions and recommendations

Summary and conclusions for each market sector

Design, engineering and construction of NPPs

After a long period of consolidation and retrenchment due to the lack of new orders in most countries since the 1980s, this sector appears poised for a major expansion in the coming decade and beyond. Despite the prolonged market depression since the 1980s, the remaining NPP vendors have continued to develop their designs and are now offering considerably improved products to those available during the last major periods of nuclear ex-pansion.

At least in the major markets, where there is the po-tential for a series of orders, there is likely to be strong competition between four or five vendors. Despite some market distortions, notably where vendors dominate their home markets, a global market with several inde-pendent and competing vendors has emerged which pro-vides a genuine choice of supplier to potential customers. However, differences in the regulatory requirements for NPP designs between countries, which can lead to sig-nificant up-front costs for vendors wishing to enter new markets, may effectively limit the choice available to uti-lities, particularly in smaller markets.

In the longer term, there is the prospect of the emer-gence of additional important NPP vendors. The most probable of these are those who have benefited from technology transfer deals with the existing vendors, and have gone on to develop the technology further them-selves and eventually reach the status of independent vendors able to offer their distinct designs on the glo-bal market. Such companies may well emerge in Korea and China. New vendors based on more innovative re-actor designs developed independently of the existing vendors may also emerge, but this is less certain and is likely to take longer.


Uranium supply

The uranium market does not appear to be over-con-centrated at present, and the analysis in this report in-dicates that it is likely to become less concentrated in the next few years as production increases in response to rising demand. There are a significant number of new uranium production facilities expected to enter opera-tion, some under the control of existing major produ-cers but many will be new entrants or smaller producers with growing production. Although consolidation is like-ly to occur as smaller producers either merge with each other or are taken over by larger producers, the trend is expected to be towards reduced market concentration. However, the possibility of a merger of two of the major producers could be a cause for concern if it led to the merged company controlling a very large share of glo-bal production.

Trade restrictions on uranium imports into the United States and the European Union have largely been in res-ponse to the availability in the market during the 1990s of significant uranium stockpiles of various types in Rus-sia, which helped to depress uranium prices. However, the availability of such material in international markets is likely to be reduced in coming years, not least as Rus-sian domestic demand is expected to increase. Thus the practical impact of these trade restrictions on the mar-ket can be expected to be further reduced, even if the measures themselves remain in force.

UF6 conversion services

There are effectively only three major suppliers of UF6 conversion services to the global market, with a fourth supplier which is mainly limited to providing ura-nium, conversion and enrichment as a package. From a market competition perspective, this indicates that the market is more concentrated than would be desirable. Indeed, the market has become more concentrated re-cently with the conversion plant in the United Kingdom coming under the marketing control of Cameco, in ad-dition to that company’s own plant in Canada. Howe-ver, the alternative to this situation was that the UK plant would have been permanently shut-down. This arrange-ment currently extends to 2016, after which time the fu-ture of the UK plant remains uncertain.

The role of conversion plants as the main storage lo-cations and clearing houses of the uranium market may mean that it is more convenient for market participants if there is a relatively limited number of sites. This facili-tates trade in uranium as well as in conversion services. Together with the fact that conversion represents only a small fraction (around 5%) of the total cost of nuclear fuel, this means that new conversion facilities on new sites may have difficulty in establishing themselves. Present expan-sion plans indicate that the existing major suppliers will expand their capacity as required and little change can be expected in the degree of market concentration.

Uranium enrichment services

The enrichment of uranium uses technology which is among the most sensitive in terms of non-proliferation, which means that there are important limitations on its dissemination and use. This technology is possessed by a limited number of countries, and is entrusted by govern-ments to only a small number of commercial operators, which inevitably limits market competition in this sector.

However, the enrichment supply industry is undergo-ing major changes which will re-shape it over the next ten years and beyond. The remaining older gas diffu-sion plants in France and the United States will be re-placed by new centrifuge plants, while there is also the prospect of laser enrichment technology being commer-cialised. There will be at least two and possibly as many as four new enrichment plants in the United States by 2015, each operated independently by competing suppli-ers. The large enrichment capacity in Russia is also ex-pected to play a larger role in the international market. These developments are likely lead to shifts in the mar-ket shares of the existing suppliers.

The prospects for the emergence of new suppliers are less certain. Small enrichment plants are in operation in Japan and China, which could potentially expand their capacity as demand for enrichment grows. Other coun-tries, including Australia, Canada and South Africa, have shown interest in investing in enrichment capacity, pos-sibly using equipment purchased from existing techno-logy holders. Enrichment is one of the main issues being discussed in the context of multilateral fuel supply ar-rangements, where proposals include the establishment of new facilities under international control, or under the joint control of a group of countries.

Fuel fabrication services

Unlike the generic front-end services discussed above, fuel fabrication is essentially a bespoke service to pre-pare fuel assemblies to the exact requirements of each NPP. The design and reliability of fuel can significantly affect the overall performance of a plant. Indeed, fuel design can be considered an integral part of the design of the NPP itself. It is no accident that the original fuel suppliers for all NPPs are the NPP designers and vendors themselves, who may have a technological advantage over other fabricators for their own designs of NPP.

Hence, some NPP operators may not consider that the commercial risk involved in changing suppliers is justified by the potential savings on fuel costs, and may maintain a long-term relationship with the original plant vendor as fuel fabricator. Nevertheless, significant competition does exist in the fuel fabrication market, particularly in the United States, and switching of suppliers is not un-common. For NPPs of more common design there may be a choice of up to three potential fabricators, and as a matter of policy some utilities consider switching suppli-ers every few years. There is considerable innovation in


fuel design, which has led to substantial improvements in NPP output and performance. This is mainly driven by competition among fabricators.

However, while in principle each fabricator/vendor is also able to fabricate fuel for plants designed by other vendors, they will only do so where there is sufficient de-mand to justify the necessary investment. Thus, for ope-rators of less common designs of NPP the number of potential suppliers may be more limited, and in some cases there may in practice be no alternative fabricator to the original plant vendor.

The fuel fabrication market has consolidated over re-cent years, as the main NPP vendors have consolidat-ed. This has brought the fuel fabrication operations of seve-ral different NPP vendors (which supplied different designs of NPP) under common ownership. It now ap-pears that the market for fuel fabrication is more con-centrated than would be desirable. For some market sub-sectors there is effectively no competition.

As new NPPs are ordered over the coming years, they will be of newer designs which require new fuel designs. Initial fuel loads will inevitably be supplied by the original vendors, who will add new capacity when and where ne-cessary. In some cases, where a large nuclear programme is undertaken, additional capacity may be provided by the licensing of fuel designs to new local fabrication plants.

However, for the longer term development of a com-petitive market for these designs of fuel, it will be necessary for alternative suppliers to emerge in the in-ternational market. This is a matter to which purchasers of NPPs will need to give due consideration when mak-ing their choice of reactor technology. Experience has shown that one way to ensure a choice of fuel supplier is to choose a NPP design which is being built in larger numbers, as such designs are likely to be better served by alternative fabricators. The emergence of, say, four or five standardised NPP designs worldwide would po-tentially encourage a competitive fuel fabrication mar-ket to develop.

Spent fuel reprocessing services

Commercial reprocessing plants are in operation in three countries (France, the United Kingdom and Rus-sia), with a new plant due to enter operation in Japan in 2008. Much of the capacity of these plants is used to reprocess domestic arisings of spent fuel, but the three existing plants also reprocess spent fuel from other coun-tries under contracts with foreign utilities. Most reproces-sing is carried out under long-term contracts which were entered into some years ago. Several utilities which previ-ously reprocessed spent fuel have subsequently changed policy and are now storing the fuel instead.

As the prospect of significant future expansion of nu-clear power is again being considered, the potential for reprocessing and recycling spent fuel is attracting re-newed interest. Some currently available NPP models (such as AREVA’s EPR) are designed to allow greater

use of mixed-oxide (MOX) fuel. For the longer term, the development of new reprocessing technologies is being pursued by several countries. However, along with enrichment, reprocessing technology is highly sensitive from a non-proliferation perspective, particularly if it can be used to produce separated plutonium.

An important new initiative to address this is the Glo-bal Nuclear Energy Partnership (GNEP), launched by the United States. Among other things, this aims to develop and demonstrate more proliferation-resistant reproces-sing technology. Any increase in reprocessing capacity is likely to be restricted to a small number of technology holding countries, or be subject to multilateral control. The more widespread use of reprocessing is also likely to depend strongly on the adoption of new advanced reac-tor designs (often referred to as Generation IV designs) which will allow full advantage to be taken of the recy-cled materials. The timescale for the commercialisation of such designs is expected to be around 2030.

Mixed-oxide fuel fabrication services

Utilities which have had a proportion of their spent fuel reprocessed have thus acquired quantities of plutonium, which can be used to fabricate MOX fuel for use in some existing LWRs. There are presently two commercial plants in operation, in the United Kingdom and France. Fabricated fuel has been supplied to several European countries and to Japan. This has so far been a limited market, driven mainly by the desire of the utilities con-cerned to utilise their plutonium. MOX fuel fabrication is thus tied to the future of commercial reprocessing, and in the longer term to the deployment of advanced reac-tor types using fuel containing recycled materials.

Radioactive waste management and decommissioning services

In general, utilities remain responsible for the manage-ment of radioactive waste arising in their plants. One management strategy for spent fuel is to reprocess and recycle it, as discussed above. In other cases, spent fuel is simply stored at NPP sites in pools or in dry stores or casks. Eventually spent fuel and other types of waste are to be handed over to a national authority or agency res-ponsible for its disposal. For decommissioning a simi-lar situation exists, with decommissioning wastes being stored or sent for disposal in a national facility.

Thus, commercial activity in this sector is generally limi-ted to the provision of services, technology and equip-ment. Many specialised companies are involved, as well as many of the main nuclear industry companies. In gene-ral, there is a high degree of competition and innovation in the sector. There is some overlap with the markets for maintenance and upgrading of NPPs, so some of the same considerations apply. An increase in work on construction of new NPPs may divert resources away from other sec-


tors served by nuclear engineering firms. However, those companies dedicated to techno-logies and equipment for radioactive waste management are unlikely to be affec-ted. Any increase in demand for their services as a result of nuclear expansion will take some years to materialise.

Services for maintenance and upgrading of existing NPPs

With the lack of orders for new NPPs in recent years, the reactor vendors and other nuclear engineering companies which have emerged from the resulting consolidation and contraction have been increasingly reliant on the business of maintaining, back-fitting and upgrading the existing re-actor fleets. Such activities are often important in the con-text of extending NPP operating lifetimes and improving performance and output. With life extensions now planned for a large number of existing NPPs, the demand for major upgrading projects is likely to remain high. There now ap-pears to be a good balance between capacity and demand in this sector with a good degree of competition in most sub-sectors of what is a multi-faceted market.

However, if there is significant increase in the cons-truction of new NPPs in the coming years this situation

could change. Construction of new plants will often in-volve the same companies as are involved in the mainte-nance and upgrading sector. It could potentially become more difficult to find competing suppliers able to under-take both routine maintenance tasks and larger upgrad-ing projects in a timely fashion. When considering the industrial capacities needed for an expansion of nuclear power, regard must be given to the capabilities needed to maintain and upgrade existing NPPs.

Supplier dominance of market sectors and vertical integration

The major suppliers in each of the main market sec-tors discussed above, and their approximate market shares, are set out in detail in the relevant sections of this report; Table 17 shows a summary of the major sup-pliers in each sector, classified according to the level of market share. This indicates that the most concentrated sectors are enrichment and fuel fabrication, with in each case one supplier having over 30% of the market and others in the 20% to 30% range. Reprocessing is also a concentrated market, although this is a smaller and less well-developed market than the other two.


However, the table also illustrates that no sector in the front-end of the fuel cycle has a single company with an overwhelming dominance, with each having at least four competing suppliers. The analysis in this report found that the largest actual market shares in any sector were just over 30%, and no indication was found from pre-sently available information that these shares are likely to increase significantly as the sectors expand over the next ten years. Indeed, in some sectors, notably urani-um supply, it appears that the market may become less concentrated over the coming years. In the fuel fabrica-tion market, given that fabrication for a new NPP is usually supplied initially by the NPP vendor, future market shares will be shaped to a large extent by the market for new NPPs. It is likely to take time for a competitive market to emerge for fabrication of fuel for new NPP designs.

In the market for the design, engineering and cons-truction of new NPPs, it is difficult to assess the future market shares of the various vendors, as this will de-pend on their relative success in winning future orders. However, it is clear that in most regions there is signi-ficant competition between at least three or four major suppliers, each of which is offering attractive and com-petitive NPP designs. In this, the NPP market compares favourably with certain other engineering-based indus-tries with complex high-technology products, notably the aerospace industry. Early indications are that each major NPP vendor will win a significant share of new orders over the next decade. In the longer term new suppliers may also emerge, at least in regional markets.

Table 17 also illustrates that several companies have a significant share of more than one sector, i.e. there is a degree of vertical integration across several of the mar-ket sectors. The main vertically integrated companies and the sectors in which they operate are shown in Table

18. Insofar as such companies supply nuclear equip-ment, services and materials as a package (for exam-ple, the supply of a NPP in conjunction with a long-term contract for uranium supply and fuel cycle services), this may lead to a reduction in competition in some sectors.

Table 18Summary of vertical integration across major nuclear industry sectors for selected companies.

NPP construction & maintenance Yes Yes Yes Yes

Uranium supply Yes Yes No No*

UF6 conversion Yes Yes No No

Enrichment Yes Yes Planned No

Fuel fabrication Yes Yes Yes Yes

Reprocessing Yes Limited No No

MOX fuel Yes Limited No No

Source: Nuclear Energy Institute.* Kazatomprom, a uranium supplier, owns 10% of Westinghouse.

Market sector AREVA Atomenergoprom General Electric Westinghouse

Table 17Summary of major suppliers in nuclear industry sectors by approximate market share.

NPP construction* —AREVA

WestinghouseAtomenergopromGeneral Electric

Uranium supply — CamecoAREVA

AtomenergopromRio Tinto

UF6 conversion —AREVA

AtomenergopromCameco

ConverDyn

Enrichment AtomenergopromAREVAUSEC

Urenco

Fuel fabrication AREVA Westinghouse GNF

Reprocessing AREVAJNFLNDA

Atomenergoprom

Source: Nuclear Energy Institute.* Including consolidated companies, based on all operating NPPs.

Market sector Share > 30% 30% > Share > 20% 20% > Share > 10%

In particular, other fuel cycle companies (which are not also NPP vendors) may be at a disadvantage, as might NPP vendors which could not also offer the full range of fuel cycle services.

To date, such comprehensive arrangements are rare, with most customers preferring to contract separately for each service, at least beyond the initial years of a new NPP’s operating lifetime. However, in future some cus-tomers may prefer the perceived security of receiving a complete package of services from a single large sup-plier. So far, only AREVA and Atomenergoprom can be considered as fully vertically integrated, but if compre-hensive provision is preferred by some customers, it is likely that others will increasingly try to position them-selves to meet this requirement.

Implications of proposed multilateral fuel supply arrangements

Assured multilateral fuel supply arrangements involving the establishment of one or more fuel banks (Category 1 in Section 7) would be expected to closely resemble current market conditions, and would not be expected to have a significant impact on international nuclear mar-kets. However, they could potentially serve to protect the market shares of existing suppliers and to discour-age new market entrants in some sectors. On the other hand, some existing trade restrictions could be removed, giving suppliers access to additional customers.

Arrangements in involving guarantees provided by supplier countries or the establishment of multilateral fuel cycle centres (Categories 2 and 3) could potentially result in nuclear infrastructure remaining concentrated in a limited number of supplier countries. These arrange-ments would require user countries to enter long-term partnerships with supplier countries or participate in mul-tilateral centres in order to secure fuel services, and to forego their own fuel cycle programmes. Such ties could reduce the ability of customers to choose from compe-ting suppliers in the market.

Category 2 and 3 arrangements could also lead to more vertical integration in the industry, particularly if orders for new NPPs were coupled to fuel leasing and take-back. However, they could also be structured to en-courage the establishment of additional fuel cycle facili-ties under independent commercial control, which could add to overall supply and increase competition. In ad-dition, as with Category 1 arrangements, some existing trade restrictions could be removed and supplier access to customers increased.

Two additional important points must be kept in mind. Firstly, many of the details of the proposed fuel assu-rance arrangements have yet to be developed, so it is difficult to assess exactly how they will impact mar-ket competition in the nuclear industry. Secondly, future markets could function using a combination of more than one of the arrangements discussed. Market competition concerns could arise over the dominance of one mecha-

nism over the others, and their overall influence on free market mechanisms.

The analysis here and in Section 7 provides a first step in understanding the market implications of multi-lateral fuel supply arrangements. Further evaluation of the proposals may be warranted when additional details have been developed. The unknowns to be further re-fined include: mechanisms for contract transfers among suppliers in case of a contract disruption, the IAEA role in managing a fuel bank, the development of contracts that link NPP sales with fuel cycle supply assurances, and the role of third-parties in providing storage of fuel sup-plies and of spent fuel.

Key findings and recommendations

• Competitive markets for the supply of goods and services for the construction, operation and fuel-ling of nuclear power plants are an important factor in ensuring the overall competitiveness of nuclear power, thus helping its benefits to be more widely spread. Governments should encourage and sup-port competition in these markets, and active-ly seek to prevent concentration of market power where it unduly limits competition.

• An important policy aim of some national nucle-ar programmes is the development of a domes-tic nuclear capability. This may necessarily involve some protection of infant industries, with natio-nal investment focused on a single supplier to avoid duplication. However, care should be taken not to permanently exclude competitive pressures, which should be allowed to strengthen as market and in-dustrial sectors mature.

• While longer term development and demonstration of new nuclear power technologies may require government support and funding, competition is a great spur to innovation and technological develop-ment, helping to improve the products and servi-ces available. As fledgling technologies mature and reach the stage of commercial deployment, they should be increasingly subject to the competitive pressures which will allow them to achieve their full potential.

• Strong non-proliferation controls on sensitive nu-clear materials and technologies are vital for the existence of open and competitive global markets in the nuclear industry. Such controls will necessa-rily involve some market restrictions and limitations. Nevertheless, non-proliferation controls are consis-tent with the development of new capacities by competing suppliers to meet the growing require-ments of nuclear programmes around the world.

• Other restrictions and tariffs on international trade in goods and services for nuclear power plants can unnecessarily add to the costs of nuclear power. Governments should aim to eliminate or reduce them to the extent possible.


• The best assurance of supply of nuclear fuel and other essential goods and services to NPPs world-wide is the existence of a geographically diverse range of independent suppliers competing on com-mercial terms in all market sectors. Governments should seek to create the necessary legal and regu-latory frameworks in which such a situation can develop. Furthermore, the harmonisation of such

Appendix

List of expert group members

Belgium Mr. Yvon Vanderborck Belgonucléaire

Canada Mrs. Penny Buye Cameco Corporation

Czech Republic Mr. Radium Vocka Nuclear Research Institute

Mr. Lubor Zezula Nuclear Research Institute

France Mr. Mehdi Daval Commissariat à l’énergie atomique (CEA)

Germany Mr. Ernst Michael Züfle Westinghouse Electric Germany

Japan Dr. Koji Nagano (Co-Chairman) Central Research Institute of Electric Power Industry (CRIEPI)

Korea Mr. Whan-sam Chung Korea Atomic EnergyResearch Institute (KAERI)

Netherlands Mr. Gert C. van Uitert Ministry of Economic Affairs

United States Mr. David Shropshire (Co-Chairman) Idaho National Laboratory

Mr. James Nevling Exelon Generation Company

European Commission Mr. Zsolt Pataki Euratom Supply Agency

Invited Expert Mr. Marc Giroux AREVA NC (retired)

Invited Expert Mr. Adrian Collings World Nuclear Association

Secretariat Mr. Martin Taylor OECD/NEA

frameworks between countries, especially for the approval of new NPP designs, would increase cus-tomer choice and enhance competition in nuclear markets.

Recibido agosto 2009Aceptado septiembre 2009


* Licenciada en administración educativa y maestra en planificación curricular por la Universidad de Costa Rica. Actualmente es asesora académica del Centro de Desarrollo Académico (CEDA), del Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), miembro y curriculista de la Comisión para el Diseño y Creación de la Carrera de Ingeniería Mecatrónica, Costa Rica. E-mail: [email protected]

** Ingeniera electrónica y maestra en computación por el Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR). Actualmente es profesora e investigadora de la Escuela de Ingeniería Electrónica del ITCR, y coordinadora de la Comisión para el Diseño y la Creación de la Carrera de Ingeniería Mecatrónica, Costa Rica.

E-mail: [email protected]

ResumenProfesionales de la Escuela de Ingeniería Electrónica y del Centro de Desarrollo Académico del Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), aunaron esfuer-zos para crear el diseño curricular de la carrera de ingeniería mecatrónica, como nueva opción académica recientemente aprobada por los Consejos de Docencia e Institucional del ITCR. El resultado es un diseño curricular inte-grado: un conjunto de competencias sistémicas para facilitar la adquisición de este tipo de pensamiento en los estudiantes, indispensable para compren-der la complejidad de los ambientes mecatrónicos. El objetivo primordial de este artículo es dar a conocer algunos de los detalles curriculares que hicie-ron posible esta nueva opción académica.

Abstract Professionals from The Center of Academic Curriculum Development, and the School of Electronic Engineering, joined efforts to create a useful Curriculum Design for Mechatronic Engineering, a new academic option recently approved by the Academic Bureau of Authorities of Costa Rica Institute of Technology (ITCR). The result is an integrated curriculum design model formed by a group of systemic competencies to provide the students skills for a sys-temic-base-knowledge which is necessary to understand the complexity of mechatronics applications and environments. The aim of the current paper is to present a brief review of the most important curricular issues that made possible the curricular structure of this new career.

Rosa Inés Lira Valdivia*Arys Carrasquilla Batista**

Mecatrónica y currículo

Mechatronics and curriculum

Palabras claveMecatrónica, diseño curricular integrado, competencias, perfil curricular, competencias sistémicas, ingeniería mecatrónica, educación superior.

Key words: Mechatronics, integrated curriculum design, competence, curriculum profile, systemic competencies, mechatronics engineering, higher education.



Introducción

El complejo escenario —político, económico, social y científico— que rodea el quehacer académico de la educación superior demanda urgentemente respuestas efectivas para enfrentar los desafíos que plantean dichos contextos, relacionados con las exigencias y necesidades de las sociedades globalizadas, competitivas y altamente tecnologizadas.

En ese sentido, el Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), está dando pasos impor-tantes para responder a uno de los tantos desafíos que le concierne como institución de educación superior (IES), es decir, a la tercera tendencia señalada en el estudio Estrategia siglo XXI (CRUSA, 2006): que alude al comportamiento de las relaciones científicas. Éstas se modifican sustancialmente e inducen, a su vez, a cambios y sinergias entre núcleos de disciplinas científicas e ingenieriles, para generar carreras universitarias diferentes a las actuales, más interdisciplinarias y con mejor disposición para la incorporación de tecno-logías convergentes.

Desde esa perspectiva, el Consejo de Docencia de la Vicerrectoría de Docencia y el Con-sejo Institucional del ITCR aprobaron recientemente el diseño curricular de la carrera de licenciatura en ingeniería mecatrónica, resultado de dos años de esfuerzo, investigación y diseño, hoy una realidad académica.

Dimensión contextual

El contexto nacional e internacional en donde se desarrolla la formulación de la licencia-tura en ingeniería mecatrónica, se ubica a partir de la década de 2000 en una sociedad globalizada, con altas pretensiones tecnológicas, extremadamente demandante y muy competitiva. De éste se desprende un creciente ejercicio multifacético que caracteriza la actividad profesional de los ingenieros y de los curriculistas. Esta multifacética actividad obliga a profundizar en el reconocimiento y valoración de las relaciones interdisciplina-rias, alentando no solo el interés en optimizar los recursos físicos y humanos sino tam-bién destacar lo que bien señala Taylor: el valor del conocimiento como un determinante cada vez más importante para la riqueza de las naciones (2008, p. 89).

El desarrollo de procesos y productos en las empresas también ha inducido a las uni-versidades a promover la visión de disciplinas híbridas dispuestas a combinar diferentes áreas del saber. Por ello, se espera que las propuestas curriculares y proyectos —genera-dos en el ámbito académico— se conviertan en mecanismos de inversión adecuados para gestionar alta calidad en los resultados de formación. Cuyo objetivo es el desarrollo so-cial de los educandos, del sector empresarial y de la sociedad.

Un ejemplo de esta visión desde el punto de vista curricular es el aumento de la in-terdisciplinariedad y la transversalidad en el diseño de las nuevas opciones académicas —que toma auge a principios del siglo actual— lo cual posibilita a los curriculistas dise-ñar carreras acordes con las necesidades del contexto inmediato. En virtud de lo señala-do, el experto Taylor afirma: El currículo experimenta cambios (…) [ahora se diseña] másorientado a los problemas y más vinculado con los desafíos y las inquietudes del mundo real (2008, p. 90). Otro ejemplo que igualmente contribuye a ilustrar lo indicado y desde el punto de vista del ámbito ingenieril, lo constituye la fusión entre los sistemas de con-trol electrónico y la mecánica, así como la integración de varias ingenierías como eléctri-ca, electrónica, mecánica y ciencias de la computación.

Gracias a estas fusiones coherentes, el ciudadano común percibe los resultados de la mecatrónica como una forma de vida más que una tecnología en sí misma. En este sen-tido, tener la vivencia de cómo la cámara ajusta de manera automática el foco, haciendo que el objeto quede debidamente enfilado y con el tiempo de exposición correcto, es tan solo una muestra de esta forma de vida. Otro ejemplo lo constituye la suspensión “inteli-gente” de un camión que se ajusta para mantener la plataforma nivelada en caso de car-gas distribuidas de manera desigual, o cuando se toma curvas cerradas, o bien cuando transita por caminos sin mantenimiento. En el ámbito mundial se citan los sistemas de producción, robots de exploración planetaria, subsistemas automovilísticos como el anti-bloqueo, asistentes de giro y equipamientos de uso diario como video, discos duros, lec-toras de discos compactos y máquinas lavadoras. (Carrasquilla, et al., 2009).


Es en este marco —de avances científicos y de nuevas tecnologías— que el ITCR toma la delantera ofreciendo esta carrera, cuyo fin primordial es formar a estudiantes con los conocimientos científicos y técnicos suficientes, para que en prospectiva los apliquen en contextos mecatrónicos diversos y complejos.

Dimensión conceptual

Conceptualización de mecatrónica

Mecatrónica es una disciplina integral, conformada por sistemas de relaciones interacti-vas de carácter intenso, que busca unificar diferentes áreas y saberes de la ingeniería, en particular, los provenientes de la electrónica y la electromecánica (Alciatore y Histand, 2008; De Silva, 2005).

Se utiliza para describir la integración de sistemas de control basados en microproce-sadores, sistemas y sensores eléctricos, que originan el control de mecanismos electró-nicos y sistemas mecánicos en un espacio de total cohesión. Por lo general, se emplean microprocesadores para el control y se usan sensores eléctricos que obtienen información de las entradas y salidas mecánicas que, a través de los actuadores van hacia los siste-mas mecánicos. Como puede inferirse, la mecatrónica se ocupa de sistemas, que pueden imaginarse como una caja con una entrada y una salida, de la cual interesa más la rela-ción entre salida y entrada que su contenido. La figura 1 ilustra las diversas disciplinas que conforman la mecatrónica.

Figura 1 Integración de diferentes disciplinas que conforman la mecatrónica.

Fuente: Carrasquilla et al. 2009.

De lo anterior se deduce que la mecatrónica prefiere la integración en lugar del enfoque secuencial tradicional. Es decir, se potencia la unión de áreas tecnológicas relacionados con sensores y sistemas de medición, sistemas de manejo y accionamiento, análisis del com-portamiento de los sistemas de control y sistemas basados en microprocesadores, en lugar de desarrollar un sistema mecánico primero y luego diseñar la parte eléctrica y el micro-procesador por separado. Por tales características la mecatrónica es muy aplicada, hoy en día, tanto en la industria como en ambientes tecnológicos, en procura de dar respuestas a las necesidades y avances de la sociedad.

Mecánica

Sistemas de control

Computación

Electromecánica

Actuadoresy sensores

Controlelectrónico

Controldigital

Análisis de sistemas

CAD-CAECAM mecánico

EléctricaElectrónica

Mecatrónica

Simulaciónde sistemas

Micro-procesadores


Conceptualización del objeto de estudio

En el desarrollo del diseño curricular de la mecatrónica es preciso definir el objeto de estu-dio que la caracteriza. En ese sentido y desde el punto de vista curricular, este objeto se focaliza en proporcionar a los estudiantes las facultades suficientes para el manejo de sis-temas integrales, inteligentes, flexibles, automatizados y funcionales, que permitan crear a partir de la integración del conocimiento, productos versátiles, económicos, fiables, sim-ples, mecanizados y en armonía con el ser humano y el medio ambiente.

Este conocimiento integrado debe converger y ser tangible en la generación de apli-caciones interactivas que utilicen tecnologías de computación, control y regulación de los sistemas de diseño, productos y procesos. De ahí que el motivo social del conocimiento que se generará, mediante la carrera de ingeniería mecatrónica, se orienta a la formación integral-competente de los educandos de esta disciplina, para que en prospectiva propon-gan y diseñen soluciones y mecanismos mecatrónicos innovadores.

Para lograr lo anterior, es imprescindible que el estudiantado esté consciente y tome en cuenta como eje fundamental el uso integrado del conocimiento y la utilización racio-nal de los recursos humanos, ambientales, computacionales, energéticos, de información y tecnológicos. Con estos elementos en mente podrán responder, de forma competente, a las complejas y cambiantes necesidades de investigación y desarrollo del sector no solo académico, sino del ámbito productivo nacional e internacional.

Dimensión curricular

La idea de un currículo centrado en una comprensión analítica de lo macro, lo masivo y lo sistémico (Taylor, 2008), se impone en el diseño de una disciplina como la mecatró-nica. Un currículo lineal y cerrado sería poco probable de ser utilizado en este caso. Es por ello y dada la naturaleza conceptual de la ingeniería mecatrónica que se prefiere apli-car un diseño curricular integrado y sistémico, que coadyuve a la incardinación del cono-cimiento en cada una de las áreas que lo conforman, tal y como se infiere del objeto de estudio conceptualizado previamente, que constituye uno de los puntos nodales para el diseño curricular.

Las áreas disciplinarias que conforman el diseño curricular en mención son cuatro: área desistemas electrónicos; sistemas interdisciplinarios; sistemas electromecánicos; sistemasde control. Al ser un enfoque concurrente todos estos sistemas agrupan nociones, compren-siones y conocimientos de tipo teórico, de aplicación, de diseño y ciencias de ingeniería; además de discernimientos prácticos que sirven de sustento a la estructura curricular del diseño.

En consonancia con lo anterior, cada sistema posee un conjunto de saberes que inclu-yen conocimientos, habilidades, destrezas, actitudes y valores que coadyuvan a delinear tanto el perfil profesional como los cursos a impartir. De esta manera, todos los rasgos del perfil quedan entrelazados con las áreas y sistemas interdisciplinarios, los cursos a impartir y por consiguiente confluyen en una sola vía, es decir, hacia la formación inte-gral del estudiantado.

Aunado a lo expuesto, y para hacer tangible la relación cohesiva entre el perfil las áreas disciplinarias y los cursos a impartir, se idearon cuatro matrices: una por sistema. En éstas se cotejó horizontal y verticalmente cada planteamiento del perfil —conocimientos, habi-lidades y actitudes interpersonales e intrapersonales— quedando identificada no solo la relación de pertenencia de éstos con las áreas y sistemas, sino también la distribución de dichos planteamientos en los cursos que conforman el plan de estudios. Es así como se hace evidente esta relación integral entre los componentes mencionados.

Por el carácter interdisciplinario que caracteriza la mecatrónica se elaboró, además, en el perfil un grupo de competencias sistémicas que tiene como fin brindarle al estudiante la posibilidad de desarrollar pensamiento sistémico. Es decir, éste se refiere a la capaci-dad de desdoblar la noción del todo en función de las partes, y de integrar de nuevo las partes en relación con el todo, en forma de un engranaje sistémico. Sin este tipo de pen-samiento es difícil que el alumno pueda visualizar la complejidad de los sistemas meca-trónicos. En la figura 2 se ilustra la relación de las competencias sistémicas con el perfil, las áreas disciplinarias y los cursos del plan de estudios.


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En tales circunstancias es imprescindible que el futuro ingeniero desarrolle esta facultad o competencia y así comprenda la dimensión de abstracción y de integración que requieren los sistemas mecatrónicos. Al tenor de lo señalado, autores como Villa y Poblete afirman alrespecto: Las competencias son factores de superación individual y grupal que permiten el desarrollo de los recursos personales para integrarlos en las posibilidades del entorno y obtener así, de esa complementariedad, el mayor beneficio mutuo (2008, p. 23).

El perfil por aprendizajes fundamentales es el utilizado en el diseño curricular de esta carrera. Describe el conjunto de saberes concebidos como capacidades o competencias que el estudiante del plan curricular de ingeniería mecatrónica generará durante el desa-rrollo del proceso formativo de esta carrera. Este conjunto de saberes permitirá al gra-duado obtener una formación integral competente en el sentido intelectual, ético, social, afectivo y profesional.


Situación que enfatiza lo clave que resulta ser el conjunto de competencias y capaci-dades que se han elaborado, para que este profesional en formación aborde con éxito su trabajo académico y profesional en el campo de la mecatrónica o en cualquier otra rama de la ingeniería. Con lo cual queda de manifiesto lo que bien señalan autores como García-Cabero et al. (2002), Argüelles y Gonczi (2001), Gutiérrez (2005), y García et al. (2008), al concordar en lo siguiente: una persona puede tener en su bagaje habilidades distintas y diversas. No obstante, para que su actuación sea competente ha de ponerlas en juego en una situación específica. Por eso se requiere tener un abanico amplio de progresiones, conocimientos, habilidades y actitudes bien organizadas, jerarquizadas, introyectadas y estructuradas, de tal manera que puedan estar disponibles al momento de una demanda específica de resolución a un problema o a una acción e interacción.

En relación con la estructura curricular utilizada para este diseño corresponde a una matriz de tipo ingenieril. En ésta se distinguen nueve categorías —ciencias de la ingenie-ría, diseño de ingeniería, ciencias básicas, matemáticas, formación humanística, estudios complementarios, electivas, nódulo central de la disciplina, e interdisciplinariedad— para la ubicación y clasificación de los cursos a impartir, los cuales alimentan el diseño curricular de la carrera en mención.

De igual manera se identifica en dicha estructura el número de créditos por curso, la cantidad de horas por semana en que se imparte la materia, la modalidad de éstos, el tipo o naturaleza de los cursos y las unidades de acreditación que cada materia repre-senta dentro de todo el conjunto.

Es preciso mencionar que la definición de crédito corresponde a una valoración aca-démica que incluye el trabajo del estudiante. Dicho concepto data desde 1976 cuando el Consejo Nacional de Rectores (Conare), lo firma y queda establecido de esa manera en el documento Convenio para unificar la definición de crédito en la educación superior de Costa Rica. Rige desde entonces y se conceptualiza de la siguiente manera: crédito es una unidad valorativa del trabajo del estudiante que equivale a tres horas reloj semana-les de trabajo del mismo, durante 15 semanas, aplicadas a una actividad que ha sido su-pervisada, evaluada y aprobada por el profesor (Conare, 1977 y 1990).

Otros elementos curriculares se refieren a la organización de los contenidos estable-ciendo con base a éstos la secuencia vertical y horizontal que coadyuva a determinar la continuidad de los cursos, identificando aquellos que serán requisitos o correquisitos de otros, así como los diferentes ciclos en los cuales serán impartidos; son también factores que han quedado plasmados en la malla curricular ideada para esta carrera.

Dimensión aplicaciones de la mecatrónica

En el siglo XX la mecanización marcó el punto de partida para la producción en masa, tomando como base la automatización y la mecatrónica. Con posterioridad, la producción en masa evolucionó hacia la producción flexible en el siglo XXI dando un giro radical, que intensificó la capacidad de interacción en los sistemas de ingeniería. Como bien lo seña-la Bolton (2001), un sistema de ingeniería de manufactura flexible incluye máquinas con-troladas por computadora, robots, sistema de manejo de materiales automático y control de supervisión general, todos estos son elementos indispensables en las aplicaciones de la mecatrónica a nivel industrial.

Es así como en los sistemas mecatrónicos no solo se transforma la energía sino tam-bién se convierten las señales. La integración de un sistema requiere que los sensores conviertan las variables físicas en señales digitales o analógicas que llevan información. El consumo de energía de los sensores es irrelevante si se compara con el contenido de la información trasmitida. Convertir las señales de analógico a digital (ADC, por sus si-glas en inglés o A/D), y de digital a analógico (DAC, por sus siglas en inglés o D/A), es necesario para interconectar los dispositivos digitales con sensores y actuadores (Necsu-lescu, 2002).

Del párrafo anterior se rescatan los componentes involucrados en el desarrollo de apli-caciones mecatrónicas que, entre otros, son sensores, acondicionadores de señales y ac-tuadores. Esto significa que el término sensor se refiere a un elemento que produce una señal relacionada con la cantidad que se está midiendo. La señal de salida del sensor de


un sistema de medición se debe procesar de una forma adecuada para la siguiente etapa de la operación. La señal puede ser no lineal y requerir su linealización, ser analógica y requerir su digitalización, consistir en un cambio de voltaje y convertirla en un cambio de corriente. A todas estas modificaciones se les conoce como acondicionamiento de señal. Los actuadores son los elementos que transforman la energía neumática, hidráulica y eléc-trica en energía cinética o de movimiento. Por ejemplo, la energía eléctrica se convierte en energía cinética rotacional al poner en funcionamiento un motor.

Es importante señalar que los dispositivos mecatrónicos no solo se encuentran en las industrias y laboratorios de desarrollo de altas tecnologías sino que son innumerables las aplicaciones de la mecatrónica en productos de fabricación en masa, utilizados en el hogar de forma cotidiana. De esta manera los controladores basados en microprocesado-res están presentes en los lavarropas, hornos de microondas, cámaras, cámaras de video, relojes, máquinas de coser, por nombrar algunos. Se les encuentra también en los auto-móviles, en los sistemas de suspensión activa, frenos antideslizantes, control del motor y sistema de transmisión.

Sin duda, los requerimientos de los diferentes segmentos de la industria han permi-tido mejorar e intensificar el uso de la mecatrónica, ya que esta disciplina ha posibilitado producir más rápidamente, así como mejorar la cantidad y calidad de los productos. Ahora, desde la óptica del operador o usuario de la máquina se ha minimizado su manipulación en trabajos inseguros y se ha logrado alcanzar mayores niveles de seguridad e higiene ocu-pacional. Por consiguiente, los sistemas mecatrónicos han permitido reemplazar la mano humana en las tareas inseguras y ahora se cuenta con un operario mayor capacitado para la supervisión, reprogramación y mantenimiento de procesos.

En el ámbito de la industria automotriz se podría decir que es una de las que más ha influido en el desarrollo de la mecatrónica. Sin embargo, en los segmentos de manipu-lación de productos, alimentos y empaquetados, la electrónica y los procesos industria-les han marcado el paso en el ritmo de crecimiento de las aplicaciones de la mecatrónica en el área industrial. En Costa Rica las empresas con procesos productivos u operativos automatizados —o sujetas a automatización a corto plazo— son quienes inicialmente re-querirán los servicios especializados de los nuevos licenciados en ingeniería mecatrónica para el desarrollo de aplicaciones mecatrónicas.

Conclusión

El currículo y la ingeniería representan procesos deliberativos, de resolución de proble-mas y toma de decisiones. Ninguna de estas disciplinas está exenta de las tensiones y demandas de la sociedad; al contrario, a cada una de éstas, con sus propias limitacio-nes, tanto las universidades como sus respectivos contextos le exigen responder y satis-facer dichas solicitudes.

Desde la perspectiva de los autores, el trabajo elaborado permite evidenciar de manera positiva el proceso dialógico de construcción y deconstrucción que se desarrolló durante dos años. La vinculación e interrelación sinérgica entre perfil, áreas, competencias sisté-micas y cursos es lo que realmente determina la combinación adecuada entre el plantea-miento mecatrónico y el diseño curricular construido.

Se han armonizado los intereses y las aportaciones de la Escuela de Electromecánica, de la Escuela de Electrónica y del Centro de Desarrollo Académico en una sola voz que ha permitido diseñar la carrera de licenciatura en ingeniería mecatrónica, satisfaciendo los requerimientos de estas tres instancias participantes.

Sin duda la conceptualización del diseño curricular que la identifica en el contexto de una nueva opción académica, es un aporte sobre el cual hay que crear conciencia entre el estudiantado, para que pongan todo su empeño intelectual y habilidoso en el desarrollo del pensamiento sistémico e integral que demanda esta nueva opción. Al mismo tiempo la institución debe ampliar su compromiso social para mejorar día a día el reto económico que esta carrera vislumbra en pro del desarrollo académico y curricular de esta institución.

Recibido junio 2009Aceptado julio 2009

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Villa, Aurelio, y Manuel Poblete, Aprendizaje basado en competencias: una propuesta para la evaluación de las competencias genérica, Bilbao, España, 2008, Mensajero S.A.



a Ingeniero y maestro en ciencia con la especialidad en sistemas computacionales por el Instituto Tecnológico de Toluca (ITT); actualmente se desempeña como profesor de asignatura y asesor de proyectos de creatividad en el mismo Instituto, Estado de México, México. E-mail: [email protected]

b Ingeniera en sistemas computacionales por el Instituto Tecnológico de Veracruz (ITVER), y maestra en ciencia con la especialidad en sistemas computacionales por el Instituto Tecnológico de Toluca (ITT). Se ha desempeñado como docente en teoría de la computación, matemáticas discretas y programación de sistemas. Actualmente se desempeña como jefa del Departamento de Proyectos de Vinculación y miembro del Comité de Revisión de Residencias en el mismo Instituto, Estado de México, México. E-mail: [email protected]

c Licenciado en informática por el Instituto Tecnológico de Zacatepec (ITZ), Morelos, y maestro en ciencias computacionales por el Instituto Tecnológico de Toluca (ITT), Estado de México. Actualmente se desempeña como catedrático de varias materias en el ITT, así como en el Centro de Estudios Superiores Universitarios (CESU), México. E-mail: [email protected]

d Ingeniero en sistemas computacionales por el Instituto Tecnológico de Toluca (ITT). Actualmente se desempeña como desarrollador de sistemas en PlastiTec. E-mail: [email protected]

e Ingeniero en Sistemas Computacionales y maestro en ciencias computacionales por el Instituto Tecnológico de Toluca (ITT). Actualmente se desempeña como profesor de asignatura y webmaster, asesor de proyectos de creatividad, de residencias profesionales y de trabajos de titulación en el Instituto Tecnológico de Toluca, (ITT), Estado de México, México. E-mail: [email protected]

ResumenProgramación fácil en el proceso enseñanza-aprendizaje es un len-guaje de programación asistido que permite a los usuarios, con conocimientos básicos en computación y algorítmica, introducirse en los lenguajes de programación estructurada, así como adquirir habilidades necesarias para las materias principios de programa-ción estructurada y lenguajes de programación visual.

AbstractEasy programming in the teaching-learning process is assisted programming language that allows users with basic knowledge of computing and algorithmic introduction to structured programming languages, and acquire the same skills to the materials, principles of programming structured and visual programming languages.

Benjamín López Gonzáleza

Bany Sabel Hernández Cardonab

Mauro Sánchez Sánchezc

Emmanuel Cruz Sánchezd

Roberto Cano Rojase

PROGRAMACIÓN FÁCIL en el proceso enseñanza-aprendizaje

EASY PROGRAMMING, in the teaching-learning process

Palabras clave Ingeniería de software,lenguajes de programación, diagramas de flujo, pseudocódigo, tutorial inteligente, asistente de programación, Java, C, Pascal.

KeywordsSoftware engineering, programming languages, flowcharts, pseudocode, tutorial intelligent compilers, scheduling assistant, Java, C, Pascal.


Introducción

En la actualidad existen infinidad de lenguajes de programación con diversidad de aplicacio-nes tales como inteligencia artificial, tutoriales inteligentes, programación multimedia, entre otros; pero no existe ninguno orientado al público inexperto en la materia. Las institucio-nes educativas que proporcionan conocimientos en informática emplean lenguajes en desu-so, para adentrar a los alumnos en el mundo de la programación, con un paradigma sencillo de comprender como la programación estructurada, antes de introducirlos en la orientación a objetos que, hoy en día, son los lenguajes de mayor demanda. Entre los lenguajes más utilizados en las escuelas con propósitos educativos se encuentran: C, Turbo C, y Pascal. Curiosamente, estos lenguajes, en ocasiones, suelen ser más difíciles que los orientados a objetos en determinados puntos como el uso de apuntadores y las estructuras de datos.

La compañía Macromedia innovó en el campo de la pedagogía con la introducción del len-guaje ActionScript, que se acompañaba con un asistente de programación, cuyos objetivos no se orientaban a la enseñanza sino a una estrategia mercadotécnica para la comercializa-ción de su producto Flash, versión 4. Quizá sin proponérselo desarrolló un nuevo método de enseñanza que permitiría comprender el concepto de sintaxis para su lenguaje; sin em-bargo esta herramienta fue desechada una vez que el lenguaje tuvo aceptación. El ActionScriptno es recomendable para aspirantes a programadores ya que el tipo de programación que utiliza es híbrido y hasta para los expertos es difícil entender la estructura de su código. En resumen, no existe lenguaje de programación que ofrezca herramientas a los inexpertos para adentrarse en un leguaje de programación estructurado.

Planteamiento del problema

Es común que el usuario al utilizar un lenguaje de programación por primera vez —a pesar de tener una lógica impecable— cometa errores al momento de transformar su algoritmo a código fuente. Estos errores pueden ser léxicos —introducción de palabras no pertene-cientes a un lenguaje— sintácticos —estructuras no soportadas por el lenguaje— y semán-ticos —operaciones inconsistentes—, que provocan un aumento considerable en el tiempo de aprendizaje del lenguaje de programación propiciando hostigamiento y posible deserción del programador.

Hoy no se encuentra en el mercado un software didáctico que ayude a los jóvenes que de-seen aprender un lenguaje de programación; ello deja sin asesoramiento a una amplia franja de la población que solo cuenta con su convicción y gusto por experimentar lo desconocido, a menudo con experiencias ingratas a pesar de sus esfuerzos.

Objetivo general

Crear un software para la rápida incorporación a los lenguajes de programación estructura-da, reduciendo los errores léxicos, sintácticos y semánticos que suelen cometerse cuando se inicia su aprendizaje.

Hipótesis

Usar el software programación fácil en el proceso enseñanza-aprendizaje ayuda significa-tivamente a la rápida incorporación de los lenguajes de programación estructurada y a las materias relacionadas con ésta.

Justificación

En la actualidad es imposible imaginarse un solo día sin la interacción con sistemas compu-tarizados, la industria del software crece abrumadoramente propiciando un incremento en la demanda de programadores, licenciados en informática e ingenieros en sistemas. Por lo tanto, es responsabilidad de las escuelas proporcionar mejor educación y elevar sus tasas de egreso para satisfacer la demanda, implementando nuevas herramientas didácticas y estra-tegias educativas.


Fundamentos conceptuales

Algoritmo

Es un conjunto ordenado y finito de operaciones que permite hallar la solución de un proble-ma, es decir, es un método. Los algoritmos son el objeto de estudio de la algoritmia (Joyanes, 2003). Su importancia radica en mostrar la manera de llevar a cabo procesos y resolver pro-blemas matemáticos. Al igual que las funciones matemáticas, los algoritmos reciben una entrada y la transforman en una salida. Sin embargo, para que un algoritmo pueda ser con-siderado como tal, debe ser definido, finito y eficiente. Por eficiente se entiende que por las instrucciones se encuentra la solución en el menor tiempo posible; finito implica que tiene un determinado número de pasos, es decir, que termina; definido significa que si se sigue el mismo proceso más de una vez se llega siempre al mismo resultado.

Diagrama de flujo

Es un esquema para representar gráficamente un algoritmo y se basa en utilizar diversos sím-bolos para representar operaciones específicas. Se llama diagrama de flujo porque los símbo-los aplicados se conectan por medio de flechas para indicar la secuencia de operación (Joyanes, 2008, 2003, 2001; Sedgewick, 1995). Para que los diagramas sean comprensibles los símbolos se someten a una normalización —a una simbología casi universal— debido a que, en un prin-cipio, cada usuario podría tener sus propios símbolos para representar procesos en forma de diagrama de flujo. Ello trajo como consecuencia que solo quien los conocía podía interpretar-los (Joyanes, 2008 y 2003). La simbología utilizada para la elaboración de diagramas de flujo es variable y debe ajustarse a un patrón definido previamente (figura 1).

Figura 1Diagrama de flujo para cambiar una lámpara.

Fuente: Wiki, 2008.

Estandarizados ISO 5807

No es indispensable usar un tipo especial de símbolos para crear un diagrama de flujo, pero existen algunos ampliamente utilizados por lo que es adecuado conocerlos y emplearlos. Así, las posibilidades de crear un diagrama más claro y comprensible para hacer un proceso lógi-co y con opciones múltiples y adecuadas son mayores:

La lámpara no funciona

¿Estáenchufada la

lámpara?Enchufar la

lámpara

¿Estáquemada la ampolleta?

Cambiar la ampolleta

Comprarnueva lámpara

No

Sí

No

Sí


• Flecha ( ) indica el sentido y trayectoria del proceso de información o tarea. • Rectángulo ( ) representa un evento o proceso determinado o que ocurre de forma au-

tomática y del cual, por lo general, se sigue una secuencia determinada. Es el símbolo más utilizado y se controla dentro del diagrama de flujo en que se encuentra.

• Rombo ( ) representa una condición y normalmente el flujo de información entra por arri-ba y sale por un lado si la condición se cumple o sale por el lado opuesto si la condición no se cumple. Lo anterior hace que a partir de éste el proceso tenga dos caminos posibles.

• Círculo ( ) representa un punto de conexión entre procesos. Se utiliza cuando es nece-sario dividir un diagrama de flujo en varias partes, por ejemplo por razones de espacio o simplicidad. Dentro debe darse una referencia para distinguirlo de otros, y la mayo-ría de las veces se utiliza números.

Existen además una variedad de formas especiales para denotar las entradas, las salidas, los almacenamientos, entre otros. De acuerdo con el estándar ISO, los símbolos e incluso las flechas deben tener ciertas características para permanecer en sus lineamientos a fin de ser considerados sintácticamente correctos. En el caso del círculo de conexión, debe procurarse usarlo solo cuando se conecta con un proceso contenido en la misma hoja. Hay también co-nectores de página que asemejan una casita y se utilizan para unir actividades que están en otra hoja. En los diagramas de flujo se presuponen los siguientes aspectos:

• Existe siempre un camino que permite llegar a una solución. • Existe un único inicio de proceso. • Existe un único punto de fin para el proceso de flujo, salvo del rombo que indica una

comparación con dos caminos posibles y además una gran ayuda.

A su vez es importante observar las siguientes recomendaciones al construir diagramas de flujo:

• Evitar sumideros infinitos, burbujas que tienen entradas pero no salidas. • Evitar las burbujas de generación espontánea que tienen salidas sin tener entradas por-

que son sumamente sospechosas y por lo general incorrectas. • Tener cuidado con los flujos y procesos no etiquetados. Esto suele ser un indicio de falta

de esmero, pero puede esconder un error más grave: a veces el analista no etiqueta un flujo o un proceso porque simplemente no se le ocurre algún nombre razonable (Joya-nes, 2003).

Lenguajes de programación

Un lenguaje de programación está formado por un conjunto de símbolos básicos, alfabeto, y de reglas que especifican como manipularlos; además de darle significado a las cadenas for-madas al manipular los símbolos básicos (Joyanes, 2008). Los lenguajes de programación pueden clasificarse en función de su semejanza con el lenguaje máquina o su semejanza con el lenguaje humano, por lo general el idioma inglés. A estos últimos se los llama lenguajes de alto nivel —como Algo, l Basic, C, Cobol, Fortran, Modula 2, Pascal, Prolog (Joyanes, 2003 y 2001)—; mientras que a los más parecidos al lenguaje de máquina se conocen como de bajo nivel, y entre éstos se encuentra el lenguaje ensamblador.

Traductor

Es un programa que recibe como entrada código escrito en un cierto lenguaje y produce como salida código en otro lenguaje. Habitualmente el lenguaje de entrada es de más alto nivel que el de salida, ejemplos: los ensambladores y los compiladores. Un ensamblador es un programa que traduce de un lenguaje ensamblador a lenguaje máquina, mientras que un compilador es un programa que traduce de un lenguaje de alto nivel a un lenguaje de bajo nivel o a lenguaje máquina.

En otras palabras, un compilador toma el texto escrito en un lenguaje —programa fuen-te— y lo convierte en texto equivalente en un segundo lenguaje —destino u objeto—; ade-más consta de dos grandes etapa: la de análisis y la de síntesis. Dados los conceptos básicos se inicia la explicación el desarrollo del proyecto (Joyanes, 2008, 2003 y 2001).


Compiladores

Cualquier compilador debe realizar dos tareas principales: análisis del programa fuente a compilar y síntesis de un programa objetivo en lenguaje máquina que, cuando se ejecute, efectuará correctamente las actividades descritas. Para el estudio de un compilador es preci-so dividir el trabajo en fases que representa una transformación al código fuente para obte-ner el código objeto. Las tres primeras fases hacen la tarea de análisis, las tres restantes la de síntesis, y en cada una de éstas se utiliza un administrador de la tabla de símbolos y un manejador de errores (Joyanes, 2003; Kenneth, 2004; Aho, 1986)

Análisis léxico. En esta fase se leen los caracteres del programa fuente y se agrupan en cadenas que representan los componentes léxicos. Cada uno de éstos es una secuencia ló-gicamente coherente de caracteres relativa a un identificador, una palabra reservada, un operador o un carácter de puntuación. A la secuencia de caracteres que representa un com-ponente léxico se le llama lexema —o por nombre en inglés token. En el caso de los identi-ficadores creados por el programador no solo se genera un componente léxico sino otro en la tabla de símbolos (Kenneth, 2004; Aho, 1986).

Análisis sintáctico. Aquí los componentes léxicos se agrupan en frases gramaticales que el compilador maneja para sintetizar la salida.

Análisis semántico. Se intenta detectar instrucciones que tengan la estructura sintáctica correcta, pero no el significado para la operación implicada (Kenneth, 2004; Aho, 1986).

Generación de código intermedio. Algunos compiladores generan una representación inter-media explícita del programa fuente, una vez hechas las fases de análisis. Se puede conside-rar esta operación como un subprograma para una máquina abstracta. Esta representación intermedia debe tener dos propiedades importantes: ser fácil de producir y de traducir al pro-grama objeto (Kenneth, 2004; Aho, 1986).

Optimización de código. Se trata de mejorar el código intermedio de modo que resulte un código máquina más rápido de ejecutar (Kenneth, 2004; Aho, 1986).

Generación de código. Fase final de un compilador en donde se genera el código objeto que, por lo general, consiste en código en lenguaje máquina —código relocalizable— o códi-go en lenguaje ensamblador (Kenneth, 2004; Aho, 1986).

Administrador de la tabla de símbolos. Es una estructura de datos que contiene un regis-tro y éste incluye los campos para los atributos por cada identificador. Este administrador se encarga de manejar los accesos a la tabla de símbolos, en cada una de las etapas de com-pilación de un programa (Kenneth, 2004; Aho, 1986).

Manejador de errores. En cada fase del proceso de compilación es posible encontrar erro-res, por lo que es conveniente tratarlos de manera centralizada a través de un manejador, logrando de esta forma controlarlos con mayor eficiencia (Kenneth, 2004; Aho, 1986).

Desarrollo del software

El software consta de tres módulos a los cuales se ha decido denominar etapas, porque cuan-do los estudiantes inician el aprendizaje tienen que seguir esa secuencia ordenada de pasos. Para el diseño del software se consideró que los alumnos poseen conocimientos básicos de computación y de algoritmos, por lo tanto son capaces de solucionar problemas computacio-nales mediante dichas herramientas. A continuación se describe cada una de las etapas de la programación fácil, en el proceso enseñanza-eprendizaje.

Etapa 1: Diagrama de flujo–código fuente

Es la etapa inicial de aprendizaje para el lenguaje de programación; su finalidad consiste en que el usuario relacione la solución gráfica del problema computacional con su respectivo código fuente. Aquí se proporciona una pantalla que contiene todos los símbolos para que el usuario construya un diagrama de flujo y al momento se genera automáticamente su códi-go fuente correspondiente (figura 2 y 3).


Figura 2 Pantalla etapa 1.

Fuente: DAI, 2008.

Figura 3.Ejemplo de diagrama de flujo hecho con asistente.

Fuente: DAI, 2008.

Etapa 2: Código sin errores

Se listan las instrucciones propias del lenguaje —en español— con la finalidad de que el usuario pueda relacionarlas con su acción, y con las herramientas que se muestran editar-las; estas herramientas hacen validaciones para no cometer errores de tipo léxico, sintácti-co y semántico (figura 4).

Figura 4Interfaz etapa 2.

Lado izquierdo lenguaje convencional.

Fuente: DAI, 2008.


Etapa 3: Programación libre

Etapa final que tiene como objetivo introducir a los usuarios a los editores convencionales como Pascal, C y Java. Aquí el usuario tiene libertad de introducir sus códigos fuentes manualmente, con la ventaja que al olvidar alguna sintaxis pueda regresar a la etapa anterior para informar-se o corregir, además de incluir traductores a lenguajes comerciales (figuras 5 y 6).

Figura 5 Interfaz de la etapa 3. Editor de compilación.

Fuente: DAI, 2008.

Figura 6Pantalla de traducción a lenguaje Java .

Fuente: DAI, 2008.


Diseño de experimentos

Con el fin de comprobar el rendimiento del software se aplicó en la asignatura principios de programación estructurada, de la especialidad de informática, eligiéndose para ello el Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de México (Cecytem), plantel Metepec.

Dos grupos de educación media superior, de la misma asignatura, cursando los dos últi-mos semestres y con 30 alumnos cada uno fueron los protagonistas de esta experiencia. La razón por la cual se eligieron se debió a que la mayoría no había tenido contacto con ningún lenguaje de programación. A uno de estos grupos, al A, se le habilitó una sala del centro de cómputo en donde se instaló el software desde el inicio del curso. Con la finalidad de garan-tizar el uso exclusivo de la herramienta por los alumnos de este grupo se restringió el acce-so a la sala de cómputo. Al grupo B no se le permitió acceso al software.

Resultados obtenidos

Mientras la tabla 1 muestra los resultados obtenidos en cada una de las evaluaciones del grupo A que utilizó el software; la tabla 2 presenta las del grupo B, al cual no se le permi-tió el acceso a la herramienta.

Tabla 1. Resultados del grupo A.

Primer parcial 22 8 0

Segundo parcial 20 9 1

Exentos 10 19 0

Final 15 4 0

Extraordinario 2 2 2

Fuente: DAI, 2008.

Tabla 2Resultados del grupo B.

Primer parcial 20 10 0

Segundo parcial 15 15 0

Exentos 8 20 2

Final 10 10 0

Extraordinario 7 3 3

Fuente: DAI, 2008.

En la gráfica 1 se observan los resultados de cada una de las evaluaciones del grupo A, en donde: 1er se refiere al primer parcial, 2do al segundo parcial, exe a los alumnos exentos, F examen final y Ext al examen extraordinario. En la gráfica 2 se aprecian los resultados del grupo B. En tanto la gráfica 3 presenta un comparativo de los dos grupos con respecto a los alumnos acreditados en cada una de las evaluaciones.

Evaluación Acreditados No Acreditados Baja

Evaluación Acreditados No Acreditados Baja


Gráfica 1.Resultados grupo A.

Fuente: DAI, 2008.

Gráfica 2. Resultados del grupo B.

Fuente: DAI, 2008.

Gráfica 3Comparativa grupo A y B.

Fuente: DAI, 2008.

Acreditados

No acretaditados

Baja

25

20

15

10

5

0 1er 2do Exe F Ext

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

1er 2do Exe F Ext

Acreditados

No acretaditados

Baja

25

20

15

10

5

0 1er 2do Exe F Ext

Grupo A

Grupo B


Conclusiones

Contar con programación fácil en el proceso enseñanza-aprendizaje ayudó significativamen-te a la rápida incorporación de los lenguajes de programación estructurada, ello permite afir-mar que la hipótesis es verdadera, como se muestra en la gráfica 3, ya que se incrementó en 6% los alumnos acreditados.

Para los estudiantes de otras carreras como ingeniería química, ingeniería industrial e in-geniería electrónica las asignaturas de programación son complementarias, sin embargo, les resulta atractivo tener dicha herramienta pues les proporcionó una sencilla integración.

El 95% de los alumnos que utilizó el software opinó que es una herramienta que les per-mitió introducirse a un lenguaje de programación estructurada, en este caso C, de manera rápida, al asociar su diagrama de flujo o pseudocódigo en un código funcional, así como so-lucionar problemas de igual manera mediante la computadora.

Dado el éxito obtenido se está elaborando el libro de texto Diseño de Algoritmos que in-cluirá el software desarrollado, a fin de ser comercializado como herramienta de apoyo en la asignaturas de fundamentos de computación de ingeniería en sistemas computacionales, programación de ingeniería química, programación de ingeniería electrónica, introducción a la programación de ingeniería electromecánica, algoritmos de ingeniería industrial del IIT, en las cuales el uso del material será obligatorio a partir de enero del 2010.

Recibido junio 2009Aceptado septiembre 2009

Bibliografía

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Sedgewick, Robert, Algoritmos en C++,México, 1995, Addison-Wesley Iberoamericana.

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1 Ingeniero electricista por la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), Unidad Zacatenco, IPN, doctor y maestro en ciencias en computación por el Centro de Investigación en Computación (CIC), IPN. Actualmente es profesor investigador de la sección de estudios de posgrado e investigación en la ESIME, Unidad Culhuacan. Es autor de múltiples publicaciones entre libros y artículos en revistas especializadas. México. E-mail: [email protected]

2 Ingeniero industrial por el Tecnológico de Estudios Superiores de Cuautitlán Izcalli (TESCI), maestro en ciencias en tecnología avanzada por el Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (Cicata), IPN. Actualmente es instructor del Centro de Capacitación para el Trabajo Industrial N°. 135 (Cecati), y profesor del TESCI. México. E-mail:[email protected]

3 Ingeniero químico industrial por la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas (ESIQUIE), IPN, y maestro en administración por la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM). Actualmente es profesor investigador en la sección de estudios de posgrado e investigación de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Ciencias Sociales y Administración (UPIICSA), IPN, México. E-mail: [email protected]

4 Ingeniero en aeronáutica por la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), Unidad Ticomán, IPN, y doctor y maestro en ciencias en ingeniería eléctrica por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), IPN. Actualmente es miembro de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), y profesor investigador del Centro de Investigación en Computación (CIC), IPN, México. E-mail: [email protected]

ResumenEl aprendizaje en el modelo educativo de los Centros de Capacitación para el Trabajo Industrial (Cecati), es de carácter constructivista y basado en competencias. El instructor es un facilitador del conocimiento y el alumno debe aprender en función de su entorno, por tal motivo es necesario que se familiarice con su ámbito laboral y para ello están los equipos didácticos industriales. En este trabajo se hace referencia a la importancia del uso de equipos didácticos industriales en la formación para el trabajo y las carac-terísticas que deben tener.

AbstractThe learning in the educative model of the Centros de Capacitación para el Trabajo Industria (cecati), constructivist character is based on competen-cies. The instructor is a facilitator of the knowledge and the student must learn based in response to their environment, for this reason it is neces-sary to famiuliarice with their labor scope and for it is the industrial didactic equipment. In this work refers to the importance becomes the use of indus-trial didactic equipment in the formation for the work and the characteris-tics that must have.

Pedro Guevara López 1

José Salvador Falcón López 2

Raúl Junior Sandoval Gómez 3

José de Jesús Medel Juárez 4

Equipos didácticos industriales en el modelo educativo

de los Cecati

Didactic equipments in the educative model of work taining centers

Palabras clave Modelo educativo, competencias, equipo didáctico, alumno, instructor.

Key words: Educative model, competences, didactic equipment, training, instructor.



Introducción

La formación para el trabajo está dirigida a personas mayores de 15 años que al menos sepan leer, escribir y cuenten con conocimientos básicos de aritmética y geometría (SEP, 2001 y Presidencia de la República, 2007). Sin embargo, en ocasiones, y dependiendo de la especialidad a la que aspire el estudiante, es requisito que cuente con preparación académica de nivel secundario completo.

En los Cecati se prepara personal especializado en labores de mano de obra y operación de maquinaria y equipo, de gran importancia como apoyo en los sectores productivos. Su objetivo es proporcionar una educación formal, en la cual se desarrollen los conocimientos, habilidades o destre-zas y actitudes suficientes para realizar de forma eficaz las tareas propias de determinada ocupación. En este sentido, se hace hincapié en elevar la calidad y pertinencia de los planes, programas de estudio, materiales di-dácticos y, en general, de todos los instrumentos de apoyo a la formación como es el caso de los equipos didácticos industriales.

Modelo educativo de los Cecati

Este modelo propicia la adopción del enfoque de la educación basada en normas de competencia (SEP, 2001), cuya finalidad es mejorar la calidad de la formación para el trabajo; de manera que los egresados puedan satis-facer los requerimientos del sector productivo de forma flexible, logrando el reto de tener mayor adaptación y velocidad de respuesta al cambio.

Estudiante e instructor

El modelo educativo (SEP, 2001), contiene métodos de formación que considera al estudiante como participante activo en el proceso ense-ñanza-aprendizaje (PEA), con el propósito de desarrollar conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes indispensables para desempeñarse exi-tosamente en el campo laboral.


Las funciones del instructor son de facilitar y promover la estructura-ción de aprendizajes significativos, apoyar las fases cognoscitivas y psi-comotrices por las cuales el alumno atraviesa para llegar al aprendizaje, presentar de forma organizada los contenidos y las destrezas a dominar, y utilizar de manera pertinente los procedimientos didácticos que estimu-len el proceso constructivo del aprendiz, para favorecer su capacidad de autoaprendizaje y de autonomía.

Educación basada en normas de competencia

La competencia se define como la capacidad demostrada por una persona para lograr un resultado (RAE, 1987), o la capacidad real de realizar deter-minadas tareas o funciones. En este sentido, el propósito de la educación basada en normas de competencia (EBNC), es formar individuos con cono-cimientos, habilidades o destrezas relevantes y pertinentes al desempeño laboral. Se plantea en dos facetas que le otorgan un destacado significado en el contexto de la relación formación profesional-trabajo (SEP, 2001):

Primera faceta. La constituye el conjunto de atributos que tiene una per-sona respecto al conocimiento, destrezas y actitudes, es decir, define la formación de manera integral, reflejando las diferentes dimensiones que representa el acto de trabajar.

Segunda faceta. Es la relación explícita entre esos atributos y el desem-peño laboral requerido. Completar el acervo cultural y formativo solicitado en la organización.

Equipos didácticos industriales

Para que el desarrollo de equipos didácticos cumpla con su función de capacitar en los Cecati, es necesario vincularlo con la realidad, pues faci-lita el aprendizaje y lo torna más auténtico, rico y significativo. El proceso de aprendizaje probado requiere cierto contacto, de un periodo de tiempo prolongado a fin de hacer posible la aprehensión real y significativa de un hecho de estudio; con esta idea deben diseñarse los equipos didácticos.

Todo aprendizaje supone una construcción que se realiza a través de un proceso mental, y finaliza con la adquisición de un conocimiento nuevo (Sánchez Soler, et al. 2003). Siguiendo este concepto Falcón (2009), afir-ma que en el diseño de los equipos didácticos tiene que tomarse en cuen-ta qué porcentaje se aprende:

• 10% de lo que se lee• 20% de lo que se oye• 30% de lo que se ve• 50% de lo que se ve y oye• 70% de lo que se dice mientras se habla• 90% de lo que se dice mientras se hace

Por lo tanto, la memorización de la información que se almacena —es-tudiantes menos interesados o textualizados— puede ser útil para apro-bar un examen, sin embargo, impide la correcta integración que permite la aplicación del conocimiento en modo práctico en la continuidad de la pro-pia formación y en los contextos de vida —verdadera razón del estudio. Es aquí donde se aprecia la importancia de los equipos didácticos indus-triales, que deben cumplir tres características principales: seguros, esti-mulantes y rápidos.

De acuerdo con Falcón (2009), algunas de sus ventajas son:

• El alumno debe reducir los riesgos en conexiones erróneas• El alumno realiza las prácticas en tiempos más cortos


• El instructor simula fallas que pueden presentarse en situaciones reales• El equipo tiene la flexibilidad para que el instructor implemente

prácticas adicionales a las ya establecidas• Facilita la evaluación del instructor• Fomenta el trabajo en equipo

La EBNC tiene como propósito ayudar a lograr las competencias reque-ridas para un desempeño laboral exitoso. Éstas comprenden los siguien-tes aspectos (SEP, 2001):

• Proceso de formación• Función del docente-instructor• Función del alumno• Los contenidos• Los materiales didácticos• Evaluación de los aprendizajes• Instalaciones y equipamiento• Acreditación y certificación

Los materiales didácticos se elaboran con la visión de apoyar la cons-trucción del propio aprendizaje y son herramientas para facilitar al do-cente-instructor su labor. La diversidad de especialidades y cursos que se ofrecen determinan la complejidad de los medios didácticos adecuados en el proceso enseñanza-aprendizaje, esenciales para la calidad de la ense-ñanza. En función de la capacidad de los recursos e infraestructura de los planteles, es primordial que puedan aplicar los adelantos de las tecnolo-gías de la información y la comunicación (TIC), para el desarrollo de ma-teriales didácticos.

En este sentido, el avance tecnológico y científico y su incorporación a los equipos y herramientas del sector productivo, impactan de manera di-recta en las instalaciones y equipamiento de los Cecati; por ello, el equipo que se utilice durante la capacitación debe ser adecuado para el desem-peño que exige la competencia definida; debe ser didáctico y pertinente al tiempo y espacio de las demandas de formación o capacitación del sec-tor productivo.

Según Cañal (2005), y Carbonello (2002), la importancia del uso de equipos didácticos se basa en la teoría del constructivismo, que afirma que todo aprendizaje supone una construcción que se hace a través de un pro-ceso mental, y finaliza con la adquisición de un conocimiento nuevo. Pero, en este proceso no es solo el nuevo conocimiento lo que se ha adquirido, sino, y sobre todo, la posibilidad de construirlo. Es decir, el aprendizaje consiste, según el modelo educativo referido, en cambios en las estructu-ras mentales del estudiante originados por las operaciones mentales que realiza. A través de estos equipos se construye un ambiente similar al la-boral, en donde el egresado se enfrentará a problemas reales y propondrá soluciones reales por medio de los materiales didácticos.

Estado del arte de los equipos didácticos

Según Invdes (2001), y en lo referente a la capacitación industrial, los equipos didácticos industriales son el medio físico mediante el cual se entrena a los futuros profesionales para desarrollar habilidades y destre-zas; por ello, la Dirección General de Centros de Formación para el Trabajo (DGCFT), persiste permanentemente en fomentar en el personal docente un espíritu creativo que lo impulse a diseñar y desarrollar apoyos educati-vos. En este sentido, es de primordial importancia el empleo de prototipos didácticos que faciliten el aprendizaje y la actividad docente. Sin embargo, el empleo de equipos montados de manera provisional no solo son inse-


guros sino de difícil operación (figura 1), lo cual, a su vez, acarrea diver-sas desventajas como:

• Riesgos para el alumno y/o el equipo al no contar con las medidas mínimas de seguridad

• Pérdida de tiempo en la instalación provisional de los equipos y su acondi-cionamiento (prácticas), por ejemplo: cableado y sujeción de elementos.

• Nulas o pocas posibilidades de simulación de eventos industriales reales.• Poco interés de los estudiantes en las prácticas• Corta vida útil de los equipos

Figura 1Montaje industrial utilizado para el control

de velocidad en motores eléctricos trifásicos.

Fuente: Cecati N°.135.

En contraparte con esta problemática, si se adapta el mismo variador en un tablero seguro y con elementos de fácil conexión, sin lugar a dudas se obtienen los resultados esperados, es decir, que sean útiles para el pro-ceso de enseñanza-aprendizaje (figura 2).

Figura 2 Equipo didáctico industrial (izquierda)

y diagrama básico (derecha).

Fuente: Cecati N° 135.

Hay empresas dedicadas al diseño y fabricación de equipos didácticos industriales —para capacitación de personal técnico— aptos para emular procesos industriales ya que cuentan con diseño atractivo, programación de prácticas establecidas y objetivos claros, como Energy Conceps Inc. (2009), Edutelsa (2009), Festo (2009), De Lorenzo (2009), SMC (2009), figura 3. Las ventajas son: capacitación amena y rápida, mayor seguridad, planeación de prácticas, y soporte técnico definido. Entre sus desventa-jas: costo inicial muy alto, capacitación para el instructor y dependencia de una empresa.


Figura 3.Equipo didáctico Explorer II para la enseñanza

de sistemas hidráulicos.

Fuente: Energy Concepts Inc., 2009.

Propuesta para la elaboración de un equipo didáctico

Como ejemplo de equipo didáctico industrial en Falcón (2009), se plan-tea la elaboración de un banco para la capacitación y entrenamiento en la programación y manejo de un PLC y un variador de velocidad; el equipo se desarrolló en el Cecati N° 135, con asesoría del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (Cicata, Unidad Legaria) del Instituto Politécnico Nacional. Este equipo tiene como características prin-cipales:

• Tipos de simulación. Fallas: sensores, contactores, relevadores, inte-rruptores.

• Equipo empleado. Un PLC, un variador de velocidad, una PC para la programación del PLC, protección contra sobre corriente y por sobre-carga, estructura de aluminio, tablero intercambiable.

Diagrama descriptivo se muestra en la figura 4 y 5, y maqueta en las fi-guras 6 y 7.


Figura 4 Diagrama básico de diseño de un banco de prácticas.


Figura 5 Diagrama de diseño de un banco de prácticas

con tablero mímico.


Figura 6 Tablero para la programación,

conexiones de un variador de velocidad y un PLC.


Maqueta quesimule un proceso

PLC quecontrola el

proceso

PC queregistra

corrección de fallas

PC para laprogramación

del PLC


Figura 7 Equipo didáctico industrial.


Conclusiones

La capacitación y el entrenamiento del personal técnico funcionan como un aprendizaje participante y práctico que se traduce en el desarrollo de habilidades y destrezas, por lo que deben estar diseñados para favore-cer a los alumnos. Una de las áreas de formación es la profesional o para el trabajo que capacita técnicamente a fin de una fácil inserción en el mundo laboral. Los equipos didácticos industriales son el medio físico idó-neo mediante el cual se entrenan los técnicos para desarrollar estas habi-lidades y destrezas.

Sin embargo, en la mayoría de los casos, el proceso de enseñanza y aprendizaje se realiza con equipos industriales no aptos para tal objetivo. Si bien en el mercado hay empresas dedicadas al diseño y fabricación de equipos didácticos industriales para capacitación de personal técnico con la suficiente calidad y garantía, sus costos suelen ser muy altos. En este contexto, es importante promover el desarrollo y uso de equipos como el elaborado en el Cecati N° 135, que cumple con la filosofía del modelo edu-cativo basado en normas de competencia.

Recibido mayo 2009Aceptado agosto 2009

Bibliografía

Cañal, de León, Pedro, La innovación educativa, Madrid, 2005, Universidad Internacional de Andalucía y Akal.

Carbonello, Sebarroja, Jaime, “El profesorado y la innovación educativa” en La innovación educativa, Madrid, 2002,

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De Lorenzo of América Corp. S.A. de C.V., 2009, www.delorenzo.com.mx/esp/index.htm

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Falcón, López, José Salvador, (2009), Diseño de un equipo didáctico en los Centros de Capacitación para el Trabajo

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SMC Corporation México, 2009, www.smc.com.mx/

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* Licenciada en ingeniería industrial y maestra en educación con especialidad en educación superior por la Universidad Cristóbal Colón, Veracruz, México. Actualmente se desempeña como investigadora en el área de tecnología educativa, diseñadora y facilitadora de cursos en línea en formación docente en la mencionada Universidad, y cursa el doctorado en la Universidad de Córdoba, España. E-mail: [email protected]

** Licenciado en psicopedagogía y diplomado en magisterio por la Universidad de Jaén, España, máster en evaluación de la calidad de la enseñanza superior por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, España, y doctor en filosofía y ciencias de la educación por la Universidad Nacional de Educación a Distancia, España. Actualmente es profesor del Departamento de Pedagogía de la Universidad de Jaén y orientador en el instituto de educación superior Gregorio Prietode Valdepeñas, Ciudad Real, y presidente de la Asociación Bailén Libre, España. Email: [email protected]

ResumenLa investigación es una herramienta de apoyo y de soporte para establecer acciones encaminadas a solucionar problemáticas en las diferentes áreas de conocimiento. El presente artículo muestra una perspectiva sobre las tendencias de las líneas de investigación y explicita líneas de trabajo actuales, o potenciales, que pueden ser atendidas por profesionales que cuentan con una especialidad, máster o doctorado en México.

AbstractInvestigation is a support tool and a great support to establish actions to solve problems in different areas of knowledge. This paper presents an perspective on trends in the lines of research, and also spells out research existing and potential that can be handled by professionals who have a specialty, master’s or doc-torate in Mexico.

Guadalupe A. Maldonado Berea*Eufrasio Pérez Navío**

Líneas de investigación para egresados de posgrado

Researching fields for graduate of graduate programs an international approach

Palabras claves Posgrado, investigación, líneas de investigación, conocimiento, internacionalización,especialidad.

KeywordsPostgraduate, research, research lines, knowledge, internationalization, specialty



Introducción

Actualmente la investigación se está posicionando como eje central en el proceso de lograr un asentamiento, que es necesario, en el incremento del bagaje científico den-tro de cualquier institución, para que a través de ésta se puedan realizar propuestas a situaciones comunes —culturales, educativas, sociales, económicas, políticas, entre otras— en el ámbito nacional e internacional.

Los retos con los cuales la sociedad de hoy en día se enfrenta, en esta era del conocimiento, ha genera-do la exigencia de trabajar en colectivos formales o in-formales. Es decir, en redes y grupos académicos y de investigación a fin de afrontar bajo diferentes perspecti-vas situaciones cada vez más complejas, que no pueden ser abordadas desde un solo enfoque, ni con resultados aislados, ni con fragmentos de explicaciones diversas en tópicos diversos. Se requiere de la suma de esfuer-zos complementarios y de explicaciones integradas para dar respuestas satisfactorias a las complejas y variadas áreas de oportunidad que se contemplan en la sociedad, como producto de un trabajo colaborativo, inter, multi y transdisciplinario.

A partir de esto, es determinante que, como estrategia principal la investigación se concentre en la formación de personal de alta calidad, que promueva el desarrollo y la consolidación de grupos y centros de investigación enca-minados a la interacción con el sector productivo, gobier-nos estatales y federales, así como con otras institucioneseducativas y no educativas. Ello con el objetivo de incen-tivar y promover la generación de redes de investigación en los diferentes niveles —regionales, estatales, nacio-nales e internacionales— que divulguen los avances que se tengan en las diversas disciplinas. De esta forma se incrementará el conocimiento en la sociedad, se promo-verá y propiciará el desarrollo económico del país y con ello una mejor calidad de vida de los habitantes.

Por lo tanto es necesario que el posgrado contemple líneas activas de investigación y creación intelectual que garanticen estudios con alto grado de calificación pro-fesional y de formación permanente, contribuyendo de esta forma a la generación, transformación y socializa-ción del conocimiento (CRES, 2008).

Tendencias en materia de investigación

Dentro de las tendencias observadas con relación a las temáticas de investigación se tiene (Ruiz, 2006):

Estados Unidos de América

La investigación en este país está vinculada con la indus-tria y las universidades, cayendo la responsabilidad en estas últimas con referencia a aspectos de diseño y desarrollo tecnológico. Las fuentes de financiamiento en mayor medida provienen del sector productivo y en menor medida del gobierno; no se adquieren por medio de convocatorias o concursos sino por la promoción que

las universidades hacen a través de la publicación de las investigaciones desarrolladas a su interior, y por la asis-tencia a congresos, ferias y otros eventos en donde mues-tran sus resultados, prototipos y productos. Las políticas en materia de investigación se decantan en:

• Publicación y difusión de resultados.• Fomento a las actividades de extensión.• De propiedad intelectual y patentes.• Uso racional de suministros, espacios y equipos.

Las universidades apoyan significativamente a los grupos de investigación para lograr su consolidación y promueven la creación de nuevos grupos que son sub-vencionados con los recursos de la misma universidad, en tanto los primeros obtienen sus ingresos de la pro-moción y vinculación con el sector productivo.

Ingeniería, tecnología y cienciascomputacionales

En esta temática las cinco universidades vanguardis-tas son (SJTU, 2008b):

1. Instituto Tecnológico de Massachusset. En el Depar-tamento de Ingeniería Biológica se investigan fenómenos biológicos y fisiológicos del transporte, imágenes biológicas y sus medidas funcionales, biomateriales, ingeniería biomo-lecular, ingeniería celular y de tejidos, modelado computa-cional de sistemas biológicos y fisiológicos, descubrimiento y entrega de terapias moleculares, toxicología genética, enfermedades infecciosas e inmunología, bioquímica ma-cromolecular y biofísica, metabolismo de los fármacos y toxinas, patogénesis microbiana, sistemas microbianos, carcinogénesis molecular, química y ambiental, biomecá-nica molecular, celular y tejidos; epidemiología molecular y la dosimetría, farmacología molecular, nanoingeniería de sistemas biológicos, sistemas neurobiológicos, nuevas herramientas para la genómica, genómica funcional, pro-teómica y glutámicos, biología sintética.

El Departamento de Química tiene termodinámica y computación molecular, procesos de transporte, catáli-sis y reacciones químicas, polímeros, materiales, superfi-cies y estructuras, energía e ingeniería civil y ambiental, ingeniería y diseño de sistemas. La ingeniería civil y ambiental está relacionada con ingeniería y ciencias am-bientales, mecánica, materiales y estructuras; sistemas y transportación.

En ingeniería eléctrica y de ciencias de la computación, los estudios se dirigen hacia sistemas, comunicación, con-trol y procesamiento de señales; ciencias de la computa-ción, electrónica, computadoras y sistemas; energía y sistemas electromecánicos, materiales y dispositivos, in-geniería bioeléctrica.

El Departamento de Ciencias de Materiales e Ingeniería se relaciona con investigaciones que pueden centrarse en un material específico o categoría de material —como el acero o materiales magnéticos— o sobre un tema en


particular —la ciencia computacional— o un proceso —la soldadura— o un principio común a muchos tipos de materiales —la corrosión. Algunas de las áreas de inves-tigación actualmente en curso son: biotecnología, ca-racterización, ciencia computacional de materiales, la corrosión y los efectos ambientales, defectos, disposi-tivos, economía de los materiales, electroquímica, pro-piedades electrónicas, ópticas y magnéticas, energía y medio ambiente, propiedades magnéticas, manufactu-ra, cultura de materiales, tratamientos de los materiales, teoría de los materiales, propiedades mecánicas y nano-mecánica, nanotecnología, optoelectrónica, transforma-ciones de fase, auto-ensamblaje, superficies, interfaces y películas delgadas, propiedades de transporte.

En el Departamento de Ingeniería Mecánica se tienenáreas de investigación relacionadas con mecánica, modelis-mo, experimentación y computación; diseño, manufactura y desarrollo del producto; controles, instrumentación y ro-bótica; ciencias de la energía e ingeniería; ciencia oceánica e ingeniería; bioingeniería, micro y nanoingeniería.

El Departamento de Ciencia Nuclear e Ingeniería per-fila las investigaciones hacia la ingeniería de fisión y ener-gía nuclear; fisión y física de plasma, ciencia y tecnología nuclear (MIT, 2008b).

2. Universidad de Stanford. Su área de ingeniería consta de diversos centros de investigación como:

The Geballe Laboratory for Advanced Materials (GLAM) —El laboratorio Geballe de materiales avanzados—apoya y fomenta la educación y la investigación interdisciplina-ria en las ciencias de materiales e ingeniería.

Alliance for Innovative Manufacturing (AIM) —Alianza para la Fabricación Innovadora— se ha transformado en Product Realization Network (PRN) —Red de Realización del Producto— grupo de maestros, empleados y profe-sionales de la industria dedicados a formar estudiantes en la creación de productos y en las organizaciones que lo hacen posible, a través de experiencias de inmersión con la fabricación y el mundo del diseño. Se trata de una empresa de cooperación entre la Escuela de Ingeniería y la Escuela de Graduados de Negocios.

El Departamento de Biodiseño tiene como misión for-mar a estudiantes, becarios y profesores en el proceso del biodiseño: enfoque sistemático de las necesidades, búsqueda de la invención y aplicación de nuevas tecno-logías biomédicas.

Stanford Biofilm Research Center —Centro de Inves-tigación de Biopelículas de Standford— campus-centro de investigación que se especializa en estudios sobre biopelículas microbianas, y alberga un microscopio con-focal Leica.

The Stanford Center for Design Research —Centro Stan-ford para la Investigación del Diseño— comunidad de in-vestigadores dedicada a aumentar la comprensión y la innovación en el diseño de la ingeniería y la educación en el diseño. Se centra en facilitar la creatividad indivi-dual, la comprensión del equipo del proceso de diseño y el desarrollo de herramientas y métodos avanzados que

promueven el diseño y la fabricación de productos. Entre sus patrocinadores se hallan Apple Computers, BMW, Boeing, Bosch, Cisco Systems.

The John A. Blume Earthquake Engineering Center at Stanford University —Centro John A. Blume de Ingenie-ría Sísmica— realiza estudios sobre las estructuras y la ingeniería geomecánica.

Energy Modeling Forum —Fórum sobre Modelado de la Energía— red estructurada de expertos para discutir im-portantes aspectos relacionados con la energía y cuestio-nes ambientales. Los estudios se organizan en torno a un grupo de trabajo ad hoc organizado para examinar un solo tema al que muchos modelos existentes se pueden apli-car, con el deseo de mejorarlos en cuanto a la política y al proceso de planificación. Los participantes son líderes expertos en energía y asesores de gobierno, la industria, universidades y otras organizaciones de investigación.

Center for Integrated Facility Engineering (CIFE) —Cen-tro de Ingeniería de Instalaciones Integradas— efectúa investigaciones académicas para el diseño virtual y la construcción de la arquitectura, ingeniería y construc-ción de proyectos industriales, a fin de desarrollar y pro-bar maneras innovadoras al modelar, visualizar, analizar y evaluar el desempeño multidisciplinario del diseño de proyectos de construcción, así como aumentar la con-ciencia del valor y los costos de diseño y construcción vir-tual para los profesionales y estudiantes de Stanford.

El Departamento de Ingeniería Ambiental y Civil se divide en tres áreas fundamentales: medio ambiente cons-truido, atmósfera y energía, y el medio ambiente del agua, cada una dedicada a su especialidad.

En el Departamento de Ingeniería las investigacio-nes están relacionadas con bioingeniería, medio ambien-te y energía, tecnologías de información, nanociencia y nanotecnología.

El Departamento de Ciencias de la Computación di-recciona sus investigaciones hacia áreas como inteligencia artificial, robótica, computación científica y sistemas.

Por último, el Departamento de Ingeniería de la Cons- trucción y Administración abarca desde la definición de proyectos hasta la demolición de construcciones (Stan-ford, 2008a).

3. Universidad de Illinois–Urbana Champaign. En esta universidad destacan: el Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzada que contempla investigaciones bá-sicas en ciencias físicas, computación, ingeniería, biolo-gía, comportamiento y cognición; dentro de sus áreas de investigación multidisciplinaria: inteligencia biológica, in-teracción inteligente computadora-ser humano, nanoes-tructuras moleculares y electrónicas.

Centro de Investigación de Sistemas Complejos , gru-po interdisciplinario integrado por físicos, biólogos, quími-cos e ingenieros que estudian las propiedades dinámicas de sistemas complejos.

Centro de Nanoescala Ciencia y Tecnología, equipo mul-tidisciplinario, intercampus de investigación y educación sobre los dispositivos de nanoescala.


Centro de Interacciones del Material de Plasma , dedi-cado al estudio de partículas de la superficie correspon-diente a las interacciones de energía de fusión y sistemas de tratamiento de materiales.

Centro de Simulación Avanzadade cohetes detallados, todo el sistema de simulación de cohetes de propulsores sólidos.

Centro de Interacciones del Material de Plasma Coor-dinated Science Laboratory (CSL) —Laboratorio de Cien-cia Coordinada— se especializa en la tecnología de la información, telecomunicaciones e investigación nano-tecnológica.

Estudio de Diseño y Ensayo Digital, apoya a investi-gaciones avanzadas y da facilidades a la enseñanza para la creación y evaluación de alta calidad, entornos virtuales para el uso digital de los investigadores, los artistas, intérpretes o ejecutantes, diseñadores ambientales, artistas y científicos.

Departamento de Ciencias de la Computación tiene á-reas de investigación relacionadas con algoritmos y teoría, inteligencia artificial, arquitectura, computación paralela y sistemas; bioinformática y biología computacional, cultura de la computación, base de datos y sistemas de informa-ción, gráficos, visualización e interfaces, sistemas y redes, lenguajes de programas, sistemas formales e ingeniería de software y computación científica (Illinois, 2008).

4. Universidad de California–Berkeley. La investigaciónen esta universidad se realiza en varios tipos de organiza-ciones, departamentos académicos, institutos y centros, museos y estaciones de campo. Para el área de ingeniería y tecnología se destacan las siguientes entidades:

Departamento de Ingeniería Ambiental y Civil tiene á-reas de investigación relacionadas con laboratorio de flui-dos ambientales, dedicado a estudiar la comprensión de agua en el medio natural y su interacción con los seres humanos, plantas y animales, con especial atención a los procesos dinámicos que rigen la Bahía de San Francisco y el Sacramento Región del Delta.

The Consortium on Green Design and Manufacturing (CGDM) —Consorcio Verde en Diseño y Fabricación— fomenta la investigación multidisciplinaria, la educación sobre la gestión y diseño para el medio ambiente, y la prevención de la contaminación en cuestiones críticas de las industrias. Sus áreas de investigación estratégica son: sistemas de infraestructura civil, industria electró-nica e industria de servicios. Es una asociación multidis-ciplinaria de nvestigación y educación entre la academia, industria y gobierno.

The Institute for Environmental Science and Engineering (IESE) —Instituto de Ciencias Ambientales e Ingeniería— pertenece a las Unidades Organizadas de Investigación que se dedican exclusivamente al campo de la investigación. Este instituto es una unidad interdisciplinaria que apoya la investigación y la enseñanza de la ciencia y la tecnología, esencial para comprender y mejorar el medio ambiente.

The Institute of Transportation Studies —Instituto de Estudios de Transporte— pertenece a las Unidades Orga-nizadas de Investigación. La planificación del transporte,

la logística, las operaciones de tráfico, gestión de infra-estructuras, la aviación, la economía del transporte y las finanzas, el transporte inteligente, transporte público, y los impactos ambientales del transporte están entre las áreas de enfoque de su investigación.

Departamento de Ingeniería Eléctrica y la Ciencia dela Computación, investiga la inteligencia artificial, biosis-temas y biología computacional, comunicación y redes,arquitectura de computadoras e ingeniería; control, sis-temas inteligentes y robótica; administración de sistemas de base de datos, diseño de sistemas electrónicos, educa-ción, energía, gráficos, interfaces, circuitos integrados, sis-temas micro/nano electromecánicos; operación de sistemas y redes; física electrónica, programación de sistemas, com-putación científica, seguridad, procesamiento de señales y teoría.

The Center for Information Technology Research in the Interest of Society (CITRIS) —Centro de Investigación so-bre Tecnologías de Información para el interés de la sociedad— grupo multidisciplinario que integra profeso-res, estudiantes e investigadores de la industria, con el propósito de dar solución a problemas actuales desde la vigilancia del medio ambiente y la búsqueda de viabilidad, las alternativas de energía sostenible para la simplificación de la prestación de atención de la salud y el desarrollo desistemas seguros para registros médicos electrónicos y diagnóstico a distancia, los cuales en última instancia, ge-neran un impulso económico a la productividad.

Departamento de ingeniería, adicionalmente a lo que ya se ha mencionado, cuenta con diversas áreas como el centro de microsistemas electromecánicos, el centro del agua, el de comunicación inalámbrica, el instituto de California para la investigación biomédica cuantitativa, centro para emprendedores y tecnología, el de neuro-imagen funcional, el de sistemas inteligentes, de biolo-gía cintética, de bioingeniería del tejido, y el centro de investigación de ingeniería sobre sistemas de energía, entre otros (UCB, 2008a).

5.Universidad de Michigan–Ann Abor. ElDepartamentode Ingeniería conduce investigaciones relativas a física aplicada, laboratorio de inteligencia artificial, laboratorio de modelismo automatizado, investigación automotriz, laboratorio de investigaciones biomecánicas, computa-ción avanzada, de materiales electrónicos, la metalurgia del aluminio y su procesamiento, integración de tecno-logías de información, laboratorio de medio ambiente y tecnología sustentable, de ergonomía; así como en ma-nufactura innovadora, mecatrónica, programa de gestión sobre tecnología japonesa, nanotecnología, materiales, entre otros (UMICH, 2008).

Ciencias naturales y matemáticas

Las cinco mejores universidades son (SJTU, 2008a):

1. Universidad de Harvard. Se especializa en agricul-tura, aracnología, bacteriología, antropología biológica,


botánica, respiración, zoología comparativa, entomología,biología evolutiva, fertilidad, geología, herpetología, hor-monas, ictiología, paleontología de invertebrados, biolo-gía marina, microbio y microbiología, musculatura, biología organísmica, ornitología, paleontología, fisiología, proteí-nas, zoología (Harvard, 2008).

2. Universidad de California–Berkeley. La división de ciencias biológicas tiene dos áreas: biología integrativa, y biología celular y molecular. La primera se centra en la estructura y la función de la evolución de diversos siste-mas biológicos; en tanto la segunda cuenta con cinco di-visiones: bioquímica y biología molecular, biología celular y del desarrollo, neurobiología, genética, genómica y de-sarrollo, inmunología y patogénesis, neurobiología. Cuen-ta con el Colegio de Recursos Naturales integrado por el Departamento de Agricultura y Recursos Economicos es-pecializado en materias relacionadas con la agricultura, biotecnología, medio ambiente, recursos naturales, de-sarrollo y comercio internacional.

En su estructura departamental destacan: el Departa-mento de Política y Gestión de Ciencias Ambientales que se especializa en ciencias de los ecosistemas, organismos y medio ambiente, y sociedad y medio ambiente; el de Ciencias de Nutrición y Toxicología cuyos estudios se re-lacionan con la comprensión de nutrientes y sus efectos fotoquímicos, la regulación del metabolismo, y el impac-to de la dieta sobre la salud y la enfermedad crónica; el Departamento de Plantas y Biología Microbiana conduce estudios referentes a la estructura, fisiología, desarrollo, biología celular, genética, bioquímica, biología molecular, y las interacciones de plantas y microbios.

Por su parte la División de Matemáticas y Ciencias Físi-cas está conformada por astronomía, ciencias de la tierra,matemáticas, físicas y estadísticas. El área de matemáti-ca se especializa en el desarrollo de la matemática pura y aplicada (UCB, 2008b).

3. Universidad de Princenton. Cuenta con el Depar-tamento de Ecología y Evolución biológica, especializada,principalmente en ecología y conservación, evolución ygenética, fisiología y comportamiento. El Departamen-to de Geociencias se relaciona con el estudio de la tierra a partir de temas atmosféricos, oceanográficos y del medio ambiente. En el Departa-mento de Biología Molecular se investiga acerca de diversas disciplinas como bioquímica, biofísica, cáncer, biología celular, computación y moda-lismo, entre otras (UP, 2008).

4. Instituto Tecnológico de California. Tiene divisiones académicas de Biología, Geología y Ciencias Planetarias. La primera tiene tres áreas principales de investigación: es-tructural, biología molecular y celular; desarrollo y regulación biológica; molecular, celular y neurociencia integrada. La segunda división se focaliza en estudios relacionados con la geología, la geobiología, geoquímica, geofísica. La ter-cera división se vincula con el medio ambiente, la cien-cia y la ingeniería (ITC, 2008).

5. Instituto Tecnológico de Massachussets. En el De-partamento de Biología se desarrollan estudios de biolo-gía molecular, bioquímica, genética y biología celular. Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) —Departamento de la Tierra, la Atmósfera y Cien-cias Planetarias— abarca investigaciones sobre geología, geoquímica, geofísica, geobiología, la ciencia atmosféri-ca, oceanografía, astronomía y ciencia planetaria. En el área de la química cuenta con estudios diseccionados a la química biológica, inorgánica, orgánica, física y quí-mica. Áreas especializadas tales como química ambien-tal, química de polímeros y materiales, la nanociencia y neuroquímica. Las matemáticas están relacionadas con su aplicabilidad y teorización. Con relación a la física tiene astrofísica, átomos, condensación de la materia y física de plasma, experimentos nucleares y la física de las par-tículas, así como teorías nucleares y la física de las partícu-las (MIT, 2008a).

Ciencias Sociales

Las cinco mejores universidades de esta temática son (SJTU, 2008C):

1. Universidad de Harvard. Ofrece estudios de teología y religión, derecho, educación, política pública y adminis-tración (Harvard, 2008).

2. Universidad de Chicago. Brinda estudios de teología y religión; de globalización, derechos humanos, estudios avanzados sobre la paz y la cooperación internacional; es-tudios sobre razas, políticas y cultura, demografía y eco-nomía; comunicación y sociedad (UChicago, 2008).

3. Universidad de Columbia. Tiene estudios sobre enve-jecimiento, organización de la comunidad, sobre cues-tiones sociales contemporáneas, la familia y la infancia, la salud, salud mental, discapacidad, bienestar social interna-cional, ley, sistema legal y política social, medios de comuni-cación y lenguaje, servicios para inmigrante, administración social, política social y análisis de políticas, historia sobre bienestar social, trabajo social de formación, mujer y estu-dios de género y mundo del trabajo (Columbia, 2008).

4. Universidad de Standford. Sus centros de investi-gación están relacionados con estudios sobre la adoles-cencia, Asia y el Pacífico, América Latina, Rusia y Europa del Este, ciencias de la conducta, ética biomédica, es-tudios de género, estudios comparativos de razas y et-nias, política económica, política de salud, innovaciones en aprendizajes, conflictos internacionales y negociacio-nes, seguridad internacional y cooperación e innovación social, entre otros (Stanford, 2008b).

5. Universidad de California–Berkeley. Ofrece estudios relacionados con antropología, demografía, economía, estu-dios étnicos, de género y la mujer, geografía, historia, lingüís-tica, psicología, sociología, estudios legales (UCB, 2008b).


De lo expuesto se concluye en términos generales que las principales áreas de conocimiento en investiga-ción son:

• Ciencias humanas y sociales• Ciencias biomédicas y biotecnología• Materiales y sistemas• Ambiente y sostenibilidad• Información, comunicación y computación

México

Las universidades mexicanas —respetando el principio de la libertad de investigación— asumen como misión sen-sibilizar a los investigadores con respecto a los proble-mas y necesidades de la sociedad; por ello, la comunidad científica tiene el compromiso de promover un quehacer académico científico en su beneficio, principalmente enca-minado a hacia la protección ambiental, los recursos hídri-cos, y la generación y distribución de la energía.

Las dos instituciones de educación superior (IES), más importantes y representativas del sector público son:

1. Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM, 2009a). Agrupa a sus centros e institutos de investiga-ción en dos sistemas, el de investigación científica (SIC), y el de investigación en humanidades (SIH).

a) El SIC (UNAM, 2009b), actualmente se compone de 19 institutos y 10 centros agrupados en tres gran-des áreas del conocimiento: ciencias químico–biológicas y de la salud, ciencias físico–matemáticas, y ciencias de la tierra e ingenierías.

También forman parte: la Coordinación de la Investi-gación Científica, con la administración de cinco proyec-tos del Programa de Investigación Multidisciplinaria de Proyectos Universitarios de Liderazgo Académico (IM-PULSA), cinco programas Universitarios de Ciencia, la Dirección General de Divulgación de la Ciencia, la Coor-dinación de Plataformas Oceanográficas (buques oceano-gráficos) y la Secretaría Ejecutiva de la Reserva Ecológica del Pedregal de San Ángel. Cabe señalar que sobre este subsistema rige un notable cuerpo colegiado, el Conse-jo Técnico de la Investigación Científica (CTIC), que es una autoridad universitaria.

El área de ciencias químico–biológicas y de la saludreúne el mayor número de investigadores en el SIC, su campo de estudio es amplísimo, así como los niveles y enfoques con que se investiga son muy variados. Se in-tegra con: Centro de Ciencias Genómicas (CCG), Centro de Investigaciones en Ecosistemas (CIEco), Instituto de Biología (IB), Instituto de Biotecnología (IBt), Instituto de Ciencias del Mar y Limnología (ICMyL), Instituto de Ecología (IE), Instituto de Fisiología Celular (IFC), Ins-tituto de Investigaciones Biomédicas (IIB), Instituto de Neurobiología (INb) y el Instituto de Química.

El área de ciencias físico–matemáticas incluye 11 de-pendencias, siete institutos y cinco centros: Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADT),

Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA),Centro de Investigación en Energía (CIE), Centro de Na-nociencia y Nanotecnología (CNyN), Centro de Radio-astronomía y Astrofísica (CRA), Instituto de Astronomía(IA), Instituto de Ciencias Físicas (ICF), Instituto de Ciencias Nucleares (ICN), Instituto de Física (IF), Insti-tuto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas (IIMAS), Instituto de Investigaciones en Mate-riales (IIM), Instituto de Matemáticas (IM).

Por su parte el área de ciencias de la tierra e ingienieríasestá compuesto por: Centro de Ciencias de la Atmósfera (CCA), Centro de Geociencias (CGc), Centro de Investiga-ciones en Geografía Ambiental (CIGA), Instituto de Geofísi-ca (IGf), Instituto de Geografía (IGg), Instituto de Geología (IGl) e Instituto de Ingeniería (II).

b) El SIH (UNAM, 2009c), está integrado por 10 ins-titutos, siete centros de investigación y tres programas universitarios: Instituto de Investigaciones Antropológicas(IIA), Instituto de Investigaciones Bibliográficas (IIB), Instituto de Investigaciones Económicas (IIEC), Instituto de Investigaciones Estéticas (IIE), Instituto de Investi-gaciones Filológicas (IIFL), Instituto de Investigaciones Filosóficas (IIF), Instituto de Investigaciones Históricas (IIH), Instituto de Investigaciones Jurídicas (IIJ), Ins-tituto de Investigaciones Sociales (IIS), y el Instituto de Investigaciones sobre la Universidad y la Educación (IISUE); Centro de Investigaciones sobre América del Norte (CISAN), Centro de Investigaciones sobre Améri-ca Latina y el Caribe (CIALC), Centro de Investigaciones Interdisciplinarias en Ciencias y Humanidades (CEIICH), Centro Peninsular en Humanidades y Ciencias Sociales (CEPHCIS), Centro Regional de Investigaciones Multidis-ciplinarias (CRIM), Centro Universitario de Investigaciones Bibliotecológicas (CUIB), Centro de Enseñanza de Lenguas Extranjeras (CELE); Programa Universitario de Estudios de Género (PUEG), Programa Universitario de Estudios sobre la Ciudad (PUEC) y el Programa Universitario México Na-ción Multicultural (PUMC).

2 Instituto Politécnico Nacional (IPN). Fomenta la investigación en sus unidades académicas mediante proyectos, que se clasifican en cuatro modalidades: inves-tigación básica, investigación aplicada, desarrollo tecno-lógico, autoequipamiento e investigación educativa. Las instancia encargada es la Secretaría de Investigación yPosgrado (SIP), integrada por: la Dirección de Posgrado (IPN, 2009a), Dirección de Investigación —formada a su vez por la División de Operación y Promoción a la Inves-tigación y la División de Apoyo a la Investigación— y la Dirección de Redes de Investigación y Posgrado.

Asimismo, la investigación que se realiza en el IPN se agrupa en programas institucionales que han sido delineados en el Sistema Institucional de Investigación Científica y Tecnológica (SIICYT), siendo éstos de: Inge-niería y Tecnología, Ciencias Naturales, Ciencias Agrícolas,Ciencias Sociales, Investigación Educativa y Humanidades.

El IPN (2009b), cuenta con el Programa Institucionalde Formación de Investigadores (PIFI) , que mantiene una


estrecha vinculación con el Sistema Nacional de Investi-gadores (SNI), y forma, a su vez, parte del Programa de Investigación Científica del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT), institución fuente de financia-miento para los proyectos más importante a nivel nacio-nal de investigación científica y tecnológica.

Por otro lado y en la misma área destaca el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav, 2009), organismo descentralizado de interés público, que pre-para investigadores y profesores especializados para efectuar investigaciones originales en diversas áreas científicas y tecnológicas, y son:

Ciencias Exactas y Naturales, líneas de investigación en física, física aplicada (Unidad Mérida); matemáticas; química; química de productos naturales orgánicos.

Ciencias Biológicas y de la Salud, líneas de inves-tigación en biología celular; recursos del mar (Unidad Mérida); biomedicina molecular; bioquímica; farmaco-biología; farmacología (Sede Sur); fisiología, biofísica y neurociencias; genética y biología molecular; patología experimental; toxicología.

Tecnología y Ciencias de la Ingeniería, líneas de in-vestigación en biotecnología y bioingeniería; biotecnolo-gía y bioquímica (Unidad Irapuato); computación; control automático; ingeniería eléctrica (D.F.)— integrada por la sección de biolectrónica, de comunicaciones, electróni-ca del estado sólido, de mecatrónica y de proyectos de ingeniería; ingeniería eléctrica (Unidad Guadalajara); in-geniería cerámica (Unidad Saltillo); ingeniería Genética (Unidad Irapuato); ingeniería metalúrgica (Unidad Sal-tillo); laboratorio de tecnologías de información (Unidad Tamaulipas); materiales (Unidad Querétaro); energía y recursos minerales (Unidad Saltillo); robótica y manufac-tura avanzada (Unidad Saltillo).

Ciencias Sociales y Humanidades, líneas de investi-gación en ecología humana (Unidad Mérida); investiga-ciones educativas (Sede Sur); matemática educativa; sección de metodología y teoría de la ciencia.

Por lo expuesto, se puede manifestar que, en términos generales, las áreas en donde las universidades mexica-nas enfatizan sus investigaciones son:

• Biotecnología• Ecología• Fisiología celular• Biomedicina• Nuevos materiales• Neurociencias• Ciencias aplicadas y desarrollo tecnológico• Energía• Radioastronomía

Sin embargo, se plantea como retos para ser atendi-dos por la investigación y como campo de acción para egresados del posgrado:

• La sociedad del conocimiento• La competitividad del mundo: nuevos productos,

procesos productivos innovadores, nuevos mate-riales

• La nanotecnología• Energía• Desarrollo tecnológico• Calentamiento global• Desarrollo sustentable• Equidad de género

Realizar trabajos en conjunto es fundamental para ob-tener beneficios nacionales y regionales, a fin de lograr encaminar al país hacia la ruta del desarrollo humano sustentable, entendida la sustentabilidad como la evolu-ción simultánea y correlativa de la alteridad circundan-te de esa entidad como producto del propio operar de la relación entre entidad y alteridad (no entidad) circun-dante (Hevia, 2000 p. 2).

Conclusiones

La globalización de la economía ha impactado en el ámbi-to nacional, sobre todo al contemplar que en materia de desarrollo de diseños de procesos o productos, implanta-ción y mejora de sistemas integrados para la generación de bienes y/o servicios, cuidado del ambiente debido al calentamiento global, energía, entre otros, se requiere mayor trabajo, más cuando se quiere alcanzar un repun-te en la economía que posibilite una mejor calidad de vida de la sociedad.

En México no existe una cultura generalizada en ma-teria de investigación, así como en la gestión de proce-sos productivos efectivos —a diferencia de otros países en donde ello es parte esencial de la formación y desa-rrollo de los profesionales—fundamentalmente en el nivel de posgrado área idónea para incentivar la investigación hacia la solución de situaciones puntuales en las diferen-tes esferas que integran a la sociedad.

Para lograr un notorio avance al respecto sería conve-niente establecer: alianzas estratégicas entre las IES con el sector productivo, empresarial, y los diversos agentes de gobierno —local, regional y nacional; espacios de diá-logo a fin de informar sobre las necesidades y realida-des a mejorar de cada región, para que se transformen en objetivos de investigación por parte de los egresa-dos del posgrado; vincular el diseño de los programas de posgrado de acuerdo con las tendencias internacio-nales con una óptica loca y regional; diseñar estrategias encaminadas a sensibilizar a los diversos sectores invo-lucrados, del beneficio que conlleva la investigación insitu para resolver problemas específicos de la sociedad, liderados por profesionales especializados acorde al área requerida y en un contexto de colaboración inter y mul-tidisciplinario.

Recibido marzo 2009Aceptado julio 2009

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Informaci%C3%B3ngeneral.aspx



Control total de la calidad

Armand V. FeigenbaumMéxico, 2008

El Dr. Armand V. Feigenbaum es el fundador de la teoría del control total de la calidad, un enfoque para admi-nistrar el éxito de los negocios, la cual ha influenciado profundamente la competencia en los mercados nacio-nales e internacionales en Estados Unidos de América, Japón y alrededor del mundo. Es presidente de la Ge-neral Systems Company, Inc., empresa que diseña e instala sistemas operacionales integrados para empre-sas internacionales, y presidente fundador de la Inter-national Academy for Quality; además fue presidente de la American Society for Quality Control.

Al tomar sus decisiones de compra, ocho de cada diez consumidores y compradores industriales estiman que la calidad es tan importante o más que el precio. Hace cuarenta años, el libro Control total de la calidadpronosticó el papel relevante que iban a desempeñar los aspectos de calidad en la satisfacción del cliente y, como consecuencia, en la obtención del éxito. El libro se ha convertido en un clásico y con cada nueva edi-ción continúa causando un impacto significativo sobre la forma de administrar cualquier tipo de organización

en todo el mundo. Aho-ra, en conmemoración del cuadragésimo ani-versario de la publica-ción de la obra, se ha revisado la tercera edi-ción para mostrar a una nueva generación de lectores cómo hacer de la calidad total la clave de su éxito com-petitivo en este fin de siglo.

GRUPO EDITORIAL PATRIA

Proyectos ambientales en la industria

Gabriel Baca Urbina/Sergio Romero Vallejo/Margarita Cruz ValderramaMéxico, 2007

Obra dirigida a los es-tudiantes del área de ingeniería, adminis-tración industrial y personas interesadasen conocer, evaluar e implantar proyectos para detener y rever-tir el impacto ambien-tal ocasionado por la industria en nues-tro país y el mundo. Consta de cinco ca-pítulos que explican con detalle los pro-cedimientos técnicos para la evaluación, planeación e implementación de un proyecto ambiental, para ello se presentan las nor-mas ISO 14000 que son los estándares internacionales de certificación de sistemas de gestión ambiental y son de gran importancia a nivel mundial. Además, los au-tores intentan crear en el lector una conciencia por el cuidado del ambiente. En el texto se podrá encontrar: un caso de estudio real de una empresa de pinturas auto-motrices, bien detallado para ser analizado, estudiado y discutido por los estudiantes; los objetivos a cumplir en cada uno de los capítulos, así como una imagen intro-ductoria a éstos que puede ser de utilidad para iniciar la clase; una serie de preguntas y temas de discusión al finalizar cada capítulo; una serie de apéndices en los que se incluye: información estadística, procedimiento de registro ante las normas ISO 14000, entre otros.


Investigación de operaciones

Marco A. Montufar Benítez/Jesús Fabián López Pé-

rez/Héctor Raymundo Flores Cantú/Nelson Hein/

Lluís Miguel Plá Aragones/Joselito Medina Marín/

Gerardo F. Santori/Andrés Redchuk/Silvia Miquel

Fernández/Osvaldo Facundo Martínez

México, 2009

La investigación de operaciones ha tenido un im-

pacto impresionante en el mejoramiento de la

eficiencia de numerosas organizaciones a nivel

mundial; por ello, es vital que los estudiantes de

ingeniería conozcan cada uno de los conceptos,

además lo último en software útil en este cam-

po. Con base en esta idea y con el objetivo de de-

sarrollar la presente obra, se reunieron diversos

especialistas. En el texto se plasman de manera

sencilla y clara los fundamentos de la investiga-

ción de operaciones, sin perder el rigor matemá-

tico requerido en la asignatura.

Características del libro: el texto cuenta con

su propia página de internet (www.recursosa-

cademicosenlinea-gep.com.mx), donde el lector

podrá encontrar material complementario como

respuestas a problemas seleccionados, apoyos de

Excel y ligas de interés; escrito por autores es-

pecialistas provenientes de diversas instituciones

educativas de América y España; al inicio de cada

capítulo se presenta un caso de aplicación de gran

interés para el lector; se incluyen temas como

programación lineal, programación entera, pro-

gramación dinámica,

teoría de inventa-

rios, cadenas de

Markov, simulación,

entre otros, con

ejemplos de actuali-

dad explicados paso

a paso, resueltos

con Solver, Promo-

del, @risk y Are-

na; la obra ofrece

además una gran

variedad de pro-

blemas de prácti-

ca al final de cada

capítulo.

Diccionario para ingenierosEspañol/inglés·Inglés/español

Louis A. Robb

México, 2009

Esta es la nueva

edición del diccio-

nario para ingenie-

ros más completo.

Los términos inclui-

dos en esta obra ya

clásica son los más

usuales y requeridos

en las múltiples ra-

mas de la ingeniería

desde la química has-

ta la civil. Dado que

los tiempos cambian

y que se han regis-

trado importantes avances en las diversas ramas

de la ingeniería, en la más reciente edición se in-

cluyeron más de 400 nuevos términos, que de-

finen todos aquellos conceptos de más reciente

creación, acordes a los nuevos tiempos.

Un acierto más, de esta nueva edición, es que

se han incluido términos sobre finanzas, electró-

nica, computación, seguros y transportes, por lo

que esta obra resulta muy útil y completa para el

lector interesado o que se desenvuelve en esas

áreas. En todos los casos, se ha procurado omitir

los significados no técnicos de los vocablos.

Entre los aspectos más destacados de este dic-

cionario sobresale que: incluye los conceptos de

las áreas de ingeniería eléctrica y mecánica; pre-

senta los términos más importantes de la televi-

sión y la radio; respecto a la ingeniería civil, se

pone especial atención a la mecánica de suelos,

fotogrametría y al proyecto y construcción de ae-

ropuertos; incluye los términos más importantes

correspondientes a la minería, la arquitectura na-

val, la explotación forestal, la industria azucare-

ra y los campos petrolíferos; se han concentrado

los esfuerzos en la incorporación de significados

o frases equivalentes a locuciones que no pueden

expresarse con una sola palabra.


Ética para ingenieros

Cuauhtémoc Carbajal/Ezequiel ChávezMéxico, 2008

Ética para ingenieros propone explorar el carácter humano de los ingenieros, de los hombres y mujeres que día a día enfrentan nuevos retos que los obligan a to-mar decisiones importantes y fundamentales en sus centros de trabajo, las cuales hoy en día deben estar fundamentadas en una conciencia ética, con el fin de for-mar profesionistas responsables capaces de enfrentar con responsabilidad y ética los retos que su profesión demanda.

En la actualidad, la formación de los ingenieros no debe limitarse al campo tec-nológico sino también debe incluir aspectos humanísticos, pues como seres hu-manos los ingenieros deben ser sensibles en sus actividades diarias. Con base en este principio, los autores intentan satisfacer con este libro el aspecto ético, que nunca antes se había explorado.

La productividad en el mantenimiento industrial

Enrique Dounce VillanuevaMéxico, 2009

Con esta tercera edición, el autor considera haber llega-do al clímax de su obra iniciada en 1973 con su primer libro La administración en el mantenimiento de edito-rial CECSA, pues durante todo este tiempo nos encon-tramos que ante este universo en constante evolución y esta búsqueda de mejorar el mantenimiento para una mejor supervivencia humana, siempre pasamos inde-fectiblemente a tocar en forma profunda a las prácti-cas administrativas, comprobando que desde finales del siglo pasado y recién iniciado este siglo XXI, nos en-frentamos ante nuevas teorías de lo que es el mante-nimiento industrial y su administración.

Recordemos que en 1992 nació en Inglaterra el con-cepto administración de activos (asset management), lo cual dio lugar al establecimiento de grandes y efi-cientes empresas. Verdaderas máquinas productivas sobre todo para satisfacción de sus asociados. Nuestros estudios nos han permitido ver con claridad que toda la actividad existente en el universo, sea natural o hu-

mana; forma un sistema y éste debe ser administrado como la naturaleza lo hace en forma ecológica. Con esto superamos el pensamiento moderno de la Administración de activos lle-gando a la Administración eco-lógica de sistemas, con lo cual ahora convertiremos esas má-quinas productivas que satisfa-cen a la minoría en verdaderos satisfactorios universales.

Costos y evaluación de proyectos

José Eliseo Ocampo SámanoMéxico, 2009

Costos y evaluación de proyectos ofrece al lector una clara introducción a la función de los sistemas de cos-teo en el corto, mediano y largo plazos en la industria de transformación y de servicios. Además, le ayuda a comprender la metodología y criterios que se requieren para evaluar eficazmente un proyecto de inversión en este tipo de industrias. En la obra se presenta la utilidad de los sistemas de información contable con un enfoque práctico, dirigido a los futuros responsables de tomar decisiones en la generación y administración de nuevas oportunidades de negocio. El libro tiene la cualidad es-pecial de lograr vincular e integrar el conjunto de cono-cimiento de los sistemas de costeo con las actividades de formulación y evaluación de proyectos.

Costos y evaluación de proyectos está dirigido a los estudiantes de ingeniería mecánica, eléctrica, electró-nica, en computación e industrial, así como a los de administración de negocios y comercio internacional. Gracias a su clara exposi-ción de los temas, la obra permite al lector adquirir los conocimientos nece-sarios sobre una serie de instrumentos adaptables al planteamiento, análi-sis y solución de proble-mas relacionados con la preparación y evalua-ción de proyectos, tan-to durante el proceso de su preparación aca-démica como en su vida profesional.


Sistemas de control digital

Benjamin C. KuoMéxico, 2009

Esta obra es una excelente herramienta para los estudiantes de semestres avanzados de licencia-tura, para los que cursan estudios de posgrado y los profesionales interesados en los sistemas de control digital. Se aborda la teoría y sus apli-caciones, y se incluyen los temas de rigor, con particular énfasis en el diseño. Entre los trata-mientos más relevantes se encuentran: estudios separados sobre controlabilidad, observabilidad y estabilidad; presentación más amplia sobre la selección del periodo de muestreo; se resaltan las soluciones asistidas por computadora; enfo-que nuevo y más sencillo del criterio de esta-bilidad de Nyquist; cobertura más extensa del diseño de sistemas de control digital.

La estructuración del material facilita al lec-tor su manejo, ya que cada capítulo inicia con una lista de palabras clave y de los temas más

importantes, en segui-da, se da una introduc-ción que permite una visión general de lo tra-tado. Conforme se de-sarrolla cada tema, se proporcionan ejemplos útiles, en su mayoría tomados de sistemas reales, y al final se in-cluyen ejercicios y pro-blemas.

OECD

Sistemas de control para ingeniería

Norman S. NiseMéxico, 2008

Esta obra brinda al lector una clara in-troducción a la teoría y práctica de la in-geniería de sistemas de control. Gracias a su extenso número de aplicaciones prácticas y a un contenido sumamente actualizado, esta tercera edición motiva a los estudiantes a aprender cómo ana-lizar y diseñar sistemas de control que son fundamentales en la avanzada tec-nología que se desarrolla hoy en día.

Características principales de esta edición: se presenta a lo largo de todo el tex-to para brindar a los estudiantes un panorama realista de cada etapa del proceso de diseño de los sistemas de control; una metodología con pasos claramente definidos para cada tipo de problema de diseño; numerosos ejemplos y ejercicios en cada sección, así como preguntas y problemas de repaso al final de los capítulos; una introducción a los métodos de análisis y di-seño de espacio de estado; varios capítulos se centran de ma-nera especial en el diseño y se incluyeron además numerosos ejemplos y ejercicios de diseño en todo el libro; más de 750 fotografías, diagramas, gráficas y tablas se han incluido para ayudarle al lector a visualizar los conceptos y procesos; en esta tercera edición, se sigue utilizando MATLAB como herramien-ta para la resolución de los ejercicios y problemas, además se integran otras nuevas herramientas como Simulink y las he-rramientas GUI de MATLAB; CD-ROM con valioso material con soluciones de ejercicios, archivos electrónicos con el texto que se utilizan en los programas de MATLAB, así como tutoriales de las rutinas de matemática simbólica, figuras seleccionadas del texto y más apoyos para el estudiante.

Space technologies and climate changeImplications for water management, marine resources and maritime transport

France, 2008

This book examines the contributions that space technologies can make in tackling some of the serious problems posed by climate change. Focusing on examples of wa-ter management, marine resources and maritime transport, it sets out the rationale for further developing satellite systems to measure and monitor climate change and help mitigate its consequences. The report underlines the need to consider satellites not just as research and development systems, but as an important component of a critical communication- and information-based infrastructure for modern societies. The tool box for decision makers that concludes the book reviews different metho-dological options for deciding on investments in space-based earth observation.


SIGLO XXI EDITORES

La mecánica cuántica en México

María de la Paz Ramos Lara (coordinadora)México, 2003

¿Cómo surge la mecánica cuántica? ¿Cuáles son sus fundamentos epistemológicos y sus implicaciones fi-losóficas? ¿Cuál es el origen de su formulación mate-mática? ¿Qué tan profundamente rompe con la física clásica? ¿Cómo es la realidad física según la teoría cuántica? ¿Qué puede explicar del universo y cómo lo hace? ¿Cómo ha influido la mecánica cuántica en la ciencia de los materiales y cómo ha generado deslum-brantes innovaciones tecnológicas? ¿Cómo ha transfor-mado la química? ¿Qué le permitió ir más allá de los límites de las ciencias físicas para incursionar en cam-pos tan ajenos como las ciencias de la vida y las cien-cias sociales? ¿Cuál es su vínculo con la metafísica? ¿Cómo se ha usado para explicar la actividad mental? ¿Podrá elucidar los fenómenos de la conciencia? ¿En qué términos ha repercutido en el mundo moderno? ¿Tiene la capacidad de justificar cuestiones místicas y esotéricas como algunos pretenden? ¿Desde cuándo se cultiva en México y en qué áreas? ¿En qué estado seencuentra actualmente? ¿Puede resolver problemas del sector productivo de nuestro país? ¿Puede ayudar a su-perar nuestra dependencia tecnológica?

Éstas y muchas otras preguntas encuentran res-puesta en este libro, gracias a la participación de des-tacados científicos, la mayor parte mexicanos, quienes, desde un enfoque histórico e interdisciplinario y con un lenguaje sencillo y ameno, abordan la trayectoria de la teoría cuántica desde diversos campos del co-nocimiento: la física, la astrofísica, las ma-temáticas, la ciencia de materiales, la quí-mica, las neurocien-cias, la filosofía, la ciencia de la cultura y la sociología. Los autores hacen, ade-más, referencia a las implicaciones de la mecánica en sec-tores sociales como el científico, el filo-sófico, el industrial, el social y el cultu-ral, así como en la evolución de su im-pacto en México.

La ciencia y sus sujetos¿Quiénes hacen la ciencia en el siglo XXI?

Fernando Broncano /Ana Rosa Pérez Ranzanz(coordinadores)México, 2009

Entre los principales problemas de la epistemología y de la filo-sofía de la ciencia se encuentra el de la naturaleza del sujeto del conocimiento, así como el de su papel en la generación y aceptación del mismo. En la his-toria de este problema, la filo-sofía de la modernidad dio por sentada la existencia del su-jeto cognoscente, siendo una de sus preocupaciones cen-trales encontrar las condicio-nes que permitían calificar al conocimiento como tal, como conocimiento genuino, a diferencia de las creencias meramente subjetivas. El problema fundamental, entonces, era establecer las condiciones que reducían al mínimo la posibilidad de que la subjetividad interviniera de manera que impi-diera lograr un conocimiento objetivo.

La comunidad iberoamericana se ha movido con más soltura que la habitual en la discusión sobre una idea de objetividad basada en la separación tajante entre productos, productores y modos de producción, adoptando una perspectiva más relativizada y una sa-ludable distancia pragmática. La actitud, más bien, ha sido la de repensar desde ópticas distintas las mismas cuestiones que desde años atrás se discutían en otras latitudes. En efecto, las distintas comunidades desarro-llan sus propias dinámicas y sensibilidades particula-res y, aunque los temas y problemas sobre la ciencia y la tecnología no tienen fronteras, los múltiples contac-tos, reuniones, vínculos académicos, lenguajes e inte-reses compartidos, configuran algo parecido a un estilo de pensamiento.

Uno de los rasgos de ese estilo parece ser una con-siderable flexibilidad y plasticidad para abordar los pro-blemas, gracias a que no existen las ataduras ni el lastre de elementos que en otras tradiciones agobian el desarrollo del pensamiento. Este problema consti-tuyó el foco del debate de un simposio realizado en el marco del II Congreso Iberoamericano de Filosofía de la Ciencia y la Tecnología, celebrado en La Laguna, Te-nerife, en donde se presentaron la mayoría de los tex-tos que se recogen en este volumen.

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TEMÁTICA

1. Los originales deben ser inéditos y abordar temas sobre educación o relacionados con este sector, tales como: educación a distancia; educación ambiental; educación, empleo y empresa; enseñanza de las matemáticas; evaluación de la investigación; evaluación educativa; filosofía de la educación; formación de docentes y de investigadores; internacionalización de la educación; investigación educativa; organización y desarrollo de la investigación científica; pedagogía y didáctica; planeación educativa; política científica universitaria; política educativa; procesos de enseñanza y aprendizaje; prospectiva; psicología educativa; sociología educativa; tec-nología educativa y tutoría.

2. Los trabajos pueden ser a) investigaciones o resultados de investigaciones originales de reconocido nivel aca-démico, y b) de divulgación: monografía, ensayo, tesis, reflexión y crítica.

ESTRUCTURA DE ORIGINALES

3. La extensión del trabajo debe tener como mínimo 15 cuartillas y no debe exceder las 30 cuartillas a espacio y medio, incluyendo imágenes, cuadros, gráficas, notas y bibliografía; debe presentarse en tamaño carta, con tipo verdana de 11 puntos, a una columna, y en mayúsculas y minúsculas. El original debe estar escrito en tercera persona del singular.

4. El título debe ser descriptivo y no exceder las 15 palabras.

5. El resumen no debe superar las 10 líneas (renglones), y debe incluirse abstract.

6. Las palabras clave deben ser entre 6 y 8, y debe incluirse key words.

7. El desarrollo del tema debe organizarse en párrafos de 6 líneas (renglones) como mínimo y de 18 como máximo.

8. Todo trabajo debe tener conclusiones.

9. Las imágenes (con 300 dpi de resolución), los cuadros y las gráficas deben estar enumerados por orden de aparición en el cuerpo del original, además de anotarse la fuente al pie de éstos. Los cuadros, gráficas y figuras deben presentarse en programas originales, es decir, no se deben pegar en el texto como imágenes.

10. Las notas no se integran con ninguna instrucción de procesador de palabras que las incorpore como nota de pie de página o de final del texto. Se incluyen al terminar el artículo, con llamadas numéricas consecutivas que llevan únicamente la instrucción de superíndice.

11. Las citas bibliográficas que aparezcan en el texto, en la fuente de los cuadros, gráficas y esquemas y en las notas a pie de página deben ir entre paréntesis, indicando el apellido del autor, fecha de publicación y número de página(s).

12. La bibliografía debe contener únicamente las obras citadas en el texto y en los pies de página con la referen-cia bibliográfica, en orden alfabético y presentarse de la siguiente manera: Libro: Bolívar Meza, Rosendo, Laconstrucción de la alternancia política en México, México, 2003, IPN. Capítulos de libro: Aguilar Villanueva, Luis, “Estudio introductorio” en El estudio de las políticas públicas, México, 1994, Porrúa. Artículos de revistas: González-Gaudiano, Edgar, “Imaginario colectivo e ideario de los educadores ambientales en América Latina y el Caribe: ¿hacia una nueva matriz disciplinaria constituyente?”, Revista Iberoamericana de Educación, núm., 40, 2006, OEI, pp. 71-89.

13. La primera vez que aparezca una sigla o un acrónimo deberá escribirse in extenso con el acrónimo o siglas entre paréntesis, en lo sucesivo se utiliza solo la sigla o el acrónimo.

14. Se recomienda evitar el uso de palabras en idioma distinto al español y de neologismos innecesarios. En caso de ser ineludible utilizar un término en lengua extranjera (en caso de no existir una traducción apropiada), se anotará una breve explicación o traducción aproximada entre paréntesis o como nota de pie de página.

ENTREGA DE ORIGINALES

15. Los originales se entregan impresos y en archivo electrónico (disquete, CD), en procesador de textos Word, o pueden enviarse por correo electrónico.

16. Los originales deben estar acompañados de una carátula que contenga los datos del autor (nombre, grado académico, institución donde labora, domicilio, teléfono, correo electrónico y fax) y de una síntesis curricular. Pueden ser enviados al correo electrónico: [email protected] o entregarlos en la Coordinación Editorial, edificio de la Secretaría Académica, 1er. piso, Unidad Profesional “Adolfo López Mateos”. Av. Luis Enrique Erro s/n., Zacatenco, CP. 07738, Delegación Gustavo A. Madero, México, D.F.

PROCEDIMIENTO

17. Todos los originales que se ajusten a estos términos son sometidos a dictamen por parte de especialistas, con un estricto anonimato tanto de autores como de dictaminadores.

18. La Coordinación Editorial se reserva el derecho de realizar la corrección de estilo y los cambios editoriales que considere necesarios para mejorar el trabajo. No se devuelven originales.

19. Cada autor recibirá cinco ejemplares del número de la revista en que es publicado su artículo.


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Instituto Politécnico Nacional

José Enrique Villa RiveraDirector General

Efrén Parada AriasSecretario General

Yoloxóchitl Bustamante DíezSecretaria Académica

Luis Humberto Fabila CastilloSecretario de Investigación y Posgrado

José Madrid FloresSecretario de Extensión e Integración Social

Héctor Martínez CastueraSecretario de Servicios Educativos

Luis Antonio Ríos CárdenasSecretario Técnico

Mario Alberto Rodríguez CasasSecretario de Administración

Luis Eduardo Zedillo Ponce de LeónSecretario Ejecutivo de la Comisión de Operación y Fomento de Actividades Académicas

Jesús Ortiz GutiérrezSecretario Ejecutivo del Patronato de Obras e Instalaciones

Klaus Michael Lindig BosCoordinador General de Servicios Informáticos

Luis Alberto Cortés OrtizAbogado General

"La Técnica al Servicio de la Patria"www.ipn.mx

Educación en ingenie

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