Componente 1: Gestión energética domiciliaria

La educación en los diferentes niveles de la sociedad permite mejorar nuestra calidad de vida y fortalecimiento del desarrollo sostenible. Dentro de este contexto, el desarrollo de técnicas y metodologías de enseñanza-aprendizaje tienen un enorme potencial para introducir cambios en los diferentes actores de la sociedad, influyendo en el comportamiento de los alumnos, ayudándolos a formar opiniones y actitudes constructivas respecto al mundo y fomentando el desarrollo de su potencial y sus capacidades en un marco de sostenibilidad global.

En consecuencia, la organización de las Naciones Unidas especializada en educación (UNESCO) considera que la educación es un derecho humano y es de la prioridad principal esencial como medio para impulsar el desarrollo sostenible en los países.

Dentro de este contexto, el gobierno del Ecuador establece en el año 2009 la necesidad de elaborar un modelo para el desarrollo de un Estado plurinacional e intercultural y que permita lograr el Buen Vivir de las y los ecuatorianos. Este modelo plantea doce estrategias de acción, donde la sostenibilidad formar parte del eje central de ejecución y articulación de actividades enmarcados en los ODS, establecidos por la UNESCO [10].

El plan destaca que la educación en los diferentes niveles de formación deberá incluir dentro de sus objetivos el aportar al Desarrollo Sostenible del país, promoviendo la integración de conocimientos asociados a la sostenibilidad en todos los niveles de formación. Dentro de este marco, la educación de la energía un clave para el cumplimiento de los ODS [10].

Es oportuno mencionar, que dentro del Plan Toda una Vida (PTV), la energía es un sector estratégico establecido claramente en las políticas de gestión y desarrollo del gobierno ecuatoriano, donde se plantea la necesidad de desarrollar un modelo de desarrollo sostenible con el objetivo de garantizar el suministro de energía eléctrica con criterios de eficiencia, sostenibilidad, calidad, continuidad y seguridad logrando minimizar la presencia de combustibles convencionales en la generación de energía [10].

En base a lo mencionado, se ha venido desarrollando e implementando dentro del enfoque de programas de vinculación con la sociedad un proyecto en el campo de la gestión energética domiciliaria que se basa en aplicar estrategias y mecanismos basados en la sostenibilidad energética, con el fin de que los hogares ubicados en zonas urbano marginales de la ciudad de Guayaquil puedan reducir el consumo de energía eléctrica y usen fuentes limpias de energía y que a su vez permita plantear un modelo de gestión, en el cual las generaciones actuales puedan satisfacer sus necesidades energéticas garantizando el futuro a las siguientes generaciones.

Desde el año 2015 se ha venido trabajando con los estudiantes de colegios ubicados en el sector del Fortín a través de cursos de capacitación con duración de 20 horas, tanto teóricas y prácticas, sobre ahorro de electricidad, conexiones eléctricas en el hogar en y eficiencia energética.

Componente 2: Energías Renovables

Las energías renovables son consideradas como una fuente importante para una transformación energética que permitan obtener un modelo de desarrollo sostenible. Hoy en día es necesario encontrar o lograr soluciones socialmente aceptables y económicamente viables que permitan disminuir la “pobreza energética”, amigables con el medio ambiente y limpias de forma que se reduzca sensiblemente la emisión de gases de efecto invernadero y, las energías renovables son un candidato ideal para lograr este cambio de paradigmas.

En este, marco, el Ecuador dentro de sus políticas de cambio de la matriz energética nacional, establece la necesidad de evolucionar a un sistema de mayor eficiencia y equilibrio del suministro de energía, que permita la seguridad nacional y la conservación del ambiente en un marco de desarrollo sostenible. Sin embargo, todavía existen una serie de barreras que impiden la promoción y desarrollo de las fuentes de Energía Renovables en el Ecuador [11], entre las cuales tenemos:

Resulta claro, que un punto importante en el fomento de las energías renovables son los procesos de capacitación por medio del desarrollo de modelos de enseñanza que involucre de manera directa a los estudiantes a los sistemas renovables y por ende al desarrollo sostenible.

Además, la sostenibilidad energética como temática de estudio abarca desde la generación, transmisión, uso e impactos y puede ser considerada como eje transversal de conocimiento o de desarrollo sostenible como lo plantean las ODS, esta articulación permite su incorporación dentro del contexto de actividades de vinculación con la sociedad. El proyecto antes mencionado, plantea la prospección de parámetros y variables asociadas en la percepción sobre el conocimiento en sostenibilidad energética. Con el fin de identificar que conceptos de energías renovables los estudiantes asocian con el desarrollo sostenible.

Objetivos de aprendizaje cognitivos

El/la alumno/a conoce sobre los impactos negativos de la producción de energía no sostenible, comprende cómo las tecnologías de energía renovable pueden ayudar a impulsar el desarrollo sostenible, y entiende la necesidad de tecnologías nuevas e innovadoras y particularmente de la transferencia de tecnología en la colaboración entre países.

Objetivos de aprendizaje socioemocionales

El/la alumno/a es capaz de explicar normas y valores personales relacionados con la producción y el uso de energía, así como de reflexionar y evaluar su propio uso energético con relación a la eficiencia y la suficiencia.

Objetivos de aprendizaje conductuales

El/la alumno/a es capaz de aplicar y evaluar medidas para aumentar la eficiencia y la suficiencia energéticas en su esfera personal y la cantidad de energía renovable en su matriz de energía local

Modelo de aprendizaje de sostenibilidad energética.

En esta etapa se establecen los contenidos mínimos que formarán parte del programa de capacitación y de formación para los estudiantes de los colegios y además del diseño un curso en formación de formadores en el campo de la Sostenibilidad Energética, para los estudiantes de la carrera de Ingeniería Mecánica, los cuales actuarán como facilitadores y/o formadores en las unidades educativas. El modelo planteado se basa en el esquema que se muestra en la Fig. 2.

Figura 2 Modelo de Trabajo Propuesto 

Los contenidos de aprendizaje, seleccionados son:

Curso de formación de formadores

Para determinar cuáles son los entornos de aprendizaje ajustados a la formación del futuro profesional, desde la educación superior, es necesario tener claro que las competencias que deseamos desarrollar en la persona a partir de un determinado ambiente o contexto, considerando los conocimientos, actuaciones, cualidades, cultura y emotividad. En la práctica, los estudiantes están viviendo permanentemente una acción educativa en su proceso de formación, que se relaciona con:

1. Saber: es el dominio de conocimientos teórico-prácticos, incluyendo la gestión de los conocimientos.

2. Saber hacer: son las habilidades y destrezas que garantizan su alta calidad productiva.

3. Saber estar: es el dominio de la cultura del trabajo y de su participación positiva en el entorno social.

4. Saber ser: son las actitudes, los altos valores y los comportamientos que tendrá al actuar dentro de la sociedad [9].

Por tanto, es necesario identificar los escenarios de intervención del estudiantado, y que estos se encuentren lo más cercano a la realidad o que aprendan a resolver problemas propios de la profesión.

Considerando lo antes planteado el entorno de aprendizaje constructivista se generan las condiciones para potenciar dichas experiencias, el punto de partida debe constituirse por un modelo de participación activa del estudiante en la solución de un problema, poniendo en práctica conocimientos adquiridos al largo de su formación, que le den sentido a lo aprendido, permitiéndole evidenciar el desarrollo de la competencia profesional.

Previo a la ejecución del proyecto los estudiantes de la carrera deben realizar un periodo de capacitación o refuerzo de competencias. El primer apartado se relaciona a la sostenibilidad energética, donde se imparten aspectos relacionados conceptos básicos relacionados a los tipos de energía, unidades de energía, eficiencia energética, inventario de electrodomésticos, medidor de carga domiciliaria y aplicaciones para la vida cotidiana, con el fin que reforzar el empleo de fuentes de información y las herramientas cognoscitivas para la construcción del conocimiento del entorno (aprender haciendo) [13].

Del mismo modo, se realiza un refuerzo en las Herramientas de colaboración y conversación por medio charlas y trabajo grupales en gestión y ahorro energía, pues bien, el modelo de gestión energética incorporara la realización de actividades compartidas entre los estudiantes de la ESPOL; en su proceso de formación y previa a la capacitación que realizaran con los alumnos del centro educativo. Fig. 3.

Figura 3 Capacitación y Refuerzo de Competencias 

Las actividades de formación que realizan los estudiantes de la carrera de Mecánica son:

• Introducción a Objetivos de Desarrollo Sostenible (4 horas)

• Conceptos básicos de Instrumentación Energética (3 horas)

• Gestión Energética Domiciliaria (5 horas)

• Fuentes Renovables de Energía (5 horas)

• Comunicación efectiva (3 horas)

Posteriormente, con la guía de un profesor de la carrera realizan el diseño, desarrollo conceptual y elaboración de prototipos portátiles de enseñanza de sistemas de energía renovable y módulos de iluminación residencial. Estos prototipos serán empleando como equipos móviles de laboratorio y formarán parte de las estrategias de enseñanza a aprendizaje a utilizar dentro de los colegios.

Figura 4 Presentación de Prototipos 

Finalmente, se estructura un último módulo de apoyo contextual y social, donde el estudiante asocia las variables sociales y culturales del entorno (El Fortín) con sus perspectivas profesionales, con el fin de establecer una posible estrategia de actuación a partir de adaptación factores contextuales, considerando que los entornos reales son complejos y diferenciados entre sí [14]. Resulta claro, que partir de esta etapa es necesario que el alumno deberá ser acompañado por un tutor (profesor de la ESPOL), quien se convertirá en guía para motivar a los estudiantes, fortalecer los procesos cognitivos, responder a sus dudas, estimular la reflexión y los procesos metacognitivos.

Actividades de enseñanza-aprendizaje en los colegios.

El desarrollo de las diferentes herramientas y los mecanismos empleados en el presente proyecto responden a criterios o parámetros de enseñanza - aprendizaje establecido dentro del aprendizaje significativo; proceso mediante el cual, el sujeto realiza una metacognición en: “aprender a aprender” considerando como punto de partida sus conocimientos precursores y los recientes logrando integrarlos para lograr la conceptualización o sistematización de los saberes [15] [13]. Debe señalarse, que los ciclos de Formación para los estudiantes de la Unidades Educativas se basaron en el desarrollo de esquemas de actividades formativas considerando el enfoque pedagógico establecido en objetivo ODS número 7, con el fin fortalecer el proceso de enseñanza-aprendizaje, con relación a la sostenibilidad energética.

En esta etapa también se incluyeron tópicos específicos de aprendizaje constructivista a nivel de los alumnos de las unidades educativas, como los son:

• Aprendizaje basado en la práctica o experimentación con sistemas de iluminación.

• Reflexionar y discutir sobre el propio uso de la energía; por ejemplo, clasificar las razones para el uso de energía.

• Realizar una campaña de ahorro de energía en la propia institución o a nivel residencial.

• Comprender el uso de la Energía Renovable y su aplicación residencial.

Finalmente, se estableció utilizar dos escenarios como estrategias dentro del proceso de enseñanza aprendizaje. El primero con una duración de 10 horas, denominado Formación de formadores en gestión energética domiciliaria (FGED), con el fin de fortalecer las habilidades relacionadas a la gestión de energía acorde al contexto local de la sociedad y el segundo con una duración de también de 10 horas asociado a la Capacitación en temas de energías renovables por medio de equipos y módulos móviles. Fig. 5 y Fig. 6.

Figura 5 Escenario FGED 

Figura 6 Escenario Capacitación EERR 

Recursos Didácticos

Cabe destacar que un punto clave del proyecto es el diseño de las herramientas o material didáctico de transferencia transversal del conocimiento, en función de los resultados obtenidos en la encuesta de diagnóstico, el modelo de enseñanza aprendizaje seleccionado y las características representativas del entorno.

Durante esta fase se desarrollaron los siguientes recursos educativos para los procesos de capacitación y formación:

En la práctica, la guía de Eficiencia Energética se emplea como recursos de formación estudiante-comunidad y también como libro de trabajo para las actividades de aprendizaje en los hogares. En la Fig. 7 y Fig. 8, se presentan las portados del material impreso utilizado.

Figura 7 Manual de Ecoeficiencia en el hogar 

Figura 8 Guía del Sistema Demostrativo de Energías Renovables 

Formación de formadores en gestión de eficiencia domiciliaria.

En este escenario se describen los datos y resultados obtenidos por las actividades de formación que se han venido realizado los últimos 3 años en los diferentes ciclos de formación y capacitación que ha permitido identificar comportamientos o hábitos socio energéticos, preconceptos relacionados al manejo de energía y otras variables que el estudiante de colegio asocia con la idea del ahorro energético residencial. En la Tabla 1, se muestra el detalle de los ciclos de capacitación realizados. Los ciclos de formación fueron diseñados con una duración de 10 horas de presenciales dentro del aula y 10 horas de actividades autónomas.

Tabla 1: Número de Ciclo de Formación 

La interacción con las tres unidades Educativas (Esteban Cordero de FE y Alegría (Fig.9), PCEI Eugenio Espejo (Fig.10) y Adalberto Ortiz) ha permitido el levantamiento de la línea base del nivel cultural socio-energético a partir del análisis de los hábitos de consumo energético y las variables que el estudiante conoce en su entorno. No se consideran las variables climáticas, infraestructura o económicas que involucren una capacitación previa, lo cual podría repercutir en el alcance del proyecto piloto [6].

Figura 9 Ciclo de Formación U.E. Esteban Cordero Fe y Alegría 

El análisis precedente, permitió identificar que las variables de género y edad (a nivel de estudiantes del bachillerato), no influye en el nivel cultural socio-energético de los estudiantes, siendo la variable de iluminación del hogar la única que pueda asociarse con una conducta de ahorro de energía. Por otro lado, esto implica que el diseño de contenidos y de herramientas de formación en gestión energética puede ser genérico, lo que permitiría su replicabilidad en otras instituciones de educación media de los sectores urbanos-marginales [6].

A partir de la información obtenida del modelo de comportamiento de hábitos socio-energético, se desarrollaron los módulos de iluminación, los cuales son empleados como un elemento de apoyo didáctico donde el estudiante de la unidad educativa por medio de la guía de un estudiante de la ESPOL diferencia el consumo de energía asociado a los diferentes tipos de focos (Fig. 10).

Es importante mencionar, que la ejecución de cualquier proyecto enmarcado al fomento del desarrollo sostenible deberá tener un involucramiento de todos los actores sociales dentro del entorno de actuación, por tal razón dentro de las actividades que se planifican en las unidades educativas incluye una charla con los padres de familia como parte del proceso de transferencia de conocimiento. (Fig. 11).

Figura 10 Ciclo de Formación U.E. PCEI Eugenio Espejo 

Figura 11 Charlas con padres de familia. U.E. PCEI Eugenio Espejo 

Finalmente, uno de los componentes más importantes, fue la participación de los estudiantes durante el proceso de formación y posterior aplicación de las estrategias y hábitos de gestión energética desarrollados con el fin de lograr reducción del consumo de energía en sus casas. Se determinó que posterior a los de tres meses de haber realizado los ciclos de formación, se puede apreciar una reducción del 10% al 30% de consumo de energía promedio en los hogares de los estudiantes de colegio. Asimismo, los resultados indican que la metodología diseñada puede integrarse dentro de entorno de aprendizaje y fomenta la enseñanza de conocimientos teóricos y prácticos necesarios para promover el desarrollo sostenible en el bachillerato unificado.

Capacitación en energías renovables.

Esta segunda fase de actuación del proyecto va a cumplir un año de ejecución, sin embargo, se ha obtenido resultados preliminares prometedores, en relación con el desarrollo de herramientas didácticas y retroalimentación por parte de los estudiantes de las unidades educativas.

Es importante mencionar, que la evaluación de los primeros prototipos contó con la participación de las autoridades de la unidad Educativa PCEI Eugenio Espejo, quienes realizaron una valoración pedagógica de los primeros 5 prototipos desarrollados: colector plano solar, colector parabólico, cocina solar, seguidor fotovoltaico solar y generador eólico.

Durante el proceso de valoración, identificaron complejidades asociadas al manejo de los módulos y las bases teóricas necesarios por parte de los estudiantes que deberían tener previo a la capacitación; dentro de este escenario se identificaron que el módulo de fotovoltaica debería ser acompañado con una guía más detalla de capacitación. Finalmente, en base a los grados de interés y sugerencias de los estudiantes capacitados se procedió al escalamiento de tres módulos a dimensiones de prototipo, siendo estos, el colector solar plano, parabólico y seguidor fotovoltaico.

Se han elaborado un total de 7 prototipos de fácil transporte y montaje bajo el formato de laboratorio móvil de energía solar, lo que permite realizar actividades de capacitación dentro de la Unidad Educativa, haciendo interactuar a los estudiantes con módulos de energía solar térmica y fotovoltaica de manera directa y explicativa (Fig. 12 y Fig. 13).

Los primeros ciclos de capacitación en relación al tema de energías renovables, se han realizado en las unidades educativas PCEI Eugenio Espejo y Esteban Cordero-Fe y Alegría, con un total de alumnos capacitados de 290 estudiantes.

Figura 12: Módulo de Energía Solar Térmica 

Figura 13: Módulo de Energía Solar Fotovoltaica 

Estos primeros ciclos de capacitación permitieron el perfeccionamiento de las herramientas y guías de trabajo por parte de los estudiantes de la ESPOL; asimismo permitió el desarrollo de competencias asociadas a la enseñanza para el desarrollo sostenible en relación directa al ODS 7.