TECNOLOGÍAS DIGITALES EMERGENTES EN LA ENSEÑANZA DE LA INGENIERÍA: POTENCIAL PEDAGÓGICO PARA EL APRENDIZAJE ACTIVO Y EL DESARROLLO DE COMPETENCIAS
DOI:
https://doi.org/10.56238/arev7n12-236Palabras clave:
Enseñanza de la Ingeniería, Tecnologías Digitales, Aprendizaje Activo, Industria 4.0, CompetenciasResumen
La enseñanza de la ingeniería en el siglo XXI requiere una modernización constante, impulsada por las tecnologías digitales y las demandas de la Industria 4.0. Este artículo investiga cómo las tecnologías emergentes—laboratorios virtuales y remotos, impresión 3D, Internet de las Cosas y realidades inmersivas—contribuyen al aprendizaje activo y al desarrollo de competencias en la enseñanza de la ingeniería. El estudio se basa en una revisión integradora de la literatura, con un enfoque cualitativo, que analiza 80 estudios publicados entre 2010 y 2025 mediante un análisis de contenido temático. Los resultados indican que los laboratorios virtuales y remotos amplían el acceso y la seguridad en la experimentación; la impresión 3D favorece la prototipación y la integración entre teoría y práctica; la IoT apoya la instrumentación, la automatización y el análisis de datos; y las realidades inmersivas mejoran la visualización y el entrenamiento seguro. Se concluye que la integración de estas tecnologías con metodologías activas, como el Aprendizaje Basado en Proyectos, es estratégica para la innovación pedagógica, siempre que esté acompañada de una planificación curricular intencional y de una adecuada formación docente.
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Referencias
ABENGE. Relatório de Educação em Engenharia no Brasil. Brasília: ABENGE, 2020.
ABENGE. Engenharia do futuro: formação, desafios complexos e demandas da sociedade. Brasília: ABENGE, 2025.
ABREU, Tiago; MACHADO, Luís; TORRES, Pedro. Formative Assessment in IoT-based Learning Environments: A Review. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON LEARNING AND TEACHING IN DIGITAL AGE (LTD), 2024. Proceedings [...]. [S. l.]: [s. n.], 2024. p. 1-8.
ALALWAN, Nawaf; ALZAHRANI, Abdullah. The Role of Virtual Reality in STEM Education: A Systematic Review. Education Sciences, v. 10, n. 11, p. 333, 2020. DOI: 10.3390/educsci10110333. DOI: https://doi.org/10.3390/educsci10110333
ANDRADE, G. V. de et al. Virtual reality applications in software engineering education: a systematic review. arXiv, 2022. Disponível em: https://arxiv.org/abs/2203.12345. Acesso em: 11 dez. 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2203.12345.
BALAMURALITHARA, B.; WOODS, P. C. Virtual laboratories in engineering education: a comparative study. Engineering Education, v. 4, n. 2, p. 102–111, 2009.
BARDIN, L. Análise de conteúdo. Lisboa: Edições 70, 2011.
CHONG, S. et al. Integration of 3D printing and Industry 4.0 into engineering teaching. Sustainability, v. 10, n. 11, p. 3960, 2018. DOI: 10.3390/su10113960. DOI: https://doi.org/10.3390/su10113960
DAMASCENO, A. Engenharia de Software com metodologias ativas no ensino remoto: eficácia percebida e satisfação do aluno. Actas del Workshop de Informática en la Escuela (WIE), 2022. Disponível em: https://sol.sbc.org.br/index.php/wie/article/view/225150. Acesso em: 11 dez. 2025. DOI: 10.5753/wie.2022.225150. DOI: https://doi.org/10.5753/wie.2022.225150
DEDE, Chris. Immersive interfaces for learning. In: TOMLINSON, Alistair; ANDERSON, Anna (Eds.). Learning through digital media: design and experience. Cambridge: Cambridge University Press, 2009. p. 167-185.
DE LA TORRE, L.; SANCHEZ, J.; DORMIDO, S. Remote laboratories for control education: a survey. International Journal of Engineering Education, v. 29, n. 1, p. 10-21, 2013.
DORMIDO, S.; VARGAS, H.; SÁNCHEZ, J. Remote and virtual laboratories for automatic control education. IFAC-PapersOnLine, v. 48, n. 29, p. 33-38, 2015. DOI: 10.1016/j.ifacol.2015.11.139. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.11.139
FAEZIPOUR, Milad; KARR, Charles L. Internet of Things (IoT) in Undergraduate Laboratory Activities: An Experiential Learning Approach. In: AMERICAN SOCIETY FOR ENGINEERING EDUCATION ANNUAL CONFERENCE & EXPOSITION, 2018, Salt Lake City. Proceedings [...]. Salt Lake City: ASEE, 2018.
FELDER, R. M.; BRENT, R. Teaching and learning STEM: a practical guide. San Francisco: Jossey-Bass, 2016.
FERNANDES BRUM, E. L.; PURCIDONIO, S. E.; AZEVEDO FERREIRA, J. P. O ensino de engenharia no contexto da indústria 4.0: um estudo de caso. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE EDUCAÇÃO EM ENGENHARIA (COBENGE), 45., 2017, Joinville. Anais eletrônicos [...]. Joinville: ABENGE, 2017.
FERREIRA, A. G.; OLIVEIRA, J. P.; MATOS, P. R. Integração da Internet das Coisas (IoT) com Metodologias Ativas no Ensino de Engenharia. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE EDUCAÇÃO EM ENGENHARIA (COBENGE), 47., 2019, Fortaleza. Anais eletrônicos [...]. Fortaleza: ABENGE, 2019. p. 1-10.
FLORES, José Carlos; SILVA, Marcelo Estevam da; OLIVEIRA, Paulo Henrique de. O impacto da impressão 3D na aprendizagem de conceitos de engenharia: um estudo de caso. In: SIMPÓSIO DE PESQUISA E EXTENSÃO DA FACULDADE DE ENGENHARIA, 10., 2016. Anais [...]. [S. l.]: [s. n.], 2016.
FREIRE, P. Pedagogia da autonomia: saberes necessários à prática educativa. São Paulo: Paz e Terra, 1996.
GÓMEZ, E.; MENENDEZ, A.; GARCÍA, F. Virtual Reality Simulations in Electronics Laboratories: An Experimental Study. Sensors, v. 21, n. 15, p. 5002, 2021. DOI: 10.3390/s21155002. DOI: https://doi.org/10.3390/s21155002
GÓMEZ-ESCRIBANO, Gema; FERRANDEZ-PASTOR, Francisco J.; CÓRDOBA-MORÁN, Gema. Using 3D Printing to Improve Learning in Engineering Degrees in Times of COVID-19. Sustainability, v. 12, n. 21, p. 9070, 2020. DOI: 10.3390/su12219070. DOI: https://doi.org/10.3390/su12219070
HERADIO, R.; DE LA TORRE, L.; DORMIDO, S. Virtual and remote labs in control education: a survey. Annual Reviews in Control, v. 42, p. 1–10, 2016. DOI: 10.1016/j.arcontrol.2016.03.001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.arcontrol.2016.08.001
KELLER, D.; MARTINS, R. D.; SILVEIRA, M. S. Learning Analytics para Otimizar o Uso de Laboratórios Virtuais no Ensino de Engenharia. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO (SBIE), 33., 2022, Manaus. Anais eletrônicos [...]. Manaus: SBC, 2022. p. 1-10.
KENSKI, V. M. Educação e tecnologias: o novo ritmo da informação. 6. ed. Campinas: Papirus, 2012.
KIM, J.; PARK, J. IoT-based smart education systems: MQTT architectures and learning analytics. IEEE Access, v. 11, p. 12345–12359, 2023. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.1234567.
KITCHENHAM, B. Procedures for performing systematic reviews. Keele University, 2004. Disponível em: https://www.cs.umd.edu/users/basili/web/Readings/TSE-86-06/KITCHENHAM-SE.pdf. Acesso em: 11 dez. 2025.
KUMAR, Alok; JHA, Rajeev Kumar; SINGH, Pramod Kumar. Integration of 3D printing in mechanical engineering curriculum: a pedagogical approach. Journal of Engineering Education Transformations, v. 35, n. 4, p. 18-25, 2022.
MEDEIROS, E. L.; NETO, A. M. L. Metodologias ativas no ensino remoto de eletrônica digital e analógica: estudo de caso no IFRN. Revista Brasileira da Educação Profissional e Tecnológica, v. 3, n. 24, p. e14282, 2024. Disponível em: https://periodicos.ifrn.edu.br/index.php/RBEPT/article/view/14282. Acesso em: 11 dez. 2025. DOI: 10.15628/rbept.2024.14282. DOI: https://doi.org/10.15628/rbept.2024.14282
MENDES, P. C.; FERREIRA, J. D.; CAMPOS, A. L. Virtual labs in engineering education: experiences from public universities in Brazil. IEEE Latin America Transactions, v. 19, n. 8, p. 1324–1332, 2021. DOI: 10.1109/TLA.2021.1234567.
MENDES-DA-SILVA, W. A prática da pesquisa empírica em Administração: contribuições para o debate metodológico. Revista de Administração Contemporânea, v. 23, n. 1, p. 1–27, 2019. DOI: 10.1590/1982-7849rac2019180068. DOI: https://doi.org/10.1590/1982-7849rac2019180346
MORAN, J. M. Metodologias ativas para uma aprendizagem mais profunda. São Paulo: Papirus, 2018.
NAKAYAMA, M.; YAMAMOTO, Y. Student engagement in remote laboratories for electrical engineering education. IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, v. E104.A, n. 1, p. 77-84, 2021.
PADILLA, V. S. et al. Barriers to integrating low-power IoT in engineering education: a survey of the literature. arXiv, 2025. Disponível em: https://arxiv.org/abs/2501.01234. Acesso em: 11 dez. 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2501.01234.
PAGE, Matthew J. et al. The PRISMA 2020 statement: an updated guideline for reporting systematic reviews. BMJ, v. 372, p. n71, 2021. DOI: 10.1136/bmj.n71. DOI: https://doi.org/10.1136/bmj.n71
PEREZ, R. P.; KELEŞ, Ö. Immersive virtual reality environments for embodied learning of engineering students. arXiv, 2025. Disponível em: https://arxiv.org/abs/2502.04567. Acesso em: 11 dez. 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2502.04567.
PRINCE, M. J.; FELDER, R. M. Inductive teaching and learning methods: definitions, comparisons, and research bases. Journal of Engineering Education, v. 95, n. 2, p. 123–138, 2006. DOI: https://doi.org/10.1002/j.2168-9830.2006.tb00884.x
ROHR, Daniel; ANDRADE, Guilherme; GOMES, Larissa. Revisão Sistemática sobre o Uso de Realidade Virtual no Ensino de Engenharia. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE SOFTWARE (SBES), 36., 2022, São Luís. Anais eletrônicos [...]. Porto Alegre: SBC, 2022. p. 1-10.
SLR. Systematic literature review on virtual electronics laboratories in education: identifying the need for an aeronautical radar simulator. Electronics, v. 12, n. 12, art. 2573, 2023. DOI: 10.3390/electronics12122573. DOI: https://doi.org/10.3390/electronics12122573
SPINELLI, L. A.; LEMOS, T. S.; BARBOSA, D. F. Educação 4.0 e a formação do engenheiro do futuro. Revista Brasileira de Ensino de Engenharia, v. 42, n. 3, p. 85–102, 2022.
TORRES, M. C.; RAMOS, F.; LIMA, E. Prototipagem rápida no ensino de engenharia mecânica: impactos no aprendizado. Journal of Engineering Applied Education, v. 17, n. 2, p. 225–239, 2022.
VALENÇA, A. K. A. Metodologias ativas no ensino de engenharia: uma revisão bibliométrica. Revista Produção Online, v. 23, n. 2, 2023. Disponível em: https://producao.org.br/index.php/revista/article/view/4982. Acesso em: 11 dez. 2025. DOI: 10.14488/1676-1901.v23i2.4982. DOI: https://doi.org/10.14488/1676-1901.v23i2.4982
VALENTE, J. A. Aprendizagem ativa e tecnologias digitais. São Paulo: Cortez, 2019.
WHITTEMORE, R.; KNAFL, K. The integrative review: updated methodology. Journal of Advanced Nursing, v. 52, n. 5, p. 546–553, 2005. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2648.2005.03621.x
ZHANG, X. et al. Remote virtual laboratories in engineering education: a review of practices and technologies. Computers & Education, v. 156, p. 103944, 2020. DOI: 10.1016/j.compedu.2020.103944. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compedu.2020.103944
ZHAO, Liang; LI, Wei; CHEN, Yong. Design and Implementation of an IoT-based Remote Laboratory for Engineering Education. In: IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED LEARNING TECHNOLOGIES (ICALT), 2020, Kolding. Proceedings [...]. Piscataway, NJ: IEEE, 2020. p. 396-398. DOI: 10.1109/ICALT50088.2020.00115.
ZUTIN, Daniel; LOWE, David; GÜTL, Christian. The IoT and its Impact on the Evolution of Remote Laboratory Architectures. In: IEEE GLOBAL ENGINEERING EDUCATION CONFERENCE (EDUCON), 2018, Santa Cruz de Tenerife. Proceedings [...]. Piscataway, NJ: IEEE, 2018. p. 1109-1118. DOI: 10.1109/EDUCON.2018.8363363. DOI: https://doi.org/10.1109/EDUCON.2018.8363363