Project-Based Learning for Sustainable Design in a Heat Transfer Course
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Keywords

Project-based learning / Aprendizaje Basado en Proyectos
Heat transfer / Transferencia de calor
Sustainability / Sostenibilidad
SDG / ODS
Thermal engineering / Ingeniería térmica

How to Cite

Sandoval Herrera, J. (2026). Project-Based Learning for Sustainable Design in a Heat Transfer Course. Journal of Problem Based Learning in Higher Education, 14(1). https://doi.org/10.54337/ojs.jpblhe.v14i1.10531

Abstract

ABSTRACT

Training engineers to meet the challenges of sustainable development requires integrating sustainability into technical education through applied approaches. Although Project-Based Learning (PBL) has proven effective in engineering education, its explicit alignment with the Sustainable Development Goals (SDGs) remains limited in courses such as heat transfer. This case study implemented a PBL strategy in a Heat Transfer II course, focused on the sustainable design of real thermal equipment, aiming to enhance disciplinary understanding and promote environmental awareness. Eighty-three engineering students participated, designing heat exchangers based on thermal, hydraulic, and sustainability criteria linked to specific SDGs. Projects were evaluated through technical and sustainability rubrics, a student perception survey, and comparison with a previous semester. The results revealed that the percentage of students rated at the “Very Good” level increased by 22 percentage points compared to the non-PBL semester. Moreover, 94% of students found the allotted project time adequate, and 72% reported a deep understanding of the connection between heat transfer and sustainability. These findings indicate that PBL, when framed around real technical challenges and aligned with the SDGs, is an effective pedagogical tool for fostering deep learning, transversal competencies, and the education of engineers who are aware of and committed to addressing global sustainability challenges.

 

 

RESUMEN

Formar ingenieros capaces de afrontar los desafíos del desarrollo sostenible implica integrar la sostenibilidad en cursos técnicos desde una perspectiva aplicada. Si bien el Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP) ha mostrado efectividad en la enseñanza de la ingeniería, aún es escasa su articulación explícita con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) en asignaturas como la transferencia de calor. Este estudio de caso implementó un ABP en el curso de Transferencia de Calor II, centrado en el diseño sostenible de equipos térmicos reales, con el fin de mejorar la comprensión disciplinar y fomentar la conciencia ambiental. Participaron 83 estudiantes de ingeniería, quienes diseñaron intercambiadores de calor considerando criterios térmicos, hidráulicos y de sostenibilidad asociados a los ODS. Los resultados fueron evaluados mediante rúbricas técnicas y de sostenibilidad, encuestas de percepción y análisis comparativo con el semestre anterior. Se evidenció que el porcentaje de estudiantes en nivel “Muy bueno” aumentó 22 puntos porcentuales respecto al semestre sin ABP. Además, el 94 % de los estudiantes consideró adecuado el tiempo asignado y el 72 % afirmó haber comprendido profundamente la relación entre transferencia de calor y sostenibilidad. Los hallazgos sugieren que el ABP orientado a problemas técnicos reales y contextualizado con los ODS es una estrategia pedagógica efectiva para fortalecer el aprendizaje profundo, las competencias transversales y la formación de ingenieros comprometidos con los retos globales.

 

https://doi.org/10.54337/ojs.jpblhe.v14i1.10531
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References

Barrera Arcaya, F., Venegas-Muggli, J. I., & Ibacache Plaza, L. (2022). El efecto del Aprendizaje Basado en Proyectos en el rendimiento académico de los estudiantes. Revista de estudios y experiencias en educación, 21(46), 277-291.

http://doi.org/10.21703/0718-5162.v21.n46.2022.015.

Blanco, J. M., Arruabarrena, R., Bermejo, M., Usandizaga, I., & Jaime, A. (2021). Una experiencia de inclusión de los Objetivos de Desarrollo Sostenible en la asignatura Gestión de Proyectos. Actas de las Jornadas sobre la Enseñanza Universitaria de la Informática (JENUI), 6, 251–258.

Caicedo, J. (2020). Proyectos de diseño mecánico como herramienta para el desarrollo de competencias transversales en los ingenieros. Revista Educación en Ingeniería, 15(30), 60-73. https://doi.org/10.26507/rei.v15n30.1127

Calvo, I., Gil-García, J. M., Carrascal, E., Armentia, A., Barambones, Ó., Basogain Olabe, X., ... & Apiñaniz, E. (2022). Introduciendo sostenibilidad y multidisciplinaridad en los grados de ingeniería. XLIII Jornadas de Automática (pp. 262-269). Universidade da Coruña. Servizo de Publicacións. https://doi.org/10.17979/spudc.9788497498418.0262

Castellanos, L. M., & Hernández, A. A. (2010). Una alternativa metodológica innovadora para formar y evaluar competencias a través de proyectos de curso en las carreras de ingeniería. Revista Educación en ingeniería, 5(10), 37-48.

Cedeño, E. I. B., Loor, J. S. L., Garófalo, A. R. B., & Almeida, J. J. M. (2023). La evaluación formativa en la práctica pedagógica de la Educación Superior: Revisión Sistemática. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 7(3), 1464-1476. https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v7i3.6289

Garrido de la Torre, M. E., Pérez-Zuriaga, A. M., Martínez-Ibáñez, V., López Maldonado, G., & Cuadrado Tarodo, Á. (2020, December). PIME Aprendizaje Basado en Proyectos: Ingeniería de Carreteras e Ingeniería Geotécnica. In IN-RED 2020: VI Congreso de Innovación Educativa y Docencia en Red (pp. 293-306). Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/INRED2020.2020.11929

Grau, S. O., Gimeno, F., Chilet, S. S., Altozano, P. G., Peralta, I. B., Estevan, C. V. P., ... & Aparisi, A. E. (2020). Instalación Fotovoltaica con Almacenamiento en Baterías de Litio para la Inclusión de los Objetivos de Desarrollo Sostenibles en las Ingenierías. In XIV Congreso de Tecnologías Aplicadas a la Enseñanza de la Electrónica: Proceedings TAEE 2020= XIV Conferência em Tecnologias Aplicadas ao Ensino da Eletrónica= XIV Conference on Technology, Teaching and Learning of Electronics (pp. 153-160). Instituto Superior de Engenharia do Porto.

Guerra, A. (2017). Integration of sustainability in engineering education: Why is PBL an answer? International Journal of Sustainability in Higher Education, 18(3), 436-454. https://doi.org/10.1108/IJSHE-02-2016-0022

Requies, J., Barrio, V. L., Acha, E., Agirre, I., Viar, N., & Gandarias, I. (2024). Integration of sustainable development goals in the field of process engineering through active learning methodologies. Education for Chemical Engineers, 49, 26-34. https://doi.org/10.1016/j.ece.2024.05.003

Herrera, R. F. (2017). Collaborative project-based learning of environments programming from civil engineering projects. Revista Electrónica Educare, 21(2), 205-222. http://dx.doi.org/10.15359/ree.21-2.10

Herrera-Castrillo, C. (2025). Metodología para el aprendizaje por competencias de JeHe en física y matemáticas. Revista Digital de Investigación en Docencia Universitaria, 19(1), e1759. https://doi.org/10.19083/ridu.2024.1759

Iturralde Durán, C. (2019). Los paradigmas del desarrollo y su evolución: Del enfoque económico al multidisciplinario. RETOS. Revista de Ciencias de la Administración y Economía, 9(17), 7-23. https://doi.org/10.17163/ret.n17.2019.01

Intriago-Zambrano, D. A., Huatatoca-Chimbo, L., Vasconcellos, N., & Pérez, O. M. (2025). ABP como fortalecedor del conocimiento en materias básicas de la Unidad Educativa Básica Eloy Alfaro. Revista Panamericana de Pedagogía, 40. http://doi.org/10.21555/rpp.3367

Kakaç, S., Liu, H., & Pramuanjaroenkij, A. (2012). Heat exchangers: selection, rating, and thermal design. Third edition. CRC press.

Kricsfalusy, V., George, C., & Reed, M. G. (2018). Integrating problem-and project-based learning opportunities: Assessing outcomes of a field course in environment and sustainability. Environmental education research, 24(4), 593-610. https://doi.org/10.1080/13504622.2016.1269874

Lee, H. (2022). Thermal design: heat sinks, thermoelectrics, heat pipes, compact heat exchangers, and solar cells. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9781119686040

Mendoza, C. E., Game-Varas, C., & Alcívar, A. (2025). Estrategias efectivas de retroalimentación en el Aprendizaje Basado en Proyectos para mejorar la calidad de Educación Superior. Revista Científica Arbitrada Multidisciplinaria PENTACIENCIAS, 7(2), 280-300. https://doi.org/10.59169/pentaciencias.v17i2.1442

Navaridas-Nalda, F., González-Marcos, A., & Alba-Elías, F. (2020). Evaluación online orientada al aprendizaje universitario: Impacto del feedback en los resultados de los estudiantes. Revista Interuniversitaria de Formación del Profesorado, 34(2), 101-120. https://doi.org/10.47553/rifop.v34i2.77697

Navarrete-Artime, C., & Belver Domínguez, J. (2022). Evaluar con rúbricas. Una propuesta exitosa dentro del ABP. Revista Iberoamericana de Evaluación Educativa, 15(1), 101-120. https://doi.org/10.15366/riee2022.15.1.006

Ordoñez-Pacheco, Á. F. (2025). Metodología de la Investigación Metodología académica con aplicación a las investigaciones sociales: enfoques, tipos, métodos y diseños. Sociedad & Tecnología, 8(2), 335-357. https://doi.org/10.51247/st.v8i2.484

Puenayán, M. R., Suárez, M. G. E., Sampedro, N. M. V., Almachi, L. P. A., & Jiménez, N. I. A. (2024). El Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP) como Estrategia Didáctica para Mejorar el Rendimiento Académico. Ciencia Latina: Revista Multidisciplinar, 8(4), 10447-10459. https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i4.13186

Rodríguez-Sandoval, E., & Cortés-Rodriguez, M. (2010). Evaluación de la estrategia pedagógica" aprendizaje basado en proyectos": percepción de los estudiantes. Avaliação: Revista da Avaliação da Educação Superior (Campinas), 15(1), 143-158. https://doi.org/10.1590/S1414-40772010000100008

Sanchis, R., Mula, J., Cantó, B., García-Sanoguera, D., & Torregrosa, J. I. (2020). Incorporación del aprendizaje basado en proyectos en las titulaciones de grado del Campus de Alcoy de la Universitat Politècnica de València. En IN-RED 2020: VI Congreso de Innovación Educativa y Docencia en Red (pp. 366-376). Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/INRED2020.2020.12030

Viáfara, C. (2020). Desarrollo de proyectos colaborativos con la industria como estrategia de educación en ingeniería. Revista Educacion en Ingenieria, 15(29), 1-12. https://doi.org/10.26507/rei.v15n29.1030

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