STEM

1. Por: Ernesto Díaz
Maestro Educación en Tecnologías
Esc. Especializada en tecnología Gerardo Selles Sola, Caguas
E-Mail: yusepi@gmail.com

2. Alineación y Estándares
Ciencias
Educación el Tecnologías (ITEA)
Estándares Comunes por Conglomerado
Matemáticas

3. Estándares de Programa de Ciencias 2014
Diseño para ingeniería Expectativas
Definir y delimitar problemas de ingeniería: Mientras más precisas sean las especificaciones y limitaciones de un diseño, habrá mayor probabilidad de que la solución resulte éxitos Establecer las especificaciones incluye, identificar las características físicas y las funciones del sistema que limitan las posibles soluciones.
Desarrollar posibles soluciones: Las soluciones deben ser puestas a prueba y luego modificadas a base de los resultados de la prueba. Existen procesos sistemáticos para la evaluación de soluciones con respecto a cuan bien atienden las especificaciones y limitaciones de un problema. Algunas veces se pueden combinar soluciones distintas para crear una solución que es mejor que todas las anteriores. Todos los tipos de modelos son importantes para probar las soluciones.
Optimizar la solución del diseño: Aunque un diseño puede que no resulte ser el mejor en todas las pruebas, identificar las características del diseño que funcionaron mejor en cada prueba puede proporcionar información útil para el proceso de rediseño, es decir, algunas de esas características se pueden incorporar en el nuevo diseño. El proceso interactivo de poner a prueba las soluciones más prometedoras y modificar lo que se propone a base de los resultados de las pruebas, lleva a un mayor refinamiento de la idea y finalmente a la solución óptima.

4. Estándares de Programa de Ciencias 2014
Diseño para ingeniería
Indicadores:
EI.F.IT1.IT.1 Define las especificaciones y limitaciones de un problema de diseño con suficiente precisión para asegurar una solución exitosa, tomando en consideración los principios científicos relevantes y los impactos potencialessobre las personas y el ambiente que pudieran limitar las posibles soluciones.
EI.F.IT1.IT.2 Desarrolla un modelo para generar datos al realizar pruebas interactivas y modificaciones a un objeto, herramienta o proceso, con el fin de documentar y obtener el diseño óptimo.
EI.F.IT1.IT.3 Analiza los datos de las pruebas para determinar las similitudes y diferencias entre varias soluciones de diseño, e identificar las mejores características de cada una, y combinarlas en una solución nueva, que atienda mejor los criterios para el éxito de las mismas.
EI.F.IT1.IT.4 Evalúa soluciones de diseño competitivas usando un proceso sistemático para determinar cuán bien atienden las especificaciones y limitaciones del problema.

5. Educación en Tecnologías (ITEA)
2. Los Estudiantes habrá de desarrollar una comprensión de los conceptos básicos de y tecnología.
Estos conceptos fundamentales son: sistemas, recursos, requisitos, optimización y “trade-off” o compromiso, procesos y controles
Q. El mal funcionamiento de cualquier parte de un sistema pueden afectar a la función y la calidad del sistema.
R. Los requisitos son los parámetros colocados en el desarrollo de un producto o sistema.
S. El compromiso o “trade-off” es un proceso de decisión que reconoce la necesidad de compromisos cuidadosos entre los factores de la competencia.
3. Desarrollar la comprensión de las relaciones que existen entre las tecnologías y las conexiones de esta con otros campos de estudio.
F. El conocimiento obtenido de otros campos de estudio tiene un efecto directo en el desarrollo de productos y sistemas tecnológicos.

6. Educación en Tecnologías (ITEA)
8. Desarrollar la comprensión de las cualidades y atributos del diseño.
E. El diseño es un proceso de planificación creativa que da lugar a productos y sistemas útiles.
F. No existe un diseño perfecto.
G. Requisitos para el diseño se componen de criterios y restricciones.
9. Desarrollar la comprensión del diseño de la ingeniería.
F. Diseño implica un conjunto de pasos, que se pueden realizar en diferentes secuencias y se repiten según sea necesario.
G. lluvia de ideas es un proceso de diseño de la solución de problemas de grupo en el que cada persona en el grupo presenta sus ideas en un foro abierto.
H. Modelado, análisis, evaluación y modificación se utilizan para transformar ideas en soluciones prácticas.

7. Educación en Tecnologías (ITEA)
10. Desarrollar la comprensión del papel del la identificación de fallas o averías, la investigación y desarrollo, invención e innovación y experimentación en la solución de problemas.
F. Diseño implica un conjunto de pasos, que se pueden realizar en diferentes secuencias y se repiten según sea necesario.
G. lluvia de ideas es un proceso de diseño de la solución de problemas de grupo en el que cada persona en el grupo presenta sus ideas en un foro abierto.
11, Desarrollar la capacidad de aplicar el proceso de diseñar.
H. Aplicar un proceso de diseño para resolver problemas dentro y fuera del laboratorio aula.
I. Especificar criterios y las restricciones para el diseño.
J. Hacer representaciones bidimensionales y tridimensionales de la solución diseñada.
K. prueba y evaluar el diseño en relación con los requisitos preestablecidos, como los criterios y limitaciones, y perfeccionar, según sea necesario.
L. Hacer un producto o sistema y documentar la solución.

8. Educación en Tecnologías (ITEA)
16, Desarrollar la comprensión y capacidad de seleccionar y utilizar las tecnologías de la fuerza y energía.
E. La energía es la capacidad para hacer el trabajo.
F. La energía puede ser utilizada para hacer el trabajo, usando muchos procesos.
H. Los sistemas de energía se utilizan para conducir y proporcionar propulsión a otros productos y sistemas tecnológicos.

9. Estándares Comunes por Conglomerado
Ruta de Ingeniería y Tecnología (ST-ET)
ST-ET-l. Utilizará conceptos y procesos cie relacionados a STEM para resolver problemas de diseño y/ o producción.
ST-ET-4. Aplicará los elementos relacionados al proceso de diseño.
ST-ET-5. Aplicará los conocimientos aprendidos en STEM para resolver problemas.

10. Estándares de Programa de Matemáticas 2014
7mo Geometría
9.0 Formula enunciados generales que relacionan figuras bidimensionales y tridimensionales al usar sus características y propiedades.
7.G.9.1 Relaciona y aplica redes para analizar y representar figuras tridimensionales en términos de figuras bidimensionales.
8vo Medición
9.0 Selecciona y aplica técnicas e instrumentos para determinar medidas con un grado apropiado de precisión. Reconoce las fórmulas de volumen de conos, cilindros y esferas, y las usa para resolver problemas de la vida diaria.
8.M.9.1 Determina cómo las medidas son afectadas por los cambios en la escala y las dimensiones de la figura que se mide.
9no
10.0 Aplica conceptos geométricos para hacer modelos.
9.G.10.2 Aplica métodos geométricos para resolver problemas de diseño (ejemplo: Diseñar un objeto o estructura para satisfacer restricciones físicas o minimizar costos; trabajar con sistemas tipográficos de cuadrículas basados en razones).

11. De manera divertida ensenamos
•Geometría
•Física
•Ingeniería
•Tecnología de la construcción
•Solución de problemas
•Trabajo en equipo

12. Estrategias educativas
•Aprendizaje basado en problemas (PBL)
•Trabajo en equipo
•Aprendizaje cooperativo
•Torbellino de ideas

13. Puente estructuras que sirven para conectar diferentes espacios a los que de otra manera no se podría acceder
•Estructura: es un conjunto de elementos capaces de soportar fuerzas y trasmitirlas a los puntos donde se apoya con el fin de ser resistente y estable.

14. EJEMPLO DE ESTRUCTURA NATURAL Y ARTIFICIAL
•Natural:
•Artificial:

15. El Reto
•Diseñar y construir un puente de paletas de madera que cubracruce una distancia entre dos mesas de 30cm (12”) y que soporte el mayor peso posible colgando de su centro.

16. Restricciones
•Materiales
–Solo se puede usar palitos de madera “Popsicle Stick” y pega (caliente o Blanca)
•Dimensiones
–Largo máximo 45cm o 18”
–Ancho máximo 15cm o 6” de ancho
–Ancho mínimo en el interior 4cmX8cm o 2”X4” poder cruzar por el puente de un lado a otro. que permita que un pedazo de tabla de
•Competencia
–Que permita colocar uno o dos tarugos dentro de la estructura para colgarle un recipiente al cual se le añadirá peso .

17. Variaciones
•Enfoque del Reto
–Menor costo (asignando valor a los materiales)
–Un máximo de materiales
–Un máximo de peso del puente
–Requisito de portafolio o libreta de ingeniería
–Longitud del puente

18. •Materiales
–Espagueti
–Palitos de pincho
–Papel
–Madera balsa
Variaciones

19. Los puentes se someten a ESFUERZOS
•Que son las fuerzas que aparecen en los elementos de una estructura cuando está sometida a otras fuerzas o cargas.
•Cada elemento de una estructura puede soportar esfuerzos diferentes, que pueden ser de tracción, compresión, flexión, cortadura o cizalla y torsión.

20. TRACCIÓN
•Una estructura o un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a aumentar su longitud, es decir, a estirarlo.

21. COMPRESIÓN
•Una estructura o un elemento está sometido a un esfuerzo de compresión cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a disminuir su longitud, es decir, a comprimirlo.

22. FLEXIÓN
•Un elemento de una estructura o una estructura está sometida a un esfuerzo de flexión cuando las fuerzas o las cargas tienden a doblarlo.

23. CORTADURA O CIZALLA
•Un elemento está sometido a un esfuerzo de cortadura o cizalla cuando las fuerzas que actúan paralelamente a su sección tienden a cortarlo, es decir, tienden a desplazar una sección con respecto a otra.

24. TORSIÓN
•Un elemento está sometido a un esfuerzo de torsión cuando existen fuerzas sobre él que tienden a hacer girar una sección con respecto a la otra, es decir, tienden a retorcerlo.
•Ejemplos: al apretar un tornillo estamos ejerciendo un esfuerzo de torsión.

25. Resistencia y Estabilidad
•TRIÁNGULOS
•ARCOS
•TIRANTES
•PERFILES

27. Comencemos el trabajo

28. Fotos y Videos

34. Otras Actividades

35. Estructuras con palillos de dientes y malvaviscos

36. Catapultas

37. Perfiles con Papel
1.Construye perfiles con distintas formas. Pégalos con cinta adhesiva.
2.Coloca encima de ellos una caja de CD o libros.
3.Luego ve colocando más cajas hasta que se derrumben. ¿Cuál es el perfil más resistente?. Ordénalos de mayor a menor resistencia.

38. Asesment

39. Recursos en Línea
•Matemáticas
–http://www.mat.ucm.es/~jidiaz/Publicaciones/ARTICULOS_PDF/Ad32.pdf
–http://www.ehowenespanol.com/conceptos-geometricos-hallan- puentes-info_205585/
–www.ehowenespanol.com%2Fconceptos-geometricos-hallan- puentes
•Ciencias
–http://campusdelaingenieria.upct.es/index.php/talleres/escuelas-y- facultades/66-escuela-ingenieria-caminos-y-minas/62- construcccion-maquetas-puentes
–http://lacienciadelospuentes.blogspot.com/
–http://farmenta00.wordpress.com/2013/12/13/como-intervienen- las-fuerzas-en-la-construccion-de-un-puente-colgante/