Comprender y usar el proceso de diseño e ingeniería para resolver un desafío

Familiarizarse con el uso de informes de diseño: definir el desafío presentado y comprender las especificaciones dadas.

Comprender cómo se usan las instrucciones de calificación para evaluar un proyecto o desafío

1

El Proceso de Diseño& Ingeniería

Serie: Fundamentos de STEM – Sección 6

Principales Términos

Objetivos del Aprendizaje

v2.2

Paquete del Plan de Estudios

Plan de Estudios

IntroducciónEsta lección del Lab Kid Spark ROK Blocks STEM les dará a los estudiantes las habilidades y confianza para desarrollar ideas de diseño y hacerlas realidad. Los estudiantes aprenderán cómo aplicar los pasos esenciales en el proceso de diseño & ingeniería (analizar, diseñar, crear el prototipo, hacer pruebas y afinar) para producir soluciones creativas y en colaboración para los desafíos STEM.

Resultados del AprendizajeVer Como un Diseñador, Pensar Como un Ingeniero.Los estudiantes experimentan una investigación convergente y divergente de STEM, y aprenden sobre los procesos científicos y de ingeniería aplicando la tecnología. El enfoque de esta investigación se basa en conceptos intuitivos, como buscar la manera de hacer que las cosas sean más resistentes y hacer que las cosas se muevan. Estas experiencias les dan confianza a los estudiantes acerca de su capacidad para aprender habilidades técnicas y usar la tecnología para crear soluciones con su propio diseño.

Tiempo de la Actividad:120 Minutos

Recursos

Lab ROK Blocks*4 Estudiantes por Lab

Proceso de Diseño e Ingeniería: una serie de pasos que los diseñadores e ingenieros usan para desarrollar soluciones a problemas o desafíos.

Resumen del Diseño: documento escrito para un proyecto que describe las necesidades para ser diseñado de acuerdo a las especificaciones dadas.

Lluvia de Ideas: una discusión grupal para generar ideas y maneras de resolver el problema.

Prototipo: un modelo original y funcional de un diseño que se utiliza para probar o evaluar un concepto.

Empatía: la capacidad de comprender y compartir los sentimientos de otro.

Instrucciones de Calificación: Una guía que enumera los criterios específicos para calificar o evaluar los proyectos o desafíos.

2

2cm

18cm

9 Aberturas

6cm

3 Aberturas

2cm

2cm

Fundamentos deConstrucción

Conceptos Básicos de Construcción Kid SparkLos siguientes consejos serán útiles al usar el Sistema de Diseño e Ingeniería Kid Spark para Estudiantes.

Conexión/Separación de los ROK Blocks:

Los ROK Blocks usan un sistema de ajuste por fricción, pirámide y abertura para conectarse. Simplemente presione las pirámides en las aberturas para conectarse. Para separar los bloques, tire de ellos.

Conexión/Separación de los Componentes Kid Spark:

Los componentes Kid Spark más pequeños usan una pestaña y un sistema de abertura para conectarse. Coloque en ángulo una pestaña en la abertura, y luego insértela. Para separar el componente, inserte la llave en la ranura y gírela.

Ajuste Entre las Aberturas:

Las pestañas de los componentes Kid Spark también se pueden ajustar entre las aberturas para brindar un soporte estructural a un diseño. Esto también permitirá que ciertos diseños funcionen correctamente.

Colocar una Cuerda:

En algunos casos, puede ser necesario utilizar una cuerda en un diseño. Coloque una cuerda a través de la abertura e inserte cualquier componente Kid Spark con pestañas o pirámides en esa abertura. Asegúrese que las pestañas estén perpendiculares a la cuerda para lograr un ajuste ceñido.

Medición:

La dimensión exteriores de cada bloque conector Kid Spark es de 2 cm3. Esto significa que la longitud, profundidad y altura es de 2 cm cada una. Para determinar el tamaño de una construcción Kid Spark en centímetros, simplemente cuente la cantidad de aberturas y multiplique la cantidad por dos. Repita este proceso para la longitud, profundidad y altura.

El Proceso deDiseño &

IngenieríaKid Spark

Identificarel Desafío

Lluvia deIdeas &

Soluciones

Construirel Prototipo

Prueba &Mejora del

Diseño

Explicar elDiseño

3

El Proceso Kid Spark de Diseño & IngenieríaUn proceso de diseño e ingeniería es una serie de pasos que los ingenieros utilizan para desarrollar soluciones para problemas o desafíos El proceso de diseño e ingeniería Kid Spark incluye cinco pasos. A continuación, revise cada uno de los cinco pasos.

Paso 1: Identificar el DesafíoEs importante comprender qué se necesita diseñar, porqué debe existir, cómo será utilizado, y cuáles especificaciones debe cumplir como esquema general en el diseño.

Paso 2: Lluvia de Ideas & Soluciones

Paso 3: Construir un PrototipoPaso 4: Prueba & Mejora del Diseño

Paso 5: Explicar el Diseño

Desarrollo de Ideas de Diseño y SolucionesEl proceso de diseño e ingeniería Kid Spark es una manera fácil de desarrollar diseños y soluciones de alta calidad para desafíos o problemas Cada uno de los cinco pasos en el proceso es igualmente importante y será revisado a lo largo de esta lección.

El Proceso de Diseño &

Ingeniería Kid Spark

Identificarel Desafío

Lluvia deIdeas &

Soluciones

Construirel Prototipo

Prueba &Mejora del

Diseño

Explicar elDiseño

Una parte importante al diseñar y armar nuevas cosas es la capacidad de demostrarlo y explicar cómo funciona el diseño. También es una importante oportunidad para revisar porqué ciertas funciones del diseño se han incluido, y es una oportunidad de confirmar las formas en que se ha elaborado el diseño.

Una de las mayores ventajas acerca de trabajar en equipo es que tendrá diferentes ideas acerca de cómo resolver un desafío o mejorar un diseño. Durante este paso, los equipos deben discutir diferentes posibles soluciones para el desafío. Es importante asegurar que cada miembro del equipo contribuya.

Es un paso importante para determinar si el prototipo está funcionando como debe. Al probar el diseño, el equipo de trabajo puede ver maneras de afinarlo y mejorarlo. Por ejemplo, puede hacerse mas eficiente (logrando el mismo propósito con menos piezas), o encontrando maneras de hacerlo más durable.

Después de que el equipo haya discutido diferentes ideas para el diseño, deberá empezar a desarrollar el prototipo. Un prototipo es un modelo original y funcional de un diseño y que se utiliza para pruebas, ya sea que el concepto del diseño vaya a funcionar o no en la realidad.

4

InstruccionesSiga las instrucciones paso a paso para construir un árbol ROK Blocks por equipo.

4x ROK Block Verde

21

2x ROK Block Amarillo

43

2x ROK Block Verde

Base del Árbol Base del Árbol

Tres Ramas

4x ROK Block Verde

4x ROK Block Amarillo

Tres Ramas

Base del Árbol

5

1. Los equipos pueden trabajar en grupos hasta de cuatro personas para completar este desafío.

2. Los equipos deben trabajar en los cinco pasos del proceso de diseño e ingeniería para desarrollar una casa del árbol personalizada. Los equipos registrarán su avance en el Cuaderno de Trabajo de Ingeniería del Estudiante.

3. La Casa del Árbol se debe construir usando componentes del Lab ROK Blocks.

4. La Casa del Árbol debe ser estructuralmente estable y atractiva desde el punto de vista estético.

5. Desafío Secundario: La Casa del Árbol debe incluir una escalera desde el suelo hasta la casa.

6. Desafío Secundario: La Casa del Árbol debe incluir una puerta que se pueda abrir y cerrar, y lo suficientemente grande para que un trabajador de Kid Spark pueda pasar fácilmente. (Diseñando con empatía)

7. Desafío Secundario: La Casa del Árbol debe incluir un techo.

8. Desafío Secundario: Con cada componente de construcción que cuesta $2, la casa del árbol no puede costar más de $120. (Diseñando por el costo)

Comprender el Resumen del DiseñoUn informe o resumen del diseño sirve como documento guía para un proyecto. Incluye el escenario, el desafío específico y los desafíos secundaras, así como las especificaciones necesarias del diseño. Lea cuidadosamente el documento y determine qué se debe diseñar y qué especificaciones debe cumplir.

Árbol ROK Blocks

Resumen del Diseño: EscenarioTú y tus amigos han encontrado un árbol grande en su patio trasero que sería perfecto para una casa en el árbol. Le preguntas a tus padres si estarían interesados en ayudarte a construir una. Están abiertos a la idea, pero les gustaría tu y tus amigos desarrollen un pequeño prototipo de la casa del árbol antes de que acepten construir una real.

Desafío del Diseño e IngenieríaDiseña y construye una casa del árbol personalizada en el árbol ROK Blocks, utiliza solo componentes Kid Spark.

EspecificacionesEl diseño debe cumplir con las siguientes especificaciones:

El Proceso de Diseño &

Ingeniería Kid Spark

Identificarel Desafío

Lluvia deIdeas &

Soluciones

Construirel Prototipo

Prueba &Mejora del

Diseño

Explicar elDiseño

6

InstruccionesUtilice cada paso en el proceso de diseño e ingeniería Kid Spark para crear una casa de árbol personalizada. Dé seguimiento al avance del equipo en el Cuaderno de Trabajo de Ingeniería del Estudiante.

• • •

•

•

• •

•

•

•

• Prepárense para demostrar yexplicar el diseño a los otrosmiembros del grupo.Como equipo, revise la guía decalificación en la página 7 paraver cómo se evaluará elproyecto.Expliquen las característicasúnicas del diseño queincluyeron.Describan al menos un nuevoproblema/desafío que hayanencontrado durante el Paso 4(Prueba & Mejora del Diseño) ycómo rediseñaron una nuevasolución.Calcule y comparta la longitudtotal, la profundidad y la alturade la casa del árbol.

•

•

•

•

Paso 1: Identificar el Desafío

Paso 2: Lluvia de Ideas & Soluciones

Paso 3: Construir un PrototipoPaso 4: Prueba & Mejora del Diseño

Paso 5: Explicar el Diseño

Lean el informe del diseño de la página 5.Identifiquen el desafío principal y los secundarios.Discutan las especificaciones que debe cumplir la casa del árbol.

Como equipo discutan ideas para el diseño.Consideren los componentes y el costo de la construcción.

Utilicen los componentes Kid Spark para construir un prototipo funcional de la casa del árbol en el árbol ROK Blocks que armaron.

Prueben & Mejoren la casa del árbol para asegurarse que hay consistencia en las características y funciones del diseño.Identifiquen nuevos desafíos descubiertos mientras probaban o evaluaban el diseño.Revisen el informe del diseño y la guía de calificación del proyecto.Consideren maneras de reducir el costo de los materiales y mejoren la eficiencia del diseño.

Especificaciones: ¿El diseño cumple con todas las especificaciones como se indica en el resumen del diseño?

Funcionamiento: ¿Qué tan bien funciona el diseño? Funciona de manera consistente?

Colaboración del Equipo: ¿Qué tan bien trabajó el equipo? ¿Cada alumno puede describir cómo contribuyeron?

Calidad/Estética del Diseño: ¿El diseño es de alta calidad? ¿Es estructuralmente fuerte, atractivo y bien proporcionado?

Costo del Material: ¿Cuál fue el costo total del diseño? ¿El equipo pudo mantenerse dentro o por debajo del presupuesto?

Presentación: ¿Qué tan bien comunicó el equipo a los demás todos los aspectos del diseño?

7

Evaluación del DesafíoCuando los equipos hayan completado el desafío de diseño e ingeniería, se debe presentar al maestro y a los compañeros de clase para su evaluación. Se calificará a los equipos según los siguientes criterios:

Especificaciones

Funcionamiento

Colaboración en Equipo

Calidad/Estéticadel Diseño

Cumple todas lasespecificaciones

No cumple con lasespecificaciones

Cumple algunasespecificaciones

Cumple con la mayoríade las especificaciones

El diseño funcionaconsistentemente bien

No cumple con lasespecificaciones

El diseño funcionaparcialmente

El diseño funciona bienen general

Cada miembro delequipo contribuyó

El equipo no trabajójunto

Algunos miembros delequipo contribuyeron

La mayoría de losmiembros del equipocontribuyeron

Excelentediseño/estética

Diseño/estéticapobre

Diseño/estéticapromedio

Buendiseño/estética

En Presupuesto($120 o Menos)

Muy por Encima delPresupuesto (+$141)

Por Encima delPresupuesto($130 – $140)

Ligeramente Arriba delPresupuesto($120 – $130)

Excelente presentación/bien explicada

No hubo presentación/explicación

Presentación/explicación regular

Buena presentación/bien explicada

Costo delMaterial

Presentación

Puntos

Total de Puntos

Avanzado5 Puntos

Eficiente4 Puntos

/30

Guía deCalificación

55-01186-202#HV

Parcialmente Eficiente3 Puntos

No Fue Eficiente0 Puntos