Tarea integradora 2: Ventilador Evaporativo

I. Tarea integradora 2: Diseño de una Lección STEAM Integrada al Pensamiento de Diseño y Aprendizaje Basado en Proyectos

Presentación

Plan de lección

I. Título de la lección: Enfriando el salón de clases: Prototipos de Enfriadores Evaporativos

II. Nivel de grado: Quinto Grado

III. Clase: Ciencia

IV. Selección del tema: Diseño y construcción de Prototipos

V. Identificación del problema: Hoy en día, las temperaturas en Puerto Rico continúan aumentando e intensificándose, lo que afecta directamente al rendimiento de los estudiantes en las aulas. Dado que la mayoría de las aulas en Puerto Rico carecen de aire acondicionado y sistemas de ventilación, los estudiantes se ven obligados a enfrentar la falta de estos sistemas. Esto resulta en incomodidad y dificultades para concentrarse en un entorno escolar caluroso, lo que tiene un impacto negativo en su proceso de aprendizaje. La lección se centra en el diseño y construcción de un prototipo de enfriador evaporativo que pueda proporcionar una solución accesible para contrarrestar el calor extremo en las aulas de los estudiantes.

VI. Proceso de Pensamiento de diseño:

1. Empatizar:

• Actividad de entrevistas: Comienza esta etapa indicándole a los estudiantes que se dividan en parejas y se entrevisten mutuamente. Cada estudiante debe compartir sus experiencias personales sobre cómo se sienten en el salón durante el calor extremo.

• Ejemplo de pregunta: ¿Cómo afecta su concentración y aprendizaje?

• Recopilación de datos: Los estudiantes documentarán las respuestas de sus compañeros, destacando las observaciones más relevantes y comunes. Esto ayudará a crear un resumen de las experiencias y necesidades de la clase.

2. Definir:

• Sesión de grupo: La clase se reunirá para discutir las observaciones y datos recopilados de la etapa anterior. Los estudiantes identificaran los problemas y desafíos relacionados con el calor en el aula.

• Definición del problema: El docente debe comenzar una conversación para que los estudiantes definan claramente el problema a discutir.

• Ejemplo: Nuestro salón se calienta demasiado en verano, lo que dificulta la concentración de los estudiantes y afecta su comodidad y aprendizaje.

3. Idear:

• Sesión de lluvia de Ideas: Los estudiantes se dividirán en grupos pequeños y participarán en una sesión de lluvia de ideas para generar soluciones sobre cómo enfriar el salón de manera accesible y efectiva. El maestro debe alentar a los estudiantes a pensar de forma creativa y a no descartar ninguna idea en esta etapa.

• Selección de ideas: Cada grupo revisará y elegirá las mejores ideas. Los estudiantes deben evaluar la viabilidad y el potencial de cada concepto.

• Presentación de propuestas: Cada grupo compartirá sus ideas a la clase, explicando el razonamiento detrás de sus selecciones y cómo consideran que sus propuestas pueden resolver el problema del calor en el salón.

4. Prototipar:

• Materiales y construcción: Luego de la presentación de las propuestas, se le proveerá a los estudiantes los materiales necesarios para construir prototipos de sus soluciones.

• Construcción de prototipos: Los grupos trabajarán en la creación de sus prototipos siguiendo sus propias propuestas de diseño.

5. Testear:

• Pruebas de prototipos: Se llevarán a cabo sesiones de prueba en el aula con los prototipos. Los estudiantes medirán las temperaturas antes y después de usar sus prototipos. Además, registrarán cómo se sienten en el aula mientras utilizan sus prototipos.

• Discusión y reflexión: Después de las pruebas, los estudiantes se reunirán para discutir los resultados y reflexionar sobre la efectividad de sus prototipos.

• Ejemplo: ¿Fueron fáciles de usar?"

VII. Integración de STEAM:

1. Ciencia: Los estudiantes conocerán los principios científicos del proceso de evaporación y la refrigeración por evaporación para entender cómo la evaporación del agua absorbe el calor y reduce la temperatura en el salón. Investigarán los principios relacionados con la transferencia de calor y el impacto de la humedad en la eficiencia del proceso de enfriamiento.

2. Tecnología: Los estudiantes utilizarán tecnología para investigar y diseñar su prototipo de enfriador evaporativo. Además de utilizar herramientas en línea para entender cómo medir y registrar la temperatura y la humedad del aire.

3. Ingeniería: Los estudiantes participarán en el proceso de diseñar, construir y ajustar sus prototipos de ventiladores evaporativos. El diseño debe tomar en consideración factores como la eficiencia, la portabilidad y la facilidad de construcción.

4. Arte: Los estudiantes deben demostrar creatividad en el diseño de sus prototipos, asegurándose de que no solo sean funcionales, sino también estéticamente atractivos.

5. Matemáticas: Los estudiantes aplicarán conceptos matemáticos para realizar mediciones, cálculos y análisis de datos. Además, medirán la temperatura del aire antes y después de usar sus prototipos para determinar la disminución de temperatura en el salón.

VIII. Planificación del Proyecto: El proyecto está diseñado para una duración de aproximadamente 6-7 semanas, pero puede ser ajustado según el ritmo de la clase.

Semana 1: Introducción al tema y al problema

• Día 1: Presentación del problema y conceptos básicos de la refrigeración por evaporación.

• Día 2-3: Investigación sobre refrigeración por evaporación.

• Día 4-5: Formación de grupos.

• Recursos: Pizarra y acceso a Internet.

Semana 2: Investigación y Diseño

• Día 1: Discusión en grupo sobre investigaciones realizadas.

• Día 2-3: Diseño de prototipos en papel y presentación.

• Día 4-5: Retroalimentación de los compañeros y ajustes en el diseño.

• Recursos: Materiales de escritura, cartulinas y acceso a Internet.

Semana 3-4: Construcción del Prototipo

• Día 1-2: Creación de una lista de materiales necesarios.

• Dia 3: Adquisición de materiales y preparación.

• Día 4-9: Construcción de los prototipos en grupos.

• Día 10: Preparación para las pruebas iniciales.

• Recursos: Materiales de construcción, herramientas básicas y espacio para la construcción.

Semana 5: Pruebas y Ajustes

• Día 1-3: Pruebas de los prototipos en el aula y registro de datos.

• Día 4: Análisis de resultados y ajustes en el diseño.

• Dia 5: Pruebas finales en el aula.

• Recursos: Termómetros, registros de datos, material para ajustes y espacio para pruebas de los prototipos.

Semana 6: Presentación y Evaluación

• Día 1-2: Preparación de presentaciones de grupo.

• Día 3-4: Presentaciones de los prototipos y los cambios realizados.

• Día 5: Evaluación y discusión en grupo.

• Recursos: Pizarra y material de presentación.

Semana 7: Reflexión y Comunicación

• Día 1-4: Redacción de informes sobre el proyecto.

• Día 5: Reflexión sobre el proceso de diseño y construcción, compartiendo lo que han aprendido.

• Recursos: Papel, computadoras y bolígrafos.

Recursos Adicionales:

• Voluntarios o expertos para proporcionar información adicional.

IX. Evaluación y Retroalimentación: Establece criterios de evaluación y describe cómo proporcionarás retroalimentación a los estudiantes.

a. Criterios de evaluación:

1. Diseño del Prototipo:

• Creatividad y originalidad del diseño.

• Consideración de la eficiencia energética y el uso de materiales sostenibles.

• Claridad y detalle en los bocetos y planos.

2. Construcción del prototipo:

• Aplicación de los conceptos de refrigeración por evaporación.

• Precisión en la construcción y montaje.

• Uso adecuado de los materiales.

• Seguridad en la manipulación de herramientas.

3. Pruebas y ajustes:

• Medición precisa de la temperatura antes y después del uso del prototipo.

• Registro de observaciones y resultados.

• Capacidad para analizar los resultados y realizar ajustes en el diseño.

4. Presentación y comunicación:

• Claridad y efectividad en la presentación oral.

• Inclusión de información sobre el diseño, construcción y resultados.

• Respuestas a preguntas y discusión con la audiencia.

5. Colaboración en equipo:

• Participación activa en el trabajo en equipo.

• Resolución de conflictos de manera constructiva.

• Apoyo a los compañeros de equipo.

b. Retroalimentación: Se proveerá retroalimentación de forma continua a lo largo del proyecto, tanto de forma individual como en grupo.

     1. Durante la etapa de diseño se proporcionará retroalimentación sobre la calidad de las ideas y la claridad de los diseños en papel.

• Ejemplos: Comentarios verbales, sugerencias para mejoras y preguntas que fomenten la reflexión.

     2. Durante la construcción del prototipo, se evaluará la precisión en la construcción y se ofrecerán sugerencias para garantizar que los diseños sean efectivos y seguros.

     3. En la etapa de las pruebas y ajustes, se guiará a los estudiantes en la interpretación de los resultados, la identificación de posibles mejoras, y la resolución de desafíos. Los maestros proporcionarán orientación.

     4. En la etapa de presentación, se brindará retroalimentación sobre la comunicación, la capacidad de persuasión, la calidad de la comunicación y la claridad de las explicaciones. Se destacarán los aspectos positivos y se sugerirán áreas de mejora.

     5. Al final del proyecto, los estudiantes recibirán retroalimentación basada en los criterios de evaluación, lo que les permitirá entender su desempeño y áreas en las que pueden mejorar. También tendrán la oportunidad de evaluar sus prototipos y los de sus compañeros, lo que promueve la autorreflexión y la retroalimentación entre iguales.

Lista de recursos y materiales recomendados

1. Contenedor de plástico (con tapa): Este será la base de su enfriador. Debe ser grande para poder contener otros componentes.

2. Bomba de agua: Una bomba de agua pequeña que pueda caber dentro de su contenedor.

3. Tubos resistentes al agua: Para conectar la bomba de agua a las almohadillas del enfriador.

4. Material esponjoso: Para saturarlas con agua. Deben caber dentro de su contenedor.

5. Fuente de alimentación de 12V DC: Para alimentar la bomba de agua, asegúrese de que sea compatible.

6. Ventilador pequeño de bajo consumo: Para hacer circular el aire a través de las almohadillas húmedas.

7. Batería portátil (opcional): Si desea un enfriador portátil, puede usar una batería portátil.

8. Interruptor: Para encender/apagar la bomba y el ventilador.

9. Tiras de velcro: Para fijar el ventilador y la bomba dentro del contenedor.

10. Tijeras y cuchillo multiusos: Para cortar y dar forma a los materiales.

11. Pistola de pegamento caliente y barras de pegamento: Para fijar los componentes y evitar fugas.

12. Contenedor de agua: Para rellenar el enfriador con agua.

13. Termómetro

Reflexión personal

    En la educación tradicional, el aprendizaje se basa en el modelo de enseñanza expositiva, el cual es constantemente criticado por no estimular el pensamiento crítico de los estudiantes. Por esta razón, el Aprendizaje basado en proyectos es idóneo para fomentar la capacidad de resolución de problemas y la participación activa de los estudiantes. En la tarea de la semana, se diseñó un plan de lección STEAM para abordar y resolver la falta de aires acondicionados y sistemas de ventilación en los salones de clase. El propósito era que los estudiantes, utilizando el pensamiento de diseño, crearan un ventilador evaporativo. En este ensayo, se discutirán las decisiones de diseño tomadas y los desafíos anticipados.

     Las decisiones de diseño se basaron en la accesibilidad de los materiales y en el nivel de desarrollo y conocimiento de los estudiantes de quinto grado. La lección comenzó con la introducción del tema para que los estudiantes pudieran comprender la funcionalidad de un enfriador evaporativo. En la etapa de investigación, los estudiantes buscaron información sobre el tema, lo que fomentó la autonomía y la curiosidad de los estudiantes.

     En la etapa de diseño, los estudiantes, trabajando en grupos, seleccionaron los materiales y diseñaron el prototipo en papel. Esta elección de trabajo en grupo tenía como objetivo que los estudiantes aprendieran a comunicarse de manera efectiva, escuchar a los demás, llegar a consensos y colaborar con otros. Además, el diseño en papel permitió que los estudiantes visualizaran sus ideas antes de comenzar la construcción.

     Respecto a los materiales, se optó por un contenedor de plástico como base por su facilidad de manejo. También se eligieron elementos fundamentales como una bomba de agua, un pequeño ventilador y material esponjoso debido a su accesibilidad y simplicidad de uso. En relación al contenedor, se consideró necesario elegir uno lo suficientemente grande para guardar todos los elementos.

     En la etapa de construcción, los estudiantes ensamblaron sus prototipos en grupos para realizar pruebas en el salón. Esto les permitió utilizar el método científico para analizar la información y tomar decisiones para mejorar el prototipo. Además de adquirir destrezas de resolución de problemas.

     Los desafíos anticipados en este proyecto abarcan diversas áreas y deben ser abordados eficazmente para garantizar el éxito del mismo. Uno de estos retos es entender que los estudiantes pueden poseer diferentes niveles de conocimiento sobre el tema. Por lo tanto, es importante abordar esta diversidad integrando un sistema de apoyo y promoviendo el aprendizaje colaborativo entre los estudiantes. Además, pueden surgir limitaciones en cuanto al acceso a los materiales necesarios para la creación del prototipo. En este caso, se pueden buscar otras opciones, como la utilización de materiales reciclados. Otro desafío crucial es asegurar la seguridad de los estudiantes durante el uso de las herramientas, lo cual se logra con una supervisión constante y la entrega de instrucciones claras sobre su manejo. Un ejemplo de esto es supervisar a los estudiantes durante la conexión de los circuitos para prevenir accidentes, como el contacto de componentes eléctricos con la humedad. Finalmente, el análisis de los resultados de las pruebas puede resultar complicado para algunos estudiantes. Por lo tanto, es importante brindar apoyo para ayudar a los estudiantes a identificar problemas en el prototipo y realizar los ajustes necesarios.

     En conclusión, en el proyecto presentado, se buscaba que los estudiantes diseñaran y construyeran un ventilador evaporativo como solución a la falta de sistemas de ventilación y calores extremas en las escuelas. Por lo tanto, las decisiones de diseño y las técnicas para abordar los desafíos se centraron en asegurar que los estudiantes pudieran aplicar los conceptos aprendidos para resolver situaciones reales que les afectan directamente. A lo largo del proyecto, se tomaron decisiones como fomentar la investigación, el trabajo en equipo y la construcción del prototipo de manera colaborativa. Además, se tuvieron en cuenta los posibles desafíos, como las limitaciones en los materiales, la diversidad de conocimientos y la seguridad de los estudiantes. En resumen, con este proyecto, los estudiantes no solo ofrecen una solución viable a un problema relevante en su escuela, sino que también desarrollan destrezas que serán de gran utilidad en su futuro