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Proceso de Diseño & Ingeniería

Fundamentos de Kid Spark Paquete Curricularv2.0

Tiempo de Actividad:120 Minutos

Nivel de Grado Objetivo: 3 - 8

Agrupación de Estudiantes:Equipos de hasta 4

Materiales Adicionales: - Plan de Lección del Instructor- Libro de Trabajo de Ingeniería

Laboratorio STEM Móvilde Kid Spark: Young Engineers oEngineering Pathways

Paso 1: Identificar el DesafíoEs importante entender lo que debe diseñarse, por qué debe existir, cómo se utilizará y qué especificaciones o criterios debe cumplir.

Resumen:En esta lección, los alumnos aprenderán a usar el proceso de diseño e ingeniería para desarrollar soluciones a problemas o desafíos. Los estudiantes aprenderán cómo cada paso en el proceso es esencial para desarrollar soluciones creativas, colaborativas para los desafíos STEM. Haga clic aquí para explorar toda la biblioteca curricular de KidSpark.

Objetivos de Aprendizaje & Alineamiento con la NGSS: Definir los cinco pasos del proceso Kid Spark Design & Engineering. Identificar y explicar los elementos de un resumen de diseño. Utilizar el proceso de diseño e ingeniería de Kid Spark para resolver un desafío.

Práctica Científica/de Ingeniería - Planear y desarrollar investigaciones Conceptos Transversales - Estabilidad y cambio

Actividad de Aprendizaje Convergente:1. El Proceso de Diseño e Ingeniería de Kid Spark El proceso de diseño e ingeniería es una serie de pasos que los ingenieros utilizan para desarrollar soluciones a problemas o desafíos. El proceso de diseño e ingeniería de Kid Spark incluye cinco pasos.

Instrucciones: Como equipo, revise y analice los cinco pasos del proceso de diseño e ingeniería a continuación.

Paso 2: Lluvia de Ideas y SolucionesUna de las mayores ventajas detrabajar como miembro de un equipo es quehabrán muchas ideas diferentes sobre cómo resolver un desafío. Durante este paso, los equipos deberían discutir diferentes soluciones posibles para resolver el desafío. Es importante asegurarse de que cada miembro del equipo pueda hacer una contribución.

Paso 3: Construir un PrototipoDespués de que el equipo haya discutido diferentes ideas de diseño, el equipo debe comenzar a desarrol-lar un prototipo de trabajo. Un prototipo es un mod-elo original y funcional de un diseño que se utiliza para probar si un concepto de diseño funcionará o no en la realidad.

Paso 4: Probar y mejorar el DiseñoDurante este paso, los equipos deben probar eldiseño y buscar oportunidades para mejorarlo. Esto podría incluir hacer que el diseñomás fuerte, mejorar la funcionalidad, reducir el costo del material o hacer que el diseño sea estéticamente más atractivo.

Paso 5: Explicar el DiseñoUna vez que los equipos han completado un diseño, deben prepararse para demostrar y explicar cómo funciona el diseño. Los equipos deben estar preparados para compartir información importante sobre el diseño, como el propósito, cómo funciona el diseño, cómo se mejoró, las dimensiones generales, el costo del material, cómo contribuyó cada miembro del equipo, etc...

Identificar el desafío

Lluvia deideas y

solucionesProceso de diseño e

ingeniería

Construir unprototipo

Probar ymejorar

el diseño

Explicarel diseño

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2. Comprender un resumen de diseño Un resumen de diseño sirve como documento guía para un proyecto. Incluye el escenario (el ajuste y el propósito del desafío, el desafío de diseño e ingeniería (lo que necesita ser diseñado, construido, probado y mejorado), y las especificaciones o criterios (la lista de requisitos que el diseño debe cumplir).

Instrucciones: Lea atentamente el resumen de diseño a continuación.

Escenario: Todos los días, las mujeres y los niños de los países en desarrollo pasan horas caminando para recoger agua para sus familias. En promedio, estas mujeres y niños viajan más de 3 millas al día, llevando grandes (40 libras) jarras de agua. Diseño y Desafío de Ingeniería: Diseñar e ingeniar un carro simple que se pueda utilizar para transportar múltiples jarras de agua. Vea la solución del ejemplo a continuación.

Especificaciones/Criterios: 1. Los estudiantes pueden trabajar en equipos de hasta 4.

2. Los equipos deben trabajar en cada paso del proceso de diseño e ingeniería para diseñar, crear prototipos y perfeccionar su diseño. Los equipos demostrarán y presentarán sus diseños a la clase cuando hayan terminado.

3. Los equipos solo deben utilizar los componentes básicos del edificio Kid Spark y los componentes articuladores básicos para este desafío. No se deben utilizar componentes electrónicos o robóticos.

4. Las ruedas delanteras del carro deben ser capaces de girar o pivotar para poder dirigir fácilmente el carro.

5. El carro debe incluir un asa de tracción que sea fácil de sostener.

6. El carro debe ser capaz de transportar de forma segura al menos 2 jarras de agua hacia y desde una fuente de agua

7. Los equipos deben determinar las dimensiones generales (longitud, profundidad y altura) del producto o diseño, así como las especificaciones detalladas que sean relevantes para el diseño.

8. Con cada componente del edificio con un costo de $2, determine el costo total del diseño. Nota: las jarras no cuentan como parte del costo total del carro.

Ejemplo de solución:

Innovación/Invención de Producto: Carro de transporte de agua

Propósito: Transportar múltiples jarras de agua

Nota de Ingeniería: Este carro es capaz de fácilmente transportar hasta 2 jarras de agua hacia y desde una fuente de agua. El carro cuenta con un marco robusto, ruedas de tracción delantera y un mango ergonómico (cómodo).

Dimensiones: 18 cm x 10 cm x 7 cm (L x P x A)

Jarra de agua

Longitud - 18 cm

Altura - 7 cm

Profundidad - 10 cm

3

Actividad de aprendizaje divergente:1. Determinación de las responsabilidades del equipo Nota: A pesar de que cada miembro del equipo será responsable de una tarea específica, es responsabilidad de todo el equipo contribuir a cada tarea.

Instrucciones: Lea las tareas que se enumeran a continuación. Determine qué miembro del equipo será responsable de cada tarea en la página 2 del libro de trabajo de ingeniería del estudiante.

Tarea 1: Especificaciones/Criterios - Este miembro del equipo será responsable de asegurarse de que el proyecto cumple con todos los requisitos enumerados en la sección de especificaciones/criterios del resumen de diseño.

Tarea 2: Diseño y Proceso de Ingeniería - Este miembro del equipo será responsable de asegurarse de que el equipo trabaje cada paso del Proceso de Diseño e Ingeniería. Los equipos deben marcar cada casilla en el libro de ingeniería de estudiantes a medida que trabajan en cada paso del proceso.

Tarea 3: Especificación de Diseño - Este miembro del equipo será responsable de asegurarse de que el equipo complete una especificación de diseño para el proyecto. La especificación de diseño para este proyecto se puede encontrar en la página 5 en el libro de trabajo de ingeniería del estudiante.

Tarea 4: Rúbrica de evaluación - Este miembro del equipo será responsable de asegurarse de que el equipo entienda cómo se evaluará este proyecto. La rúbrica de evaluación para este desafío se puede encontrar en la página 6 en el libro de trabajo de ingeniería del estudiante.

2. Usando del proceso de diseño e ingeniería

Instrucciones: En equipo, trabaje cuidadosamente a través de cada paso en el proceso de diseño e ingeniería para desarrollar una solución al desafío.

Paso 1: Identificar el desafío

- Identifique y analice el desafío o problema del resumen de diseño de la página 2.

- Discutir las especificaciones y criterios que el desafío debe cumplir.

- Revisar la rúbrica de calificación del proyecto en la página 5 para comprender cómo se evaluará el equipo.

Paso 2: Lluvia de ideas y soluciones

- Usando materiales de ingeniería, ensamble dos jarras de agua (como se muestra en la página 2).

- Haga una lluvia de ideas y soluciones posibles para el desafío. Considere hacer algunas

investigaciones en línea para obtener ideas de diseño. Puede ser útil esbozar algunas ideas de diseño para compartir con el equipo. Asegúrese de que cada miembro del equipo tenga la misma oportunidad de compartir sus ideas con el equipo.

- Considere los materiales de ingeniería y el costo. Nota: Para este desafío, solo se deben utilizar componentes básicos de construcción componentes y componentes articulados básicos. No se deben utilizar componentes electrónicos o robóticos.

- Como equipo, llegar a un acuerdo sobre una idea general de diseño. Aunque el diseño probablemente se modificará o mejorará a partir de la idea original, es importante que el equipo trabajen juntos hacia el mismo objetivo.

1

Identificar el desafío

2

Lluvia de ideas y

soluciones

4

Paso 3: Construir un prototipo

- Usando los materiales de ingeniería de Kid Spark, construya un prototipo de diseño.

Paso 4: Probar y mejorar el diseño

- Pruebe el prototipo y busque oportunidades para mejorarlo. Cada oportunidad de mejora presenta al equipo un nuevo desafío. Los equipos deben volver a trabajar a través del proceso de diseño e ingeniería a medida que continúan identificando nuevos desafíos.

- Revise las especificaciones y criterios en el resumen de diseño para asegurarse de que el diseño cumple todos los requisitos.

- Busque oportunidades para reducir los costos sin sacrificar la calidad ni la funcionalidad.

- Busque oportunidades para mejorar el diseño para el usuario final que lo va a utilizar. Este se llama diseño con empatía (la capacidad de entender y compartir los sentimientos de otro). Idealmente el diseño será algo que sirve para un propósito, es fácil de usar y proporciona una buena experiencia para el usuario final.

- Revise la rúbrica de calificación del proyecto para comprender cómo se evaluará el equipo.

Paso 5: Explicar el diseño

- Rellene la especificación de diseño en la página 5 del libro de trabajo de ingeniería de estudiantes. - Analice los siguientes puntos con su equipo y esté preparado para compartir con el resto de la clase. a. ¿Cómo llegó el equipo a la solución de diseño final? Discuta cómo se utilizó cada paso en el proceso de diseño e ingeniería para desarrollar el diseño. b. ¿El diseño es realista y bien proporcionado? c. ¿Cómo contribuyó cada miembro del equipo al diseño general? ¿Sientes que todos tuvieron la misma oportunidad de contribuir en el proceso creativo? d. ¿Está preparado el equipo para compartir especificaciones detalladas (de la página 5 en el libro de ingeniería del estudiante)? e. ¿El equipo consideró al usuario final que va a utilizar el diseño? ¿Qué adaptaciones hizo el equipo al diseño teniendo en cuenta al usuario final?

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Explicar eldiseño

4

Probar y mejorar el

diseño

3

Construirun prototipo

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Evaluación del desafíoCuando los equipos han completado el desafío de diseño e ingeniería, deberán presentarlo ante la clase para su evaluación.La valoración de cada equipo seguirá el siguiente criterio:

Proceso de diseño e ingeniería: ¿Completó el equipo cada paso del proceso de diseño?

Especificación del diseño: ¿Completó el equipo la especificación de diseño?

Trabajo en equipo: ¿Cómo fue el trabajo en equipo? ¿En que contribuyó cada estudiante?

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

Presentación: ¿Que tan bien comunicó el equipo los aspectos del diseño ante la clase?

Especificaciones

Trabajo en equipo

Calidad de diseño/ estética

Completo/bien detallado y de alta calidad

Presentación

Puntos

Puntos Totales /25

Completo/oportunidadespara mejorar

Incompleto/oportunidadespara mejorar Incompleto

Proceso de Diseño& ingeniería

Los 5 pasos del procesofueron completados

Solo 4 pasos del procesofueron completados

Solo 3 pasos del procesofueron completados

Solo 2 o menos pasos fueron completados

Rúbrica deevaluación

Proficiente4 Puntos

Avanzado5 Puntos

Parcialmente proficiente3 Puntos

No proficiente0 Puntos

cada miembro del equipo contribuyó

Casi todo el equipo contribuyó

Algunos miembros contribuyeron

No hubo trabajoen equipo

Gran diseño/estética

Buen diseño/ estética

Diseño/estética regular

Diseño/estética deficiente

Gran presentación/ explicación

Buena presentación/ explicación

Pobre presentación/ explicación

Sin presentación/ explicación

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Bill of Materials

Download the Kid Spark curriculum and view the professional learning modules at KidSparkEducation.org/CurriculumIMPORTANT:

35059Building the next generation of STEM leaders

Tool

3x

Mini Curved Beam

4x

Small Curved Beam

6x

Beam

34x

Half Beam

38x

Riser

30x

Snap-In Dump Bed

1x

Snap-In Scoop

1x

Motor Module

2x

Snap-In Blade

1x

Bearing Module

1x

Double Snap Block

3x

Single Snap Block

63x

60° Block

14x

30° Block

16x

Snap-In Spool

2x

Snap-In Cog

1x

Block

57x

Lead Screw Nut

1x

String Block

2x

Lead Screw Rotating Support

1x

Axle Block

7x

Snap-In Seat

1x

Motor Cable

2x

Hinge Block

14x

Lead Screw Extender

3x

Forklift Face Assembly

1x

Pulley

13x

Corbel

12x

Red ROK Ball

16x

Blue ROK Ball

16x

Gear Teeth

44x

String

2x

Rubber Band

4x

Lead Screw Base

1x

ROK Worker

1x

Maker ROK Bot

1x

ROK Star Control Pad

1x

Trailer Hitch

6x

Snap-In Wheel

8x

Storage Case I

1x

Storage Case II

2x

INVENTORY & ORGANIZATION GUIDE

YOUNG ENGINEERS

3. Limpieza del proyecto Instrucciones: Desmontar el proyecto. Localice la Guía de Inventario y Organización laminada adecuada en el Kid Spark STEM Lab (imagen abajo). Organice correctamente los materiales de ingeniería en el laboratorio.

Unpack, Organize & Store Use the following guide to correctly organize the Young Engineers Mobile STEM Lab.

TOP LID

16x

16x

16x 15x

15x16x

7x 14x 13x

6x 12x 2x

1x 1x 1x

1x 1x 1x

4x2x 8x 16x16x2x 1x

1x

2x

2x

1x

3x 1x

1x

1x

3x

1x

63x 28x

29x

16x 14x

44x 3x 2x 6x 6x 4x

DRAWER A DRAWER B

©2019 Kid Spark Education. All rights reserved. Kid Spark Education® & Rokenbok are registered trademarks of Kid Spark Education.

All Kid Spark products are designed for high quality, precision and safety. All Kid Spark machines are warranted against defects in material and workmanship for a period of six months from the date of original purchase when used under normal operating conditions. For full warranty information visit KidSparkEducation.org

Product color may vary from images shown.

For indoor use only. Made in China.

Kid Spark Education

233 A Street, Suite 800 San Diego, CA (USA) 92101Phone (858) 259-44331.888.476.5265

Email: contact@kidsparkeducation.org 50-01284-001

7 55-02184-200 ES

Fundamentos de construcciónLos siguientes tips serán de ayuda al trabajar con los materiales de ingeniería de Kid Spark:

Contectando/Separando ROK-Blocks

Los ROK-Blocks utilizan un sistema de ajuste de fricción, de pirámide y deabertura para conectar. Simplemente presione las pirámides en las aberturas paraconectar. Jalar los bloques para separarlos.

Conectando/Desconectando Materiales de Ingeniería Pequeños:

Los materiales de ingeniería más pequeños utilizan una pestaña y un sistema deapertura para conectarse. Incline la pestaña en la abertura y luego encaje en sulugar. Para desconectarla, inserte la llave en la ranura de ingeniería y gírela.

Encajando a través de las aberturas:

Los materiales se pueden encajar directamente en las o a través de las aberturas para proporcionar soporte estructural a un diseño. Esto también permitirá que ciertos diseños funcionen correctamente.

Adjuntando la Cuerda:

En algunos casos, la cuerda puede ser necesaria en un diseño. Coloque la cuerdaa través de la abertura y encaje cualquier componente con pestañas o pirámidesen esa abertura. Asegúrese de que las pestañas sean perpendiculares a la cuerdapara crear un ajuste apretado.

2cm18cm

9 Aberturas

Medición:

Las dimensiones exteriores del bloque conector básicoson de 2 cm en cada borde. Esto significa que la longitud,la profundidad y la altura tienen 2 cm. Para determinarel tamaño de un proyecto o construir en centímetros,simplemente cuente el número de aperturas y multipliquepor dos. Repita este proceso para la longitud, profundidad yaltura.

2cm

2cm

4cm 4cm

4cm