Día de la Fabricación 2020: Recursos STEM para estudiantes de secundaria y universitarios

Con la pandemia de COVID-19 que obliga a muchas escuelas a cambiar la instrucción en persona por un entorno de aprendizaje remoto, el desafío de mantener la participación de los estudiantes adquiere una mayor importancia. Esto es especialmente cierto en los cursos que involucran materias STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas).

Cuando se imparten en un entorno presencial tradicional, los cursos STEM combinan la educación en el tratamiento teórico del tema (obtenido del material escrito que se encuentra en los libros de texto) con el tratamiento práctico del tema (desarrollado a través del trabajo práctico de laboratorios, experimentación, y el uso de instrumentos y materiales). Al cambiar a un entorno de aprendizaje remoto, las técnicas para educar a los estudiantes sobre los principios subyacentes de un tema son mucho más fáciles de transferir con éxito que los aspectos prácticos más prácticos.

Para ayudar a llenar este vacío, hemos identificado algunos recursos que pueden usarse para proporcionar a los estudiantes de nivel secundario o universitario proyectos prácticos que pueden realizar y que los ayudarán a complementar su educación en materias STEM.

Los recursos a continuación contienen una combinación de diferentes ideas de proyectos potenciales, muchas de las cuales se pueden realizar desde casa con una necesidad mínima de comprar proveedores o materiales especiales. Otros proyectos de los recursos a continuación, especialmente aquellos a nivel universitario, probablemente requerirán que los estudiantes hagan alguna inversión en materiales, componentes y equipos que normalmente no se encontrarían en el hogar típico. Estos son proyectos de alto nivel que normalmente se realizarían en una clase de laboratorio de la universidad, posiblemente en un entorno de grupo colaborativo, bajo la guía de un instructor o asesor.

Recursos del proyecto STEM para estudiantes de secundaria

A continuación se encuentran los recursos STEM que brindan ideas de proyectos adecuados para estudiantes de secundaria.

Amigos de la ciencia

El sitio web de Science Buddies ofrece una selección completa de diferentes proyectos de ciencia adecuados para que los estudiantes de secundaria exploren las materias STEM. El sitio permite a los usuarios filtrar por tema, como ciencias ambientales y de la tierra, ciencias de la vida o matemáticas e informática, y también profundizar en estos temas para elegir un área más específica. Por ejemplo, dentro de la ingeniería, las opciones de subtemas incluyen ingeniería civil, electricidad y electrónica, energía y potencia, ingeniería ambiental, ciencia de los materiales, ingeniería mecánica, robótica y exploración espacial.

También hay filtros disponibles para elegir el nivel de grado deseado para el proyecto y para restringir los proyectos según las preferencias con respecto a la duración del proyecto, el costo del proyecto y la disponibilidad de materiales.

Cuando se visualiza un proyecto específico, se proporcionan detalles adicionales, como los antecedentes del proyecto, el material específico necesario y el procedimiento a seguir para completar el proyecto. El sitio también ofrece variaciones que puede aplicar para personalizar el proyecto y tiene una sección de ayuda con preguntas frecuentes.

Caja de creación

El sitio web de la caja de creación tiene una variedad de proyectos de estilo de kit adecuados para un estudiante más joven, pero una página en su blog contiene proyectos más avanzados, como los relacionados con el tema de la ingeniería mecánica.

Aquí encontrará una combinación de proyectos de diversa complejidad, desde simples hasta sofisticados. En el extremo inferior de la escala de complejidad se encuentra un proyecto como la construcción de un brazo robótico con cartón y algunas bridas. Los proyectos de nivel intermedio incluyen la construcción de un globo meteorológico de gran altitud completo con un registrador de datos alimentado por el IDE (Entorno de desarrollo integrado) de código abierto de Arduino que se ejecuta desde su computadora. En el extremo superior de la escala de complejidad se encuentra un proyecto para construir un robot autoequilibrado que evita obstáculos y se mantiene erguido y equilibrado incluso cuando transporta una carga. Este proyecto también se construye utilizando la plataforma Arduino IDE.

PensamientoCo.

Además de presentar contenido valioso para educar a los estudiantes en ciencia, tecnología y matemáticas, el sitio web ThoughtCo.com también tiene una página web de ideas para proyectos de ferias de ciencia de ingeniería. Estos proyectos no están completamente desarrollados en forma de procedimiento y, por lo tanto, requerirán que el estudiante los lleve a cabo para realizar una investigación independiente para definir aún más el alcance, el proceso y el enfoque necesarios para convertir la idea en un proyecto que pueda ejecutarse con éxito. Por lo tanto, es más adecuado para un nivel de grado superior y para estudiantes que no se frustran fácilmente al tener que definir su proyecto en lugar de ejecutar un proceso ya desarrollado.

Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL)

El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, que es un centro de investigación y desarrollo financiado con fondos federales que es administrado y administrado por el Instituto de Tecnología de California (Caltech), tiene una serie de actividades en el aula, laboratorios y conjuntos de problemas que cubren el tema STEM y que relacionados con la exploración espacial.

Los filtros en la página web de actividades permiten a los usuarios filtrar por tipo de actividad, enfoque temático, nivel de grado y temas específicos dentro del área temática general. Los detalles de cada actividad incluyen una descripción general, los materiales necesarios, los antecedentes para comprender la actividad y los procedimientos a seguir.

La gama de temas es bastante amplia e incluye:

• Aeronáutica
• Astrobiología
• Astronomía
• Química
• Programación de computadoras
• Ciencias de la Tierra y del Espacio
• Electricidad y Magnetismo
• Calor y Termodinámica
• Luz y Óptica
• Matemáticas
• Ciencia física

Trabajos STEM

El sitio web de STEM-Works tiene una sección de proyectos dedicada a actividades que se pueden realizar en casa. Estos proyectos científicos están dirigidos a estudiantes de secundaria y edades más jóvenes e incluyen proyectos enfocados en clima extremo, innovaciones médicas, robótica, espacio, videojuegos, robótica y energía eólica. Las páginas de actividad proporcionan detalles adicionales sobre cómo realizar el proyecto o la tarea. Algunas de las actividades son virtuales utilizando software interactivo.

exploratorio

El sitio web de Exploratorium contiene una variedad de actividades para estudiantes de secundaria y niños más pequeños. Los proyectos de ciencias se denominan "Science Snacks" y son actividades probadas por maestros que utilizan materiales económicos y fácilmente disponibles. Los temas cubiertos incluyen astronomía y ciencias espaciales, biología, química, ciencias de la tierra, ingeniería y tecnología, ciencias ambientales, física y matemáticas.

ciencia

En Ciencias, hay una sección para proyectos de ciencias que llega hasta el nivel de noveno grado. Los temas del proyecto incluyen ingeniería biomédica, química, biología y ciencia forense. Sus otros artículos también tienen videos instructivos.

Recursos del proyecto STEM para estudiantes universitarios

A continuación se encuentran los recursos STEM que brindan ideas de proyectos adecuados para estudiantes universitarios o estudiantes avanzados de secundaria.

Electrónicaforu.com

Para aquellos que estudian ingeniería eléctrica, el sitio web electronicsforu.com tiene una página de 30 ideas de proyectos de ingeniería eléctrica que pueden ayudar a los estudiantes a crear placas de circuitos funcionales y desarrollar su comprensión de los circuitos digitales y analógicos.

Cada proyecto muestra una breve descripción de la función del circuito o el problema que se está abordando y contiene un enlace a una página del proyecto que muestra los detalles completos de ese proyecto. Los detalles incluyen diagramas esquemáticos, listas de partes de componentes, tablas de circuitos lógicos, descripciones de operaciones de circuitos, guía de ensamblaje y diagramas de diseño de componentes y PCB descargables.

Algunos ejemplos de los proyectos incluyen:

• Sistema de seguimiento solar de doble eje
• Convertidor de 5 V CC a 48 V CC para fuentes de alimentación Phantom
• Búfer de audio de alta impedancia con JFET
• Sensor de fuego basado en diodo PIN
• Suministro de más menos 5 V de la batería de 9 V
• Interruptor de relé de detección de movimiento infrarrojo
• Detector de fugas de GLP de bajo costo
• Conmutación automática de energía eléctrica, inversor solar o generador
• Generador de señales e inversor con temporizadores NE555
• Adaptador RS232 configurable a TTL a I2C

Simulaciones Interactivas de PhET

La Universidad de Colorado en Boulder alberga PhET Interactive Simulations, que ofrece una serie de programas de simulación interactivos que utilizan programación de software y gráficos para permitir a los estudiantes explorar los principios fundamentales de las ciencias y las matemáticas a través de una simulación de laboratorio virtual en sus computadoras. Por ejemplo, una simulación de la ley de los gases ideales permite al estudiante bombear moléculas de gas a una cámara cerrada y luego observar cambios en la presión y la temperatura a medida que se agrega y elimina calor o se modifica el volumen de la cámara. También puede variar el tamaño de las partículas de las moléculas de gas y contar el número de colisiones de esas moléculas con las paredes de la cámara durante un período determinado.

Hay más de 150 simulaciones disponibles para explorar y cubrir áreas temáticas, incluidas Física, Química, Matemáticas, Ciencias de la Tierra y Biología. Los filtros permiten al usuario restringir los resultados por subtema dentro de las áreas temáticas generales por nivel de grado, que incluye temas de nivel universitario, y por compatibilidad de software. Algunas simulaciones requieren Java o Flash, mientras que otras se ejecutarán en navegadores HTML estándar. Las opciones de idioma también están disponibles para adaptarse a los usuarios de diferentes lugares.

instructables

En Instructables, los usuarios suben diferentes proyectos que han completado, junto con guías y videos. Si bien hay una variedad de categorías cubiertas en el sitio web, los proyectos relacionados con circuitos presentan algunos que un estudiante de ingeniería eléctrica podría implementar en casa. Después de crear una cuenta, los usuarios pueden descargar archivos PDF y hacer preguntas a otros usuarios sobre los proyectos. También hay clases disponibles que cubren temas como impresión 3D, CNC y electrónica, así como algunos temas de interés más general, como talleres, costura, manualidades, cocina, diseño y proyectos para niños.

GeeksforGeeks

El sitio web GeeksforGeeks tiene proyectos de codificación adecuados para codificadores de nivel universitario. Los usuarios pueden elegir un proyecto por programa, que incluye proyectos de C++, Java y Python. También hay cursos en línea que pueden tomar los estudiantes interesados ​​en informática.

código.org

Code.org contiene una página de ideas de proyectos en el hogar que ofrece una variedad de proyectos de codificación, incluido el desarrollo de páginas web, juegos y laboratorio de aplicaciones, laboratorio de juegos, laboratorio de sprites y dibujo. Los estudiantes pueden obtener experiencia práctica con la codificación y aprender tomando clases en línea de forma gratuita.

Ingenieria interesante

El interesante sitio web de ingeniería tiene una página de 12 proyectos de ingeniería eléctrica que ayudarán a los estudiantes a ampliar sus conocimientos sobre el diseño, control y mantenimiento de equipos eléctricos. Los proyectos se describen brevemente pero no se detallan por completo, por lo que el estudiante deberá investigar y trabajar en sus diseños, listas de materiales y luego construir y probar el proyecto, lo que explica por qué lo hemos colocado en el STEM más avanzado. sección de recursos del proyecto.

Resumen

Este artículo proporcionó una mirada a algunos recursos de proyectos relacionados con STEM que podrían usarse para la educación remota de estudiantes universitarios y de secundaria. Hay una variedad de recursos disponibles, que van desde proyectos bien definidos con materiales y procedimientos ya implementados hasta ideas de proyectos que requieren un pensamiento de diseño y un desarrollo de proyectos más creativos.

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