MINDSTORMS® EV3 Core Set

Primer engrane

Construir un modelo de engranes para identificar los aspectos básicos de los engranes.

45 a 90 minutos
Principiante
Grados 6-8
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Plan de sesión

1. Preparar

  • Lee el material del estudiante en la App EV3 para el aula.
  • Recopila información sobre engranes que les ayude a tus estudiantes a comprender conceptos como relación de engranes, engrane motor y de salida y engranes transmisores.

2. Despertar el interés (5 min)

  • Usa las ideas de la sección Iniciar un debate para que tus estudiantes participen en un debate relacionado con la sesión.
  • Divide tu grupo en equipos de dos.

3. Explorar (20 min)

  • Pide a cada equipo que construya el modelo de engranes.
  • Dales tiempo de hacer una prueba para que se aseguren de que el modelo se construyó correctamente y funciona como se esperaba.

4. Explicar (10 min)

  • Pide a cada equipo que realice el experimento utilizando cada una de las combinaciones de engranes sugeridas y que registre sus resultados.
  • Asegúrate de que pueden crear sus propias tablas.

5. Desarrollar (10 min)

  • Pide a tus estudiantes analizar cómo se relacionan las diferentes combinaciones de engranes con el número de rotaciones y la dirección de giro.
  • Pide a cada equipo que resuma brevemente los resultados de sus experimentos.
  • No olvides dejar tiempo para recoger y acomodar piezas.

6. Evaluar

  • Da retroalimentación sobre el desempeño de cada estudiante, menciona sus logros.
  • Puedes usar las rúbricas de evaluación que se proporcionan para simplificar el proceso.

Iniciar un debate

¡Los engranes están en todos lados! Explicado de forma muy sencilla, los engranes son ruedas con dientes. Se pueden unir dos o más engranes para transferir fuerza, aumentar o disminuir la velocidad y para cambiar la dirección de un movimiento.

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Inicia un debate sobre engranes con preguntas importantes, como:

  • ¿Qué es una rueda dentada?
  • ¿Están familiarizados con alguna máquina que use engranes?
  • ¿Qué pasa con la dirección de giro cuando dos engranes se juntan?
  • ¿Cómo es la relación de engranes asociada con la cantidad de dientes en ellos?

Consejos de construcción

Instrucciones para la construcción

Uso del modelo
Coloca el modelo en una superficie sólida, plana y nivelada. Asegúrate que el puntero del engrane y el puntero del motor de referencia apuntan hacia arriba. Ejecuta el programa y mantén un registro de la cantidad de rotaciones del puntero en el engrane. Ambos motores deben girar una vez exactamente. Los estudiantes cambiarán los engranes del motor derecho y usarán el motor izquierdo como referencia.

Ejecución del experimento
A medida que están ejecutando sus experimentos, recuérdales a tus estudiantes lo siguiente:

  • Deben registrar en una tabla el número del experimento, si el puntero está orientado hacia arriba o hacia abajo, la relación de engranes, su predicción de lo que sucederá, el número de rotaciones observado y la dirección de giro. Asegurarse de dejar suficiente espacio para registrar otras observaciones.
  • Realizar el experimento con cada combinación de engranes.

Consejos de codificación

Programar

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Diferenciación

Simplifica esta sesión

  • Trabaja con tus estudiantes para ayudarles a analizar cómo se relacionan las combinaciones de engranes con el número de rotaciones y la dirección de giro del puntero
  • Reduce el número de combinaciones de engranes que deben investigar los estudiantes

Lleva esta sesión al siguiente nivel:

  • Motiva a los estudiantes a definir una función para predecir el número de rotaciones de acuerdo a la relación de engranes
  • Invita a tus estudiantes a modificar el programa para cada opción de engrane para que el puntero gire exactamente una rotación

Oportunidades de evaluación

Lista de verificación observable del profesor
Crea una escala que se adapte a tus necesidades, por ejemplo

  1. Parcialmente logrado
  2. Totalmente logrado
  3. Superado

Usa los siguientes criterios para evaluar el avance de tus estudiantes:

  • Los estudiantes entendieron cómo afecta la relación de engranes la dirección del giro del engrane motor.
  • Los estudiantes explicaron cómo es la relación de engranes mencionando la cantidad de rotaciones del engrane motor.
  • Los estudiantes aprendieron a calcular la relación de engranes según la cantidad de dientes de las ruedas dentadas.

Autoevaluación
Pide a cada estudiante que elija el nivel que sienta que representa mejor su desempeño.

  • Bronce: He realizado los experimentos, pero no pude predecir sus resultados según las combinaciones de engranes.
  • Plata: Con un poco de ayuda, he previsto la dirección de giro en los experimentos según la combinación de engranes utilizada.
  • Oro: He utilizado mi comprensión de las combinaciones de engranes para predecir correctamente la dirección de giro y el número de rotaciones en los experimentos.
  • Platino: He utilizado mi comprensión de las combinaciones de engranes para predecir correctamente la dirección de giro y el número de rotaciones en los experimentos. También he previsto su impacto en la velocidad y la torsión del engrane de salida.
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Extensión de artes del lenguaje

Para integrar el desarrollo de competencias en el área de artes del lenguaje, pide a tus estudiantes que:

  • Diseñen un informe breve que se enfoque en los resultados de sus experimentos y en ejemplos del mundo real de máquinas que usen engranes
  • Realicen una presentación donde expliquen los resultados de sus experimentos y lo que aprendieron

Nota: Esto hará más larga la sesión.

Enlaces profesionales

Los estudiantes que disfrutaron esta sesión podrían estar interesados en explorar estas carreras y profesiones:

  • Manufactura e Ingeniería (Preingeniería)
  • Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (Ciencia y Matemáticas)

Soporte para profesor

Los estudiantes:

  • Aprenderán a calcular la relación de engranes
  • Dominarán el uso de configuraciones sencillas de engranes

Matemáticas. Secundaria. Adición y sustracción

  • Resolver problemas de suma y resta con números enteros, fracciones y decimales positivos y negativos.

Matemáticas. Secundaria. Ecuaciones

  • Resolver problemas mediante la formulación y solución algebraica de ecuaciones.

Matemáticas. Secundaria. Funciones

  • Interpretar y resolver problemas que se modelan con variación lineal, incluyendo fenómenos de la física y otros contextos.

Lengua materna. Secundaria. Español

  • Cuestionar de manera respetuosa los puntos de vista de otros valorando la diversidad de ideas.

Ciencias Naturales y Tecnología. Secundaria. Física

  • Identificar y describir la presencia de fuerzas en interacciones cotidianas (fricción, flotación, fuerzas en equilibrio).
  • Analizar la energía mecánica (cinética y potencial) y describir casos donde se conserva.

Educación socioemocional. Metacognición

  • Analizar y evaluar el proceso para llevar a cabo una tarea y las emociones asociadas a la misma.

Educación socioemocional. Pensamiento crítico y solución de problemas

  • Formular preguntas para resolver problemas de diversa índole. Informar, analizar y argumentar las soluciones propuestas y presentar evidencias que fundamentan las propias conclusiones.

Autonomía curricular. Nuevos contenidos relevantes

  • Oportunidad para innovar y establecer nuevas reglas de colaboración entre estudiantes y profesores en temas de Robótica, Programación, Pensamiento algorítmico e Introducción a la informática.
  • Lograr ambientes de aprendizaje que integren a todos los estudiantes y generen el trabajo colaborativo entre ellos.
  • Acercar al estudiante a la experimentación, a la indagación y a la búsqueda de soluciones.
  • Generar en el estudiante altas expectativas de los logros que puede alcanzar.
  • Desarrollar en el estudiante la capacidad de análisis, síntesis y colaboración.

Material del alumno

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