Ideas de proyectos STEM Capstone para la escuela secundaria

STEM Capstone

STEM combina ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas para mejorar la capacidad del estudiante de pensar como un científico al abordar un problema. Los estudiantes de STEM utilizan el proceso de diseño de ingeniería para definir un problema, generar ideas sobre soluciones, investigar y diseñar prototipos, probar el prototipo y realizar mejoras en su diseño en busca de los mejores resultados posibles. Los siguientes proyectos finales pueden ser utilizados por estudiantes de secundaria al finalizar sus estudios STEM.

Energía eólica

Nivel de grado: 9-12

Tiempo: 2-5 días

Pregunta de orientación

• ¿Cuál es el material más eficiente energéticamente para construir palas de aerogeneradores?

Materiales:

• computadora / internet
• kits de construcción de turbinas (cubo, clavijas, motor de CC, soporte)
• ventilador
• balsa
• cartulina
• cartulina
• vasos de plástico desechables
• cinta adhesiva
• multimetro

Procedimiento:

• Después de realizar una investigación en Internet sobre el diseño y los materiales utilizados para crear palas en turbinas eólicas, los estudiantes crearán su propio prototipo para probar los materiales de las palas.
• El primer paso es construir la base de una turbina eólica (aún sin palas). El ángulo y la ubicación de las palas deben permanecer consistentes para todas las pruebas, por lo tanto, el diseño básico de la turbina no cambiará.
• El siguiente paso es crear una plantilla para las hojas. Independientemente de los materiales utilizados para crear las hojas, cada hoja tendrá el mismo tamaño y forma.
• Luego, los estudiantes trazarán y cortarán hojas de varios materiales, como madera de balsa, cartón, cartulina, vasos de plástico,…
• El primer juego de palas se conectará a la turbina eólica para realizar pruebas. Durante cada prueba, el ventilador y el molino de viento deben permanecer en posiciones fijas. Con el ventilador en la posición baja, las aspas girarán.
• Los estudiantes usarán el multímetro para verificar el voltaje de la turbina y registrar datos. Los estudiantes completarán 3 pruebas para cada juego de hojas.
• Los estudiantes ajustarán su diseño según sea necesario y volverán a probar. Los posibles ajustes pueden incluir el tamaño o la posición de las cuchillas.
• Los resultados se traducirán en gráficos de los que se extraerá una conclusión escrita.

Prueba de agua

Nivel de grado: 9-12

Tiempo: 2-3 días

Pregunta de orientación

• ¿Cuál es el sistema más eficaz para filtrar agua contaminada?

Materiales:

• carbón activado
• bomba de acuario
• cámara
• botellas limpias de 2 litros
• jarras limpias de un galón
• estopilla
• filtros de café
• computadora / internet
• bolas de algodón
• grava
• copas de plástico
• contaminantes (como sal, pimienta, bicarbonato de sodio, papel picado, suciedad)
• arena
• suelo
• agitadores
• bandas de goma
• kits de prueba de agua

Procedimiento:

• Utilice Internet para investigar problemas y soluciones asociados con la contaminación del agua.
• Prepare jarras de un galón con agua contaminada. Deje que el agua contaminada se asiente en un área soleada durante unos días.
• Tome una fotografía de la muestra de agua contaminada y póngale un título con observaciones sobre cómo se ve y huele el agua.
• Revuelva el agua contaminada y divídala en vasos de plástico para probar. Coloque la bomba del acuario en una de las muestras de agua contaminada durante la noche para airearla.
• Corte las botellas de 2 litros por la mitad y deseche la mitad inferior de las botellas. Las botellas se colocarán boca abajo con una botella colocada encima de la otra. La botella en la parte inferior necesitará una tapa y se usará para recolectar agua filtrada. La otra botella contendrá un filtro.
• Los estudiantes filtrarán el agua vertiendo las muestras contaminadas a través de cada uno de los siguientes:
  • filtro de gasa
  • estopilla y bolas de algodón
  • gasa y filtro de café
  • gasa y filtro de café llenos de tierra
  • gasa y filtro de café llenos de arena
  • gasa y filtro de café llenos de grava
  • gasa y filtro de café llenos de carbón activado
• Desatornille la tapa para verter el agua filtrada en vasos de plástico etiquetados.
• Tome fotografías y escriba una leyenda en cada muestra con observaciones sobre la vista y el olfato.
• Utilice un kit de análisis de agua para medir la muestra contaminada y cada una de las muestras tratadas.
• Cree una rúbrica para calificar la efectividad de cada método de aireación y filtración.
• Mostrar gráficamente los resultados y sacar conclusiones sobre el tratamiento del agua para presentar.

Insonorización

Nivel de grado: 9-12

Tiempo: 5-10 días

Pregunta de orientación:

• ¿Qué materiales son más efectivos para bloquear el sonido?

Materiales:

• caja (cartón o construida con trozos de madera)
• computadora / internet
• altavoz de audio
• medidor de nivel de sonido (o aplicación)
• poliestireno
• mantas móviles
• caucho de vinilo

Procedimiento:

• Coloque un altavoz dentro de la caja.
• Coloque un sonómetro encima de la caja.
• Reproduzca un sonido de 80 decibelios en el altavoz. Registre el nivel de sonido en el sonómetro.
• Repite el proceso alternando el revestimiento de los lados de la caja con materiales de insonorización, como poliestireno, goma de vinilo y mantas móviles. Registre los datos.
• Muestre los datos gráficamente y escriba una oración final sobre hallazgos y aplicaciones.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador