PROGRAMACION Y ROBOTICA, Guías, Proyectos, Investigaciones de Tecnología

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PLAN DE ESTUDIO RÓBOTICA

PARA BACHILLERATO

CICLO ESCOLAR 2020 - 2021

Emisión: 02

01 Julio 2020

Consorcio Educativo de Oriente.

Colegio Sn. Ángel Puebla

Realizó: Perla María Hernández Vázquez Docente CSA Puebla

Aprobó: Fernando Ramírez Huerta.

Plan de estudio y programa de trabajo para ROBÓTICA nivel Bachillerato

Este documento forma parte del Plan de estudio y programa de aprendizaje para el área de Robótica en nivel Bachillerato en el CSA Puebla, se

constituyó partiendo de los planes y programas de estudio proporcionados por la SEP en sus capacitaciones para el trabajo relacionadas con electrónica básica, mecatrónica, programación y el docente complementa con sus propias sugerencias, dando un enfoque para aplicar retos y

educación STEM, considerando que las clases pueden tomarse, en modalidad presencial o modalidad en línea a través de plataforma PIRA, su fin es de consulta para el seguimiento del aprendizaje en el aula de los alumnos.

CONTENIDO

Objetivo del plan y programa de trabajo para el ciclo escolar 2021

Modelo Educativo Liderazgo Trascendente orientado a la implementación de prácticas de robótica en MakerSpace Plan y Programa de trabajo

Importancia del curso Competencias Contenido curricular con competencias SEMESTRE A Contenido curricular con competencias SEMESTRE B Retos / experimentos en makerspace con enfoque STEM. Certificaciones en programación. Evaluación

Objetivo Del Plan Y Programa De Trabajo Para el Ciclo escolar 2020 -

Ante la presente dinámica educativa modificada por la situación actual en la que vivimos el presente tiene como objetivo capacitar a los estudiantes en sus habilidades de robótica enfocándose en temas sobre: Mecánica, Electrónica, Programación y Robótica con enfoque STEM+A, capacitando a

conexiones profesionales, herramientas y materiales para trabajar en proyectos con la finalidad de crear objetos a través de la imaginación,

creatividad, investigación, innovación, prototipado y emprendimiento. Apoyándose siempre del proceso de enseñanza dentro del Markerspace, fomentando el desarrollo de retos y actividades STEM, además de diversas certificaciones orientadas a la programación.

Importancia Del Curso

Actualmente la industria en el país se está orientando hacia la aplicación de innovación tecnológica, en su mayoría para la automatización y la instrumentación de procesos. Por lo cual la mecatrónica juega un papel importante en el desarrollo industrial.

Los robots como parte de la mecatrónica son ideales para trabajos que requieren movimientos repetitivos y precisos, una ventaja para las empresas es que los humanos necesitan descansos, salarios, comida, dormir, y un área segura para trabajar, los robots no necesitan de estas cosas y pueden

realizar tareas con cierto peligro para los humanos. El noventa por ciento de robots trabajan en fábricas, y más de la mitad hacen automóviles. Implementar el programa de robótica abre la puerta a nuestros estudiantes hacia la creación de nuevas oportunidades de aplicación para los

robots, encaminando también a los estudiantes hacia la resolución de conflictos. En el aspecto teórico la robótica se aúna en las aportaciones de la automática, la informática y la inteligencia artificial. Por el lado práctico o tecnológico hay aspectos de construcción (mecánica, electrónica), y

de gestión (control, programación). La robótica presenta por lo tanto un marcado carácter interdisciplinario, donde los diseños de los robots se rigen en tres principios o leyes de la robótica según Asimov son:

•Un robot no puede lastimar ni permitir que sea lastimado ningún ser humano.

•El robot debe obedecer a todas las órdenes de los humanos, excepto las que contraigan la primera ley.

•El robot debe autoprotegerse, salvo que para hacerlo entre en conflicto con la primera o segunda ley.

Competencias

Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.

• Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.
• Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones.
• Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez.
• Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información.

Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.

• Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.
• Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta.
• Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.
• Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
• Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos.

Competencias profesionales de Electricidad, Electrónica y Mecatrónica

• Diseña e implementa circuitos electrónicos de control de motores.
• Mantiene circuitos de control y automatización en operación.
• Manipular los componentes de conformidad a las especificaciones de su manejo.
• Opera los elementos básicos que pueden integrar sistemas mecatrónicos (sensores, actuadores, máquinas de control numérico,

software de aplicaciones específicas y robots).

Contenido Curricular semestre A

PRIMER SEMESTRE

UNIDAD 1 FUNDAMENTOS

TEMA GENEREAL Y SUBTEMAS:

APRENDIZAJE

PREVIO Y

TRANSVERSALIAD

APRENDIZAJE

ESPERADO

TIEMPO HT Y

HP BIOGRAFÍA

 FUNDAMENTOS DE LA

ELECTRICIDAD

o Conceptos básicos  Carga, magnetismo, señales y corriente  Voltaje, impedancia, potencia.  Energía  Efecto joule

N/A El alumno comprenderá de forma general los conocimientos básicos de la electrónica, mecánica, programación, para aplicaciones futuras en Makerspace, y en el

HORAS

TEÓRICAS:

6 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

3 HORAS

Básica: Análisis y diseño de circuitos eléctricos, José Italo Cortez, Liliana Cortez…, Alfa omega Primera edición

Complementaria:

LA SEMANA, LA PARTE DE PROGRAMACIÓN SE REFORMZARÁ EN LA CLASE DE

HABILIDADES DIGITALES.

PRIMER SEMESTRE

UNIDAD 2 ELECTRÓNICA ANALÓGICA Y DIGITAL

TEMA GENEREAL Y SUBTEMAS:

APRENDIZAJE

PREVIO Y

TRANSVERSALIAD

APRENDIZAJE

ESPERADO

TIEMPO HT Y

HP

BIOGRAFÍA

 Señales Digitales o Sistema binario o Sistema hexadecimal o Sistema octal o Algebra de Boole o Compuertas lógicas.

El alumno comprenderá los principios de la electrónica digital, entenderá la base de los componentes electrónicos de la mayoría de los dispositivos que usa diariamente.

HORAS

TEÓRICAS:

2 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

1 HORA

Básica: MORRIS, Mano. Diseño Digital. Prentice Hall. México.1987.

Hayt W. H. 1988, Análisis de circuitos, Mc Graw Hill

 Máquinas Simples o Palanca o Rueda y eje o Polea o Plano inclinado  Máquinas compuestas

Conocer los tipos de máquinas, facilita al estudiante a familiarizarse con conceptos básicos de mecánica y sus aplicaciones

HORAS

PRÁCTICAS:

3 HORA

Robótica interactiva Ediciones multiculturales internacionales, s.a de c.v Primera edición 20 20

 Lógica o Lógica combinacional.  Circuitos sumadores, codificadores, decodificadores, multiplexores y demultiplexores. o Lógica secuencial síncrona.

El alumno será capaz de evaluar el comportamiento de los principales circuitos integrados, y logrará entender el funcionamiento de los

HORAS

TEÓRICAS:

2 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

1 HORAS

Básica: MARTIN, RT.et-al, Guía Práctica de Electricidad y Electrónica Tomo 3, Cultura España, 2001.

 Temporizadores, memorias y contadores.

mismos y sus aplicaciones a diferentes proyectos.

MORRIS, Mano. Diseño Digital. Prentice Hall. México.1987.

Complementaria: SHEINGOLD, D. Electrónica Práctica, Mc-Graw Hill, México, 1986  Components electrónicos.  Lógica cableada.  Pulsadores, microswitches, sensores.  Electronica de potencia  Motores  Teoria de control  Sistema de control  Automatización.

El alumno será capaz de evaluar el comportamiento, el funcionamiento y las aplicaciones en diferentes proyectos de los componentes vistos anteriormente.

HORAS

TEÓRICAS:

3 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

3 HORAS

Básica: MORRIS, Mano. Diseño Digital. Prentice Hall. México.1987.

Complementaria: SHEINGOLD, D. Electrónica Práctica, Mc-Graw Hill, México, 1986

TOTAL DE HORAS POR MOMENTO, COMPLEMENTADAS CON HORAS Y ACTIVIDADES DEL TIPO TEÓRICO EN PIRA.

15 HORAS

PRIMER SEMESTRE

UNIDAD 3 PROGRAMACIÓN

TEMA GENEREAL Y SUBTEMAS:

APRENDIZAJE

PREVIO Y

TRANSVERSALIAD

APRENDIZAJE

ESPERADO

TIEMPO HT Y

HP

BIOGRAFÍA

 REPASO DE UNIDAD UNO

o LENGUAJES DE ALTO NIVEL o LENGUAJES MÁS USADOS EN PROYECTOS DE INNOVACIÓN TECNOLÓGICA.

El estudiante conocerá los lenguajes de programación enfocado a innovaciones tecnológicas para dar

HORAS

TEÓRICAS:

1 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

DE LA UNIDAD UNO

RECURSOS DE LA WEB

TERCERO Y QUINTO SEMESTRE

UNIDAD 1 REPASO CICLO ESCOLAR ANTERIOR

TEMA GENEREAL Y SUBTEMAS:

APRENDIZAJE

PREVIO Y

TRANSVERSALIAD

APRENDIZAJE

ESPERADO

TIEMPO HT Y

HP

BIOGRAFÍA

 INTRODUCCIÓN A LA

PROGRAMACIÓN

o Programación y sus aportes al desarrollo del pensamiento concreto, matemático, crítico y resolutivo. o Algoritmo, diagramas de flujo, pseudocódigo. o Lenguajes de programación para electrónica, mecatrónica y robótica.

El alumno comprenderá la importancia de la programación y podrá aplicarla a su vida diaria, además de que tendrá conocimientos en lenguaje de programación básico aplicable a arduino y podrá analizar bloques de código para definir qué es lo que un programa sencillo tiene como objetivo.

HORAS

TEÓRICAS:

4 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

3 HORAS

Básica: Como programar en c/c++ y java, Deiltel & Deitel, México 2014

Complementaria: Arduino for dummies, Jhoon Nussey

 Programación con bloques. o SCRATCH o CUE  Sentencias de control básicas en c/c++.

El alumno recibirá capacitación en programación por bloques, para encaminar acciones futuras de programación

HORAS

TEÓRICAS:

1 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

4 HORAS

Recursos en la web.

Videos y manuales.

 Máquinas Simples o Palanca o Rueda y eje o Polea

Conocer los tipos de máquinas, facilita al estudiante a familiarizarse con conceptos básicos de

HORAS

PRÁCTICAS:

3 HORA

Robótica interactiva Ediciones multiculturales internacionales, s.a de c.v Primera edición 2020

o Plano inclinado  Máquinas compuestas

mecánica y sus aplicaciones TOTAL DE HORAS POR MOMENTO, COMPLEMENTADAS CON HORAS TEÓRICAS Y ACTIVIDADES DEL TIPO TEÓRICO EN PIRA. 15 HORAS

TERCERO Y QUINTO SEMESTRE

UNIDAD 2 PROGRAMACIÓN

TEMA GENEREAL Y SUBTEMAS:

APRENDIZAJE

PREVIO Y

TRANSVERSALIAD

APRENDIZAJE

ESPERADO

TIEMPO HT Y

HP

BIOGRAFÍA

 REPASO DE UNIDAD UNO

o LENGUAJES DE ALTO NIVEL o LENGUAJES MÁS USADOS EN PROYECTOS DE INNOVACIÓN TECNOLÓGICA.

El estudiante conocerá los lenguajes de programación enfocado a innovaciones tecnológicas para dar paso a la programación con arduino.

HORAS

TEÓRICAS:

1 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

2 HORA

DE LA UNIDAD UNO

RECURSOS DE LA WEB

 Arduino o Especificaciones o Sintaxis básica o IDE Arduino  Raspberry py  Simulador tinkercad

El alumno será capacitado en el uso general de la tarjeta arduino, y sus aplicaciones para la robótica y la electrónica, hará uso del simulador de tinkercad para retomar saberes previos.

HORAS

PRÁCTICAS:

4 HORA

Robótica interactiva Ediciones multiculturales internacionales, s.a de c.v Primera edición 2020

 Instrucciones básicas en arduino o Señales en arduino o Servomotores en arduino o Comandos en arduino

El alumno será capaz de Realizar prácticas de programación en el simulador de arduino,

HORAS

TEÓRICAS:

3 HORAS

Robótica interactiva Ediciones multiculturales internacionales, s.a de c.v Primera edición 2020

o Mecanismo de transformación de movimiento.  Modelado 3D o Programas y apps para modelar en 3D o Generales para modelado 3D o Impresión 3D.

coordenadas, sistemas de medición, conversión de unidades de longitud.

robótica, iniciará el proceso para modelar e imprimir dichos mecanismos en Makerspace, para poder usarlos en su proyecto final.

HORAS

PRÁCTICAS:

(1984). Marks Manual del Ingeniero Mecánico tomo III, Mac-GrawHill de México, S.A. de C.V

Complementaria:

Standard Solidworks CSWA 2018 -2019: for Beginner por Solidworks ThanhDo Center

Engineering Design and Graphics with Solidworks 2016 por James D Bethune

Yo robot Aisac Asimov

 Morfología de un robot o Elementos que integran un robot. o Transmisores y reductores. o Sensores internos y externos.  Aspectos generales de los Sistemas de control.  Geometría aplicada a robótica.  Simuladores para sistemas robóticos.  Leyes de la robótica  Programación en robótica.

Matemáticas básicas Plano cartesiano, sistema de coordenadas.

El alumno conocerá las partes mecánicas y lógicas que se necesitan para aplicar, crear y diseñar un robot, y la relación de la robótica con diversas disciplinas.

HORAS

TEÓRICAS:

3 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

TOTAL DE HORAS POR MOMENTO 15 HORAS

Contenido Curricular semestre B

SEGUNDO SEMESTRE

UNIDAD 1 REPASO DE FUNDAMENTOS

TEMA GENEREAL Y SUBTEMAS:

APRENDIZAJE

PREVIO Y

TRANSVERSALIAD

APRENDIZAJE

ESPERADO

TIEMPO HT Y

HP BIOGRAFÍA

 FUNDAMENTOS DE LA

ELECTRICIDAD.

 PROGRAMACIÓN.

 FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA.

CONCEPTOS

SEMESTRE A

El alumno comprenderá de forma general los conocimientos básicos de la electrónica, para aplicaciones futuras en Makerspace, y en el diseño y el prototipado de circuitos para su proyecto final.

HORAS

TEÓRICAS:

3 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

3 HORAS

Básica: Análisis y diseño de circuitos eléctricos, José Italo Cortez, Liliana Cortez…, Alfa omega Primera edición

Complementaria: ELECTRONICA PRÁCTICA, Tomo 1, McGraw-Hill / Interamericana, México,

HENRÍQUEZ Harper, Gilberto, Fundamentos de electricidad, Dispositivos y Circuitos de Corriente Continua, Limusa, México, 1995.  FUNDAMENTOS DE LA MECATRÓNICA o Antecedentes históricos de la mecatrónica. o Importancia y relevancia de la mecatrónica. o Semiconductores o Transistores o Fuentes de alimentación o Circuitos impresos

El alumno comprenderá de forma general los conocimientos básicos de la mecatrónica y el funcionamiento, diseño y creación de un circuito impreso

HORAS

TEÓRICAS:

3 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

3 HORAS

Básica: DIEFENDERFER, A. J. Instrumentación Electrónica. 2ª edición, Interamericana, México. 1990

Complementaria: SHEINGOLD, D. Electrónica Práctica, Mc-Graw Hill, México, 1986 TOTAL DE HORAS POR MOMENTO 12 HORAS

o Transmisores y reductores. o Sensores internos y externos.  Aspectos generales de los Sistemas de control.  Geometría aplicada a robótica.  Simuladores para sistemas robóticos.  Leyes de la robótica  Programación en robótica.

Plano cartesiano, sistema de coordenadas.

para aplicar, crear y diseñar un robot, y la relación de la robótica con diversas disciplinas.

HORAS

PRÁCTICAS:

Engineering Design and Graphics with Solidworks 2016 por James D Bethune

Yo robot Aisac Asimov

TOTAL DE HORAS POR MOMENTO 15 HORAS

SEGUNDO SEMESTRE

UNIDAD 3 ROBÓTICA APLICADA

TEMA GENEREAL Y SUBTEMAS:

APRENDIZAJE PREVIO

Y TRANSVERSALIAD APRENDIZAJE ESPERADO^

TIEMPO HT Y

HP BIOGRAFÍA

 ROBOTS MANIPULADORES

o Componentes de un robot manipulador. o Articulaciones y eslabones  Configuraciones de un robot manipulador.  Espacio de trabajo de un robot manipulador  Simulación de un robot manipulador.

Matemáticas básicas Plano cartesiano, sistema de coordenadas,

El alumno conoce a detalle al robot manipulador, y es capaz de simular su comportamiento, puede producir en Makerspace las diferentes posiciones del robot en 3D.

HORAS

TEÓRICAS:

2 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

Básica: Manual del Ingeniero Mecánico tomo III, Mac-GrawHill de México, S.A. de C.V

Complementaria:

Yo robot Aisac Asimov

 ROBOTS MÓVILES

o Componentes de un robot móvil.  Tipos de robots móviles o Seguidores. o De pelea

El alumno conoce a detalle al robot móvil y es capaz de producirlo en Makerspace.

HORAS

TEÓRICAS:

2 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

o Cartesianos 3 HORAS  Diseño y desarrollo de la robótica o Diagrama de bloques de diseño. o Cronograma de desarrollo o Programación robótica II enfocada a proyecto final.

El alumno aplica sus conocimientos en Makerspace para producir el proyecto final.

HORAS

PRÁCTICAS:

5 HORAS

TOTAL DE HORAS POR MOMENTO 15 HORAS

CUARTO Y SEXTO SEMESTRE

UNIDAD 1 Y UNIDAD 2 APLICACIONES

TEMA GENEREAL Y SUBTEMAS:

APRENDIZAJE

PREVIO Y

TRANSVERSALIAD

APRENDIZAJE

ESPERADO

TIEMPO HT Y

HP

BIOGRAFÍA

MISELANEA DE PRÁCTICAS DE

PROGRAMACIÓN SABERES PREVIOS

DE LAS UNIDADES

ANTERIORES

El alumno aplica sus conocimientos en Makerspace para producir el proyecto final.

HORAS

TEÓRICAS:

5 HORAS

HORAS

PRÁCTICAS:

10 HORAS

RECURSOS EN LA WEB

MANUALES DE PRÁCTICAS DE

LABORATORIO.

MISELANEA DE PRÁCTICAS DE MODELADO El alumno aplica sus PROYECTOS RÁPIDOS conocimientos en Makerspace para producir el proyecto final. MISELANEA DE PRACTICAS DE ENSAMBLADO El alumno aplica sus conocimientos en Makerspace para producir el proyecto final. TOTAL DE HORAS POR MOMENTO 15 HORAS

RETOS / EXPERIMENTOS CON ENFOQUE STEM

RETO / EXPERIMIENTO SEMESTRE

PLATAFORMA O LUGAR DE

REALIZACIÓN EVIDENCIA

LEYES DE NEWTON SEGUNDO MAKER SPACE MAQUETAS Y VIDEOS

PAPER CIRCUITS TODOS MAKER SPACE CIRCUITOS EN PAPEL

SIMULADOR DE COMPUERTAS SEGUNDO LOGIC SIM ARCHIVOS DIGITALES

ANIMACIONES CON

PROGRAMACIÓN DE BLOQUES

TODOS SCRATCH ARCHIVOS SCRATC

CONTROL DE INSTRUCCIONES

PROGRAMACIÓN DE BLOQUES

TODOS MAKER SPACE / LEGO WE DO /

CUE

VIDEOS CORTOS

MAQUINAS SIMPLES TODOS MAKER SPACE MAQUETAS Y VIDEOS

MODELADO 3D TODOS MAKER SPACE / IMPRESORA 3D MODELOS IMPRESOS / VIDEOS

TINKERCAD CIRCUITS TODOS MAKER SPACE / TINKERCAD ARCHIVOS / VIDEOS

RETOS MATEMÁTICOS TODOS PIRA / SW DE PROGRAMACIÓN ARCHIVOS Y REPORTES CON LA SOLUCIÓN

MOTOR A VAPOR SEGUNDO MAKER SPACE / TINKERCAD MAQUETA, VIDEO EXPOSITIVO, MODELADO 3D

PRACTICAS DE ENSAMBLADO

EN PROTO BOARD

TODOS MAKER SPACE REPORTE, VIDEOS CORTOS, FOTOGRAFÍA DE ENSAMBLADO FINAL

PRACTICAS ENSAMBLADO Y

PROGRAMACIÓN ARDUINO

TODOS MAKER SPACE / TINKERCAD REPORTE, VIDEOS CORTOS, FOTOGRAFÍA DE ENSAMBLADO FINAL,

ARCHIVOS DIGITALES

ROBOT SEGUIDOR DE LÍNEAS TODOS MAKER SPACE / TINKERCAD REPORTE, VIDEOS CORTOS, FOTOGRAFÍA DE ENSAMBLADO FINAL,

ARCHIVOS DIGITALES, MODELOS 3D, ROBOT FABRICADO EN CAJA DE

CARTÓN

Evaluación

Conocimientos Procesos y productos en el aula/plataforma Procesos y productos en Makerspace

Exámenes escritos por momento 10% Reportes de lecturas sobre temas relacionados^ al contenido de la asignatura 5%

Proyecto presentado en 3 fases: Planeación 10% Desarrollo 10% Implementación 30%

Exámenes prácticos individuales 5 % Presentaciones electrónicas, investigaciones. 1 5% Exámenes prácticos en equipo 5% Participación activa 5% Total 20% Total 20% Total 60%