Desarrollo de kits educativos orientados a proyectos STEM para manufactura de producción en serie

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dc.contributor.advisorRueda Sánchez, Oscar Eduardo
dc.contributor.advisorChío Cho, Nayibe
dc.contributor.apolounabChío Cho, Nayibe [nayibe-chío-cho]spa
dc.contributor.apolounabRueda Sánchez, Oscar Eduardo [oscar-eduardo-rueda-sánchez]spa
dc.contributor.authorCanónigo Rangel, María Angélica
dc.contributor.cvlacChío Cho, Nayibe [0000375918]spa
dc.contributor.cvlacRueda Sánchez, Oscar Eduardo [00001002588]spa
dc.contributor.googlescholarChío Cho, Nayibe [mModWy8AAAAJ]spa
dc.contributor.googlescholarRueda Sánchez, Oscar Eduardo [WtioYOUAAAAJ]spa
dc.contributor.linkedinCanónigo Rangel, María Angélica [maría-angélica-canónigo-rangel-050601338/?originalSubdomain=co]spa
dc.contributor.linkedinChío Cho, Nayibe [nayibe-chio-cho-41a17724]spa
dc.contributor.orcidChío Cho, Nayibe [0000-0002-9459-4350]spa
dc.contributor.orcidRueda Sánchez, Oscar Eduardo [0000-0002-8977-9764]spa
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.coverage.spatialBucaramanga (Santander, Colombia)spa
dc.date.accessioned2025-08-19T21:28:26Z
dc.date.available2025-08-19T21:28:26Z
dc.date.issued2025-06-18
dc.degree.nameIngeniero Mecatrónicospa
dc.description.abstractEste proyecto presenta los resultados del rediseño de siete kits educativos orientados a proyectos STEM y el desarrollo de dos kits adicionales, los cuales están enfocados en la enseñanza de habilidades de ingeniería mecatrónica para estudiantes de colegio entre 12 y 16 años. En el primer semestre del año 2024 se publicó un proyecto de grado de ingeniería mecatrónica llamado “Desarrollo de kits orientados a proyectos STEM utilizando la programación y la impresión 3D para incentivar el estudio de la ingeniería mecatrónica” en el que se realizó el diseño, construcción y validación de kits modulares en las categorías innovación, ecología y diversión. Como aspectos a mejorar de este proyecto está el tiempo de producción del kit, la experiencia de usuario en el paso a paso de la construcción y programación de kits y el costo de producción. El objetivo de este proyecto es rediseñar los kits para la producción en serie, generando piezas estándar para facilitar la escalabilidad de los kits. Continuando con la metodología de enseñanza aprendizaje: aprendizaje basado en proyecto, la cual ha sido continuamente implementada debido a que el estudiante toma una posición autónoma de su proceso de aprendizaje. El desarrollo de los kits es con placas Arduino Nano y Esp32, se cambia la manufactura de impresión 3D (artesanal) por diseños en 2D para cortar las piezas con láser. Para finalmente realizar una validación con estudiantes de colegios de educación media vocacional de la experiencia de usuario y funcionalidad al presentar un kit de robótica educativo con guías interactivas y detalladas.spa
dc.description.abstractenglishThis project presents the results of the redesign of seven educational kits oriented towards STEM projects and the development of two additional kits, which are focused on teaching mechatronic engineering skills to high school students between 12 and 16 years old. In the first semester of the year 2024, a mechatronic engineering undergraduate thesis titled “Development of Kits Oriented Towards STEM Projects Using Programming and 3D Printing to Encourage the Study of Mechatronic Engineering” was published, in which the design, construction, and validation of modular kits in the categories of innovation, ecology, and fun was carried out. Aspects to improve in that project include the production time of the kit, the user experience in the step-by-step process of kit construction and programming, and the production cost. The objective of this project is to redesign the kits for mass production, generating standard parts to facilitate the scalability of the kits. Continuing with the teaching-learning methodology: project-based learning, which has been continuously implemented due to the fact that the student takes an autonomous position in their learning process. The development of the kits uses Arduino Nano and Esp32 boards; the 3D printing (handcrafted) manufacturing is replaced by 2D designs to cut the parts with a laser. Finally, a validation is carried out with high school students from vocational education institutions on the user experience and functionality when presenting an educational robotics kit with interactive and detailed guides.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontents1. INTRODUCCIÓN 1 1.1 Descripción breve del problema 1 1.2 Justificación del problema 1 2. Objetivos 3 2.1 Objetivo General 3 2.2 Objetivos específicos 3 3. Estado del arte 4 3.1 Estado del arte internacional 5 3.2 Estado del arte nacional 8 3.3 Estado del arte regional 11 3.4 Estado del arte local 12 4. Marco Teórico 16 4.1 Paradigma constructivista de Piaget en la educación 17 4.2 Aprendizaje Significativo 17 4.3 Cómputo físico 17 4.4 Pensamiento computacional 17 4.5 Paradigma Constructivista de Seymour Papert 18 4.6 Alfabetización Tecnológica 18 4.7 STEM 18 4.8 MakerSpace 18 4.9 Aprendizaje basado en proyectos 19 4.10 Producción en serie 19 4.11 Norma ASTM F963-17 19 6. Cronograma de actividades 22 7. Desarrollo 24 7.1 Revisión Proyecto de grado fase 1-Empatizar 24 7.2 Identificación estado actual de los kits y anaálisis de mejoras 33 7.3 Selección del material y placa para los kits 34 7.4 Revisión y comparación de costos 36 7.5 Selección del tema para los dos nuevos kits 38 7.6 Simulación y prueba de circuitos electrónicos 38 7.7 Diseño de PCB estándar 39 7.8 Desarrollo de los kits educativos 41 7.9 Solución a las recomendaciones de la fase uno del proyecto 50 8. Recursos 51 9. Validación 54 9.1 Encuesta previa 55 9.2 Encuesta posterior 55 CONCLUSIONES 62 RECOMENDACIONES 63 BIBLIOGRAFÍA 64 ANEXOS 73spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional UNABspa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.unab.edu.cospa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/30859
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Mecatrónicaspa
dc.publisher.programidIMK-1789
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dc.relation.referencesPlataforma E. Lámina Tabla Madera MDF 35 × 50 cm (5 unidades). [En línea]. Disponible en línea: plataformae.com (tienda Garabatos, Colombia). Grosor: 3 mm. Precio: $24.700 COP. Accedido: 12-may-2025]spa
dc.relation.uriapolohttps://apolo.unab.edu.co/en/persons/nayibe-ch%C3%ADo-chospa
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