Mesa STEMImpreso

SOBRE LOS AUTORES

Lely Liliana Diaz Izquierdo

Leli Liliana Díaz Izquierdo

TABLA DE CONTENIDOS

1. Introducción — p. xxi
2. Alcance y público objetivo — p. xxii
3. Nota sobre ilustraciones técnicas — p. xxii
4. Capítulo 1. Educación STEM y pensamiento
   computacional en educación superior — p. 1
5. Resumen del capítulo — p. 1
6. Evolución de los entornos prácticos en la formación en ingeniería — p. 1
7. Enfoque STEM y su aplicación en ingeniería — p. 3
8. Aprendizaje activo y formación basada en competencias — p. 4
9. Retos actuales en la enseñanza de la ciencia y la tecnología — p. 4
10. Síntesis del capítulo — p. 5
11. Capítulo 2. Fundamentos, origen y metodología
    de la Mesa STEM — p. 7
12. Resumen del capítulo — p. 7
13. Origen y contexto de la propuesta — p. 7
14. Experiencias formativas en el semillero RemiBots — p. 8
15. Proceso de diseño iterativo — p. 8
16. Evolución del modelo: de la idea al prototipo funcional — p. 10
17. Implementación en contexto formativo real — p. 10
18. Conceptualización de la Mesa STEM — p. 10
19. Arquitectura funcional del modelo — p. 11
20. Alcance metodológico de la obra — p. 12
21. Principios pedagógicos — p. 12
22. Principio 1. Integración disciplinar estructurada — p. 12
23. Principio 2. Aprendizaje activo mediado por experimentación — p. 12
24. Principio 3. Desarrollo progresivo de competencias — p. 13
25. Principio 4. Trabajo colaborativo con roles definidos — p. 13
26. Principio 5. Evaluación formativa y retroalimentación continua — p. 13
27. Objetivos formativos — p. 14
28. Dimensión técnica — p. 14
29. Dimensión cognitiva — p. 14
30. Dimensión colaborativa — p. 14
31. Síntesis del capítulo — p. 15
32. Capítulo 3. Diseño y arquitectura de la Mesa STEM — p. 17
33. Resumen del capítulo — p. 17
34. Componentes físicos y tecnológicos — p. 17
35. Especificación técnica general de la plataforma — p. 18
36. Arquitectura funcional — p. 19
37. Diseño modular y escalabilidad — p. 21
38. Tecnologías comúnmente utilizadas — p. 21
39. Componentes tecnológicos de la Mesa STEM — p. 23
40. Clasificación de los componentes — p. 23
41. Unidad de control: microcontrolador ESP32 — p. 24
42. Sensores de distancia — p. 26
43. Sensores ambientales — p. 29
44. Sensores ópticos — p. 32
45. Sensores de gases — p. 35
46. Sensores de movimiento y presencia — p. 39
47. Sensores acústicos — p. 41
48. Sensor de color — p. 44
49. Pines del sensor — p. 45
50. Actuadores y dispositivos de salida — p. 47
51. Módulos de control y potencia — p. 54
52. Componentes de prototipado y conexión — p. 59
53. Protoboard — p. 60
54. Cables jumper — p. 61
55. Adaptación técnica de componentes y uso de herramientas
    de inteligencia artificial — p. 64
56. Síntesis del capítulo — p. 65
57. Capítulo 4. Implementación de la Mesa STEM en el aula — p. 67
58. Resumen del capítulo — p. 67
59. Organización del entorno formativo — p. 67
60. Dinámica de trabajo colaborativo — p. 69
61. Rol del docente y del estudiante en entornos interactivos — p. 69
62. Gestión de la frustración técnica y acompañamiento formativo — p. 70
63. Escenarios de aula y mediación docente en entornos interactivos — p. 71
64. Escenario 1. El sistema no funciona después del montaje — p. 71
65. Escenario 2. El código compila, pero el comportamiento es incorrecto — p. 71
66. Escenario 3. Participación desigual en el equipo — p. 72
67. Escenario 4. Frustración ante fallos repetidos — p. 72
68. Síntesis del capítulo — p. 73
69. Capítulo 5. Plataforma base e iluminación IoT — p. 75
70. Resumen del capítulo — p. 75
71. Organización progresiva de los proyectos en el proceso formativo — p. 75
72. La plataforma base de la Mesa STEM — p. 76
73. Arquitectura modular de la plataforma — p. 78
74. Estrategia pedagógica de progresión técnica — p. 79
75. Construcción de la Plataforma Modular Compacta — p. 83
76. Proyecto 1: Iluminación inteligente basada en IoT — p. 89
77. Propósito del proyecto — p. 89
78. Resultado esperado — p. 89
79. Materiales principales — p. 89
80. Contexto del proyecto dentro de la Mesa STEM — p. 90
81. Materiales y componentes del proyecto — p. 91
82. Principios de funcionamiento del anillo LED — p. 91
83. Contexto tecnológico e industrial del proyecto — p. 93
84. Arquitectura electrónica y regulación de voltaje — p. 94
85. Construcción del sistema de iluminación programable — p. 98
86. Implementación del programa base y análisis algorítmico — p. 98
87. Procedimiento general de implementación — p. 101
88. Código base del sistema — p. 102
89. Análisis algorítmico — p. 102
90. Modelo algorítmico en pseudocódigo — p. 103
91. Análisis energético y dimensionamiento eléctrico — p. 103
92. Extensión IoT: control web embebido y arquitectura cliente-servidor — p. 106
93. Arquitectura cliente-servidor embebida — p. 107
94. Representación gráfica de la arquitectura IoT — p. 107
95. Modos de funcionamiento de red — p. 108
96. Modo Station (MODE_STA) — p. 108
97. Implementación del servidor web — p. 108
98. Consumo energético con wifi activo — p. 109
99. Seguridad básica — p. 109
100. Valor formativo de la extensión IoT — p. 110
101. Uso de herramientas de IA para optimización del sistema — p. 110
102. Diagnóstico técnico y resolución de fallos comunes — p. 113
103. Reflexión científica y proyección hacia el siguiente módulo — p. 115
104. Síntesis del capítulo — p. 116
105. Capítulo 6. Sistemas reactivos y monitoreo ambiental — p. 117
106. Resumen del capítulo — p. 117
107. Proyecto 2: Sistema de percepción mediante sensores — p. 117
108. Contexto tecnológico e industrial del proyecto — p. 118
109. Principios físicos del sensor ultrasónico y tiempo de vuelo — p. 118
110. Lógica del sistema reactivo y control de servomotores — p. 121
111. Procedimiento general de implementación — p. 123
112. Proyecto aplicado: barrera automatizada autónoma — p. 138
113. Componentes funcionales del sistema — p. 138
114. Secuencia operativa — p. 138
115. Errores comunes y diagnóstico técnico — p. 138
116. Valor formativo de esta sección — p. 140
117. Síntesis del proyecto — p. 140
118. Extensión IoT: monitoreo y control híbrido en red — p. 141
119. Implementación de código y planos de conexión — p. 141
120. Gestión de picos de corriente y estabilidad del sistema — p. 151
121. Proyecto 3: Sistema ambiental inteligente — p. 153
122. Contexto tecnológico e industrial del proyecto — p. 153
123. Lista de materiales del proyecto — p. 154
124. Modelo lógico de percepción múltiple y decisiones distribuidas — p. 154
125. Arquitectura funcional del sistema — p. 155
126. Integración de sensores: DHT, LDR y MQ-2 — p. 156
127. Control de actuadores — p. 158
128. Diagrama de flujo del sistema — p. 161
129. Procedimiento general de implementación — p. 162
130. Estabilización no bloqueante y refinamiento del comportamiento — p. 166
131. Interfaz web para monitoreo y ajuste dinámico de umbrales — p. 168
132. Análisis energético de sistemas con múltiples periféricos — p. 170
133. Síntesis del capítulo — p. 172
134. Capítulo 7. Percepción óptica y robótica móvil — p. 175
135. Resumen del capítulo — p. 175
136. Proyecto 4: Sistema de clasificación por color — p. 175
137. Principios de detección de color — p. 176
138. Arquitectura del sistema — p. 177
139. Aplicaciones industriales — p. 179
140. Implementación del sistema — p. 180
141. Pseudocódigo del sistema de clasificación — p. 181
142. Código para ESP32 + sensor de color TCS3200 — p. 182
143. Arquitectura mecánica del clasificador con servo — p. 186
144. Proyecto 5: Plataforma móvil autónoma — p. 188
145. Introducción a la robótica móvil — p. 189
146. Arquitectura del sistema — p. 190
147. Control de motores — p. 191
148. Sensores de navegación — p. 194
149. Algoritmos de movimiento — p. 194
150. Pseudocódigo del sistema de navegación — p. 195
151. Código para ESP32 + driver L298N — p. 197
152. Arquitectura mecánica de la plataforma móvil — p. 202
153. Proyecto integrador final — p. 204
154. Objetivo del proyecto — p. 205
155. Integración de módulos — p. 205
156. Diseño del sistema — p. 206
157. Evaluación del funcionamiento — p. 207
158. Reflexión final del proyecto — p. 208
159. Síntesis del capítulo — p. 209
160. Capítulo 8. Articulación interdisciplinar de la Mesa STEM — p. 211
161. Resumen del capítulo — p. 211
162. Enfoque interdisciplinar en el modelo Mesa STEM — p. 211
163. Relación con las disciplinas — p. 212
164. Relación con la física — p. 212
165. Relación con las matemáticas — p. 212
166. Relación con la tecnología — p. 212
167. Relación con el arte — p. 213
168. Aplicación pedagógica de la Mesa STEM — p. 213
169. Progresión formativa en el desarrollo de competencias — p. 213
170. Ejercicio integrador: diseño de un sistema interactivo — p. 214
171. Objetivo formativo — p. 214
172. Fase 1. Análisis del problema — p. 214
173. Fase 2. Diseño algorítmico — p. 214
174. Fase 3. Implementación técnica — p. 215
175. Fase 4. Validación y ajuste — p. 215
176. Trabajo colaborativo y organización del equipo — p. 215
177. Mediación digital del aprendizaje en la Mesa STEM — p. 216
178. Síntesis del capítulo — p. 216
179. Capítulo 9. Evaluación del aprendizaje mediado
     por la Mesa STEM — p. 217
180. Resumen del capítulo — p. 217
181. Evaluación formativa y seguimiento del proceso — p. 217
182. Instrumentos e indicadores — p. 218
183. Dimensión técnica — p. 218
184. Dimensión cognitiva — p. 219
185. Dimensión colaborativa — p. 219
186. Evidencias de aprendizaje — p. 220
187. Bitácora de fallos como instrumento de evidencia cognitiva — p. 221
188. Ejemplo de registro en bitácora de fallos — p. 222
189. Cierre del proceso evaluativo en la Mesa STEM — p. 222
190. Síntesis del capítulo — p. 223
191. Capítulo 10. Proyección y alcances del modelo — p. 225
192. Resumen del capítulo — p. 225
193. Síntesis integradora — p. 225
194. Proyección institucional y académica — p. 226
195. Mesa STEM como base conceptual para la alfabetización
     en inteligencia artificial — p. 227
196. Limitaciones y consideraciones — p. 228
197. Trayectoria de construcción e implementación del modelo — p. 228
198. Cierre conceptual — p. 228
199. Síntesis integradora de la obra — p. 229
200. Conclusiones — p. 231
201. Glosario — p. 233
202. Anexos — p. 237
203. Anexo A. Ejemplo de implementación didáctica de la Mesa STEM — p. 237
204. A.1 Contexto de aplicación — p. 237
205. A.2 Objetivo de aprendizaje — p. 238
206. A.3 Componentes requeridos — p. 238
207. A.4 Secuencia didáctica — p. 239
208. A.5 Organización del trabajo — p. 239
209. A.6 Evaluación del proceso — p. 239
210. A.7 Reflexión final — p. 240
211. Anexo B. Guía práctica para la implementación institucional
     de la Mesa STEM — p. 240
212. B.1 Planeación de la implementación — p. 240
213. B.2 Infraestructura y recursos — p. 240
214. B.3 Organización del proceso formativo — p. 241
215. B.4 Estrategias pedagógicas — p. 241
216. B.5 Integración curricular — p. 241
217. B.6 Evaluación del aprendizaje — p. 242
218. B.7 Implementación gradual — p. 242
219. B.8 Sostenibilidad del modelo — p. 242
220. B.9 Proyección institucional — p. 243
221. Referencias — p. 245