Aprendizaje STEM basado en diseño de aeronaves: una estrategia interdisciplinaria desarrollada para clubes de ciencia Colombia
DOI:
https://doi.org/10.18667/cienciaypoderaereo.629Palabras clave:
aprendizaje STEM, diseño de aeronaves, taxonomía de Bloom, aprendizaje práctico, método científico, Clubes de Ciencia ColombiaResumen
En este artículo se presenta una estrategia de aprendizaje STEM basada en diseño de aeronaves, con el objetivo de fomentar el desarrollo de la ciencia aeronáutica en Colombia. Esta estrategia de enseñanza fue desarrollada por instructores especializados del programa Clubes de Ciencia Colombia, buscando estimular en los jóvenes estudiantes colombianos su pasión por la ciencia, la tecnología y la innovación, y en el proceso, crear una red internacional de colaboraciones académicas. Fue utilizada la taxonomía de Bloom para clasificar y seleccionar tanto los objetivos educativos, así como el plan de enseñanza para el club de ciencias. Actividades STEM que alientan a los estudiantes a realizar experiencias de aprendizaje práctico que fueron la base de esta estructura de trabajo. Esencialmente, actividades interdisciplinarias relacionadas con la aeronáutica, la electrónica, las simulaciones computacionales y el dibujo técnico; caracterizaron este club de ciencias. Como resultado, los estudiantes pudieron diseñar, fabricar y probar su propio modelo aéreo lanzado a mano, aplicando todos los pasos del método científico: la concepción de ideas, el diseño y la ejecución de experimentos, y la comunicación de resultados. Después de las primeras pruebas de vuelo de los modelos aéreos, los estudiantes revelaron la capacidad de aplicar sus conocimientos de matemáticas junto con su aprendizaje de ciencias sobre las fuerzas de vuelo para mejorar su técnica de lanzamiento. Por lo tanto, fueron mejorados tanto el tiempo de vuelo como el alcance de los modelos aéreos. Finalmente, tanto estudiantes como instructores se beneficiaron a lo largo de la interacción de aprendizaje, ya que fue la primera vez que una comunidad rural es el escenario de un proceso de capacitación en ingeniería aeronáutica. Se espera que la divulgación de este material contribuya con la comunidad aeronáutica colombiana, ofreciendo perspectivas para nuevas propuestas de investigación y marcos de cooperación entre entidades gubernamentales y universidades.
Descargas
Referencias
Abdalla, A. M. & Catalano, F. M. (2013). The Influence of Demoiselle Aircraft on Light and General Aviation Design. Journal of Mechanics Engineering and Automation, 3(4), 238- 246. Available from: http://www.gutolacaz.com.br/2014/ setembro/grandes/s=d%20 N%C2%BA%2020/Artigo%20 Santos%20Dumont.pdf
Aeronaves no Tripuladas. (2019). UAV Quimbaya - CIAC S.A. Available from https://www.ciac.gov.co/productos-y-servicios/aeronaves-no-tripuladas/ [Accessed 1 February 2019]
Aeronaves tripuladas. (2019). CALIMA T-90 and Planeador Urubú S-17 - CIAC S.A. Avai- lable from https://www.ciac. gov.co/productos-y-servi- cios/aeronaves-tripuladas/ [Accessed 13 February 2019]
Agrico de Paula, A. (2013). A Case Study in Aeronautical Engi- neering Education. In 4th CEAS Air & Space Conference.
Agrico de Paula, A. (2015a). A interdisciplinaridade em cursos de Engenharia: um relato dessa experiência numa disciplina de laboratório de física. In X Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências -X ENPEC.
Agrico de Paula, A., Morales, M., Carvalho, F., Germano, J., & Passador, F. (2015b). A
Agrico de Paula, A., & Gil Annes da Silva, R. (2016). Abordagem pedagógica baseada em pro- blemas e projetos na disciplina de projeto aerodinâmico da pós-graduação do instituto tec- nológico de aeronáutica (ITA). In XLIV Congresso Brasileiro de Educação Em Engenharia.
Alba, M., & Orrego, C. (2013). Aprender haciendo en la vir- tualidad. Ciencia y Poder Aéreo, 8(1), 108-115. Available from: https://www.publicacionesfac. com/index.php/cienciaypo- deraereo/article/view/14
https://doi.org/10.18667/cienciaypoderaereo.14
Anderson, J. D. (2000). Introduc- tion to Flight (Mcgraw-Hill Series in Aeronautical and Aerospace Engineering).
Avendaño-Uribe, B.E. (2018). A child, a scientist, a gown, and a test tube can change the world. Pesquisa Maga- zin: journal of scientific and technology divulgation. Pon- tificia Universidad Javeriana. October, Bogotá-Colombia. Available from: https://www. javeriana.edu.co/pesquisa/ un-nino-un-cientifico-una- bata-y-un-tubo-de-ensayo- pueden-cambiar-al-mundo/ [Accessed 16 February 2019].
Bernardes, R. (2000). Embraer: elos entre Estado e mer- cado. Editora Hucitec.
Betancourth, N. J. P., Villama- rin, J. E. P., Rios, J. J. V., Bravo-Mosquera, P. D., & Cerón-Muñoz, H. D. (2016). Design and Manufacture of a Solar-Powered Unmanned Aerial Vehicle for Civilian Surveillance Missions. Journal of Aerospace Technology and Management, 8 (4), 385- 396. Available from: http:// www.jatm.com.br/ojs/index. php/jatm/article/view/678
https://doi.org/10.5028/jatm.v8i4.678
Bravo-Mosquera, P. D., Bote- ro-Bolivar, L., Acevedo-Gi- raldo, D., & Cerón-Muñoz, H. D. (2017). Aerodynamic design analysis of a UAV for superfi- cial research of volcanic envi- ronments. Aerospace Science and Technology, 70, 600-614. Available from:https://www. sciencedirect.com/science/ article/pii/S1270963817302870
https://doi.org/10.1016/j.ast.2017.09.005
Bybee, R. W. (2010a). Advancing STEM education: A 2020 vision. Technology and Engineering Teacher, 70 (1), 30.
Bybee, R. W. (2010b). What is STEM education? Science, Vol. 329, Issue 5995, pp. 996 DOI: 10.1126/science.1194998
https://doi.org/10.1126/science.1194998
Catalano, F. M. (2018). Brazilian aviation history: the univer- sity of São Paulo case. In 31st Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (p. 0601). Availa- ble from: http://icas.org/ ICAS_ARCHIVE/ICAS2018/data/ preview/ICAS2018_0601.htm
Catalano, F. M., Abdalla, A. M., & Delicato Filho, F. L. (2012). What is Missing for Traditional Design-Centric Engineering Education to Better Prepare Newly Graduated Engineers for the Global Era? Interna- tional Journal of Engineering Education, 28(4), 852-858. Available from: https://www. ijee.ie/contents/c280412.html
Catalano, F. M. & Carmo, M. (2013). The scientific and technological projects deve- loped between University of São Paulo and Embraer and its impact on enginee- ring education. Internatio- nal Journal of Engineering Education, 29, 1322-1330.
Christensen, R., Knezek, G., & Tyler-Wood, T. (2015). Align- ment of hands-on STEM enga- gement activities with positive STEM dispositions in secon- dary school students. Journal of Science Education and Technology, 24(6), 898-909.
https://doi.org/10.1007/s10956-015-9572-6
Cohen, M. F. (2013). An introduc- tion to logic and scientific method. Read Books Ltd.
Conley, D. T. (1997). Roadmap to restructuring: Charting the course of change in American education. Eugene, OR: ERIC Clearinghouse on Educational Management, College of Edu- cation, University of Oregon.
Corradine, J. E. (1980). História del desarrollo empresarial en el sector de la aviación comercial en Colombia. [Tesis doctoral] Uniandes.
Crouch, T. D. (2004). Wings: a history of aviation from kites to the space age. WW Norton & Company.
Deperrois, A. (2010). XFLR5 Analy- sis of foils and wings operating at low reynolds numbers, 2009. Available from: http://xflr5. sourceforge.net/xflr5.htm [Accessed 13 February 2019].
Dinero. (2000). Dos histórias de alas. Available from https:// www.dinero.com/edicion- impresa/management/arti- culo/dos-historias-alas/10009 [Accessed 15 January 2019]
Drew, D. E. (2011). STEM the tide: Reforming science, technology, engineering, and math educa- tion in America. JHU Press.
English, L. D., & King, D. T. (2015). STEM learning through engi- neering design: fourth- grade students' investigations in aerospace. International Jour- nal of STEM Education, 2 (1), 14.
https://doi.org/10.1186/s40594-015-0027-7
Escobar, J. (2011). Design and Development of First Colom- bian Short-Range Unmanned Aerial Vehicle for Intelligence, Surveillance, and Recon- naissance. AUVSI, 2019.
Ferraz, A. P. C. M., & Belhot, R. V. (2010). Taxonomia de Bloom: revisão teórica e apresentação das adequações do instrumento para definição de objetivos instrucionais. Gest. Prod., São Carlos, 17(2), 421-431.
https://doi.org/10.1590/S0104-530X2010000200015
Forjaz, M. C. S. (2005). The ori- gins of Embraer. Tempo Social, 17(1), 281-298.
https://doi.org/10.1590/S0103-20702005000100012
Glennan, T. K., & Melmed, A. (1996). Fostering the use of educational technology: Elements of a national strategy. National Book Network, 4720 Boston Way, Lanham, MD 20706.
Gutiérrez, L. B., Hazbón, O., & Appel, B. (2012). UAS design requirements for operation in Colombian mountain environments. In 28th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS2012-1.8.ST). Available from: http://www.icas.org/ ICAS_ARCHIVE/ICAS2012/ ABSTRACTS/595.HTM
Guzmán, M. M. (2006). Educación, ciencia y tecnología la opor- tunidad del desarrollo seguro logístico de la Fuerza Aérea. Ciencia y Poder Aéreo, 1(1), 13-14. Available from: https:// www.publicacionesfac.com/ index.php/cienciaypode- raereo/article/view/90
https://doi.org/10.18667/cienciaypoderaereo.90
Ibrahim, K. & Mohnot, A. (2006). Selecting principal parame-ters of baseline design con- figuration for light general aviation aircraft. In 24th AIAA Applied Aerodynamics Con- ference (p. 3316). Available from: https://arc.aiaa.org/ doi/10.2514/6.2006-3316
https://doi.org/10.2514/6.2006-3316
León, K. (2011). Historia de la avia- ción en Colombia: 1911-1950. Credencial Historia, 264.
Mcb. (2016). Graduate student initiatives: Science Club Latin America. Harvard Univer- sity. Available from https:// www.mcb.harvard.edu/ education/graduate-stu- dent-initiatives-scien- ce-club-latin-america/ [Accessed 6 February 2019]
Multidisciplinary and Practical View in Aeronautical Enginee- ring Education. In 5th CEAS Air & Space Conference (p. 163).
Passador, F., Gomes, J., A. de Paula, A., Carvalho, F., Morales, M., & Germano, J. (2017).Experiência interdisciplinar nas engenharias aeronáuticas: uma proposta para o aprender fazendo. In Cobenge 2017- Inovação no Ensino/ Aprendizagem em Engenharia.
Ramírez-Cadena, M., Vargas-Rodríguez, R., Morales-Menéndez, R., & Guedea, F. (2008, January). Educational strategy based on active learning for mechatronics labs. In Proc. of the 17th IFAC World Congress (pp. 851-856).
https://doi.org/10.3182/20080706-5-KR-1001.00146
Rocha, M. A., & Solaque, L. E. (2013). Concept design for an unmanned aerial vehicle that will perform explora- tion missions in Colombia. IFAC Proceedings Volu- mes, 46 (30), 193-197.
https://doi.org/10.3182/20131120-3-FR-4045.00028
Suzigan W. & Da Motta, E. (2011). The underestimated role of universities for the Brazilian
https://doi.org/10.1590/S0101-31572011000100001
System of innovation. Brazilian Journal of Political Economy, 31(1), 03-30.
Tomio, D., & Hermann, A. P. (2019). Mapeamento dos Clu- bes de Ciências da América Latina e Construção do Site da Rede Internacional de Clubes de Ciências. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências (Belo Horizonte), 21.
https://doi.org/10.1590/1983-21172019210111
Torenbeek, E. & Wittenberg, H. (2009). History of aviation. Flight Physics: Essentials of Aeronautical Discipli- nes and Technology, with Historical Notes, 1-46.
https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8664-9_1
Trilling, Bernie & Fadel, Char- les. (2009). 21st Century skills. Learning for life in our times. Jossey-Bass. Wiley Imprint. Wiley & Sons, Inc. San Francisco, USA, 69.
UAV Coelum. (2019). UAV COELUM - CIAC S.A. Available from https://www.ciac.gov.co/ productos-y-servicios/dise- no-y-desarrollo/uav-coelum/ [Accessed 1 February 2019]
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Declaración de cesión de los derechos de autor a la revista
Los autores ceden la Revista los derechos de explotación (reproducción, distribución, comunicación pública y transformación) para explotar y comercializar la obra, entera o en parte, en todos los formatos y modalidades de explotación presentes o futuros, en todos los idiomas, por todo el periodo de vida de la obra y por todo el mundo.
Todos los contenidos publicados en la revista científica Ciencia y Poder Aéreo están sujetos a la licencia reconocimiento 4.0 Internacional de Creative Commons, cuyo texto completo se puede consultar en http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
La licencia permite a cualquier usuario descargar, imprimir, extraer, archivar, distribuir y comunicar públicamente este artículo, siempre y cuando el crédito se dé a los autores de la obra: a los autores del texto y a Ciencia y Poder Aéreo, Revista Científica de la Escuela de Postgrados de la Fuerza Aérea Colombiana. Excepto cuando se indique lo contrario, el contenido en este sitio es licenciado bajo una licencia Creative Commons Atribución 4.0 internacional.
Para usos de los contenidos no previstos en estas normas de publicación es necesario contactar directamente con el director o editor de la revista a través del correo cienciaypoderaereo@epfac.edu.
La Escuela de Postgrados de la Fuerza Aérea Colombiana y esta publicación no son responsables de los conceptos emitidos en los artículos, ni de los metadatos aportados ni de las filiaciones que los autores declaren, ya que esta es responsabilidad plena de los autores.
