Tesis doctorales de Economía


ESTRATEGIA DIDÁCTICA PARA CONTRIBUIR A LA FORMACIÓN DE LA HABILIDAD PROFESIONAL ESENCIAL “REALIZAR EL PASO DEL SISTEMA REAL AL ESQUEMA DE ANÁLISIS” EN EL INGENIERO MECÁNICO

Carlos Manuel Cañedo Iglesias

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2.4.1 Organización del sistema de tareas docentes por temas en las diferentes etapas de la Estrategia Didáctica.

Se expondrá la organización del sistema de tareas en los siete temas de la asignatura, para cada una de las etapas que conforman la Estrategia Didáctica.

Tema 1: Conceptos básicos de la Mecánica. Sistema de fuerzas equivalentes.

Se exponen los objetivos a lograr en el tema, estos objetivos están formulados y dimensionados en función de lograr las transformaciones en el aprendizaje de los estudiantes mediante las acciones y operaciones en las diferentes etapas de la estrategia didáctica.

Etapa de Orientación de la Tarea Docente del Tema I.

Esta etapa se caracteriza por ofrecer al estudiante la Base Orientadora para la Acción en correspondencia con los objetivos del tema, se le indica al estudiante las primeras acciones a realizar dirigidas a la apropiación de conceptos, leyes, principios, definiciones, mediante situaciones problémicas sencillas, utilizando diferentes vías: maquetas móviles, fotografías, videos que muchas de ellas han sido vista por los estudiantes en las visitas efectuadas a talleres, entidades del territorio, apoyados en estas vías se intensifica el interés hacia lo conocido, constituye una premisa para lograr la motivación y comunicación con el estudiante. Las acciones en esta etapa están al nivel de asimilación del conocimiento de forma reproductiva, llevan implícito un proceso de familiarización, exigen del estudiante el repetir el contenido que se le ha informado ya sea en forma reclamativa o resolviendo problemas con un grado de complejidad acorde a este nivel, es decir, las acciones y operaciones que el estudiante realiza en estas tareas docentes de tipo problémico están al nivel de estudiar, observar, describir, comparar, caracterizar, identificar, analizar.

En esta etapa de orientación el estudiante podrá estudiar situaciones problémicas reales o simuladas de la producción presentadas en el sitio web (Anexo 3) mediante los Problemas resueltos que orientan al estudiante a cómo enfrentar las situaciones problémicas, éstas serán explicadas con audio, video y movimiento siguiendo la metodología de cálculo analizada en las conferencia y clases de ejercitación. En este nivel de asimilación del conocimiento reproductivo el estudiante comienza a familiarizarse con el método de solución de problemas y aplicando de forma cada vez más consciente las habilidades en formación, en esta etapa al orientar los Problemas Resueltos se ilustra la situación problémica real y la simplificación máxima posible del cálculo, la exactitud y correspondencia de los resultados obtenidos del mismo con la realidad que constituyen las invariantes para la formación de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis”.

En el sitio web (Anexo 3) se puede apreciar las orientaciones brindadas por el profesor en cada problema resuelto; el estudiante en su tiempo de autopreparación accederá al sitio web y tendrá la posibilidad de estudiar, observar, comparar sin la presencia del profesor; pero con las orientaciones precisas para la asimilación de los conocimientos a este nivel reproductivo.

Etapa de Ejecución de la Tarea Docente del Tema I.

Esta etapa se caracteriza por exigir al estudiante la aplicación ante las tareas docentes de tipo problémico a un nivel de asimilación del conocimiento productivo, la realización de acciones y operaciones propias de los Problemas Propuestos del Tema I:

Acciones:

­ Interpretar los sistemas de fuerzas (concurrentes, coplanares, paralelos y generales) que están actuando sobre los elementos mecánicos representados en las situaciones problémicas.

­ Representar el sistema de referencia que usted utilizará en la solución del problema.

­ Analizar las fuerzas y momentos que actúan sobre el elemento mecánico:

Fuerzas: Identificar su módulo, dirección, sentido y punto de aplicación.

Momentos Concentrados: Identificar su módulo y sentido recordar que es un “vector libre”, que solamente se tendrá en cuenta en la sumatoria de los momentos.

­ Representar el punto de intersección de la línea de acción con la recta que se indique.

Operaciones:

­ Construir el esquema de análisis de los elementos mecánicos con sus correspondientes cargas y dimensiones.

­ Plantear los sistemas de ecuaciones que utilizará en correspondencia con su sistema de referencia.

­ Resolver los sistemas de ecuaciones planteados; así como el punto de intersección de la línea de acción con la recta que se indique.

­ Verificar los cálculos manuales realizados, a través del software elaborado al cual accederá por el enlace situado en el sitio (HERRAMIENTAS)

Las situaciones problémicas reales o simuladas de la producción tienen un carácter individual, es decir, una variante de solución diferente para cada estudiante. El desempeño del profesor es de consultante y guía educativo y científico ya que mediante el desarrollo de las clases prácticas, seminarios, sesiones de laboratorios, visitas a entidades se conduce el trabajo de los estudiantes con suficiente flexibilidad, imprimiéndole su propio estilo de trabajo y permite al estudiante darle cumplimiento a las acciones y operaciones indicadas.

El nivel de asimilación del conocimiento y el grado de complejidad de las tareas docentes de tipo problémico se incrementan al presentar los Problemas Integradores; éstos tienen las características de estar a un nivel creativo, la realización de las acciones y operaciones para el Problema Integrador del

Tema I:

Acciones:

­ Analizar las tensiones, cargas y dimensiones que son necesarias tener en cuenta para la situación problémica planteada.

­ Construir el esquema de análisis de la Torre para el cálculo de las tensiones en los tirantes AD y AC, ya que AB tiene un módulo de 39 kN.

­ Representar en le esquema de análisis que tipo de sistema de fuerzas están actuando sobre la torre (concurrentes, coplanares, paralelos o general).

­ Analizar las tensiones, cargas y dimensiones que están actuando sobre el Botalón que soporta la antena parabólica.

­ Construir el esquema de análisis del Botalón para el cálculo de la fuerza-par equivalente en el punto A.

­ Analizar las tensiones, cargas y dimensiones que están actuando en le Contrapeso dispuesto.

­ Construir el esquema de análisis del Contrapeso para el cálculo del torsor aplicado en el punto de origen O.

Operaciones:

­ Determinar las tensiones aplicando la relación de proporcionalidad entre las tensiones y distancias explicadas en clases.

­ Plantear los sistemas de ecuaciones a emplear, recordando el trabajo con los vectores unitarios, analizado en el apartado 3.4 página 65 del Libro de Texto.

­ Resolver los sistemas de ecuaciones empleados y argumentar los resultados gráficamente.

La situación problémica que presentada a los estudiantes en este Tema 1 “Conceptos básicos de la Mecánica. Sistema de fuerzas equivalentes”. Ha sido objeto de discusión en visitas efectuadas a la Corporación ETECSA y a la Torre de transmisión de señales de Radio Habana Cuba, en las que se le orientan y explican a los estudiantes las acciones y operaciones a realizar; así como la programación de las actividades prácticas. La ejecución de las acciones y operaciones se realizan en las clases prácticas, seminarios, talleres, sesiones de laboratorios, visitas a entidades y empresas del territorio en las que el estudiante diserta ante el profesor y el grupo el cumplimiento de las mismas, esta tarea docente de tipo problémica con un nivel de asimilación de conocimientos creativo logra que el estudiante se motive a medida que él observe que sí puede darle solución a la situación problémica indicada y de que es capaz de realizar las simplificaciones máximas posibles para el cálculo, la exactitud y correspondencia de los resultados del mismo con la realidad teniendo en cuenta la elección del modelo para la forma de los elementos, la elección de la interacción entre las cargas y el elemento y aspectos del modelo externo que serán incluidas como la fuerza del viento y el establecimiento de las leyes y principios que serán considerados válidos en el modelo empleado, resultando estos factores las invariantes para la formación de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis” incidiendo en el modo de actuación del Ingeniero Mecánico.

Etapa de Evaluación de la Tarea Docente del Tema I.

Esta etapa se caracteriza por mantener un control y evaluación de la ejecución de las acciones y operaciones realizadas por los estudiantes, que se contextualiza en la participación del estudiante en las actividades docentes conferencias, clases de ejercitación, clases prácticas, seminarios, talleres, sesiones de laboratorios, visitas a entidades en las que éstos tiene que exponer ante el profesor y el grupo el cumplimiento de las acciones y operaciones de una forma sistemática.

El control y la evaluación realzan el carácter educativo y de autorregulación del proceso ya que en la medida que el estudiante se retroalimenta, permite modularlo.

Las situaciones problémicas propuestas e integradoras del tema se controlan y evalúan mediante la participación de los estudiantes en las clases prácticas, seminarios, talleres, en el caso de los Problemas Propuestos cada estudiante tendrá que enfrentar una situación problémica diferente y los resultados de los cálculos manuales realizadas por los estudiantes se controlan mediante el enlace HERRAMIENTAS situado en el sitio web ( Anexo 3), donde se encuentran el software elaborado que le permite al profesor controlar y evaluar los resultados obtenidos, este control se realiza en los salones de computación y los estudiantes defienden sus resultados. Estos software están elaborados de forma tal que los estudiantes entreguen sus datos y le programa les brinda los resultados, para acceder a estos programas la computadora le pedirá su PASSWORD, de esta forma se controla el trabajo individual realizado por los estudiante sen su estudio del tema.

El control y evaluación que realiza el profesor del cumplimiento de las acciones y operaciones es sistemático auxiliado por un controlador de impacto que está instalado en le sitio web, donde se registra las visitas efectuadas por los estudiantes, esto es un indicador que el profesor utiliza como mecanismo de control de las acciones y operaciones efectuadas por los estudiantes.

En esta etapa se evalúa las transformaciones en el aprendizaje de los estudiantes y su contribución a la formación de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis”.

Tema 2. Equilibrio de la partícula y el sólido rígido.

Se exponen los objetivos a lograr en el tema, formulados y dimensionados en función de alcanzar las transformaciones en el aprendizaje de los estudiantes mediante el cumplimiento de las acciones y operaciones en las diferentes etapas de la Estrategia Didáctica.

Etapa de Orientación de la Tarea Docente del Tema II.

Esta etapa se caracteriza por brindar al estudiante la Base Orientadora para la Acción en correspondencia con los objetivos del tema, se le indica a los estudiantes las primeras acciones dirigidas a la apropiación de conceptos, leyes, principios, definiciones, mediante situaciones problémicas acorde al nivel de asimilación del conocimiento de tipo reproductivo, utilizando diferentes vías: maquetas móviles, experiencias de cátedras, fotografías de partículas y sólidos rígidos en equilibrio mecánico ( muchas de ellas analizadas por los estudiantes en las visitas realizadas a talleres, empresas y entidades del territorio). Las acciones en esta etapa están a un nivel de asimilación del conocimiento de forma reproductiva, llevando implícito un proceso de familiarización, exigen del estudiante el reproducir el contenido de conceptos, leyes , principios que posteriormente aplicarán en el tema y la resolución de situaciones problémicas con un grado de complejidad acorde a este nivel de asimilación del conocimiento, es decir, las acciones y operaciones que el estudiante realiza en las tareas docentes de tipo problémico están al nivel de estudiar la diferencia existente entre la partícula y el sólido rígido, observar y comparar los sistemas de fuerzas que actúan sobre le sólido rígido y sus características, identificar los sistemas de fuerzas, describir las condiciones necesarias y suficientes para que una partícula o sólido rígido se encuentre en equilibrio mecánico.

En esta etapa el estudiante podrá estudiar, observar, comparar las situaciones reales o simuladas de la producción presentadas en le sitio web (Anexo 3), mediante los Problemas Resueltos, éstos serán explicados con audio, video y movimiento siguiendo la metodología de cálculo orientada en las clases, se ilustra la situación real y la simplificación máxima posible del cálculo, la exactitud y correspondencia de los resultados obtenidos del mismo con la realidad que constituyen los factores para la formación de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis”.

Etapa de Ejecución de la Tarea Docente del Tema II.

Esta etapa se caracteriza por exigir al estudiante la aplicación ante las tareas docentes de tipo problémico a un nivel de asimilación del conocimiento productivo, la realización de acciones y operaciones propias de los Problemas Propuestos del Tema II:

Acciones:

­ Analizar las estructuras atendiendo a los tipos de apoyos y cargas actuantes.

­ Construir el esquema de análisis de la estructura completa.

­ Plantear las ecuaciones de equilibrio para la estructura completa.

Operaciones:

­ Resolver las ecuaciones de equilibrio planteadas para la estructura completa.

­ Calcular las reacciones de equilibrio para la estructura completa.

­ Analizar los resultados obtenidos y reverenciarlos con el sistema de referencia utilizado.

­ Comprobar el equilibrio de la estructura de acuerdo a los resultados obtenidos.

­ Verificar al aplicar la ecuación de equilibrio para el cálculo de los momentos, el brazo utilizado atendiendo al principio estudiado en clases, la línea de acción de la fuerza tiene que formar un ángulo recto con respecto al punto escogido para realizar el momento.

­ Verificar los resultados obtenidos manualmente con el software elaborado ubicado en el enlace (HERRAMIENTA) en el sitio web.

El nivel de asimilación del conocimiento y el grado de complejidad de las tareas docentes de tipo problémico se incrementan al presentar los Problemas Integradores; éstos tienen las características de estar a un nivel creativo, la realización de las acciones y operaciones para el Problema Integrador del Tema II:

Acciones:

­ Visitar el Taller de Maquinado y observar el mecanismo de transmisión dispuesto en la Máquina- Herramienta (Limadora Rápida).

­ Estudiar el catálogo técnico dispuesto en el taller de la Limadora Rápida y realizar un resumen de los contenidos que aparecen en le texto básico Capítulo 4 página 122 a la 152 y detenerse en las páginas 125 y 151 donde aparecen las tablas que ejemplifican las conexiones o apoyos, reacciones y números de incógnitas para enfrenta la tarea dispuesta.

­ Analizar la maqueta móvil de la Limadora Rápida y realizar las mediciones correspondientes a dimensiones, ángulos, posiciones de los elementos mecánicos que integran el mecanismo.

­ Representar los esquemas de análisis de los elementos mecánicos que conforman el mecanismo (piñón de entrada, corona, volante, colisa y brazo que sostiene la cuchilla).

Operaciones.

­ Remitirse al sitio web y analizar el problema integrador correspondiente al Tema II que se ilustra con toda la información que se necesita para solucionar la situación problémica.

­ Construir los esquemas de análisis de todos los elementos mecánicos que conforman el problema.

­ Plantear las ecuaciones de equilibrio para cada uno de ellos.

­ Resolver las ecuaciones de equilibrio siguiendo la metodología de cálculo discutida en clases.

La situación problémica que se le presenta al estudiante en este tema fue objeto de discusión en la visita realizada a talleres y empresas del territorio y específicamente al Taller de Maquinado de la Universidad de Cienfuegos “Carlos Rafael Rodríguez”, donde se realizó el análisis de los Mecanismos de la Máquina-Herramienta (Limadora Rápida) auxiliado por una maqueta móvil que describe los movimientos de los elementos mecánicos que componen el mecanismo, explicándole a los estudiantes las acciones y operaciones, discutidas en las clases prácticas, seminarios, talleres, sesiones de laboratorios, estando en condiciones de realizar las simplificaciones máximas posibles para el cálculo de los sólidos rígidos o elementos mecánicos que componen el mecanismo; así como la exactitud y correspondencia de los resultados del mismo con la realidad teniendo en cuenta estos factores que influyen en la formación de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis” en el Ingeniero Mecánico.

Etapa de Evaluación de la Tarea Docente del Tema II.

Las situaciones problémicas propuestas e integradoras del tema se evalúan mediante la participación de los estudiantes en clases prácticas, seminarios, talleres, sesiones de laboratorios, visitas a talleres y entidades, en las que el estudiante defiende la realización de las acciones y operaciones ejecutadas individualmente ante el profesor y el grupo. Los resultados obtenidos serán verificados por software elaborados que se encuentran situado en el sitio web (Anexo 3) en el enlace HERRAMIENTAS. Está presente también el controlador de impactos de las visitas efectuadas al sitio por los estudiantes.

Tema 3: Rozamiento.

Los objetivos a lograr en le tema se presentan al estudiante, éstos están en función de lograr las transformaciones en el aprendizaje de los estudiantes mediante la realización de las acciones y operaciones en todas las etapas de la estrategia didáctica.

Etapa de Orientación de la Tarea Docente del Tema III.

En este tema la etapa se caracteriza por brindar a los estudiantes la Base Orientadora para la Acción en correspondencia con los objetivos del tema, indicándole las acciones mediante experiencias de cátedras, maquetas móviles en las que se pueden observar las características generales de la fuerza de rozamiento seco, rozamiento en discos, cojinetes, correal, cuñas, ángulos de rozamiento y su influencia, mediante estas vías los estudiantes se apropian de los conceptos, principios, leyes, definiciones propias de tareas docentes de tipo problémico al nivel reproductivo, en las que predominarán las acciones al nivel de estudiar, observar, identificar, describir, las características generales de la fuerza de rozamiento.

Los Problemas Resueltos presentados en el sitio web (Anexo 3) serán explicados con audio y video siguiendo la metodología de cálculo orientada y discutida en las clases impartidas sobre el tema.

Etapa de Ejecución de la Tarea Docente del Tema III.

Esta etapa se caracteriza por exigir al estudiante la aplicación ante las tareas docentes de tipo problémico a un nivel de asimilación del conocimiento productivo, la realización de acciones y operaciones propias de los Problemas Propuestos del Tema II:

Acciones:

­ Interpretar las leyes del rozamiento seco en cuñas y correas.

­ Clasificar los tipos de rozamiento que se ponen de manifiesto en las situaciones problémicas planteadas.

­ Argumentar teóricamente cómo las leyes del rozamiento seco se aplican a os problemas propuestos.

­ Caracterizar los tipos de rozamiento presentados en los problemas planteados.

Operaciones:

­ Plantear las ecuaciones del rozamiento a las situaciones propuestas.

­ Resolver las ecuaciones de equilibrio planteadas por usted para su solución.

­ Determinar en cada caso el valor de las fuerzas de rozamiento presentes en los problemas propuestos.

El nivel de asimilación del conocimiento y el grado de complejidad de las tareas docentes de tipo problémico se incrementan al presentar los Problemas Integradores; éstos tienen las características de estar a un nivel creativo, la realización de las acciones y operaciones para el Problema Integrador del Tema III.

Acciones:

­ Realizar el esquema de análisis para la estructura completa.

­ Analizar en el punto C de la estructura cuáles serán las fuerzas que intervienen y represéntelas.

­ Determinar las fuerzas que intervienen en la estructura para que se mantenga en equilibrio.

­ Interpretar como influye la fuerza máxima de rozamiento en el equilibrio mecánico de la estructura.

Operaciones:

­ Plantear las ecuaciones de equilibrio a la estructura completa.

­ Resolver las ecuaciones de equilibrio planteadas por usted.

­ Generalizar y aplicar los conocimientos recibidos en el Tema II “Equilibrio del Sólido Rígido”.

­ Argumentar matemáticamente si la estructura se mantiene en equilibrio o no y cómo influye teóricamente la definición de fuerza máxima de rozamiento demostrada en las experiencias de cátedras realizadas en el aula.

El Problema Integrador presentado en este tema responde a la interrogante planteada en la etapa de orientación en la que el estudiante realiza las acciones y operaciones para dar cumplimiento a la tarea docente de tipo problémico a un nivel creativo, teniendo que determinar, generalizar, aplicar, analizar, conocimientos tratados en los temas I y II, observándose la derivación, integración y aplicación de los conocimientos y habilidades ya adquiridos en temas precedentes de la asignatura. La situación problémica presentada en el sitio web (Anexo 3) posee un grado de complejidad superior a los Problemas Resueltos y Propuestos analizados anteriormente.

En este tema se puede apreciar cómo el estudiante es capaz de darle solución a una situación problémica real de la producción aplicando los conocimientos y habilidades de los temas I, II y III lo que demuestra la formación en los estudiantes de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis” incidiendo en le modo de actuación del Ingeniero Mecánico.

Etapa de Evaluación de la Tarea Docente del Tema III.

La realización de las acciones y operaciones ejecutadas individualmente por los estudiantes se controlan y evalúan durante el desarrollo del tema en las clases prácticas, seminarios, talleres, visitas a empresas y entidades del territorio en las que está presente la aplicación de la leyes del rozamiento seco en discos, cojinetes, cuñas, tornillos, correas demostrados por los estudiantes en la defensa realizada ante el profesor y el grupo del cumplimiento de las acciones y operaciones orientadas a lo largo del tema.

Tema 4: Fuerzas Distribuidas. Centro de masas y de Gravedad.

Al igual que en los temas anteriores se exponen los objetivos formulados y dimensionados en función de lograr las transformaciones en le aprendizaje de los estudiantes mediante el cumplimiento de las acciones y operaciones en las diferentes etapas de orientación, ejecución y de control y evaluación.

Etapa de Orientación de la Tarea Docente del Tema IV.

La Base Orientadora para la Acción está en correspondencia con los objetivos del tema, se le indica al estudiante las acciones a realizar dirigidas a la apropiación de conceptos, leyes, principios, definiciones, relacionadas con las fuerzas distribuidas, localización del centro de masa y de gravedad, diferencias entre centroíde y centro de gravedad mediante ejemplos de la producción recogidos en videos, fotografías y experiencias de cátedra dónde se aprecia la importancia de la asimilación de los conocimientos de este tema al nivel reproductivo, es decir, que se le informa al estudiante ya sea de forma reclamativa o resolviendo problemas con un grado de complejidad acorde al nivel de observar, estudiar, identificar, localizar, comparar, mediante la presentación de los Problemas Resueltos que aparecen en el sitio web (Anexo 3 ), que serán explicado con audio y video siguiendo la metodología de cálculo analizada en las conferencias, clases de ejercitación.

Etapa de Ejecución de la Tarea Docente del Tema IV.

Esta etapa se caracteriza al igual que las anteriores por exigir al estudiante el cumplimiento de las acciones y operaciones en las tareas docentes de tipo problémico a un nivel productivo al tener que valorar, clasificar, interpretar, argumentar, reducir sistemas de fuerzas paralelos al plano con diferentes distribuciones en vigas y localizar la posición del centro de masas en áreas planas, alambres, preferentemente propios de los Problemas Propuestos presentados en el sitio web (Anexo 3).

Acciones:

­ Situar el sistema de referencia a utilizar en la solución del problema.

­ Descomponer el área sombreada en figuras geométricamente sencillas estudiadas en clases.

­ Confeccionar la tabla de valores atendiendo a las áreas, coordenadas centroidales X y Y de cada figura sencilla descompuesta del área plana sombreada.

Operaciones:

­ Localizar el centro de masa de cada figura sencilla descompuesta del área plana sombreada.

­ Plantear las ecuaciones para calcular las coordenadas X y Y del área plana sombreada.

­ Interpretar los resultados obtenidos de los cálculos realizados.

­ Verificar los cálculos manuales por usted, mediante el software elaborado, al cual accederá por el enlace situado en le sitio web (HERRAMIENTAS).

Las situaciones problémicas presentadas están concebidas de forma individual, es decir, una variante de solución diferente para cada estudiante, verificando sus resultados mediante la utilización del software elaborado que se encuentra situado en el enlace (HERRAMIENTAS) del sitio web (Anexo 3). Estos resultados serán discutidos ante el profesor y el grupo en sesiones de laboratorio dónde el estudiante demostrará la formación de las habilidades no solo profesionales, sino de comunicación, computación, contribuyendo a la formación de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis”.

Etapa de Evaluación de la Tarea Docente del Tema IV.

Esta etapa está caracterizada por mantener el control y efectuar la evaluación en la ejecución de las acciones y operaciones realizadas por los estudiantes a lo largo del tema; contextualizándola en la participación del estudiante en las actividades docentes conferencias, clases de ejercitación, clases prácticas, seminarios, talleres, sesiones de laboratorio en las que tiene que exponer los resultados obtenidos en las diferentes etapas.

Las situaciones problémicas propuestas tiene la característica que su solución será retomada en el Tema VII “Propiedades geométricas de las sesiones”, de ahí la importancia que al efectuar la evaluación, el estudiante halla realizado correctamente los cálculos y la realización del centro de masa en las áreas planas indicadas.

En este tema los estudiantes realizan las comprobaciones de sus cálculos mediante el software elaborado que se encuentra en el enlace HERRAMIENTAS situado en el sitio web (Anexo 3).

Tema 5: Análisis de Estructuras.

Los objetivos a lograr en el tema se presenta al estudiante, en función de lograr las transformaciones en le aprendizaje de los estudiantes al darle cumplimiento a las acciones y operaciones seleccionadas y organizadas en las etapas de Orientación, Ejecución y de Control y Evaluación.

Etapa de Orientación de la Tarea Docente del Tema V:

La Base Orientadora para la Acción está en correspondencia con los objetivos a lograr en el tema, se le indica al estudiante las acciones mediante experiencias de cátedra, maquetas móviles, fotografías, videos en las que se puede observar las características de los tipos de estructuras que serán objeto de estudio en el tema, entre ellas las Armaduras, Marcos o Entramados y Máquinas, destacando en ellas las diferencias existentes atendiendo a su forma geométrica, la ubicación de las cargas externas actuantes en las mismas, así como la función de su diseño ya que su proyección está destinada a soportar grandes cargas y a la transmisión y modificación de las fuerzas, mediante estas vías se orienta al estudiante a apropiarse de conceptos, leyes. principios, definiciones, que tendrán que tener en cuenta para la realización de las acciones y operaciones a lo largo del tema.

Los Problemas Resueltos presentados en el sitio web (Anexo 3) orientan al estudiante a cómo resolver las situaciones problémicas de los distintos tipos de estructuras que estudiarán en el tema. Las tareas docentes de tipo problémico presentan un nivel de asimilación del conocimiento reproductivo característico de esta etapa, es de destacar que los problemas resueltos analizados le indican al estudiante los pasos a seguir para efectuar los cálculos de las situaciones problémicas reales de la producción. En este tipo de tareas docentes, las acciones y operaciones que el estudiante realiza es al nivel de estudiar, observar, identificar, clasificar, describir las características generales de los diferentes tipos de estructuras que se estudian, Armaduras, Marcos Rígidos, Marcos Rígidos por sus condiciones de Apoyos y Máquinas.

Las orientaciones en este tema son de suma importancia atendiendo a la complejidad de las acciones y operaciones a realizar por el estudiante y los diferentes métodos de análisis que tienen que enfrentar teniendo en cuenta el tipo de estructura que se analice, ya que la metodología de cálculo es diferente en cada uno de los análisis que realice; por esta razón es que al compararla con otra etapa de orientación de los temas precedentes; éstas son más amplias y explicativas atendiendo al mayor nivel de complejidad en el análisis y los cálculos.

Etapa de Ejecución de la Tarea Docente del Tema V:

La realización de las acciones y operaciones de las tareas docentes de tipo problémico a un nivel de asimilación del conocimiento productivo se presentan al nivel de clasificar, explicar, interpretar, valorar, diferenciar los tipos de estructuras y la metodología de cálculo a emplear en cada uno de ellas (Armaduras, Marcos y Máquinas) propio de los Problemas Propuestos presentados en el sitio web (Anexo 3).

Acciones:

­ Clasificar el tipo de estructura atendiendo a las características estudiadas en clases.

­ Interpretar el método de cálculo que utilizará atendiendo a las condicionantes del problema.

­ Diferenciar las solicitaciones a que trabajan los elementos mecánicos en el problema que se plantea.

­ Valorar en el problema la estaticidad del mismo atendiendo a la cantidad de incógnitas y ecuaciones que se presentan en la situación problémica.

Operaciones:

­ Realizar el esquema de análisis de la estructura completa teniendo en cuenta dimensiones y cargas externas actuantes.

­ Plantear las ecuaciones de equilibrio para la estructura completa.

­ Calcular las reacciones en los apoyos de la estructura completa.

­ Analizar el método a emplear atendiendo a las condicionantes del problema.

­ Explicar las solicitaciones de las barras que componen la estructura (tracción o compresión).

­ Verificar los cálculos realizados mediante el software que se encuentra en le enlace (HERRAMIENTAS) en el sitio web.

Las situaciones problémicas reales o simuladas de la producción en este tema son las ya vista en el Tema 2 “Equilibrio de la partícula y el sólido rígido”; pero el grado de complejidad es superior, el estudiante retomará su variante trabajada en el Tema 2 y realizará sus acciones y operaciones para dar respuesta a la situación problémica.

En el Tema 5 “Análisis de Estructuras” al igual que las anteriores se realizan visitas a talleres, empresas y entidades del territorio en las que se analizan en el lugar y ante la situación problémica, que este caso puede ser: La estructura de un puente, una estructura que sostenga un tanque para almacenar agua o combustible, maquetas móviles de motores de combustión interna, una torre de alta tensión eléctrica, un andamio o entramado; las acciones y operaciones a realizar por los estudiantes serán discutidas con el profesor y el grupo en clases prácticas, seminarios, sesiones de laboratorios, talleres.

El nivel de asimilación del conocimiento y el grado de complejidad de las tareas docentes de tipo problémico se incrementan al presentar el Problema Integrador.

Acciones:

­ Análisis y discusión de la ubicación, tamaño de la Valla, peso de la estructura completa, atendiendo a los materiales con que se disponen.

­ Realizar el esquema de análisis de la estructura completa con sus dimensiones reales, así como la búsqueda en catálogos, normas, manuales de los materiales a emplear y sus características.

­ Defender las variantes que se utilizarán, con sus correspondientes cálculos preliminares (deben considerar su peso, fuerzas externas teniendo en cuenta la fuerza del viento, presión, densidad y área.).

­ Discutir las variantes con la disposición de las fuerzas externas actuantes.

Operaciones:

­ Exponer el esquema de análisis, así como el planteamiento, cálculos y resultados del método empleado para su solución (Método de los Nudos o Método de las Secciones).

­ Presentar las solicitaciones de cada barra de la armadura y su módulo, dirección, sentido y punto de aplicación de las fuerzas calculadas.

­ Discutir los resultados mediante la elaboración de un informe escrito ante el grupo.

­ Validar los resultados propuestos por usted mediante el software elaborado al efecto, pulsando el enlace (HERRAMIENTA) en le sitio web.

En el Tema 5 “Análisis de Estructuras” se presenta una situación problémica real de la producción que consiste en realizar los cálculos preliminares, atendiendo a los contenidos de la Estática, de una Pancarta o Valla de Carretera, las acciones y operaciones que el estudiante tiene que realizar lleva implícito el dominio de conocimientos y habilidades de los temas precedentes, Tema 1: “Reducción de sistemas de fuerzas”, Tema 2: “Equilibrio de partículas y del Sólido Rígido”, Tema 4: “Fuerzas distribuidas. Centro de Masa y de Gravedad” y el Tema 5: “Análisis de Estructuras”, esto se puede apreciar en el sitio web (Anexo 3 ).

Esta situación problémica indicada permite observar las simplificaciones máxima posible para el cálculo, la exactitud y correspondencia de los resultados del mismo con la realidad teniendo en cuenta la elección del modelo para la forma de los elementos mecánico, la elección de la interacción entre las cargas y el elemento y aspectos del modelo externo que serán incluidos como la fuerza y velocidad del viento y el establecimiento de las leyes y principios que serán considerados en el modelo empleado, resultando estos factores las invariantes para la formación de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis” incidiendo en el modo de actuación del Ingeniero Mecánico.

Etapa de Evaluación de la Tarea Docente del Tema V.

La evaluación de las acciones y operaciones realizadas en el Tema 5 “Análisis de Estructuras” por los estudiantes se ejecutan mediante la participación en clases prácticas, seminarios, talleres, sesiones de laboratorios y la aplicación de la Prueba Parcial planificada en el plan calendario de la asignatura, la cual consiste en resolver una situación problémica que se muestra en el (Anexo 4 ), en esta evaluación el estudiante tiene que demostrar la asimilación de los conocimientos a lo largo del semestre, es decir, dominar los conocimientos de los temas 1, 2 , 4 y 5; esta Prueba Parcial tiene la característica que se realiza en forma escrita y oral.

Tema 6: Fuerzas Internas.

Los objetivos a lograr en le tema se presentan al estudiante, éstos están formulados y dimensionados en función de lograr las transformaciones de los estudiantes mediante la realización de las acciones y operaciones en todas las etapas de la estrategia didáctica.

Etapa de Orientación de la Tarea Docente del Tema VI.

La etapa se caracteriza por brindar al estudiante la Base Orientadora para la Acción en correspondencia con los objetivos del tema, indicándole al estudiante las primeras acciones a realizar dirigidas a la apropiación de conceptos, leyes, convenios, principios mediante situaciones problémicas sencillas en las que con los conocimientos ya adquiridos en los temas precedentes pueden comprender estos contenidos, utilizando varias vías: fotografías de estructuras, videos, pancartas muchas de ellas han sido vista por los estudiantes en las visitas efectuadas a talleres, empresas del territorio. Las acciones en esta etapa están al nivel de asimilación del conocimiento de forma reproductiva, llevan implícito un proceso de familiarización con los contenidos del tema, exigen del estudiante repetir el contenido que se le ha informado ya sea en forma declamativa o resolviendo problemas con un grado de complejidad acorde a este nivel, es decir, las acciones y operaciones que el estudiante realiza en las tareas docentes de tipo problémico están al nivel de estudiar, observar, describir, comparar, caracterizar, identificar, analizar el surgimiento de las fuerzas internas y el comportamiento de éstas en vigas rectas y planas.

En esta etapa de orientación el estudiante podrá estudiar situaciones reales o simuladas de la producción presentadas en el sitio web (Anexo 3), mediante los Problemas Resueltos que orientan al estudiante a cómo enfrentar las situaciones problémicas; éstos serán explicados con audio y video siguiendo la metodología de cálculo analizada en las conferencias, clases de ejercitación y clases prácticas. En este nivel de asimilación del conocimiento reproductivo, el estudiante comienza a familiarizarse con el método de solución de problemas en el tema y aplica cada vez más consciente las habilidades en formación, en esta etapa al orientar los Problemas Resueltos se ilustra la situación problémica real y la simplificación máxima posible del cálculo, la exactitud y correspondencia de los resultados obtenidos del mismo con la realidad que constituyen las invariantes para la formación de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis”.

En el sitio web (Anexo 3) se puede apreciar las explicaciones brindadas por el profesor en cada Problema Resuelto; el estudiante en su tiempo de autopreparación accederá al sitio web y tendrá la posibilidad de estudiar, observar, comparar sin la presencia del profesor; pero con las orientaciones precisas para la asimilación de los conocimientos a este nivel reproductivo.

Etapa de Ejecución de la Tarea Docente del Tema VI.

Esta etapa se caracteriza por exigir al estudiante la aplicación, ante tareas docentes de tipo problémico a un nivel de asimilación del conocimiento de tipo productivo, la realización de acciones y operaciones al nivel de definir, ejemplificar, explicar, valorar, clasificar, argumentar, relacionar, interpretar, propias de los Problemas Propuestos presentados en el sitio web (Anexo 3 ).

Acciones:

­ Analizar la viga atendiendo a los tipos de apoyos y cargas.

­ Realizar el esquema de análisis de la viga recta y plana.

­ Representar las cargas actuantes en la viga (recuerde que el comportamiento de la fuerza de cortante y los momentos flectores no se comportan iguales debajo de una carga concentrada que debajo de una carga distribuida).

­ Utilizar el convenio de signo establecido que aparece en la figura 7.9 página 273 del Libro de Texto.

Operaciones:

­ Calcular las reacciones en los apoyos de la viga.

­ Sesionar la viga entre carga y carga.

­ Plantear las ecuaciones de equilibrio para cada sección de la viga e ir obteniendo los valores de la fuerza de cortante y el momento flector para cada tramo.

­ Construir los gráficos de esfuerzos cortantes y momentos flectores atendiendo a los resultados obtenidos en cada sección de la viga.

­ Verificar el gráfico mediante el empleo del Método Directo explicado en clases.

­ Verificar los cálculos y el gráfico realizados mediante el software que se encuentra en le enlace HERRAMIENTAS.

Las situaciones problémicas reales o simuladas de la producción tienen un carácter individual, es decir, una variante diferente para cada estudiante. El desempeño del profesor es de consultante y guía científico ya que mediante el desarrollo de las clases prácticas, seminarios, talleres, sesiones de laboratorios, visitas a entidades conduce el trabajo individual de los estudiantes con suficiente flexibilidad, imprimiéndole su propio estilo de trabajo y permite al estudiante darle cumplimiento a las acciones y operaciones indicadas en el sitio web (Anexo 3), correspondiente al tema en estudio.

El nivel de asimilación del conocimiento y el grado de complejidad de las tareas docentes de tipo problémico se incrementan al presentar el Problema Integrador.

Acciones:

­ Estudiar detenidamente el Capítulo 7 página 266 del Libro de Texto haciendo especial énfasis en los epígrafes del 7.1 al 7.8; después de realizar el estudio consultar al profesor las dudas que puedan surgir del Tema.

­ Realizar un análisis profundo del epígrafe 7.5, estudiar los problemas tipos que se le ofrecen en le texto y los Problemas Resueltos en le sitio web, tener presente ¿Cómo se comporta? La Fuerza de Cortante y el Momento Flector atendiendo al tipo de carga actuante en la viga (Concentrada o Distribuida).

­ Aislar la viga indicada y realizar el esquema de análisis de la misma.

­ Realizar la simplificación de los apoyos.

­ Se nos pueden presentar 5 situaciones y tenemos que decidirnos por una; no obstante debemos tener presente el estudio realizado en le epígrafe 7.2 página 270 “Tipos de Cargas y Apoyos”.

­ Representar las cargas externas actuantes: El Tanque tiene un peso de 5 Toneladas y responder las siguientes interrogantes ¿Cuántas vigas soportan al Tanque?. Si el Tanque tiene una base de 1 metro, o sea, no apoya sobre un punto, podemos considerarla ¿Cómo una carga distribuida uniformemente? Pudiéramos preguntarnos y no podría considerarse ¿Cómo una carga concentrada? Valorar las dos variantes y decida.

­ Estudiar y explicar que el comportamiento de la Fuerza de Cortante y el Momento Flector no se comportan de la misma manera debajo de una carga concentrada que debajo de una carga distribuida.

Operaciones:

­ Representar la viga con sus correspondientes cargas, apoyos y dimensiones (Esquema de análisis)

­ Calcular las reacciones en los apoyos de la viga indicada.

­ Seccionar la viga entre las cargas actuantes.

­ Representar los esquemas de análisis de cada sección o tramo.

­ Platear las ecuaciones de equilibrio para cada sección e ir obteniendo el valor de la Fuerza de Cortante (V) y Momento de Flexión (Mf).

­ Calcular el punto de la viga donde la Fuerza de Cortante alcanza el valor de cero y obtener el máximo valor del Momento flector.

­ Construir los gráficos de Esfuerzos Cortantes y Momentos de Flexión atendiendo a los resultados obtenidos en cada sección de la viga.

­ Verificar el gráfico realizado; a través del método directo explicado en clases.

­ Comprobar los cálculos y el gráfico realizado mediante el software elaborado al efecto, pulsando el enlace (HERRAMIENTA) en el sitio web.

La situación problémica que se presenta a los estudiantes en este tema ha sido objeto de discusión en visitas efectuadas a empresas, entidades, talleres del territorio y de las propias áreas de la universidad; en las que se le orienta y explica las acciones y operaciones a realizar; así como la programación de las actividades prácticas. La ejecución de las acciones y operaciones se realizan en las clases prácticas, seminarios, talleres, sesiones de laboratorios, visitas en las que el estudiante expone ante el profesor y el grupo el cumplimiento de las mismas; esta tarea docente de tipo problémico y con un nivel de asimilación del conocimiento creativo logra que el estudiante se motive, a medida que él observe que si puede darle solución a la situación problémica indicada y de que es capaz de realizar las simplificaciones máxima posible del cálculo, exactitud y correspondencia de los resultados del mismo con la realidad, teniendo en cuenta la elección del modelo para la forma de los elementos, la elección de la interacción entre las cargas y el elemento y aspectos del modelo externo que serán incluidas como la fuerza del viento y el establecimiento de los convenios, leyes y principios que serán considerados válidos en el modelo empleado, resultando estos factores las invariantes para la formación de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis” incidiendo en el modo de actuación del Ingeniero Mecánico.

Etapa de Evaluación de la Tarea Docente del Tema VI.

Esta etapa se caracteriza por evaluar la ejecución de las acciones y operaciones realizadas por los estudiantes, que se contextualiza en la participación del estudiante en las actividades docentes conferencias, clases de ejercitación, clases prácticas, seminarios, talleres, sesiones de laboratorios, visitas en las que éstos tiene que exponer y defender ante el profesor y el grupo el cumplimiento de las acciones y operaciones de una forma sistemática.

La evaluación realzan el carácter educativo y de autorregulación del proceso ya que en la medida que el estudiante se retroalimenta, permite modularlo.

La situaciones problémicas Propuestas e Integradoras del tema se evalúan mediante la defensa de su variante en el caso de los Problemas Propuestos cada estudiante tendrá que enfrentar una situación problémica diferente y los resultados de los cálculos manuales realizados por los estudiantes podrán ser controlados mediante el enlace HERRAMIENTAS situado en el sitio web (Anexo 3), donde se encuentra el software elaborado que permite controlar y evaluar los resultados obtenidos; este control se realiza en los salones de computación y los estudiantes defienden sus resultados. Estos software están confeccionados de forma tal que los estudiantes entreguen sus datos y el programa les brinda los resultados; para acceder a estos software la computadora les pedirá su password, al igual que para acceder a los Problemas Integradores, con este recurso informático se controla el trabajo individual realizado por los estudiantes a lo largo del tema, esto se puede apreciar en el sitio web (Anexo 3).

En esta etapa se evalúan las transformaciones en el aprendizaje de los estudiantes y su contribución a la formación de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis” en el tema objeto de estudio.

Tema 7: Propiedades geométricas de las sesiones.

Se exponen los objetivos a lograr en le tema, formulados y dimensionados en función de alcanzar las transformaciones en el aprendizaje de los estudiantes mediante el cumplimiento de las acciones y operaciones en las diferentes etapas de la estrategia didáctica.

Etapa de Orientación de la Tarea Docente del Tema VII.

Esta etapa se caracteriza por ofrecer al estudiante la Base Orientadora para la Acción en correspondencia con los objetivos del tema en estudio, se les indican a los estudiantes las primeras acciones dirigidas a la apropiación de conceptos, teoremas, leyes, definiciones, utilizando diferentes vías: experiencias de cátedra, fotografías, pancartas en las que se muestran las aplicaciones de los momentos y productos de inercia, radio de giro ( muchas de ellas analizadas en las visitas efectuadas a talleres, empresas y entidades del territorio) acorde a un nivel de asimilación del conocimiento de tipo reproductivo.

Las tareas docentes de tipo problémico están al nivel de estudiar, observar, identificar, describir, apreciar las características generales de los momentos de inercia, productos de inercia, radio de giro.

En esta etapa los estudiantes podrán tener acceso a los Problemas Resueltos que son explicados con audio y video siguiendo la metodología de cálculo orientada en clases presentadas en le sitio web (Anexo 3).

Las acciones a realizar en esta etapa tiene la característica que el estudiante tiene que aplicar los conocimientos recibidos en los temas precedentes de la asignatura para poder dar respuesta a las situaciones problémicas que se le presentan en este tema.

Etapa de Ejecución de la Tarea Docente del Tema VII.

La realización de las acciones y operaciones de las tareas docentes de tipo problémico a un nivel de asimilación del conocimiento productivo se manifiestan al nivel de definir, ejemplarizar, explicar, valorar, clasificar, relacionar, interpretar las aplicaciones de los momentos y productos de inercia en las propiedades geométricas de las sesiones analizadas en los Problemas Propuestos presentados en el sitio web (Anexo 3).

Acciones:

­ Analizar en la variante que le corresponde la clasificación de los perfiles laminados, atendiendo a la Norma Cubana “Acero y sus laminados” Tomo I NC 57- 39 : 84.

­ Localizar el centro de masa de la variante que le corresponde, una vez extraído los datos que aparecen en la NC 57- 39 : 84.

­ Interpretar los datos extraídos de la NC 57- 39 : 84 para realizar el cálculo de los momentos de inercia con respecto a los ejes centroidales principales.

Operaciones:

­ Calcular las coordenadas centroidales de la sección de los perfiles laminados que le corresponde según su número del listado y representarlos en la sección, construyendo la tabla de valores.

­ Calcular los productos de inercia de la sección y los momentos de inercia con respecto a los ejes centroidales principales.

­ Construir el Círculo de Mohr empleando loa datos obtenidos de los cálculos realizados atendiendo a la metodología de cálculo explicada en clases.

­ Verificar los cálculos realizados mediante el software que se encuentra en el enlace HERRAMIENTAS.

Se incrementa el grado de complejidad de las tareas docentes de tipo problémico a un nivel creativo al presentar el Problema Integrador del tema, la realización de las acciones y operaciones serán al nivel de determinar, generalizar, demostrar, aplicar, diseñar, identificar las aplicaciones y cálculo de los momentos y productos de inercia, teorema de Steiner o de los ejes paralelo a la situación problémica presentada en el sitio web e indudablemente tiene un grado de complejidad superior a los problemas resueltos y propuestos.

Acciones:

­ Verificar los cálculos efectuados en le problema propuesto correspondiente al Tema IV “Fuerzas Distribuidas. Centro de Masa y de Gravedad.”, según corresponda por su número de orden en el listado. (Definir correctamente las coordenadas centroidales de la sección ).

­ Confeccionar la Tabla de Valores de los productos de inercia de la sección que le corresponda.

­ Aplicar la metodología de cálculo explicada en clases.

Operaciones:

­ Calcular los productos de inercia y la dirección de los ejes centroidales principales de la sección.

­ Construir el Círculo de Morh empleando los datos obtenidos atendiendo a la metodología de cálculo estudiada en clases.

­ Verificar los resultados mediante el software que se encuentra en el enlace HERRAMIENTAS.

Etapa de Evaluación de la Tarea Docente Tema VII.

Esta etapa se caracteriza por mantener un control y evaluación de la ejecución de las acciones y operaciones realizadas por los estudiantes, que se contextualiza en la participación del estudiante en las actividades docentes conferencias, clases de ejercitación, clases prácticas, seminarios, talleres, sesiones de laboratorios, visitas en las que éstos tiene que exponer y defender ante el profesor y el grupo el cumplimiento de las acciones y operaciones de una forma sistemática.

El control y la evaluación realzan el carácter educativo y de autorregulación del proceso ya que en la medida que el estudiante se retroalimenta, permite modularlo.

La situaciones problémicas Propuestas e Integradoras del tema se controlan y evalúan mediante la defensa de su variante en el caso de los problemas propuestos cada estudiante tendrá que enfrentar una situación problémica diferente y los resultados de los cálculos manuales realizados por los estudiantes podrán ser controlados mediante el enlace HERRAMIENTAS situado en el sitio web (Anexo 3), donde se encuentra el software elaborado que permite controlar y evaluar los resultados obtenidos; este control se realiza en los salones de computación y los estudiantes defienden sus resultados. Estos software están confeccionados de forma tal que los estudiantes entreguen sus datos y el programa les brinda los resultados; para acceder a estos software la computadora les pedirá su password, al igual que para acceder a los Problemas Integradores, con este recurso informático se controla el trabajo individual realizado por los estudiantes a lo largo del tema, esto se puede apreciar en le sitio web (Anexo 3).

En esta etapa se evalúan las transformaciones en el aprendizaje de los estudiantes y su contribución a la formación de la habilidad profesional “realizar el paso del sistema real al esquema de análisis” en el Tema.


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