NOLIMITS
NOLIMITS
PhD. Sergio Sedas Gersey, Marian Colorado, Erik Pizaña,
Guillermo Díaz Lankenau, Prof. Miguel Ramírez[1]
Programa Académico en Mecatrónica
Tecnológico de Monterrey
Ave. Eugenio Garza Sada 2501
Monterrey, NL
imt.mty@itesm.mx
Boletín.MecatronicaAvanzada.com
Introducción
Como una iniciativa de la Carrera de Ingeniero en Mecatrónica del Tecnológico de Monterrey, se creó en Enero del 2008 un programa titulado NOLIMITS. El objetivo del programa es inspirar a jóvenes a romper barreras, desarrollar confianza en si mismos e involucrarse desde su primer semestre en el diseño y desarrollo de proyectos mecatrónicos, investigación y emprendedurismo.
Los cursos se imparten utilizando una metodología de enseñanza que denominamos “Context Based Learning[2]” (Sedas et al) la cual se ha estado enriqueciendo con las experiencias adquiridas durante la impartición del curso. Siguiendo los principios del “Context Based Learning” alumnos relacionan nuevos conceptos con la realidad, aprenden haciendo y adquieren experiencia técnica aplicada.
A la fecha han pasado alrededor de 300 alumnos de los cuales se han presentado historias de éxito y resultados sorprendentes.
Logística:
El programa tiene una duración de 12 a 15 semanas y se imparte todos los sábados de 2 de la tarde a las 7 de la noche. El programa es voluntario – tanto para los que lo reciben (alumnos) como por los que lo imparten (profesores y alumnos).
Un profesor funge como consejero. Un equipo guía de alumnos destacados son los coordinadores e instructores. Se cuenta con un coordinador general, un coordinador académico, un coordinador de logística y un coordinador de promoción. En cada grupo de 25 alumnos, se asigna un instructor (también alumno) y dos asistentes.
Temario
En el taller se imparten en forma práctico/teórica los siguientes temas:
- Circuitos eléctricos – Resistencias, Voltajes, Corrientes, KVL, KCL
- Circuitos lineales y analógicos – 555, 556, Transistor y OPAMP
- Circuitos Digitales – And, Or, Not, Tablas de Verdad, Funciones Combinatorias
- Microcontroladores – programación, entrada y salida digital, entrada y salida analógica, comunicación serial
- Motores – motores de directa, encendido mediante un transistor, control de velocidad mediante un controlador PWM, puente H
- Sensores – fotoresistencias, fototransistores, termopares, tacómetro, botones
- Dispositivos Mecánicos – Engranes, Piñón Cremallera
- Dibujo Mecánico Computacional (CAD)
En cada sesión – se desarrollan temas teóricos, prácticas y retos que permiten a los alumnos interiorizar el conocimiento, motivarse y desarrollar confianza en si mismos. Los retos que los alumnos deben implementar incluyen:
- Una lámpara titileante (Flashing LED)
- Activación de un dispositivo con un botón y un sensor retro-reflectivo
- Un candado electrónico para abrir la puerta de su cuarto
- Una fuente de poder 5V, +12V, -12V variable
- Control de Velocidad de Motores utilizando PWM
- Diseño Mecánico de un robot y mecanismos
- Diseño, fabricación y programación de un robot seguidor de línea
- Diseño, fabricación y programación de un robot Sumo
CONTEXT BASED LEARNING
Context Based Learning es una metodología que permite a un alumno interiorizar el conocimiento y en base a esto lograr un aprendizaje acelerado.
Es un proceso iterativo que combina un contexto(realidad), el saber (teoría) y el hacer (práctica). El objetivo de cada iteración es lograr que el alumno interiorice nuevos conceptos y los identifique en su entorno (realidad). Para lograrlo, al principio de cada iteración, se busca introducir ejemplos que permitan al alumno asociar un nuevo concepto con elementos reales que le son familiares.
Por ejemplo – para enseñar neumática a un alumno, se le daría una cerbatana y plastilina al alumno a fin de que primero comprenda que puede mover objetos con aire. Después, se le mostrarían fotos y videos en el que un cilindro se utiliza para abrir la puerta de un autobús, y para levantar un coche en un taller de mantenimiento. Estos tres ejemplos (cerbatana, autobús y coche) – le presentan al alumno un contexto que le permite razonar y discutir conceptos de fuerza, presión y area o tamaño del cilíndro.
Una vez que el alumno en forma intuitiva comprende que el aire mueve objetos y que la fuerza con la que lo hace depende de la fuerza con la que viene el aire y el tamaño del cilindro, se le pueden encargar actividades de diseño a partir de reflexión. También se le pueden enseñar relaciones matemáticas para describir y manipular este nuevo concepto.
Una vez que el alumno comprende el principio básico de la neumática, se le puede pedir que diseñe un mecanismo para detener una pieza en una línea de automatización. O, que diseñe el actuador final (gripper) de un robot para que este pueda levantar una pieza. Ambos diseños se basan en el mismo principio – un mecanismo, accionado por aire, capaz de abrirse o cerrarse con fuerza suficiente para detener o sujetar la pieza.
Aplicado a NOLIMITS
El diseño de una práctica de NOLIMITS consiste en varios pasos:
- Identificar los temas a tratar.
- Identificar las iteraciones que permitirán guiar al alumno a interiorizar los conceptos.
- Identificar ejemplos que ayuden a poner en contexto el tema en cada iteración.
- Identificar prácticas y ejercicios que permitan a los estudiantes poner en práctica los conceptos.
- Definir un reto integrador.
Resultados:
De Enero 2008 Diciembre 2009, han pasado por el programa cerca de 300 alumnos. La generación Agosto-Diciembre 2009 se limitó a recibir a 100 alumnos esperando recibir una cantidad similar en el semestre Enero .
Se ha visto que alumnos del programa de NOLIMITS se muestran muy participativos en retos, actividades y oportunidades que se les presentan dentro y fuera del Tecnológico de Monterrey. Estando en su 1º a 4º semestre, egresados de NOLIMITS han logrado:
- Un alumno es contratado por Mercedes Benz para realizar prácticas profesionales. Realiza un sistema web para clasificar y ordenar la información técnica de los vehículos así como un circuito eléctrico para el claxon de un camión. También participa como asistente en el laboratorio de investigación metalúrgica. (2º semestre)
- Alumno desarrolla una máquina para camisas de pulpero de café. (3º semestre)
- Alumno gana dos primeros lugares en una competencia de ingeniería en Austin Texas. (2º semestre)
- Alumna obtiene un puesto directivo en MENTE (Mujeres en Tecnología). (3º semestre)
- Alumno entrevistado por Microsoft para realizar prácticas profesionales. (3º semestre)
- Dos alumnos ganan segundo lugar del premio DOMOS con la realización de una empresa de base tecnológica.
- Alumno diseña y fabrica componentes automotrices para el concurso Minibaja (3º semestre)
- Alumno participa activamente en la investigación y desarrollo de un avión de diseño y fabricación nacional. (3º semestre)
- Cinco alumnos de Mecatrónica lanzan un proyecto filantrópico – “SETEC Sembrando Tecnología” y después de contactar a gobernadores y secretarios de educación logran impartir cursos de mecatrónica a 300 niños de secundaria en diferentes partes de la república. El resultado – inspirar a estos jóvenes a ser ingenieros. Reconocido en medios nacionales. (3º y 4º semestre)
- Mas de 30 alumnos egresados del programa NOLIMITS participaron en el concurso “¡A que no puedes! – 2008” en donde desarrollaron robots cuyo objetivo es subir del primer al cuarto piso de una de las aulas del Tecnológico de Monterrey. Los 30 robots lograron subir un nivel (solo uno llega al cuarto piso). (2º – 3º semestre)
En verano de 2008, se aplicó el programa de NOLIMITS y CONTEXT BASED LEARNING a alumnos alto talento en el programa Center for Talented Youth (CTY) de la Universidad de Johns Hopkins y el Tecnológico de Monterrey.
Durante tres semanas intensivas, once alumnos de secundaria fueron expuestos al temario de NOLIMITS. Al finalizar las tres semanas, los alumnos habían aprendido electrónica, programación de micro-controladores y mecánica. También aprendieron a programar un robot industrial para ensamblar una caja de transmisión y a programar un sistema de visión para identificar cabezas de motor. Para finalizar el curso – diseñaron un mecanismo capaz de subir por si solo un nivel de las escaleras de Aulas Siete en el Tecnológico de Monterrey.
Actividades adicionales:
NOLIMITS es el primero de una serie de iniciativas cuya finalidad es inspirar a los alumnos a romper barreras y crear un futuro extraordinario en el que ellos juegan el papel principal. También se busca aumentar la auto-confianza del alumno, despertar su motivación e interés por la disciplina, y formar desde su primer semestre las habilidades necesarias para unir el saber con el hacer.
Se han lanzado otras iniciativas que también buscan generar un contexto en el que los alumnos puedan relacionar su aprendizaje teórico con la realidad y así prepararlos para competir contra egresados de las principales universidades del mundo.
Estas actividades incluyen:
¡A que no puedes! – un concurso en el cual alumnos de ingeniería son motivados a desarrollar un mecanismo autónomo. Año con año la complejidad aumenta como también lo hace el nivel técnico de los participantes. Este año – tienen que desarrollar un mecanismo que sea capaz de navegar en forma autónoma entre dos edificios, y en el trayecto localizar y regar dos maceteros designados el día de la competencia.
Mechatronics Toolkit – una serie de talleres extra-curriculares que buscan complementar la formación académica. Estos talleres se imparten con diferentes temáticas: Matlab, Labview, Instrumentación, Maquinados, Ensamble, Neumática, SolidEdge, SolidWorks, y otros.
Equipos de Alto Rendimiento – una iniciativa que busca agrupar a alumnos egresados de NOLIMITS con intereses comunes y canalizarlos a los diferentes proyectos de investigación, ingeniería y emprendedurismo que están disponibles en el campus.
¡A que no puedes! Alumnos de la Carrera de Mecatrónica desarrollan un robot capaz de subir escaleras
Reconocimientos
Por sus contribuciones y participación en el proyecto NOLIMITS 2008 y 2009 – Prof. Miguel Ramirez, Prof. Francisco Palomera, Prof. Santiago Rodriguez, Dr. Rodolfo Castello. A los instructores y Staff de NOLIMITS 2009: Marian Colorado, Erik Pizaña, Guillermo Díaz Lankenau, Francisco Zambrano, David Chavarría, Jesús Ortíz, Daniel Andrés Chavez, Luis Martin, Gustavo Yañez, Erik Perez Estrada. A staff NOLIMITS 2008: Adar Villa, Aristh Valdiviezo, Juan Eduardo Leal y Abel Trejo. A Directivos CTY-ITESM 2008: Vince Bonina (Johns Hopkins University), Bill Jacob (CTY), Elvida Henry (CTY), Ma. Fernanda Tijerina, Minerva Cardona. Y a los alumnus de Mecatrónica del Tecnológico de Monterrey que han participado en el programa y que con sus logros e iniciativas se han tornado en un ejemplo y modelo a seguir.
[1] Dirección NOLIMITS: Dr. Sergio Sedas Gersey. Staff NOLIMITS Ago-Dic 2009: Coordinadores: Marian Colorado, Erik Pizaña, Guillermo Díaz Lankenau. Instructores: Francisco Zambrano, David Chavarría, Jesús Ortíz, Daniel Andrés Chavez, Luis Martin, Gustavo Yañez, Erik Perez Estrada, NOLIMITS Ene-Dic 2008: Juan Eduardo Leal (coordinador), Marian Colorado, Erik Pizaña, Adar Villa, Aristh Valdiviezo, y Abel Trejo
[2] “CONTEXT BASED LEARNING” metodología didáctica en desarrollo por el Dr. Sergio Sedas Gersey y colaboradores del Tecnológico de Monterrey. Publicación en proceso.
