Plan de Estudio STEM para Cuarto Grado

Disciplinas STEM y Habilidades

Ciencia: Biología (sistema nervioso central y periférico, neuronas), sistema circulatorio (corazón, arterias, venas).
Tecnología: Uso de apps para medir el tiempo de reacción, estetoscopios digitales (o apps).
Ingeniería: Diseño de un modelo de neurona, diseño de un «guante» sensorial.
Matemáticas: Recolección de datos (tiempo de reacción, ritmo cardíaco), cálculo de promedios.

Pensamiento Crítico: ¿Cómo viajan los mensajes en mi cuerpo? ¿Por qué mi corazón late más rápido cuando me asusto (conexión nervioso/circulatorio)?
Colaboración: Realizar y registrar pruebas de tiempo de reacción en parejas.

Actividades Prácticas («Hands-on»)

• Pruebas de Tiempo de Reacción: Medir (con una regla que cae o una app) el tiempo de reacción bajo diferentes condiciones (ej. con música, con distracciones). Registrar y promediar.
• Modelo de Neurona: Construir un modelo de una neurona usando limpiapipas, plastilina y cuentas (para la vaina de mielina).
• Mapeo Circulatorio: Dibujar una silueta humana en papel grande y usar estambre rojo (arterias) y azul (venas) para mapear el flujo de sangre desde y hacia el corazón.

Evaluación Formativa

• Gráfica de barras de los tiempos de reacción del grupo.
• Modelo de neurona etiquetado (dendritas, axón, núcleo).
• Explicación (oral o escrita) de la conexión entre el cerebro y el corazón.

Integración de Valores Éticos

Salud Mental: Discutir cómo el estrés (sistema nervioso) afecta el cuerpo (ritmo cardíaco).
Autoconciencia: Entender los «súper poderes» y limitaciones de nuestros cuerpos.

Disciplinas STEM y Habilidades

Ciencia: Ecología (productores, consumidores, descomponedores), cadenas y redes tróficas, transferencia de energía.
Tecnología: Investigación (ej. Monterey Bay Aquarium), simulación de ecosistemas (apps).
Ingeniería: Diseño de un ecosistema balanceado en una botella (ecobotella).
Matemáticas: Análisis de datos (poblaciones), pirámides de energía (concepto).

Pensamiento Sistémico: ¿Qué pasa si desaparece un «eslabón» (ej. las abejas)?
Alfabetización Digital: Usar simuladores para predecir cambios en poblaciones.

Actividades Prácticas («Hands-on»)

• Red Trófica con Estambre: Cada estudiante representa un organismo (sol, planta, conejo, zorro, bacteria). Usar estambre para conectar quién come a quién, creando una red visual.
• Disección de Egrópilas de Búho: (Kits estériles). Analizar los huesos encontrados para reconstruir la dieta del búho (cadena trófica).
• Ecobotella de 3 Niveles: Construir un ecosistema cerrado con un nivel acuático (plantas, peces pequeños), un nivel de descomposición (tierra, lombrices) y un nivel terrestre (plantas).

Evaluación Formativa

• Diagrama de red trófica (con flechas de energía correctas).
• Hoja de laboratorio de la egrópila (huesos contados, dieta identificada).
• Diario de observación de la ecobotella.

Integración de Valores Éticos

Interdependencia: Entender que la supervivencia de una especie depende de muchas otras.
Responsabilidad Humana: Discutir cómo las acciones humanas (contaminación, deforestación) rompen estas redes.

Disciplinas STEM y Habilidades

Ciencia: Psicología del consumidor, análisis de datos de mercado.
Tecnología: Diseño de prototipos (Tinkercad), marketing digital (crear un anuncio simple en Canva).
Ingeniería: Proceso de diseño de producto (investigación, prototipado, prueba, iteración).
Matemáticas: Presupuesto (costos de materiales), cálculo de ganancias (multiplicación, resta), gráficas de ventas.

Pensamiento Crítico: ¿Mi producto resuelve un problema real? ¿Cuál es un precio justo? ¿Cómo itero basado en la retroalimentación?
Planificación: Crear un plan de negocios simple (producto, costo, precio, marketing).

Actividades Prácticas («Hands-on»)

• Simulación de Oferta y Demanda: Simular un mercado con «compradores» y «vendedores» de un producto (ej. lápices decorados). Ver cómo cambia el precio si hay muchos vendedores y pocos compradores (y viceversa).
• Plan de Negocios y Prototipo: En grupos, identificar un problema en el aula (ej. lápices perdidos) y diseñar un producto para solucionarlo. Crear un prototipo (en Tinkercad o cartón).
• Día de Mercado 4.0: Presentar los prototipos a «inversionistas» (otros maestros o padres) para obtener «financiamiento» (de juguete) para producirlo.

Evaluación Formativa

• Plan de negocios (rúbrica simple).
• Presentación del prototipo («pitch» de ventas).
• Reflexión: ¿Qué harías diferente si tu producto no se «vendió» bien? (Iteración).

Integración de Valores Éticos

Integridad: Crear un producto que cumple lo que promete.
Colaboración: Reconocer que un buen producto requiere diferentes talentos (diseño, finanzas, marketing).
Fracaso Productivo: Ver la retroalimentación negativa como un regalo para mejorar.

Disciplinas STEM y Habilidades

Ciencia: Física (energía potencial y cinética, gravedad, fricción, leyes de Newton – concepto).
Tecnología: Simuladores de montañas rusas, análisis de video (cámara lenta).
Ingeniería: Diseño de máquinas de Rube Goldberg, diseño de poleas/engranajes, montañas rusas de canicas.
Matemáticas: Medición (altura, distancia, tiempo, velocidad = d/t).

Pensamiento Crítico: ¿Cómo convierto energía potencial en cinética? ¿Cómo uso la fricción (o la reduzco)?
Colaboración: Construir una máquina de Rube Goldberg funcional.

Actividades Prácticas («Hands-on»)

• Montaña Rusa de Canicas: Usar tubos de aislante de espuma cortados por la mitad para diseñar una montaña rusa. Desafío: hacer que la canica complete un «loop».
• Máquina de Rube Goldberg: En grupos, usar materiales reciclados para crear una máquina que complete una tarea simple (ej. meter una pelota en un vaso) en 5 o más pasos.
• Desafío de Poleas y Engranajes: Usar kits de LEGO (o similares) para construir sistemas que levanten un peso. ¿Qué sistema requiere menos esfuerzo? (Ventaja mecánica).

Evaluación Formativa

• Demostración de la montaña rusa (¿completa el loop?).
• Video y explicación de la máquina de Rube Goldberg (etiquetando las transferencias de energía).
• Dibujo de un sistema de poleas que funcione.

Integración de Valores Éticos

Perseverancia: Las máquinas de Rube Goldberg fallan 99 veces antes de funcionar.
Seguridad: Discutir por qué la ingeniería y la física son cruciales para la seguridad en los parques de diversiones.

Disciplinas STEM y Habilidades

Ciencia: Meteorología (frentes fríos/cálidos, presión atmosférica), efecto invernadero (modelo), clima vs. tiempo.
Tecnología: Lectura de mapas meteorológicos (web), uso de termómetros, barómetros.
Ingeniería: Diseño y construcción de una estación meteorológica (anemómetro, pluviómetro, barómetro casero).
Matemáticas: Registro y graficación de datos (temperatura, lluvia), promedios climáticos.

Pensamiento Crítico: ¿Por qué el pronóstico del tiempo a veces falla? ¿Cuál es la diferencia entre clima y tiempo?
Creatividad: Diseñar instrumentos funcionales con materiales reciclados.

Actividades Prácticas («Hands-on»)

• Estación Meteorológica Casera: En grupos, construir un anemómetro (vasos de papel y popotes), un pluviómetro (botella marcada) y un barómetro (frasco, globo, popote).
• Reportero del Tiempo: Registrar los datos de la estación (y de la web) por una semana. Luego, grabar un «reporte del tiempo» explicando los datos y haciendo un pronóstico.
• Efecto Invernadero en un Frasco: Usar dos termómetros, dos frascos (uno abierto, uno sellado con film) bajo una lámpara para modelar y medir el efecto invernadero.

Evaluación Formativa

• Instrumentos de la estación meteorológica (¿funcionan?).
• Gráfica de datos meteorológicos de la semana.
• Video del «Reportero del Tiempo» (rúbrica de claridad).

Integración de Valores Éticos

Conciencia Climática: Usar el modelo del efecto invernadero para discutir el cambio climático.
Precisión: Entender la importancia de tomar datos con precisión.

Disciplinas STEM y Habilidades

Ciencia: Lógica (declaraciones «si-entonces»), sensores (luz, sonido, tacto).
Tecnología: Programación basada en bloques (Scratch, Sphero Edu, Ozobot), robótica simple.
Ingeniería: Diseño de un robot para una tarea (ej. limpiar, mover), concepto de protésica.
Matemáticas: Medición (distancia, ángulos), secuencias, bucles (loops).

Alfabetización Digital: «Debugging» (depuración) de un programa robótico.
Colaboración: Programación en parejas (un «conductor» y un «navegante»).

Actividades Prácticas («Hands-on»)

• Bristlebot (Robot Cepillo): Construir un robot simple con una cabeza de cepillo de dientes, un motor de vibración (de celular) y una batería.
• Desafío del Laberinto Robótico: Usar un robot (Sphero, Ozobot, o incluso Scratch) para programar una secuencia de movimientos y ángulos para navegar un laberinto en el suelo.
• Ingeniería de una «Mano Robótica»: Usar popotes (pajitas), estambre y cartón para crear una mano articulada que funcione tirando de los «tendones» (estambre).

Evaluación Formativa

• Bristlebot funcional.
• Éxito en el desafío del laberinto (o un programa bien depurado).
• Mano robótica funcional (¿puede agarrar un vaso?).

Integración de Valores Éticos

Ética de la IA: Discutir: ¿Qué trabajos pueden (y deben) hacer los robots?
Empatía: Discutir cómo la robótica y las prótesis ayudan a las personas.

Disciplinas STEM y Habilidades

Ciencia: Formas de energía (solar, eólica, hidráulica), transferencia de energía, recursos renovables vs. no renovables.
Tecnología: Investigación sobre fuentes de energía, uso de multímetros (simple).
Ingeniería: Diseño de un horno solar, diseño de una turbina eólica.
Matemáticas: Medición (temperatura, velocidad del viento, voltaje), eficiencia (concepto simple).

Creatividad: Optimizar un diseño para capturar la máxima energía.
Pensamiento Crítico (Sistémico): Comparar los pros y contras de diferentes fuentes de energía.

Actividades Prácticas («Hands-on»)

• Horno Solar de Pizza: Usar una caja de cartón, papel aluminio y plástico de cocina para diseñar un horno solar. Probarlo cocinando «s’mores» o derritiendo queso en una tortilla.
• Turbina Eólica en Miniatura: Diseñar y probar diferentes aspas (material, forma, ángulo) para una mini turbina. Medir su «potencia» (ej. qué tan rápido levanta un clip).
• Debate de Energía: Dividir la clase en grupos (solar, eólica, carbón, nuclear) y preparar argumentos sobre por qué su fuente de energía es la mejor para una nueva ciudad.

Evaluación Formativa

• Registro de temperatura del horno solar.
• Tabla de datos del diseño de la turbina (diseño vs. velocidad).
• Rúbrica del debate (basada en argumentos, no en «ganar»).

Integración de Valores Éticos

Sostenibilidad: Entender la urgencia de cambiar a energías limpias.
Equidad Energética: Discutir cómo el acceso a la energía afecta la calidad de vida.
Pensamiento a Largo Plazo: Tomar decisiones que beneficien al futuro.

Disciplinas STEM y Habilidades

Ciencia: Geología (tipos de suelo), estructuras, análisis de sistemas (tráfico, servicios).
Tecnología: Diseño 3D (Tinkercad, Minecraft Edu), mapeo GIS (Google My Maps).
Ingeniería: Ingeniería civil (diseño de puentes, planificación urbana), diseño centrado en el humano.
Matemáticas: Escala y proporción, presupuesto (costo de construcción), geometría (formas, ángulos).

Colaboración: Planificar una ciudad donde todos los sistemas (vivienda, energía, agua) funcionen juntos.
Pensamiento Crítico (Sistémico): ¿Dónde ponemos los parques? ¿Cómo afecta la autopista a las casas?

Actividades Prácticas («Hands-on»)

• Desafío del Puente de Papel: Usando solo papel y cinta, diseñar un puente que cruce una distancia de 30 cm y soporte el mayor peso (libros ligeros, borradores).
• Ciudad Digital en Minecraft/Tinkercad: En grupos, diseñar una «cuadra de ciudad» ideal que incluya vivienda, energía limpia (Unidad 7), espacios verdes (Unidad 2) y accesibilidad (Unidad 8 de 3er grado).
• Mapeo de Recursos Comunitarios: Usar Google My Maps para mapear recursos en su comunidad (parques, bibliotecas, paradas de autobús, supermercados) y analizar «desiertos» de servicios.

Evaluación Formativa

• Registro de peso del puente (peso vs. diseño).
• Presentación de la ciudad digital (rúbrica de integración de sistemas).
• Análisis del mapa de recursos (identificación de carencias).

Integración de Valores Éticos

Diseño Centrado en el Humano: Diseñar ciudades para las personas, no para los autos.
Equidad: Asegurar que todos los barrios tengan acceso a parques y servicios.
Voz Cívica: Entender que pueden (y deben) participar en el diseño de su comunidad.