Usar ideas de la naturaleza

NOTA: Esta lección contiene una parte A y una parte B. Ambas partes son importantes para alcanzar el objetivo de aprendizaje íntegro del nivel educativo. Si el tiempo es limitado, revisa ambas partes y elige aquellos elementos que mejor cubran las necesidades de tus estudiantes.

En esta lección, el aprendizaje fundamental consiste en la ingeniería y la biomímesis: cómo las personas usan ideas de la naturaleza para diseñar soluciones a los problemas del ser humano. Los estudiantes diseñarán y construirán una solución de este tipo.
La lección ofrece algunas sugerencias a modo de inspiración. Anima a los estudiantes a diseñar y construir sus propias soluciones para resolver un problema humano de su elección. Refuerza que no hay un único modelo correcto.

• Fundamentos científicos. Usar ideas de la naturaleza: La biomímesis es el proceso de usar otros seres vivos como fuente de inspiración para diseñar soluciones a problemas de los seres humanos.
  • Esta inspiración puede consistir en comprender cómo los organismos usan sus órganos sensoriales u otras estructuras internas o externas, incluidas estructuras y procesos microscópicos.
  • En esta lección, los estudiantes se limitarán a imitar estructuras externas de animales que sean visibles al ojo humano.
  • De los ejemplos ofrecidos, se recomienda compartir aquellos relacionados con la luz y el sonido (por coherencia con la unidad). Elige el número y el tipo de ejemplos que satisfagan las necesidades de aprendizaje de tus estudiantes.
  • Para fomentar la inventiva en el diseño de tus estudiantes, comparte también imágenes e información sobre diversas partes del cuerpo de los animales como inspiración.
• Conocimientos previos. Usar ideas de la naturaleza: Usando los materiales de ciencias disponibles, comparte información, imágenes y definiciones.
  • Entre las partes del cuerpo externas de animales nos encontramos con cuernos, pelaje, branquias, patas articuladas, alas, picos, ojos, plumas, escamas, orejas, aguijones, antenas, narices, párpados, caparazones, púas y coloraciones brillantes o patrones de color.
  • Los animales usan las partes externas de su cuerpo para reproducirse, crecer y sobrevivir en su medio ambiente. Por ejemplo, para permanecer a salvo fundiéndose con su entorno, protegiendo sus cuerpos o manteniendo alejados a los depredadores.
  • La gente usa ideas de la naturaleza para crear inventos. Ejemplos con luz y sonido: 1) modelar los focos LED con la forma de la linterna de una luciérnaga para producir más luz con menos energía; 2) diseñar trenes o piezas de turbinas eólicas con la forma del pico de un martín pescador para que sean más silenciosos y no molesten a los vecindarios cercanos; o 3) diseñar materiales sensibles a la luz que cambian de color según los niveles de luz para que las máquinas y las personas se fundan con su entorno.
  • Algunos inventos familiares y su fuente de inspiración: aviones = alas de pájaros; helicópteros = libélulas y colibríes; cascos de bicicleta = caparazones de tortuga; la forma de un submarino = ballenas; brazos artificiales = trompas de elefantes (lección “Estructuras animales”).
  • Vocabulario clave: partes del cuerpo, sobrevivir, invento
• Experiencia de construcción y programación: Revisa las sugerencias del plan de la unidad. Para esta lección, quizá también quieras:
  • Reforzar los conceptos con todos los tutoriales disponibles en el menú “Comenzar” de la app SPIKE.
  • Probar una o varias lecciones más de la unidad “Ciencia: ¡mírala, óyela, constrúyela!” para que los estudiantes adquieran más experiencia construyendo y se familiaricen con los bloques de íconos de la app SPIKE.
  • Deja claro que, en esta lección, la programación es opcional.
• Materiales: Usando los fundamentos anteriores, selecciona y busca información, imágenes o videos adecuados para la edad de los estudiantes acerca de: 1) partes del cuerpo externas de animales; y 2) biomímesis. Para lo último, busca “ejemplos de biomímesis” o “ejemplos de biomímesis + luz y sonido”. Determina cómo compartirás esta información científica con tus estudiantes: cuántos ejemplos, dónde compartir la información, qué grado de elección ofrecerás, etc. Recopila materiales de manualidades para ayudar a los estudiantes a mejorar sus modelos.

PARTE A (45 minutos)

• Presenta a los protagonistas de la historia y el primer desafío: Daniel, Sofie, Leo y Maria aprendieron que algunos focos se hicieron usando ideas de cómo producen luz las luciérnagas. Ayúdales a conocer otras ideas que nos da la naturaleza.

• PIENSA: Muestra los ejemplos que hayas recopilado de partes del cuerpo de animales y biomímesis y facilita un breve debate sobre los temas de la lección.

  • Miren estas imágenes. ¿Cómo usan los animales estas partes del cuerpo para sobrevivir? ¿Pueden hacerlo también las personas? (Las respuestas variarán dependiendo de las imágenes de biomímesis que hallaste: No, las personas no pueden: producir su propia luz [luciérnagas]; volar o usar el pico para moverse silenciosamente [pájaros]; sumergirse hasta las profundidades en el mar [ballenas]; ocultar la cabeza detrás de un caparazón [tortuga]).
  • ¿Qué inventos les recuerdan cosas que pueden hacer los animales? (Ejemplos: las alas de los aviones y las aspas de los helicópteros para volar como un pájaro o un insecto; los submarinos para sumergirse en el mar como una ballena; los cascos para proteger la cabeza como el caparazón de una tortuga; los focos que producen luz como una luciérnaga; los trenes y los turbinas eólicas que se mueven silenciosamente como un pájaro).
  • Miren unas cuantas imágenes más. ¿Qué partes del cuerpo de animales muestran? (Las respuestas variarán según las imágenes de partes del cuerpo de animales que hayas encontrado: cuernos, pelaje, branquias, patas articuladas, alas, picos, ojos, plumas, escamas, orejas, aguijones, antenas, narices, párpados, caparazones, púas y coloraciones brillantes o patrones de color).
  • Piensen en las diferentes partes del cuerpo de los animales. ¿Qué problema de las personas podrían ayudarte a resolver? (Pide a los estudiantes que den ideas y hazlas públicas para que las compartan).

• Distribuye un set SPIKE^™ Essential y un dispositivo a cada equipo.

• Mientras los estudiantes trabajan, deja claro que pueden diseñar y construir cualquier solución para cualquier problema de los seres humanos usando inspiración de cualquier animal. El apartado “Despertar el interés” ofrece algunas sugerencias. Para esta lección de proyecto abierto, insiste en que no hay un único modelo correcto y que la programación es opcional.

• Pide a los estudiantes que lleven a cabo las siguientes actividades:

  • Usar los ejemplos del apartado “Despertar el interés” para elegir un problema del ser humano y una parte del cuerpo de un animal que pueda ayudar a resolverlo.
  • Dibujar la idea, incluida la parte del cuerpo del animal que sirvió de fuente de inspiración, y cómo el diseño ayudará a la gente. (Pide a los estudiantes que nombren la parte del cuerpo del animal y marquen con un círculo, etiqueten o muestren cómo la usarán en su idea).
  • Pensar en los materiales más adecuados a usar.
  • Empezar a CONSTRUIR un modelo de su idea.
  • Opcional: Empezar a PROGRAMAR el modelo para mostrar cómo funciona.

• Cuando haya transcurrido la mitad del tiempo, pide a los estudiantes que intercambien ideas usando una rutina conocida en el aula y luego modifiquen sus modelos con las ideas obtenidas.

  • Prueba su modelo. Cámbialo para que funcione de la forma que pretenden.

• Facilita una lluvia de ideas sobre las posibles formas de combinar materiales de manualidades y elementos LEGO^® en las ideas de diseño de los estudiantes. Anima a los estudiantes a usar la imaginación al pensar para qué problemas diseñar y qué materiales escoger.

• Reúne a los estudiantes para compartir.

• Pide a cada equipo que muestre y explique la solución diseñada y su avance (modelos y dibujos), incluidos:

  • El problema que quieren resolver y por qué lo quieren resolver.
  • Qué parte del cuerpo de un animal usaron como fuente de inspiración y cómo la usa el propio animal.
  • Cómo quieren que funcione su invento. (Los estudiantes pueden describir verbalmente o visualmente cómo funcionarán sus soluciones, pero no es necesario que completen un modelo que funcione).
  • Si su diseño funcionó o tuvieron que cambiarlo.
  • Los retos en los diseños en los que les gustaría recibir ayuda.

Si quieres pasar a la parte B, “Explicar”, pide a los estudiantes que no desarmen los modelos o dales tiempo para reconstruirlos.

PARTE B (45 minutos)

• Repite los pasos del apartado “Explicar” (parte A) para que otros equipos demuestren y expliquen lo que hayan aprendido.

• Pide a los estudiantes que lleven a cabo las siguientes actividades:

  • (10 min) Seguir iterando sus modelos y probándolos hasta que funcionen como esperan.
  • (15 min) Demostrar su invento y enseñar cómo resuelve un problema del ser humano usando como idea una parte del cuerpo de un animal.

• (5 min) Invita a los estudiantes a que compartan los conocimientos, las ideas o las habilidades que:

  • les hayan ayudado a superar el desafío;
  • hayan aprendido mientras construían.

• Pide a los estudiantes que ordenen los sets y dejen despejadas las zonas de trabajo.

• Haz preguntas que fomenten el pensamiento y las decisiones de los estudiantes mientras idean, construyen y programan.

Lista de control de observación

• Revisa los objetivos de aprendizaje (recuadro Soporte para el profesor).
• Usa la lista para observar el avance de los estudiantes:
  • Su descripción y su diseño identifican, a partir de los fundamentos científicos proporcionados, algunos ejemplos de cómo los animales usan estructuras externas para sobrevivir.
  • Su diseño resuelve un problema del ser humano y contiene una característica que imita una parte del cuerpo específica de un animal. (Los estudiantes pueden describir verbalmente o visualmente cómo funcionarán sus soluciones, pero no es necesario que completen un modelo que funcione).
  • Describen los materiales que usaron y las características de su diseño.

Autoevaluación

Pide a cada estudiante que elija el ladrillo que, en su opinión, mejor represente su desempeño.

• Ladrillo azul: Creo que puedo seguir las instrucciones para crear un programa.
• Ladrillo amarillo: Puedo seguir las instrucciones para crear un programa.
• Ladrillo verde: Puedo seguir las instrucciones para crear un programa y puedo ayudar a un compañero a hacerlo también.

Comentarios entre compañeros

En sus equipos pequeños, pide a tus estudiantes que debatan sobre sus experiencias colaborando.
Anímalos a usar afirmaciones como las siguientes:

• Me gustó cuando tú…
• Me gustaría saber más acerca de cómo tú…

Formas de simplificar la lección:

• Reducir las opciones o proporcionar un problema específico del ser humano y vincularlo a la estructura externa específica de un animal. Enfatiza que los estudiantes pueden construir la solución diseñada sin usar el Hub ni programar.
  Formas de aumentar la dificultad:
• Pedir a los estudiantes que PROGRAMEN su modelo para mostrar cómo funciona su invento. Si quieres, invítalos a ampliar la dificultad del apartado “Desarrollar” combinando dos o más estructuras para resolver varios problemas.

• Pide a los estudiantes que conviertan el dibujo de su diseño (realizado en el apartado “Explorar”) en un flyer o anuncio de su invento. Pídeles que usen flechas, círculos y etiquetas para explicar cómo funciona su invento. También pueden agregar unas palabras o una frase que le diga a la gente por qué deberían usar el invento.

Si facilitas esta actividad, la sesión se prolongará más de los 45 minutos que dura la lección.