Estructuras robustas

• Lee la parte de preparación general en el capítulo “Organización del aula”. • Lee sobre el proyecto para que te des una buena idea de qué vas a hacer. • Define cómo quieres presentar este proyecto: Utiliza el video que se proporciona en el proyecto en el software WeDo 2.0 o usa el material de tu preferencia. • Determina el resultado final de este proyecto: los parámetros que presentarás y genera el documento. • Asegúrate de que el tiempo permita que se cumplan las expectativas.

El video introductorio puede sentar las bases para revisar y debatir las siguientes ideas con los estudiantes para este proyecto. Video introductorio Aquí verás algunos puntos de conversación sugeridos para el video: 1. Desde que se formó, la Tierra ha estado cambiando su forma. Como los grandes trozos de galletas que se empujan sobre la parte superior de una capa de miel, las placas tectónicas que componen la Tierra se deslizan, se rozan unas con otras y chocan. 2. Cuando hacen esto, la fricción crea vibraciones en la superficie de la Tierra donde tú vives. 3. Durante un terremoto, dependiendo de la fuerza de las vibraciones y de una variedad de factores adicionales, los edificios y otras estructuras pueden dañarse o hasta destruirse. 4. En la actualidad, tú puedes construir edificios más resistentes incluso que hace décadas, gracias a los descubrimientos científicos que han desarrollado mejoras en el diseño.

Preguntas para debate Durante la fase Explorar, estas preguntas tienen el objetivo de obtener las ideas iniciales de los estudiantes y/o de hacer un resumen antes del aprendizaje para evaluar la expectativa de desempeño para este proyecto. Pide a los estudiantes que documenten lo que comprendan y que consulten estas preguntas de nuevo durante y después de la fase Crear. 1. ¿Qué causa los terremotos y cuáles son los peligros que generan? Los terremotos son vibraciones de la corteza de la Tierra causadas por el movimiento de la placa tectónica. 2. ¿Cómo califican los científicos la fuerza de un terremoto? Los científicos califican los terremotos en una escala llamada escala de Richter. Entre más alto sea el número del 1 al 10, más fuertes son las vibraciones de la Tierra. 3. ¿Qué elementos pueden influir en la resistencia de los edificios durante los terremotos? Esta respuesta debe servir como la hipótesis de los estudiantes. Esto significa que, en este punto, la respuesta de los estudiantes puede ser incorrecta. 4. ¿Qué observaste sobre la relación entre el tamaño de espacio que ocupa el edificio, su altura y la capacidad de soportar el impacto de un terremoto? Las estructuras que son altas o delgadas, por lo general, son menos estables, y es más probable que se caigan si se someten a fuerzas laterales. 5. ¿Cómo te aseguraste de que las pruebas se mantuvieran con parámetros justos cada vez? Se cambió solo un parámetro a la vez. 6. ¿Qué otros factores sería importante investigar? Los diseños estructurales y diversos materiales son otros factores importantes al probar la resistencia de un edificio. 7. ¿Cómo se diseñan los edificios modernos para soportar terremotos? Los arquitectos e ingenieros usan estructuras, principios y simulaciones para probar si hay debilidades en los prototipos. 8. ¿“Resistente” significa lo mismo que “fuerte”? Depende de varios factores. A veces, las estructuras o los materiales flexibles son más resistentes que los firmes y fuertes. Pide a tus estudiantes que recopilen sus respuestas con texto o imágenes en la herramienta de documentación.

Construye y programa un simulador de terremotos y edificios de prueba Los estudiantes seguirán las instrucciones de construcción para crear un simulador de terremotos. Con este dispositivo, ellos recopilarán evidencia para decidir qué edificio pasaría la prueba contra terremotos. 1. Construye un simulador de terremotos. El modelo para el temblor que se usó en el proyecto usa un pistón para empujar y jalar la placa de prueba. El nivel de potencia del motor del programa determina la amplitud del terremoto generado.

2. Programa el simulador. Este programa comenzará mostrando el número 0 en la pantalla. Después, repetirá una serie de acciones cinco veces. Agregará el número 1 a la pantalla, que aumentará la magnitud de la sacudida, encenderá el motor en esa magnitud por 2 segundos y después esperará 1 segundo.

Importante Con este programa, si los estudiantes quieren intentar con un terremoto más fuerte o más débil, necesitan cambiar la cantidad de ciclos. Deben sentirse libres para usar un programa por sí mismos.

Investiga el diseño de tu edificio Ahora que los estudiantes comprenden la forma en la que funciona el simulador de terremotos, déjalos que investiguen diferentes factores, aislando una variable a la vez.

1. Cambia la altura. Los estudiantes deben usar edificios bajos y altos, ambos con bases angostas (edificios A y B). Con el edificio alto en la base que se agitará, los estudiantes deben buscar la magnitud más pequeña en la que cae. Después, con ese mismo programa, deben probar si el edificio angosto o bajo puede resistir mejor. Los estudiantes deben poder descubrir que, con la misma área de la base, el edificio bajo puede resistir más que el edificio alto. Importante Es posible que los equipos tengan diferentes magnitudes en la investigación porque no todos los motores reaccionan exactamente igual. 2. Cambia el ancho de la base. Con el mismo programa, pídeles que prueben si el edificio alto con la base angosta (edificio B) puede resistir más que el edificio alto con la base ancha (edificio C). Los estudiantes deben poder descubrir que, con el área de la base más grande, un edificio alto puede resistir mucho mejor.

Investiga más (opcional, 45-60 minutos) Usa la sección “Investiga más” del proyecto del estudiante como una extensión opcional. No olvides que este tipo de tareas se extienden hasta las de la sección “Investigar” y están diseñadas para estudiantes con mayor edad o más avanzados. Pídeles a tus estudiantes que exploren más elementos que afectan la resistencia de los edificios a las vibraciones. 1. Cambia la magnitud. Pídeles a tus estudiantes que predigan lo que les pasaría a los edificios A, B y C si la magnitud del terremoto aumentara, por ejemplo, hasta el nivel 8. Pide que registren sus predicciones y que prueben cada caso. 2. Cambia edificios. Al aplicar el hecho de que una base más grande ayudará a un edificio a resistir una vibración más fuerte, desafía a tu salón a construir el edificio más alto que pudiera resistir un terremoto de nivel 8. Pídeles a los estudiantes que exploren diferentes composiciones: • Explora diferentes formas estructurales. • Introduce nuevos materiales. Sugerencia de colaboración Deja que los equipos comparen los diseños de sus edificios. Pídele a un equipo que describa y pruebe el trabajo del otro equipo: • ¿Cuáles son las fortalezas de la estructura? • ¿Cuáles son las debilidades de la estructura? • ¿El edificio resistirá la prueba del terremoto?

Llena el documento Pídeles a los estudiantes que documenten sus proyectos de varias formas: • Diles que tomen un video de cada prueba que lleven a cabo para probar sus afirmaciones. • Diles que comparen estas conclusiones con casos de la vida real. Sugerencias Los estudiantes pueden recopilar datos en un formato de tabla o en una hoja de cálculo. También pueden hacer una gráfica con los resultados de sus pruebas. Presenta resultados Al final de este proyecto, los estudiantes deben presentar los resultados de su investigación. Para mejorar la presentación de tus estudiantes: • Pídeles que describan qué factor influye en la estabilidad de un edificio. • Pídeles que comparen estas ideas con sus hallazgos. • Pídeles que pongan su explicación en contexto. • Pídeles que reflexionen sobre sus conclusiones. • Hablen sobre si sus resultados reflejan la realidad.

Rúbricas de evaluación Puedes usar estas rúbricas de evaluación con la cuadrícula de rúbricas de observación que encontrarás en el capítulo “Evalúa con WeDo 2.0”. Fase Explorar Durante la fase Explorar, asegúrate de que el estudiante participe de forma activa en los debates, que haga y responda preguntas y que pueda responder con sus propias palabras preguntas sobre terremotos. 1. El estudiante no puede dar respuestas ni participar en debates de forma adecuada. 2. El estudiante puede, con ayuda, dar respuestas o participar en debates de forma adecuada o describir elementos que pueden influir en la resistencia que tiene una estructura a los terremotos. 3. El estudiante puede dar respuestas de forma adecuada, participar en debates en clase y describir elementos que pueden influir en la resistencia que tiene una estructura ante un terremoto. 4. El estudiante puede ampliar las explicaciones en un debate y describir con detalle los factores que pueden influir en la resistencia que tiene una estructura ante un terremoto. Fase Crear Durante la fase Crear, asegúrate de que los estudiantes usen documentación para registrar predicciones y hallazgos, y que cambien solo una variable a la vez, a medida que llevan a cabo las investigaciones. 1. El estudiante no llena la documentación necesaria durante las investigaciones y rara vez muestra precisión al cambiar solo una variable cada vez durante las investigaciones. 2. El estudiante usa documentación, pero faltan algunos elementos críticos y muestra de forma inconsistente el cambio de una sola variable cada vez durante las investigaciones. 3. El estudiante usa documentación adecuada para registrar predicciones y hallazgos o, en general, muestra precisión en el cambio de una sola variable cada vez durante las investigaciones. 4. El estudiante usa documentación de forma excelente para registrar predicciones y hallazgos o muestra precisión consistentemente en el cambio de una sola variable cada vez durante las investigaciones. Fase Compartir Durante la fase Compartir, asegúrate de que el estudiante pueda utilizar eficazmente los documentos y la comunicación verbal para explicar lo que está pasando con el simulador de terremotos y la conclusión de los resultados de las pruebas. 1. El estudiante no da explicación, ni en su documento ni de forma verbal. 2. El estudiante utiliza ineficazmente los documentos y la comunicación verbal para explicar lo que está pasando y lo que puede concluirse. La explicación puede estar incompleta o puede ser imprecisa. 3. El estudiante utiliza eficazmente los documentos y la comunicación verbal para explicar lo que está pasando y lo que puede concluirse. 4. El estudiante utiliza eficazmente los documentos y la comunicación verbal para ofrecer una explicación sofisticada y precisa de lo que está pasando y lo que puede concluirse. Rúbricas de evaluación Puedes usar estas rúbricas de evaluación con la cuadrícula de rúbricas de observación que encontrarás en el capítulo “Evalúa con WeDo 2.0”. Fase Explorar Durante la fase Explorar, asegúrate de que el estudiante pueda explicar de forma eficaz sus propias ideas y lo que comprendió en relación con las preguntas planteadas. 1. El estudiante no puede compartir sus ideas sobre las preguntas planteadas durante la fase Explorar. 2. El estudiante puede, con ayuda, compartir sus ideas sobre las preguntas planteadas durante la fase Explorar. 3. El estudiante expresa de forma aceptable sus ideas sobre las preguntas planteadas durante la fase Explorar. 4. El estudiante da detalles para ampliar la explicación de sus ideas sobre las preguntas planteadas durante la fase Explorar. Fase Crear Durante la fase Crear, asegúrate de que el estudiante haga las elecciones adecuadas (es decir, captura de pantalla, imagen, video, texto) y que siga las expectativas establecidas para documentar sus hallazgos. 1. El estudiante no documenta los hallazgos durante la investigación. 2. Los estudiantes recopilan documentación de sus hallazgos, pero la documentación no está completa o no cumple todas las expectativas establecidas. 3. El estudiante documenta de forma aceptable los hallazgos para cada componente de la investigación y toma las decisiones adecuadas. 4. El estudiante usa una variedad de métodos adecuados para la documentación y supera las expectativas establecidas. Fase Compartir Durante la fase Compartir, asegúrate de que el estudiante use evidencia de su propio texto y su video para explicar ideas, incluyendo lo que pasó y por qué. 1. El estudiante no usa evidencia de su propio texto ni del video y no puede explicar ideas, incluyendo lo que pasó y por qué. 2. El estudiante usa alguna evidencia de su propio texto y del video, pero no puede explicar ideas completamente, incluyendo lo que pasó y por qué. 3. El estudiante usa evidencia de su propio texto y del video para explicar ideas, incluyendo lo que pasó y por qué. 4. El estudiante usa una variedad de evidencias de su propio texto y del video para explicar ideas detalladamente, incluyendo lo que pasó y por qué.

Para garantizar el éxito, considera dar más orientación sobre construcción y programación, como: • Explicar cómo llevar a cabo una investigación. • Utilizar evidencia para estructurar explicaciones. • Ofrecerles experiencias adicionales con variables aisladas para probar hipótesis. Además, sé específico al establecer las expectativas para la presentación y documentación de los hallazgos de los estudiantes. Sugerencia Deja un tiempo adicional para que los estudiantes más avanzados construyan y programen para que puedan usar sus propias interrogantes para diseñar sus propias investigaciones. Los estudiantes podrían cambiar parámetros, como el nivel del simulador de terremotos, los materiales que se usan para construir los edificios, o la superficie en la que prueban sus edificios. Investiga más Los estudiantes diseñarán el edificio más alto resistente a un terremoto de 8 grados. Ellos aplicarán aprendizajes de la investigación anterior. Posibles equivocaciones de los estudiantes Es posible que los estudiantes crean que los terremotos suceden en lugares al azar en la Tierra. La mayor parte de la actividad sísmica del mundo está relacionada con los límites de la placa tectónica. Aunque se pueden formar grietas superficiales durante un terremoto, debido a los deslizamientos o a las fallas en la tierra, la tierra no se “abre” a lo largo de la línea de la falla.