Como Usar Ideias Inspiradas na Natureza

(OBSERVAÇÃO: esta aula contém duas partes, A e B. As duas são importantes para concluir o aprendizado estabelecido no padrão. Se não houver tempo suficiente, examine as duas partes para escolher os elementos que atendem às necessidades dos estudantes.)

Nesta aula, o principal aprendizado é sobre projetos de engenharia e biomimética (quando seres humanos se inspiram na natureza para desenvolver soluções para problemas humanos). Estudantes vão projetar e construir uma solução desse tipo.
A aula fornece algumas sugestões como inspiração. Incentive os estudantes a projetar e construir ideias próprias para resolver o problema humano que escolherem. Reforce que não existe um único modelo correto.

• Conhecimento Científico Prévio – Aprendendo com a Natureza: Biomimética é o processo de se inspirar em outros seres vivos ao desenvolver soluções para problemas humanos.
  • A inspiração pode vir da compreensão de como os organismos usam seus órgãos dos sentidos ou outras estruturas internas e externas, incluindo estruturas e processos microscópicos.
  • Nesta aula, os estudantes deverão se limitar a imitar somente a estruturas externas que são visíveis aos olhos humanos.
  • Os exemplos fornecidos são recomendações e se relacionam com luz e som (para manter a coerência com a unidade). Escolha o número e os tipos de exemplos que atendem às necessidades de aprendizado de seus estudantes.
  • Para dar apoio às invenções dos grupos, compartilhe também imagens/informações sobre partes variadas dos corpos de animais para inspiração.
• Conhecimento Prévio de Construção – Aprendendo com a Natureza: usando os materiais principais de ciência, compartilhe informações, imagens e definições.
  • Dentre as partes externas dos corpos de animais, podemos mencionar: chifres, pelos, brânquias, pernas articuladas, asas, bicos, olhos, penas, escamas, orelhas, ferrões, antenas, narizes, pálpebras, conchas, cores vívidas ou padrões de cores.
  • Os animais usam suas partes do corpo para se reproduzir, crescer e sobreviver em seu ambiente: eles se protegem mesclando-se ao ambiente, protegendo seus corpos ou mantendo os predadores longe.
  • As pessoas se inspiram na natureza para criar invenções. Exemplos de luz e som: 1) modelar lâmpadas de LED com base nos vaga-lumes, permitindo uma maior produção de luz usando menos energia; (2) projetar trens ou peças de turbinas eólicas com base no bico de um martim-pescador para serem mais silenciosos e incomodarem menos a vizinhança; (3) projetar materiais que mudam de cor de acordo com a intensidade da luz, permitindo que pessoas e máquinas se mesclem com o ambiente onde se encontram.
  • Invenções conhecidas e suas inspirações: aviões – asas de pássaros; helicópteros – libélulas e beija-flores; capacetes – cascos de tartarugas; formato do submarino – baleias; braços artificiais – trombas de elefantes (aula “Estruturas Animais”)
  • Vocabulário principal: partes do corpo, sobreviver, invenção
• Experiência em Construção e Programação: consulte as sugestões apresentadas no Plano da Unidade. Para esta aula, também é uma boa ideia:
  • Reforçar o conteúdo, conferindo todos os tutoriais no menu Iniciar do aplicativo SPIKE.
  • Fazer uma ou mais aulas da unidade “Ciência: Veja. Ouça. Construa!” para adquirir experiência de construção e se familiarizar com os Blocos de Ícones no aplicativo SPIKE.
  • Explicar que, nesta aula, a programação é opcional.
• Materiais: usando o pano de fundo mencionado acima, escolha e localize informações, vídeos e imagens apropriados para a faixa etária sobre: (1) partes externas de animais; e (2) biomimética. Posteriormente, pesquise “exemplos de biomimética” ou “exemplos de biomimética + luz e som”. Defina como você apresentará as informações científicas: quantos exemplos, onde compartilhar as informações, quantas alternativas oferecer etc. Disponibilize materiais artísticos para que os estudantes possam produzir modelos melhores.

PARTE A (45 minutos)

• Apresente os personagens principais da história e o primeiro desafio: Daniel, Sofie, Leo e Maria aprenderam que algumas lâmpadas foram inspiradas na maneira como vaga-lumes produzem luz. Ajude-os a aprender sobre outras ideias inspiradas na natureza.

• PENSAR – Compartilhe os exemplos de biomimética e de partes de animais que você disponibilizou e promova uma discussão rápida sobre os tópicos da aula.

  • Vejam essas fotos. Como os animais usam essas partes para sobreviver? As pessoas também podem fazer isso? (As respostas variam de acordo com as imagens de biomimética que você encontrou: Não, as pessoas não conseguem usar isso – vaga-lume; voar ou usar bicos para se mover em silêncio – pássaros; fazer mergulhos profundos na água – baleia; colocar a cabeça dentro do casco – tartaruga.)
  • Vocês conseguem dar exemplos de invenções humanas que lembram o que os animais conseguem fazer? (Exemplos: asas de avião e hélices de helicóptero nos permitem voar como pássaros e insetos; submarinos nos permitem mergulhar como baleias; capacetes protegem nossas cabeças como o casco da tartaruga; lâmpadas produzem luz como um vaga-lume; trens e turbinas eólicas que se movem silenciosamente como um pássaro)
  • Vejam mais algumas fotos. Que partes dos corpos de animais elas mostram? (As respostas variam de acordo com as imagens que você vai apresentar: chifres, pelos, brânquias, pernas articuladas, asas, bicos, olhos, penas, escamas, orelhas, ferrões, antenas, narizes, pálpebras, conchas, cores vívidas ou padrões de cores.)
  • Pensem sobre as diferentes partes do corpo de um animal. Qual problema humano elas poderiam nos ajudar a resolver? (Peça a contribuição de estudantes para servir de referência para todo o grupo.)

• Distribua um Conjunto SPIKE^™ Essential e um dispositivo para cada grupo.

• Enquanto os estudantes trabalham, explique que eles podem projetar e construir qualquer solução para qualquer problema humano, usando a inspiração de qualquer animal. Algumas sugestões são apresentadas na etapa “Envolver”. Reforce que não há um só modelo correto e que a programação é opcional nesta aula de projeto aberto.

• Peça para os estudantes:

  • Com base na inspiração apresentada na etapa “Envolver”, escolher um problema humano para resolver e a parte do corpo de um animal que pode ajudar na solução.
  • Desenhar a ideia deles, incluindo a parte do corpo do animal que inspirou o projeto e como ele vai ajudar as pessoas. (Peça para os estudantes nomearem a parte do corpo do animal e circular, rotular ou mostrar como ela será usada na ideia deles.)
  • Pensar nos melhores materiais a serem usados.
  • Começar a CONSTRUIR um modelo com base na ideia.
  • (Opcional) Começar a PROGRAMAR o modelo para mostrar como ele funciona.

• Na metade do tempo dado para a atividade, peça para os estudantes trocarem ideias conforme a rotina em sala de aula e, depois, atualizarem seus modelos com base nos compartilhamentos.

  • Testar o modelo e mudá-lo para que funcione da forma pretendida.

• Faça um brainstorming sobre as formas de combinar os materiais artísticos e os elementos LEGO^® nos projetos. Incentive os estudantes a usar a criatividade para definir o problema a ser resolvido e os materiais a serem utilizados.

• Reúna os estudantes para compartilhar.

• Peça para cada grupo compartilhar e explicar o projeto em andamento (modelos e esboços), incluindo:

  • O problema que eles querem resolver e por que eles querem resolvê-lo.
  • Em qual parte do corpo animal eles se inspiraram e como o animal a usa.
  • Como eles querem que a invenção funcione. (Os estudantes podem descrever verbalmente ou mostrar visualmente o processo de suas soluções, mas não precisam completar um modelo funcional.)
  • Se o projeto funcionou ou se precisaram mudá-lo.
  • Desafios de projeto com os quais eles precisam de ajuda.

Se quiser proceder para a Parte B – Explicar, peça para os estudantes não mexerem nos modelos ou dê tempo para eles os reconstruírem.

PARTE B (45 minutos)

• Repita as etapas da Parte A – Explicar para mais grupos demonstrarem e explicarem seu aprendizado.

• Peça para os estudantes:

  • (10 min) Continuarem a iterar e testar os modelos até que eles funcionem conforme o esperado.
  • (15 min) Demonstrarem a invenção e mostrar como ela resolve um problema humano, tendo como inspiração uma parte do corpo de um animal.

• (5 min) Incentive os estudantes a compartilhar conhecimentos, ideias ou habilidades que:

  • Tenham ajudado a concluir o desafio.
  • Eles tenham aprendido durante a construção.

• Peça aos estudantes que guardem os conjuntos e organizem as áreas de trabalho.

• Faça perguntas orientadoras para incentivar os estudantes a pensar e a tomar decisões durante o processo de concepção, construção e programação.

Lista de Verificação de Observações

• Recapitule os objetivos de aprendizagem (caixa de Suporte ao Professor).
• Use a lista de verificação para observar o progresso dos estudantes:
  • A descrição e o projeto deles identificam alguns exemplos de como os animais usam estruturas externas para sobreviver (usando as informações científicas fornecidas).
  • O projeto deles resolve um problema humano e contém uma característica que imita uma parte específica do corpo de um animal. (Os estudantes podem descrever verbalmente ou mostrar visualmente o processo de suas soluções, mas não precisam completar um modelo funcional.)
  • Eles descrevem os materiais que usaram e as características do projeto.

Autoavaliação

Peça para cada estudante escolher o bloco que acredita representar melhor seu desempenho.

• Peça azul: Acredito que consigo seguir as instruções para criar um programa.
• Peça amarela: Consigo seguir as instruções para criar um programa.
• Peça verde: Consigo seguir as instruções para criar um programa e também ajudar um colega a fazê-lo.

Avaliação por Pares

Em pequenos grupos, oriente os estudantes a discutirem suas experiências de trabalho em equipe.
Incentive-os a usar declarações como estas:

• Gostei quando você...
• Gostaria de saber mais sobre como você...

Para simplificar esta aula:

• Reduza o número de opções ou apresente um problema humano específico, conectando-o com uma estrutura externa animal específica. Enfatize que os estudantes podem construir sua solução sem usar o Hub e sem programação.

Para aumentar a dificuldade:

• Solicite que os estudantes PROGRAMEM o modelo para mostrar como a invenção funciona. Se quiser, oriente-os a estender o desafio da etapa “Elaborar”, combinando duas ou mais estruturas para resolver vários problemas.

• Peça para estudantes transformarem o desenho do projeto (feito na etapa “Explorar) em um folheto ou propaganda da invenção deles. Eles deverão usar setas, círculos e rótulos para explicar como a invenção funciona. Eles também podem adicionar algumas palavras ou uma frase explicando por que as pessoas deveriam usar a invenção.

Caso haja uma discussão, esta aula se estenderá além dos 45 minutos.