SPIKE™ Essential

Como Usar Ideias Inspiradas na Natureza

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.

45-90 min
Avançado
1º ano
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Preparar

(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)

Envolver

(Toda a classe, 10 minutos)

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  • 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.

Explorar

(Pequenos grupos, 25 minutos)

  • 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.

Explicar

(Toda a classe, 10 minutos)

  • 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)

Explicar

(Toda a classe, 10 minutos)

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

Elaborar

(Toda a classe, 30 minutos)

  • 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.

Avaliar

(Toda a classe, 5 minutos)

  • 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...

Diferenciação

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.

Extensão

  • 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.

Suporte ao Professor

Estudantes vão:

  • Identificar partes externas do corpo que capacitam os animais a crescer e sobreviver.
  • Projetar uma solução para um problema humano que imita uma estrutura animal externa.
  • Descrever o projeto, incluindo seus materiais e como ele funciona para resolver o problema humano selecionado.

(um para cada dupla de estudantes)

  • Conjunto SPIKE™ Essential LEGO® Education
  • Dispositivo com o aplicativo SPIKE LEGO Education instalado
  • Consulte Preparar - Materiais.
  • EF02CI01 - Identificar de que materiais (metais, madeira, vidro etc.) são feitos os objetos que fazem parte da vida cotidiana, como esses objetos são utilizados e com quais materiais eram produzidos no passado.
  • EF02CI02 - Propor o uso de diferentes materiais para a construção de objetos de uso cotidiano, tendo em vista algumas propriedades desses materiais (flexibilidade, dureza, transparência etc.).
  • EF01CO05 - Representar informação usando diferentes codificações.
  • EF01LP25 - Produzir, tendo o professor como escriba, recontagens de histórias lidas pelo professor, histórias imaginadas ou baseadas em livros de imagens, observando a forma de composição de textos narrativos (personagens, enredo, tempo e espaço).
  • EF01MA06 - Construir fatos básicos da adição e utilizá-los em procedimentos de cálculo para resolver problemas.

Extensão de Linguagem e Literatura

  • EF01LP16 - Ler e compreender, em colaboração com os colegas e com a ajuda do professor, quadras, quadrinhas, parlendas, trava-línguas, dentre outros gêneros do campo da vida cotidiana, considerando a situação comunicativa e o tema/assunto do texto e relacionando sua forma de organização à sua finalidade.

Material do aluno

Planilha do Aluno

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