Conjunto Principal WeDo 2.0

Estruturas Resistentes

Investigando quais características de uma construção ajudariam a torná-la resistente a um terremoto usando um simulador de terremotos construído a partir de peças LEGO.

120+ min.
Intermediário
3º ao 5º ano
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Preparação

(30 min.)

• Leia a preparação geral no capítulo “Gestão de Sala de Aula”;
• Leia sobre o projeto para que você tenha uma boa ideia do que fazer;
• Defina como você quer apresentar este projeto: Use o vídeo fornecido no Software WeDo 2.0 ou use um material de sua escolha;
• Determine o resultado final deste projeto: os parâmetros para apresentar e produzir a documentação/registro;
• Certifique-se de que o tempo permite que as expectativas sejam atendidas.

Fase Explorar

(30-60 min.)

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O vídeo introdutório pode definir a etapa para que as seguintes ideias sejam analisadas e discutidas com os estudantes para este projeto.

Vídeo introdutório
Aqui estão alguns pontos de discussão sugeridos para o vídeo:

  1. Desde que foi formada, a Terra vem sofrendo alterações em sua forma. Como grandes pedaços de biscoito sendo empurrados na superfície de uma camada de mel, as placas tectônicas que compõem a Terra deslizam, se tocam e colidem.
  2. Ao fazer isso, este atrito cria vibrações na superfície da Terra.
  3. Durante um terremoto, dependendo da força das vibrações e de uma variedade de outros fatores, os prédios e outras estruturas podem ser danificados ou destruídos. 4
  4. Atualmente, é possível a construção de prédios mais resistentes do que há muitas décadas graças às descobertas científicas que levaram a melhorias nos projetos.
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Perguntas para discussão
Durante a fase Explorar, estas perguntas são importantes para explorar ideias iniciais dos estudantes e/ou sistematizar um aprendizado anterior para avaliar a expectativa de desempenho para este projeto.

Peça aos estudantes que registrem o que entenderam sobre as questões abaixo e consulte novamente estas perguntas durante e depois da fase Criar.

  1. O que causa os terremotos e quais são os perigos que eles criam?
    Terremotos
    são vibrações da crosta terrestre causadas pelo movimento da placa tectônica.
  2. Como os cientistas classificam a força de um terremoto?
    Os cientistas classificam terremotos em uma escala que eles chamam de escala Richter. Quanto mais distante o número está do nº 1, em uma escala de 1 a 10, mais fortes são as vibrações.
  3. Quais elementos podem influenciar a resistência dos prédios durante os terremotos?
    Esta resposta deve servir como a hipótese dos estudantes. Isto significa que neste ponto, a resposta dos seus estudantes pode estar incorreta.

Outras questões a serem exploradas

  1. O que você observou sobre a relação entre o tamanho da área útil de cobertura de um prédio, sua altura e sua habilidade de resistir ao impacto de um terremoto?
    As estruturas que são altas ou finas geralmente são menos estáveis e são mais passíveis de cair quando submetidas a forças laterais.
  2. Como você fez para garantir que os testes fossem mantidos equitativos, a cada vez?
    Alterou-se apenas um parâmetro por vez nos testes.
  3. Quais outros fatores seriam importantes na investigação?
    Considerar a estrutura dos projetos e a utilização de diferentes materiais são outros fatores importantes quando se testa a resistência de construções.
  4. Como os prédios modernos são projetados para resistir a terremotos?
    Arquitetos e engenheiros usam estruturas, princípios e simulações para testar protótipos quanto às suas deficiências.
  5. “Resistente” significa o mesmo que “forte”? Depende de uma variedade de fatores. Às vezes, estruturas ou materiais flexíveis são mais resistentes do que aqueles rígidos e fortes.

Fase Criar

(45–60 min.)

Construir e programar um simulador de terremotos e fazer modelos de prédios
Os estudantes irão seguir as instruções de construção para criar um simulador de terremotos. Com este dispositivo, eles irão reunir evidências para decidir qual prédio seria aprovado em um “teste de terremoto”.

1. Construa um simulador de terremoto.
O modelo de estremecimento usado no projeto usa um pistão para empurrar e puxar a placa de teste. O nível de potência do motor da programação determina a amplitude do terremoto gerado.

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2. Programe o simulador.
Esta programação irá começar exibindo o nº 0 na tela. Depois, repetirá uma série de ações cinco vezes. Adicionará ao visor o nº 1, o que se tornará a magnitude de estremecimento, ligará o motor para aquela magnitude por 2 seg. e, depois, aguardará 1 seg.

earthquake-program

Importante
Com esta programação, se os estudantes quiserem experimentar um terremoto mais forte ou mais fraco, eles precisam alterar o número de ciclos. Eles devem se sentir livres para usar uma programação própria.

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Investigar seu projeto de prédio
Agora que os estudantes entenderam como um simulador de terremotos funciona, deixe-os investigar diferentes fatores isolando uma variável por vez.

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1. Modifique a altura.
Os estudantes devem usar os prédios baixo e alto, ambos com bases estreitas (prédios A e B).

Com o prédio alto sobre a base de estremecimento, os estudantes devem encontrar a menor magnitude com que ele cai. Depois, com aquela mesma programação, eles devem testar se o prédio estreito ou baixo pode resistir melhor.

Os estudantes devem ser capazes de descobrir que, com a mesma área de base, o prédio baixo pode resistir melhor do que o prédio alto.

Importante
Devido ao fato de que nem todos os motores reagem exatamente da mesma forma, é possível que as equipes obtenham magnitudes diferentes na investigação.

2. Modifique a largura da base.
Com a mesma programação, oriente os estudantes a testarem se o prédio alto com a base estreita (prédio B) pode resistir melhor do que o prédio alto e estreito com a base larga (prédio C).

Os estudantes devem ser capazes de descobrir que, com uma área de base maior, um prédio alto pode resistir muito melhor.

Investigar mais com o simulador de terremotos
Use a seção “Investigar mais” do projeto como uma extensão opcional. Tenha em mente que estas tarefas se estendem sobre as anteriores e são designadas para estudantes mais velhos ou mais avançados.

Oriente seus estudantes a explorarem mais elementos que afetam a resistência dos prédios a vibrações.

1. Altere a magnitude.
Oriente os estudantes a fazerem a previsão do que aconteceria aos prédios A, B e C se a magnitude do terremoto fosse aumentada, por exemplo, até o nível 8.

Peça que registrem suas previsões e testem cada caso.

2. Modifique os prédios.
Aplicando o fato de que uma base maior irá ajudar um prédio a resistir a uma vibração mais forte, desafie sua classe a construir o prédio mais alto possível que resista a um terremoto de nivel 8.

Peça que explorem diferentes composições de prédios:
• Explore diferentes formatos estruturais;
• Apresente novos materiais.

Sugestão de colaboração
Permita que as equipes comparem seus projetos de prédio. Peça que uma equipe descreva e teste o trabalho de outra equipe:
• Quais são os pontos fortes da estrutura?
• Quais são os pontos fracos da estrutura?
• O prédio irá resistir ao “teste de terremoto”?

Fase Compartilhar

(45-60 min.)

Concluir o Registro
Oriente os estudantes a documentarem/registrarem seus projetos de diferentes formas:
• Peça aos estudantes para gravarem um vídeo de cada teste que eles realizarem a fim de provar suas alegações;
• Peça aos seus estudantes para compararem estas conclusões com situações reais.

Sugestões
Os estudantes podem coletar dados em formato de gráfico ou planilha. Os estudantes também podem fazer gráficos dos resultados dos seus testes

Apresentar os resultados
Ao final deste projeto, os estudantes devem apresentar o resultado das suas investigações.

Para aprimorar as apresentações dos estudantes:
• Peça a eles para descreverem qual fator influencia a estabilidade de um prédio;
• Peça que eles comparem estes pensamentos com suas descobertas;
• Peça a eles para contextualizarem suas explicações;
• Peça que eles reflitam sobre as suas conclusões;
• Discuta se os resultados obtidos refletem a realidade.

Escala de proficiência dos estudantes

Escala de proficiência dos estudantes (conteúdos e competências científicas e tecnológicas)
Você pode usar a matriz/tabela de observação do nível de proficiência dos estudantes, que você encontrará no capítulo “Avaliação” e considerar:

Fase Explorar
Durante a fase Explorar, certifique-se de que o estudante está ativamente envolvido nas discussões, pergunta e responde dúvidas e consegue responder em suas próprias palavras perguntas sobre terremotos.
Considere as seguintes observações:

  1. O estudante é incapaz de fornecer respostas a dúvidas ou de participar das discussões de forma adequada.
  2. O estudante é capaz de, através de solicitação, fornecer respostas a dúvidas ou de participar de discussões de forma adequada ou de descrever elementos que possam influenciar a resistência de uma estrutura a terremotos.
  3. O estudante é capaz de fornecer respostas adequadas a dúvidas, de participar de discussões em sala e de descrever elementos que possam influenciar a resistência de uma estrutura a um terremoto.
  4. O estudante é capaz de estender as explicações na discussão e de descrever em detalhes os fatores que podem influenciar a resistência de uma estrutura a um terremoto.

Fase Criar
Durante a fase Criar, certifique-se de que os estudante registram as previsões e descobertas e alteram apenas uma variável por vez enquanto conduzem as investigações.

Considere as seguintes observações:

  1. O estudante não conclui todos os registros necessários ao longo das investigações e raramente apresenta precisão na alteração de apenas uma variável por vez durante as investigações.
  2. O estudante registra, mas alguns elementos essenciais estão ausentes, além de apresentar de forma inconsistente precisão na alteração de apenas uma variável por vez durante as investigações.
  3. O estudante registra adequadamente suas previsões e descobertas ou apresenta, de forma geral, precisão na alteração de apenas uma variável por vez durante as investigações.
  4. O estudante registra de forma excelente suas previsões e descobertas ou apresenta de forma consistente precisão na alteração de apenas uma variável por vez durante as investigações.

Fase Compartilhar
Durante a fase Compartilhar, certifique-se de que o estudante consegue usar de forma eficaz registros e comunicação verbal para explicar o que está acontecendo com o simulador de terremotos e o que pode ser concluído a partir dos resultados dos testes.
Considere as seguintes observações:

  1. O estudante não oferece explicações, nem em seus registros, nem através de comunicação verbal.
  2. O estudante usa sem eficiência os registros e a comunicação verbal para explicar o que está acontecendo e o que pode ser concluído. A explicação pode estar incompleta ou imprecisa.
  3. O estudante usa com eficiência os registros e a comunicação verbal para explicar o que está acontecendo e o que pode ser concluído.
  4. O estudante usa com eficiência os registros e a comunicação verbal para oferecer uma explicação sofisticada e precisa do que está acontecendo e do que pode ser concluído.

Escala de proficiência dos estudantes (comunicação e registro)
Você pode usar a matriz/tabela de observação do nível de proficiência dos estudantes, que você encontrará no capítulo “Avaliação” e considerar:

Fase Explorar
Durante a fase Explorar, certifique-se de que o estudante pode explicar de forma eficaz suas próprias ideias e compreensão em relação às dúvidas colocadas.
Considere as seguintes observações:

  1. O estudante é incapaz de compartilhar suas ideias em relação às dúvidas colocadas durante a fase Explorar.
  2. O estudante é capaz, através de solicitação, de compartilhar suas ideias em relação às dúvidas colocadas durante a fase Explorar.
  3. O estudante expressa de forma adequada suas ideias em relação às dúvidas colocadas durante a fase Explorar.
  4. O estudante usa detalhes para estender as explicações das suas ideias em relação às dúvidas colocadas durante a fase Explorar.

Fase Criar
Durante a fase Criar, certifique-se de que o estudante faz escolhas apropriadas (ou seja, captura de tela, imagem, vídeo, texto) e segue as expectativas estabelecidas para registrar as descobertas.
Considere as seguintes observações:

  1. O estudante falha em registrar as descobertas durante a investigação.
  2. O estudante reúne registros das suas descobertas, mas esses registros estão incompletos ou não seguem todas as expectativas estabelecidas.
  3. O estudante registra de forma adequada as descobertas para cada componente da investigação e faz escolhas apropriadas nas seleções.
  4. O estudante registra de diversas formas, utilizando as melhores possibilidades de registro para cada caso, e excede as expectativas estabelecidas.

Fase Compartilhar
Durante a fase Compartilhar, certifique-se de que o estudante usa evidências do seu próprio texto e vídeo de registro para explicar ideias, incluindo o que aconteceu e o porquê.
Considere as seguintes observações:

  1. O estudante não usa evidências do seu próprio texto e vídeo de registro e não consegue explicar ideias, incluindo o que aconteceu e o porque.
  2. O estudante usa algumas evidências do seu próprio texto e vídeo de registro, não consegue explicar totalmente ideias, incluindo o que aconteceu e o porquê.
  3. O estudante usa evidências do seu próprio texto e vídeo de registro para explicar ideias, incluindo o que aconteceu e o porquê.
  4. O estudante usa uma variedade de evidências do seu próprio texto e vídeo de registro para explicar completamente ideias, incluindo o que aconteceu e o porquê.

Ampliação do trabalho

Para garantir maior sucesso na atividade, dê mais orientações durante a construção e a programação, como:
• Explique como conduzir uma investigação;
• Use evidências para construir explicações;
• Ofereça a eles experiências adicionais com variáveis isoladas para testar hipóteses.

Seja específico ao estabelecer expectativas para os estudantes apresentarem e documentarem/resgistrarem suas descobertas.

Sugestão
Para estudantes mais experientes, dê tempo extra para a construção e programação, de forma que eles possam usar suas próprias dúvidas para projetar suas próprias investigações. Os estudantes podem alterar os parâmetros, como o nível do simulador de terremotos, os materiais usados para construir os prédios ou a superfície sobre a qual eles testaram suas construções.

Investigar mais
Os estudantes irão projetar o prédio mais alto resistente a um terremoto de grau 8. Eles irão aplicar os aprendizados da investigação anterior.

Possíveis equívocos dos estudantes
Os estudantes podem acreditar que os terremotos acontecem em locais aleatórios ao redor da terra. A maioria das atividades sísmicas do mundo está associada com os limites de placas tectônicas. Enquanto fendas rasas podem se formar durante um terremoto, devido a deslizamentos de terra ou falhas no solo, o chão não “se abre” ao longo de uma linha de falha.

Suporte ao Professor

Neste projeto, vocês irão:
Explorar a origem e a natureza de terremotos.
Criar e programar um dispositivo que permitirá que vocês testem os projetos de prédios.
Registrar evidências e apresentar suas descobertas sobre quais designs de estrutura são melhores para resistir a terremotos.

Conjunto Principal LEGO Education WeDo 2.0
Software do WeDo 2.0 ou App de Programação

Material do aluno

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