Desafio do Isolante Térmico Espacial

Desenvolvida por: Inara … (com assistência da tecnologia Profy)
Área do Conhecimento/Disciplinas: Ciências da Natureza
Temática: Termologia e Materiais

Nesta atividade prática, os estudantes do 2º ano do Ensino Médio serão desafiados a projetar e testar um isolante térmico que poderia ser empregado em trajes espaciais, utilizando para isso materiais de fácil acesso. A proposta requer que eles apliquem conhecimentos de transferência de calor para selecionar materiais com alta eficiência isolante e montem um protótipo. Este protótipo será submetido a testes usando uma fonte de calor, como uma lâmpada, com o objetivo de minimizar a transferência de calor para seu interior. Os alunos devem utilizar instrumentos de medição adequados para registrar dados durante os testes. Posteriormente, deverão apresentar suas descobertas, justificando suas escolhas de materiais e design com base em princípios científicos relacionados à termologia. Esta atividade explora a prática da metodologia ativa, especificamente Atividade Mão-na-massa e Aprendizagem Baseada em Projetos, incentivando os alunos a desenvolverem habilidades de pesquisa, trabalho em equipe, pensamento crítico e comunicação eficaz.

Objetivos de Aprendizagem

Este projeto visa proporcionar aos alunos uma compreensão aprofundada da transferência de calor e do isolamento térmico, fundamentais para o design de trajes espaciais. Busca-se desenvolver habilidades de investigação científica, como a formulação de hipóteses, realização de experimentos e análise de dados. A atividade estimula a criatividade no desenvolvimento de soluções inovadoras e sustentáveis, promovendo o uso de materiais acessíveis e incentivando uma conscientização sobre a escolha e o manejo dos recursos. Além disso, objetiva-se melhorar a capacidade dos alunos de apresentar e defender suas ideias baseadas em evidências científicas, preparando-os para debates e discussões acadêmicas.

  • Compreender os processos de transferência de calor e sua importância no design de trajes espaciais.
  • Desenvolver habilidades práticas de investigação científica e pensamento crítico.
  • Aplicar conhecimentos de termologia na seleção de materiais com propriedades isolantes.
  • Fomentar a criatividade e inovação na resolução de problemas práticos.
  • Aprimorar habilidades de comunicação científica e argumentação baseada em evidências.

Conteúdo Programático

A temática central deste projeto integra conceitos de termologia, incluindo condução, convecção e radiação, e sua aplicação no isolamento térmico. Discutir-se-á a importância da escolha de materiais com propriedades específicas para o design de trajes espaciais, e como essas escolhas impactam a eficiência do isolamento térmico. Através da experimentação prática, os alunos explorarão como diferentes materiais afetam a transferência de calor, utilizando isso para fundamentar a construção de seus protótipos. Além disso, a atividade incorpora noções de sustentabilidade e o uso consciente dos recursos naturais.

  • Princípios de transferência de calor: condução, convecção e radiação.
  • Propriedades dos materiais e sua eficiência como isolantes térmicos.
  • Design e teste de protótipos para aplicação em trajes espaciais.
  • Uso de instrumentos de medição em experimentação científica.
  • Apresentação e argumentação baseada em dados experimentais.

Metodologia

A metodologia escolhida para esta atividade engaja os alunos em um processo de Aprendizagem Baseada em Projetos, incentivando uma abordagem mão-na-massa. Os estudantes irão trabalhar em grupos para projetar, construir e testar seus protótipos de isolantes térmicos, aplicando diretamente os conceitos aprendidos em sala de aula. A colaboração e discussão em grupo são fundamentais, permitindo a troca de ideias e o desenvolvimento conjunto de soluções. Diferentes etapas do projeto, incluindo pesquisa, design, construção e teste, promovem uma vivência diversificada e completa do processo científico.

  • Trabalho em grupo para fomentar colaboração e troca de ideias.
  • Design, construção e teste de protótipos com base em conhecimento científico.
  • Uso de instrumentos de medição para coleta de dados.
  • Análise e interpretação de dados para melhorias dos protótipos.
  • Apresentação e defesa das soluções desenvolvidas perante a turma.

Aulas e Sequências Didáticas

A atividade será desenvolvida ao longo de duas aulas de 50 minutos. Na primeira aula, ocorrerá a introdução do projeto, discussão dos conceitos de termologia e planejamento do protótipo. A segunda aula será dedicada à construção, teste do protótipo e coleta de dados. Posteriormente, os alunos irão preparar suas apresentações para defender suas soluções em uma sessão final de partilha.

  • Aula 1: Introdução ao projeto, discussão teórica e planejamento dos protótipos.
  • Aula 2: Construção, teste dos protótipos e coleta de dados.

Avaliação

A avaliação será baseada na aplicação prática dos conhecimentos teóricos, habilidades de resolução de problemas, trabalho em equipe, inovação no design do protótipo, análise de dados, e a capacidade de comunicar os resultados. Os estudantes serão avaliados individualmente e em grupo, considerando o processo de desenvolvimento do projeto, eficácia do isolante térmico produzido, clareza e profundidade das apresentações, bem como a capacidade de argumentação e defesa de suas escolhas com base em princípios científicos. Serão utilizadas rubricas para avaliar cada aspecto da atividade, garantindo uma avaliação justa e abrangente.

Materiais e ferramentas:

Para a realização desta atividade, será necessário proporcionar aos alunos acesso a uma variedade de materiais comuns e recicláveis com potencial isolante, instrumentos de medição como termômetros, fontes de calor controláveis (ex.: lâmpadas), computadores ou tablets para pesquisa e documentação do processo, e espaços adequados para a montagem e teste dos protótipos. O ambiente deve ser seguro e propício para atividades experimentais.

  • Materiais variados para o protótipo (tecidos, plásticos, espumas, etc.)
  • Instrumentos para medição de temperatura
  • Fonte de calor controlável (lâmpada)
  • Computadores ou tablets
  • Espaço adequado para testes

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