Desafio dos Protótipos Sustentáveis

Desenvolvida por: Fellyp… (com assistência da tecnologia Profy)

Área do Conhecimento/Disciplinas: Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Temática: Sustentabilidade e Termodinâmica

Nesta atividade, alunos do 2º ano do Ensino Médio serão instigados a se engajar em uma experiência educacional prática e significativa, dividindo-se em grupos para projetar e construir protótipos de sistemas térmicos sustentáveis. A partir do uso criativo de materiais recicláveis, os grupos deverão desenvolver sistemas inovadores—como refrigeradores solares ou coletores de água aquecida pelo sol—com o objetivo de minimizar impactos ambientais. A atividade abrangerá etapas fundamentais de pesquisa sobre conceitos de termodinâmica, aplicações práticas de princípios físicos, bem como a utilização de softwares de simulação para analisar o desempenho dos sistemas projetados. Além disso, o processo de construção física dos protótipos permitirá uma imersão nos desafios e potenciais soluções tecnológicas sustentáveis. No encerramento desta iniciativa educativa, cada grupo apresentará ao público seu projeto, destacando o funcionamento, benefícios ambientais e viabilidade de aplicações práticas. Este momento será também uma oportunidade para reflexão coletiva sobre a importância da sustentabilidade e da inovação no contexto atual.

Objetivos de Aprendizagem

O objetivo central desta atividade pedagógica é proporcionar aos alunos uma aprendizagem significativa e aplicada no campo da termodinâmica, focando na sustentabilidade. Pretende-se desenvolver competências relacionadas ao pensamento crítico, à inovação e ao trabalho colaborativo. Através da prática de projetar e construir sistemas térmicos sustentáveis, os alunos poderão compreender os princípios termodinâmicos envolvidos, aplicar conhecimentos adquiridos em situações concretas, entender a importância da reciclagem e do desenvolvimento sustentável, além de promover a reflexão sobre o papel da ciência e tecnologia na solução de problemas ambientais contemporâneos.

Compreender os princípios básicos da termodinâmica aplicados a sistemas sustentáveis
Desenvolver habilidades de pesquisa e aplicação de conhecimento em projetos práticos
Fomentar a inovação e criatividade por meio do design de sistemas térmicos com materiais recicláveis
Estimular o trabalho em equipe e a colaboração, valorizando a interdisciplinaridade e a troca de conhecimentos
Promover a reflexão crítica sobre sustentabilidade, inovação e seu impacto na sociedade

Habilidades Específicas BNCC

EM13CNT102: Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
EM13CNT103: Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
EM13CNT301: Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica.

Conteúdo Programático

A atividade engloba conceitos de termodinâmica básica e suas aplicações no desenvolvimento de tecnologias sustentáveis. Será abordado o estudo das leis da termodinâmica, transferência de calor, bem como a análise sobre como diferentes materiais e design de sistemas podem impactar na eficiência energética e na sustentabilidade. A incorporação da pesquisa e uso de softwares de simulação trará uma perspectiva atual e prática, preparando os alunos para enfrentar e propor soluções para desafios contemporâneos.

Princípios de termodinâmica
Materiais e técnicas de construção sustentável
Uso de softwares de simulação em projetos de engenharia
Análise de impacto ambiental e sustentabilidade
Apresentação e comunicação de projetos científicos

Metodologia

Utilizando uma abordagem que une Aprendizagem Baseada em Projetos, Aprendizagem Baseada em Jogos e atividades práticas, 'Mão-na-massa', esta atividade propõe uma imersão no processo criativo e construtivo. Os alunos serão guiados por um ciclo de planejamento, pesquisa, desenvolvimento e apresentação, incentivando a autonomia, o pensamento crítico e a colaboração. O uso de tecnologias digitais na simulação e análise dos protótipos favorece a aplicabilidade do conhecimento teórico em situações práticas.

Definição de equipes e introdução ao projeto
Pesquisa e planejamento dos sistemas a serem desenvolvidos
Construção dos protótipos com materiais recicláveis
Uso de softwares para simulação e melhoria dos projetos
Apresentação final dos projetos, discussão e feedback

Aulas e Sequências Didáticas

A atividade será desenvolvida em uma sequência de 1.2 aulas de 50 minutos. Inicialmente, haverá uma breve introdução aos conceitos-chave e ao objetivo do projeto. Na sequência, os alunos, em grupos, dedicarão o tempo à pesquisa, planejamento, e início da construção dos protótipos. A culminância se dará com a apresentação dos projetos e respectiva discussão sobre as soluções encontradas.

Aula 1: Introdução ao tema e formação dos grupos
Aula 2: Pesquisa, planejamento e início da construção dos protótipos

Avaliação

A avaliação será baseada em critérios como: criatividade e inovação na solução apresentada; aplicabilidade dos conceitos termodinâmicos no projeto; eficácia do protótipo construído na simulação e na prática; qualidade da apresentação do projeto, considerando clareza e profundidade na discussão dos impactos ambientais e benefícios. A participação ativa dos alunos durante todas as fases do projeto e a capacidade de trabalhar em equipe também serão consideradas. Exemplos específicos de aplicação dos critérios serão discutidos com os alunos antes do início da atividade, para que todos estejam cientes dos parâmetros de avaliação.

Materiais e ferramentas:

Para a realização desta atividade, serão necessários materiais recicláveis diversos, acesso a computadores com softwares de simulação específicos, acesso à internet para pesquisa, além de ferramentas básicas para a montagem dos protótipos. Recomenda-se também a utilização de recursos audiovisuais para as apresentações finais, proporcionando uma rica experiência de compartilhamento dos projetos desenvolvidos.

Materiais recicláveis variados (plásticos, metais, papéis, etc.)
Computadores com softwares de simulação (exemplos: SketchUp, AutoCAD)
Ferramentas básicas de construção (tesouras, cola, fita adesiva)
Recursos audiovisuais para apresentação (projetor, slides, vídeos)

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