EcoDesign: Construindo um Refrigerador Solar

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

Área do Conhecimento/Disciplinas: Ciências da Natureza

Temática: Sustentabilidade e Tecnologia

Neste plano de aula, os alunos do 2º ano do Ensino Médio serão convidados a aplicar conceitos de termodinâmica e sustentabilidade para projetar e construir um refrigerador solar. Utilizando materiais recicláveis e acessíveis, os estudantes trabalharão em grupos para criar protótipos eficientes que funcionem com base no ciclo de refrigeração solar. Esta atividade prática permitirá aos alunos explorar a transferência de calor, isolamento térmico e a importância da eficiência energética. Além disso, o uso de ferramentas digitais ajudará no cálculo de estimativas e na avaliação do desempenho térmico dos refrigeradores. A iniciativa visa promover a inovação, a consciência ambiental e o pensamento crítico, incentivando os estudantes a refletir sobre o uso de tecnologias sustentáveis na vida cotidiana. As apresentações finais dos grupos oferecerão uma oportunidade de compartilhar soluções criativas, discutir os desafios encontrados durante o processo de construção e considerar melhorias para futuras aplicações práticas da tecnologia desenvolvida.

Objetivos de Aprendizagem

Os objetivos desta atividade centram-se na aplicação prática de conceitos de termodinâmica ao desafio de construir um refrigerador solar eficiente, promovendo uma compreensão mais profunda de como a ciência pode ser utilizada para resolver problemas reais relacionados à sustentabilidade. Os alunos desenvolverão habilidades críticas em pesquisa, design e construção, enquanto aprendem sobre a importância do isolamento térmico e da transferência de calor em sistemas de refrigeração. Além disso, o projeto visa melhorar a habilidade dos estudantes de trabalhar em equipe, utilizar ferramentas digitais para fins científicos e comunicar eficazmente suas ideias e resultados. A atividade pretende, assim, estimular a consciência ambiental e incentivar o pensamento inovador entre os alunos.

Aplicar conceitos de termodinâmica na criação de refrigeradores solares
Desenvolver habilidades práticas na construção de protótipos utilizando materiais recicláveis
Aprimorar a capacidade de trabalho em equipe e comunicação
Utilizar ferramentas digitais para cálculo de estimativas e avaliação de desempenho térmico
Promover a conscientização ambiental e a sustentabilidade através da inovação tecnológica

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.
EM13CNT205: Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
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 será norteada por conceitos essenciais da termodinâmica, como transferência de calor e isolamento térmico. Alunos explorarão a aplicação desses conceitos no desenvolvimento de tecnologias sustentáveis, focando na construção de um refrigerador solar. O plano inclui o estudo do ciclo de refrigeração e a escolha de materiais recicláveis para a construção dos protótipos. Essa abordagem prática não apenas fortalece a compressão dos princípios científicos, mas também promove a conscientização sobre a importância de práticas sustentáveis.

Princípios de termodinâmica aplicados à refrigeração
Materiais recicláveis e sua utilização em construções sustentáveis
Concepção e design de protótipos
Avaliação de desempenho térmico utilizando ferramentas digitais
Discussão sobre sustentabilidade e tecnologias limpas

Metodologia

A metodologia ativa 'Atividade Mão-na-massa' será adotada, permitindo que os alunos se envolvam ativamente no aprendizado através da construção de refrigeradores solares. Os estudantes trabalharão em grupos para promover a colaboração e a troca de ideias. A pesquisa, o design, a construção e a avaliação do protótipo serão guiados por questionamentos, pesquisa e reflexão crítica. Ferramentas digitais serão empregadas para o cálculo de estimativas e análise de desempenho, facilitando um aprendizado mais interativo e aplicado.

Trabalho em grupo para promoção da colaboração
Atividades práticas de construção dos protótipos
Uso de ferramentas digitais para design e avaliação
Sessões de brainstorming e pesquisa para solução de problemas
Apresentações e discussões em grupo

Aulas e Sequências Didáticas

A atividade terá um total de 12 horas, divididas em 24 sessões de 30 minutos. Iniciaremos com uma introdução aos conceitos chave e à problemática. Seguiremos com fases de design, construção e avaliação dos refrigeradores solares. Concluiremos com apresentações dos grupos e uma reflexão coletiva sobre os aprendizados.

Aula 1-2: Introdução aos conceitos e formação dos grupos
Aula 3-8: Pesquisa e design de protótipos
Aula 9-18: Construção e avaliação dos refrigeradores
Aula 19-22: Preparação das apresentações dos grupos
Aula 23-24: Apresentações finais e reflexão coletiva

Avaliação

A avaliação dessa atividade basear-se-á na participação, no processo de construção do protótipo, na aplicação de conceitos termodinâmicos, na inovação e no desempenho térmico do refrigerador solar. Utilizaremos rubricas para avaliar cada aspecto, considerando o trabalho em equipe, a criatividade, a execução do projeto e a sustentabilidade das soluções propostas. As apresentações finais e o relatório de projeto também serão critérios de avaliação, enfatizando a importância da comunicação clara e eficaz das ideias e resultados.

Materiais e ferramentas:

Para esta atividade, utilizaremos materiais recicláveis, como caixas de isopor, plásticos, e alumínio, além de ferramentas básicas para a construção dos protótipos. Ferramentas digitais para design e simulação térmica também serão empregadas, complementadas por artigos e vídeos educativos que fornecerão suporte teórico e inspiração para os projetos. O acesso à internet e a dispositivos digitais será fundamental para pesquisa e uso das ferramentas digitais de avaliação.

Materiais recicláveis (isopor, plástico, alumínio)
Ferramentas para corte e montagem
Computadores com acesso à internet
Softwares de design e simulação térmica
Artigos e vídeos educativos sobre refrigeração solar

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