EcoDesign: Criando um Protótipo Sustentável

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

Área do Conhecimento/Disciplinas: Ciências da Natureza

Temática: Sustentabilidade e Termodinâmica

Neste plano de aula, propomos uma atividade prática de Aprendizagem Baseada em Projetos, na qual os alunos do 3º ano do Ensino Médio são desafiados a projetar e construir um protótipo de sistema térmico sustentável, como um aquecedor solar, utilizando materiais reciclados. Através da aplicação de conceitos da termodinâmica, os estudantes devem buscar soluções criativas que maximizem a eficiência energética de seus projetos. Este processo será auxiliado pelo uso de softwares de simulação térmica, oferecendo uma oportunidade para testar virtualmente os protótipos antes da construção física. O objetivo é proporcionar aos estudantes uma compreensão aprofundada das variáveis termodinâmicas e de como elas impactam o funcionamento de sistemas sustentáveis, além de explorar como a tecnologia pode ser empregada na otimização desses sistemas. O projeto final deverá ser uma representação física e virtual do conceito de sustentabilidade aplicado à prática, demonstrando a aplicação prática dos conhecimentos de termodinâmica em soluções ambientalmente responsáveis.

Objetivos de Aprendizagem

O principal objetivo desta atividade é oferecer aos estudantes uma compreensão aplicada dos princípios de termodinâmica no contexto da sustentabilidade, promovendo a capacidade de aplicar estes conceitos na solução de problemas reais relacionados ao design e eficiência de sistemas térmicos sustentáveis. Buscamos também desenvolver habilidades de pesquisa, design, resolução de problemas, e trabalho em equipe, incentivando a criatividade e a inovação no desenvolvimento de soluções sustentáveis. Os estudantes serão estimulados a pensar criticamente sobre o impacto ambiental dos sistemas térmicos e a importância de considerar a eficiência energética e o uso de materiais reciclados na engenharia de soluções.

Compreender a aplicação dos princípios de termodinâmica em sistemas sustentáveis.
Aplicar a metodologia da Aprendizagem Baseada em Projetos no desenvolvimento de protótipos sustentáveis.
Desenvolver habilidades de pesquisa, design e resolução de problemas.
Utilizar softwares de simulação térmica para testar e melhorar os projetos.
Refletir sobre a importância da sustentabilidade e eficiência energética na engenharia de sistemas.

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.

Conteúdo Programático

O conteúdo programático desta atividade abrange fundamentos da termodinâmica, com foco em sua aplicação em sistemas térmicos sustentáveis. Serão discutidos conceitos como eficiência energética, transferência de calor, e o uso de materiais reciclados na construção de dispositivos sustentáveis. A atividade também incluirá uma introdução ao uso de softwares de simulação térmica, permitindo aos alunos visualizar e otimizar os designs de seus protótipos antes da execução física.

Fundamentos de termodinâmica aplicados à sustentabilidade
Princípios de eficiência energética em sistemas térmicos
Uso de materiais reciclados na construção de dispositivos sustentáveis
Introdução aos softwares de simulação térmica

Metodologia

A metodologia desta atividade será baseada na Aprendizagem Baseada em Projetos (ABP), fomentando o trabalho em equipe e permitindo que os estudantes assumam um papel ativo na construção do conhecimento. Através da elaboração, design, simulação e construção de um protótipo de sistema térmico sustentável, os alunos aplicarão os conceitos aprendidos de forma prática. O uso de softwares de simulação térmica complementará o aprendizado, permitindo a testagem e aprimoramento das ideias projetuais em um ambiente virtual antes da sua implementação física.

Elaboração e design de um protótipo de sistema térmico sustentável
Simulação do protótipo utilizando softwares específicos
Construção física do protótipo utilizando materiais reciclados
Análise e otimização do protótipo baseados nos resultados da simulação

Aulas e Sequências Didáticas

A atividade será executada em duas aulas de 60 minutos cada. Na primeira aula, os alunos serão introduzidos ao projeto, aos conceitos de termodinâmica relevantes e ao software de simulação térmica. Na segunda aula, focaremos na construção física do protótipo e na apresentação dos projetos finalizados.

Aula 1: Introdução aos conceitos e ao software de simulação
Aula 2: Construção e apresentação dos protótipos

Avaliação

A avaliação será realizada considerando a participação individual e em grupo, o processo de pesquisa e design, a aplicação prática dos conceitos de termodinâmica, a originalidade e sustentabilidade do protótipo, bem como a eficiência energética demonstrada. Será levado em conta também o uso eficaz do software de simulação térmica para testar e validar o design antes da construção física. Vamos avaliar a capacidade dos alunos de trabalhar em equipe, de resolver problemas, de se engajar no projeto, e de apresentar e justificar suas escolhas de design durante a apresentação final.

Materiais e ferramentas:

Para a realização desta atividade, serão necessários computadores com acesso ao software de simulação térmica, materiais reciclados para a construção dos protótipos, ferramentas de construção simples como tesouras, fita adesiva, cola, entre outros. Além disso, será providenciado um espaço adequado para a montagem e teste dos protótipos.

Computadores com software de simulação térmica
Materiais reciclados diversos
Ferramentas de construção (tesouras, fita adesiva, cola etc.)
Espaço para montagem e teste dos protótipos

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