Operação: Construindo Pontes

Desenvolvida por: Ana Lu… (com assistência da tecnologia Profy)

Área do Conhecimento/Disciplinas: Matemática e Ciências da Natureza

Temática: Aplicação da Matemática e Física na Engenharia

A atividade 'Operação: Construindo Pontes' tem como objetivo proporcionar aos alunos do 1º ano do Ensino Médio uma experiência prática e educativa interdisciplinar, onde os conhecimentos de Matemática e Física serão aplicados na engenharia de pontes. Nesta atividade, os estudantes serão organizados em equipes, onde o desafio será projetar e construir modelos de pontes usando exclusivamente materiais recicláveis. Para garantir a eficácia e segurança da estrutura, os alunos precisarão aplicar equações de 2º grau para determinar a curvatura ideal da ponte, considerando a maior resistência do material frente às forças físicas atuantes, como a gravidade e o peso eventual que a ponte poderá suportar. A discussão sobre essas forças físicas e a aplicação da Matemática no contexto real da Engenharia Civil será enriquecida com exemplos de pontes reais e a análise de seus desenhos estruturais. Cada grupo terá a oportunidade de apresentar o modelo construído, explicando o processo de design, os cálculos realizados e como as funções de 2º grau foram essenciais para determinar os aspectos críticos da construção, como a curvatura e a resistência da estrutura. O objetivo é promover a compreensão prática e a aplicação dos conceitos matemáticos em situações da vida real, incentivando o pensamento crítico, a criatividade e a colaboração entre os alunos.

Objetivos de Aprendizagem

A realização desta atividade tem como finalidade principal proporcionar aos alunos uma compreensão aprofundada sobre a importância e aplicação da Matemática e da Física na resolução de problemas reais, especificamente no âmbito da Engenharia Civil. Visa-se fomentar o desenvolvimento de habilidades como o raciocínio lógico, a capacidade de trabalho em equipe, criatividade na resolução de problemas e a habilidade de aplicar conhecimentos teóricos em contextos práticos. Os alunos irão explorar a relevância das equações de 2º grau na determinação de aspectos críticos na construção de pontes, como a curvatura e resistência das estruturas, e compreender como as forças físicas atuam sobre essas construções. A metodologia ativa escolhida promoverá uma aprendizagem significativa, onde os estudantes serão os protagonistas de seu próprio aprendizado por meio da exploração, experimentação e discussão.

Compreender a importância das equações de 2º grau e seu papel no design estrutural.
Aplicar o conhecimento teórico de Matemática e Física na construção de modelos práticos.
Desenvolver habilidades de trabalho em equipe e competências para solucionar problemas.
Analisar as forças atuantes em estruturas reais e a sua relação com a resistência dos materiais.
Promover a compreensão prática dos conceitos matemáticos por meio da construção de pontes.

Conteúdo Programático

O conteúdo programático desta atividade gira em torno dos princípios da Matemática e da Física aplicados à Engenharia Civil. Inclui o estudo detalhado das equações de 2º grau, explorando como elas podem determinar a curvatura ideal para pontes, garantindo sua resistência e segurança. Também abordará conceitos físicos relevantes, tais como forças de tensão, compressão e gravidade, além de procedimentos básicos de projeto e construção de estruturas. Os alunos irão aplicar esses conhecimentos na prática, por meio da concepção e construção de uma ponte com materiais recicláveis, o que proporcionará uma compreensão aprofundada e contextualizada dos conceitos.

Equações de 2º grau e sua aplicação em problemas de engenharia.
Forças físicas atuantes em estruturas e análise de resistência de materiais.
Princípios básicos de design e construção de pontes.
Uso de materiais recicláveis na engenharia civil.
Trabalho em equipe e desenvolvimento de projeto.

Metodologia

A metodologia proposta para esta atividade é a Aprendizagem Baseada em Jogos, que se alinha com o objetivo de promover uma experiência educativa prática e interativa. Por meio da formação de equipes, os alunos serão encorajados a colaborar, discutir ideias e desenvolver soluções criativas para o desafio de projetar e construir uma ponte. A aplicação prática dos conhecimentos teóricos em conjunto com a construção dos modelos proporcionará uma vivência única, onde os conceitos de Matemática e Física serão explorados de maneira significativa. A interação constante com os colegas e a experimentação direta dos princípios estudados incentivarão o aprendizado ativo, a reflexão crítica e a aplicação dos conhecimentos em situações reais.

Formação de equipes para o desenvolvimento do projeto.
Aplicação das equações de 2º grau no design da ponte.
Experimentação com materiais recicláveis para a construção do modelo.
Discussões em grupo sobre as forças físicas relevantes para a construção da ponte.
Apresentação dos projetos e discussão sobre os processos e aprendizados.

Aulas e Sequências Didáticas

Esta atividade será realizada em um total de 19 horas, divididas em 4.75 aulas de 240 minutos cada. Inicialmente, será apresentado aos alunos o desafio e os objetivos da atividade. Na sequência, serão realizadas discussões teóricas sobre as equações de 2º grau e as forças físicas relevantes para o projeto das pontes. As equipes então iniciarão o processo de concepção e construção dos modelos, com momentos intercalados de discussão e reflexão sobre os avanços. Cada etapa terá tempo designado, garantindo o desenvolvimento adequado da atividade e aprofundamento dos conceitos envolvidos.

Aula 1: Introdução ao projeto e forma��o dos grupos.
Aula 2: Teoria - Equações de 2º grau e forças em pontes.
Aula 3: Início da construção dos modelos de pontes.
Aula 4: Continuação da construção e início das apresentações.
Aula 5: Conclusão das apresentações e discussão dos projetos.

Avaliação

A avaliação da atividade 'Operação: Construindo Pontes' se dará mediante a análise de diversos aspectos, tais como a capacidade dos alunos de aplicar os conceitos matemáticos e físicos aprendidos no projeto e construção das pontes, bem como a criatividade, a inovação e a eficácia da estrutura criada. Será também levada em consideração a habilidade de trabalho em equipe e a qualidade da apresentação final, onde os alunos deverão explicar o processo de design, os cálculos realizados e como as equações de 2º grau foram aplicadas. Exemplos de critérios específicos incluem: correta aplicação das equações de 2º grau, compreensão e explicação das forças físicas atuantes, estética e funcionalidade da ponte, eficácia da comunicação durante a apresentação e colaboração efetiva entre os membros da equipe. O processo de avaliação será holístico, levando em conta tanto os produtos finais quanto os processos de aprendizagem e desenvolvimento dos estudantes.

Materiais e ferramentas:

Para a execução desta atividade serão necessários diversos recursos, como materiais recicláveis (papelão, garrafas PET, jornais, entre outros), cola, tesouras, régua e calculadora. Também será importante o acesso a salas de aula que permitam o trabalho em grupo e a construção dos modelos de pontes. Recursos digitais como vídeos e softwares de simulação de engenharia podem enriquecer a atividade, oferecendo aos alunos exemplos de pontes reais e a oportunidade de realizar simulações das forças atuantes em suas construções. A biblioteca escolar pode ser um recurso valioso para a pesquisa sobre engenharia civil e estruturas de pontes.

Materiais recicláveis variados
Instrumentos de desenho e medição
Softwares de simulação (opcional)
Acesso a exemplos de pontes reais (vídeos, artigos)
Espaço adequado para construção das pontes

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