Aventura das Montanhas Russas

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

Área do Conhecimento/Disciplinas: Física

Temática: Energia mecânica

Nesta atividade prática, os alunos do 1º ano do Ensino Médio irão explorar os conceitos de energia potencial e cinética através da construção de montanhas-russas em miniatura. Durante a primeira aula, haverá um momento de explanação teórica com o uso de vídeos e leituras dirigidas, que abordarão a transformação de energia potencial em cinética e vice-versa em um passeio de montanha-russa. Na segunda aula, os alunos se juntarão em grupos para construir suas próprias maquetes de montanhas-russas usando materiais simples disponíveis no cotidiano, aplicando os conceitos aprendidos na aula anterior. Para encerrar, na terceira aula, será usado um jogo online que permitirá simular e melhorar o design de suas montanhas-russas, promovendo um debate reflexivo sobre eficiência e segurança dos projetos. Esse plano visa interligar teoria e prática, desenvolvendo tanto o pensamento crítico quanto habilidades de trabalho em grupo.

Objetivos de Aprendizagem

Os objetivos de aprendizagem desta atividade estão centrados no entendimento e aplicação prática dos conceitos de energia potencial e cinética, conforme os princípios da física. Os alunos serão encorajados a explorar como esses conceitos teóricos se transformam em práticas cotidianas e tecnológicas, como em uma montanha-russa. Pretende-se promover a compreensão de processos de transformação de energia, sua aplicação prática e a importância da segurança e eficiência em projetos físicos. Além disso, os alunos serão motivados a debater e avaliar criticamente os resultados de suas maquetes e simulações, desenvolvendo habilidades de argumentação e trabalho em equipe.

Compreender e aplicar os conceitos de energia potencial e cinética.
Desenvolver habilidades práticas de construção e design de projetos físicos.
Fomentar o pensamento crítico através da análise de eficiência e segurança dos projetos.
Desenvolver a capacidade de trabalhar colaborativamente em grupos.

Habilidades Específicas BNCC

EM13CNT107: Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos - com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais -, para propor ações que visem a sustentabilidade.
EM13CNT202: Analisar as diversas formas de manifestação da vida em seus diferentes níveis de organização, bem como as condições ambientais favoráveis e os fatores limitantes a elas, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
EM13CNT203: Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).

Conteúdo Programático

O conteúdo programático desta atividade inclui tópicos fundamentais sobre energia mecânica, especificamente energia potencial e cinética. Aborda o conceito de conservação de energia e a aplicação destes conceitos em contextos práticos, como em montanhas-russas. Serão discutidos os diferentes tipos de energia mecânica e suas transformações, permitindo que os alunos identifiquem situações práticas destes conceitos em diversas situações do dia a dia e da tecnologia. Além disso, serão incorporados elementos de design e otimização de projetos, encorajando os alunos a aplicarem o conhecimento teórico em construções práticas e no uso de tecnologias digitais para simulação.

Definição de energia potencial e cinética.
Conservação de energia.
Transformações de energia em montanhas-russas.
Design e otimização de projetos físicos.
Uso de tecnologia para simulação de fenômenos físicos.

Metodologia

As metodologias aplicadas nesta atividade envolvem metodologias ativas para proporcionar uma experiência de aprendizado significativa e engajadora. A primeira aula adota a sala de aula invertida e a exposição teórica com o uso de vídeos e leituras, possibilitando que os alunos tenham acesso ao conteúdo teórico previamente e venham para a aula preparados para discussões. A segunda aula envolve atividades práticas mão-na-massa, onde os alunos, em grupos colaborativos, construirão as maquetes, seguidas por uma roda de debates refletindo criticamente sobre os projetos. A terceira aula utiliza a aprendizagem baseada em jogos através de simulações online, permitindo que os alunos testem e aprimorem suas criações, destacando-se as implicações práticas e teóricas das suas escolhas de design.

Sala de Aula Invertida.
Aula Expositiva.
Atividade Mão-na-massa.
Roda de Debate.
Aprendizagem Baseada em Jogos.

Aulas e Sequências Didáticas

O cronograma desta atividade está distribuído em três aulas de 50 minutos, cada uma focando em diferentes abordagens metodológicas e objetivos de aprendizado. A primeira aula é dedicada à introdução teórica e percepção inicial do tema através de vídeos e leituras, aplicando o método de sala de aula invertida para engajar os alunos desde o início. Na segunda aula, os alunos se engajarão em atividades práticas, trabalhando em equipe para aplicar o conhecimento adquirido na construção de suas maquetes de montanhas-russas, seguidas de uma roda de debate para discutir suas experiências e aprendizagens. Por fim, a terceira aula será dedicada ao uso de jogos e simulações online, onde os alunos terão a oportunidade de refinar seus projetos e discutir sobre como otimizar a eficiência e segurança das montanhas-russas, promovendo um entendimento aplicado e crítico.

Aula 1: Introdução teórica e uso de vídeos para explorar conceitos de energia.

Momento 1: Introdução ao Conceito de Energia (Estimativa: 15 minutos)
Inicie a aula esclarecendo aos alunos o conceito de energia, diferenciando entre energia potencial e energia cinética. Use uma breve apresentação digital para ilustrar exemplos do cotidiano. Oriente os alunos a anotarem os pontos principais, incentivando questionamentos. Observe se os alunos estão acompanhando e permita que façam perguntas para aprofundar o entendimento.

Momento 2: Exploração de Energia através de Vídeos (Estimativa: 20 minutos)
Projete um vídeo educativo que demonstre a transformação de energia potencial para cinética em montanhas-russas. Escolha um vídeo com legendas para facilitar a compreensão. Interrompa o vídeo em momentos chave para destacar e discutir conceitos importantes. Peça aos alunos para anotarem suas observações e dúvidas. Avalie a compreensão através das perguntas levantadas e do engajamento durante o vídeo.

Momento 3: Discussão Interativa (Estimativa: 15 minutos)
Promova uma discussão liderada pelos alunos sobre o que aprenderam. Forme pequenos grupos para discutir suas anotações e observações do vídeo, incentivando a troca de ideias e a reflexão. Circule pela sala, auxiliando grupos que possam ter dificuldades e incentivando a participação daqueles mais tímidos. Conclua o momento com um resumo feito pelos alunos sobre energia potencial e cinética, verificando a compreensão dos conceitos abordados.

Aula 2: Construção de maquetes de montanhas-russas e debate sobre aprendizados.

Momento 1: Revisão dos Conceitos e Formação de Grupos (Estimativa: 10 minutos)
Inicie a aula revisando os conceitos de energia potencial e cinética abordados na aula anterior. Faça perguntas direcionadas para verificar a compreensão dos alunos. Assim que terminar, organize a turma em grupos de trabalho, assegurando que os grupos sejam heterogêneos, misturando alunos com diferentes habilidades. Observe e incentive a participação de todos na escolha dos integrantes dos grupos.

Momento 2: Orientação e Planejamento do Projeto (Estimativa: 10 minutos)
Distribua os materiais de construção da maquete. Explique claramente o objetivo da atividade e os critérios de sucesso para a construção da montanha-russa. Dê exemplos de como utilizar estilos e formas diferentes para criar uma maquete eficiente. Permita que os grupos discutam seus planos antes de iniciar a construção, garantindo que todos compreendam as etapas a seguir. Avalie o planejamento inicial através de diálogos com os grupos.

Momento 3: Construção das Maquetes (Estimativa: 20 minutos)
Supervisione a execução da atividade, auxiliando os grupos na coordenação das tarefas. Reforce a importância da aplicação dos conceitos na prática, perguntando como estão integrando energia potencial e cinética em seus projetos. Ofereça sugestões quando necessário e motive os alunos a experimentarem ideias criativas. Avalie o progresso observando a dinâmica do grupo e a qualidade do design das maquetes em relação ao objetivo da atividade.

Momento 4: Compartilhamento de Resultados e Debate (Estimativa: 10 minutos)
Conduza uma sessão de compartilhamento dos resultados, onde cada grupo explica seu projeto para a turma, destacando os desafios enfrentados e como resolveram problemas. Promova o debate sobre a eficiência e segurança dos projetos, destacando pontos de melhoria. Encoraje a turma a dar feedback construtivo entre os grupos. Avalie o engajamento dos alunos nas discussões e a capacidade crítica ao analisarem o trabalho dos colegas.

Aula 3: Uso de simulações online para otimização de projetos e discussão de resultados.

Momento 1: Introdução às Simulações Online (Estimativa: 10 minutos)
Inicie a aula apresentando aos alunos o conceito de simulações online para projetos de engenharia. Explique como essas ferramentas podem ser usadas para testar e otimizar designs. Use um exemplo prático de uma simulação de montanha-russa para engajar os alunos. Garanta que todos compreendam o objetivo da atividade e como acessar os recursos online. Avalie o entendimento inicial dos alunos através de perguntas direcionadas.

Momento 2: Atividade de Simulação (Estimativa: 20 minutos)
Permita que cada grupo de alunos use computadores ou tablets para acessar a plataforma online de simulação de montanhas-russas. Oriente-os a modificar seus projetos com base na otimização sugerida pelas simulações. Incentive os alunos a explorar diferentes parâmetros e observar como isso afeta a eficiência e segurança do design. Circule pela sala para oferecer apoio técnico e estímulo criativo. Avalie a habilidade dos alunos em utilizar a simulação e integrar conceitos teóricos.

Momento 3: Análise e Discussão dos Resultados da Simulação (Estimativa: 15 minutos)
Organize os alunos em seus grupos e fomente uma discussão sobre os resultados observados nas simulações. Peça que cada grupo apresente suas descobertas e analise como os ajustes melhoraram ou não o desempenho das suas montanhas-russas. Promova um debate onde os grupos troquem feedbacks construtivos e sugestões de melhorias. Avalie o pensamento crítico dos alunos pela profundidade de suas análises e discussões. Garanta que todos participem, incentivando comentários e perguntas.

Momento 4: Reflexão Final e Encerramento (Estimativa: 5 minutos)
Encerrando a aula, conduza uma breve reflexão com a turma sobre os avanços realizados desde o início do projeto. Pergunte aos alunos sobre o conhecimento adquirido e como a experiência de simulação contribuiu para seu entendimento dos conceitos aplicados. Reforce a importância dessas ferramentas no contexto real e inspire os alunos a continuar explorando a tecnologia em outros projetos. Avalie o envolvimento dos alunos e a clareza com que expressam seus aprendizados.

Avaliação

A avaliação será conduzida através de múltiplas metodologias, permitindo um acompanhamento diversificado e inclusivo do aprendizado dos alunos. Com uma abordagem contínua, os métodos avaliativos são projetados para promover tanto o aprendizado quanto a reflexão crítica. **1. Avaliação Formativa:** Seu principal objetivo é monitorar o progresso dos alunos ao longo das atividades. Critérios de avaliação incluem a participação ativa nas discussões, a criatividade e funcionalidade das maquetes, e o engajamento nos debates. Um exemplo prático dessa avaliação é a observação direta durante a construção das maquetes, oferecendo feedback imediato para correção de rumos e melhorias no design e entendimento dos conceitos. **2. Portfólio Digital:** Onde os alunos registram todo o processo de construção das montanhas-russas, integrando fotos, descrições, reflexões e resultados das simulações. Este portfólio será um recurso para os alunos revisarem seus próprios progressos e um meio para o professor avaliar o entendimento dos conceitos chave. O critério inclui clareza de registros e profundidade de autoavaliação. **3. Oficina de Apresentações:** Grupos apresentarão suas montanhas-russas montadas e suas descobertas em plenária, com objetivos de avaliar comunicação e argumentação, habilidades críticas para o 1º ano do Ensino Médio. Critérios de avaliação incluirão clareza, coerência e a habilidade de responder perguntas de colegas e professores, estimulando um ambiente de interaprendizagem. Adaptação de critérios será considerada para alunos com necessidades específicas, e o feedback formativo será a chave para apoiar o progresso contínuo no aprendizado.

Avaliação Formativa baseada em observações persistentes.
Portfólio Digital para documentação do desenvolvimento.
Oficina de Apresentações para promover habilidades de comunicação.

Materiais e ferramentas:

Os recursos utilizados nesta atividade são cuidadosamente selecionados para apoiar uma aprendizagem rica e contextualizada, sem sobrecarregar os alunos. Estão incluídos materiais de baixo custo e acessíveis, além de tecnologia disponível gratuitamente ou já existente na escola. Vídeos educativos sobre energia e montanhas-russas fornecerão um contexto visual importante, enquanto materiais locais e diários serão utilizados na construção das maquetes. Ferramentas digitais de simulação online serão fundamentais na terceira aula, destacando a integração de tecnologia educacional para enriquecer o aprendizado, ao proporcionar aos alunos uma experiência prática e realista nas suas criações de montanhas-russas.

Vídeos educativos sobre energia mecânica e montanhas-russas.
Materiais de baixo custo para construção de maquetes.
Ferramentas digitais de simulação online gratuitas.

Inclusão e acessibilidade

Sabemos que o trabalho docente é desafiador e desempenhar a inclusão não é tarefa simples, mas pequenas adaptações podem fazer grande diferença para nossos alunos. Para alunos com deficiência intelectual, recomenda-se o uso de instruções visuais e escritas simplificadas, com apoio individualizado quando necessário. A introdução gradual dos conceitos, com exemplos práticos concretos durante a construção das maquetes, pode ajudar na compreensão e participação. Já para alunos com dificuldades de socialização, estratégias como agrupamento heterogêneo e atividades estruturadas em etapas facilitarão a colaboração com os colegas. A implementação de feedback positivo e construtivo pode promover uma maior autoconfiança nesses alunos. Além disso, a tecnologia assistiva, como aplicativos de simulação com tutoriais guiados, pode ser usada para ajudar na compreensão dos conceitos. O ambiente de sala de aula pode ser ajustado para assegurar que todos os alunos tenham acesso visual e auditivo adequado às explicações e atividades, além de oferecer sempre que possível, adaptações cuidadosamente pensadas para oferecer suporte ao desenvolvimento dos alunos nas suas especificidades.

Instruções visuais para alunos com deficiência intelectual.
Atividades em etapas e feedback positivo para alunos com dificuldades de socialização.
Uso de tecnologia assistiva para apoiar a compreensão de conceitos complexos.

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