Plantació amb precisió

Materials de construcció (per a cada equip)

Materials requerits (negociació / taula de possibilitats)

• Gots de paper i plàstic
• Bols de paper i plàstic
• Llaunes o ampolles buides
• Palla
• Tovalloles de paper
• Bandes de goma
• Clips de paper,
• Ampolles de refresc
• cola
• Cadena
• Paper d'alumini
• Embolcall de plàstic
• Tubs metàl·lics flexibles
• Mànega o tubs

Proves de materials

• Llavors de carbassa o gira-sol (qualitat alimentària, comestibles)
• Tovallola o batuda de cotó (serveix de terra)

materials

• Llavors de carbassa o gira-sol (qualitat alimentària, comestibles)
• Tovallola o batuda de cotó (serveix de terra)

Procés

Col·loqueu una tovallola o un baton de cotó sobre la superfície de la taula. Col·loqueu una regla, una cinta mètrica o una regla de paper imprès al llarg de la vora del material. Els equips posen a prova els seus sistemes de plantació demostrant com distribueix la llavor cada 15 cm a una distància de 60 cm.

Disseny de repte

Formeu part d’un equip d’enginyers davant del repte de desenvolupar un sistema que pugui deixar caure una llavor de carbassa o gira-sol cada 15 cm a una distància de 60 cm.

Criteris

• Ha de deixar caure 1 llavor cada 15 cm a una distància de 60 cm.

Restriccions

• Les mans no poden tocar la llavor quan cau.
• Utilitzeu només els materials proporcionats.
• Els equips poden canviar materials il·limitats.

1. Divideix la classe en equips de 3-4.
2. Repartiu el full de treball Planting with Precision, així com alguns fulls de paper per esbossar dissenys.
3. Discutiu els temes a la secció Conceptes de fons. Per introduir la lliçó, penseu en preguntar als estudiants com es planten les llavors als camps de blat de moro. Demaneu-los que pensin en els equips i sistemes necessaris per gestionar de manera eficient la plantació de llavors.
4. Reviseu el procés de disseny d'enginyeria, el repte de disseny, els criteris, les restriccions i els materials.
5. Proporcionar a cada equip els seus materials.
6. Expliqueu que els estudiants han de dissenyar i construir un sistema que pugui deixar caure una llavor de carbassa o gira-sol cada 15 cm a una distància de 60 cm.
7. Anuncieu el temps que han de dissenyar i construir (es recomana 1 hora).
8. Utilitzeu un temporitzador o un cronòmetre en línia (funció de compte enrere) per assegurar-vos de mantenir-vos a temps. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Doneu als estudiants "controls de temps" periòdics perquè continuïn amb la tasca. Si tenen problemes, feu preguntes que els portin a una solució més ràpida.
9. Els estudiants es reuneixen i desenvolupen un pla per al seu sistema de plantació. Acorden els materials que necessitaran, escriuran / dibuixaran el seu pla i presentaran el seu pla a la classe. Els equips poden canviar materials il·limitats amb altres equips per desenvolupar la seva llista de peces ideals.
10. Els equips construeixen els seus dissenys.
11. Col·loqueu una tovallola o un baton de cotó sobre la superfície de la taula. Col·loqueu una regla, una cinta mètrica o una regla de paper imprès al llarg de la vora del material. Els equips posen a prova els seus sistemes de plantació demostrant com distribueix la llavor cada 15 cm a una distància de 60 cm.
12. Com a classe, discutiu les preguntes de reflexió dels estudiants.
13. Per obtenir més contingut sobre el tema, consulteu la secció "Aprofundir".

Mètode alternatiu

Els estudiants podrien plantar llavors reals (per exemple, creix del jardí), ja sigui en un jardí escolar a l’aire lliure o bé amb bates de cotó (el creixement del jardí creix bé gairebé a qualsevol lloc) perquè els estudiants puguin observar el creixement de les llavors. Això podria dur a terme debats relacionats amb l'ús del sòl, l'eficiència de la col·locació de llavors, la plantació excessiva o altres temes relacionats amb l'ús del sòl.

Idea d’extensió

Exigiu als estudiants que incorporin un sensor o un ordinador al seu disseny.

Reflexió dels estudiants (quadern d’enginyeria)

1. Què tan semblat era el vostre disseny original amb el sembrador real que va construir el vostre equip?
2. Si heu vist que calia fer canvis durant la fase de construcció, descriviu per què el vostre equip va decidir fer revisions.
3. Quin sistema de sembra que va fer un altre equip va resultar ser el més precís? Què passa amb el seu disseny per fer-lo més precís?
4. Creieu que aquesta activitat va ser més gratificant fer-la en equip o hauríeu preferit treballar-hi sol? Per què?
5. Si haguéssiu pogut utilitzar un material addicional (cinta, cola, ordinador, sensors, com a exemples), quin triaríeu i per què?
6. Com hauríeu d’ajustar la vostra sembradora si plantéssiu blat de moro? Què tal les orquídies?
7. Com van impactar els avenços en equipament la "Revolució Verda?"

La lliçó es pot fer en només un període de classe per a estudiants més grans. Tanmateix, per ajudar els estudiants a no sentir-se precipitats i per garantir l'èxit dels estudiants (especialment per als estudiants més joves), dividiu la lliçó en dos períodes donant-los més temps per fer una pluja d'idees, provar idees i finalitzar el seu disseny. Realitzeu les proves i el resum en el següent període de classes.

Sembradoras i jardineres   

Sembradora

Un sembrat és un dispositiu de sembra que col·loca les llavors al sòl amb precisió i les cobreix després. Abans de la introducció de la sembra, la pràctica habitual era plantar llavors a mà. Això va resultar molt malgastador, ja que la plantació era imprecisa mal distribuïda, de manera que hi havia molt malbaratament de llavors i de sòl útil.

En mètodes de plantació més antics, es preparava un camp amb una arada que cavava files o solcs. El camp es va sembrar llançant llavors sobre el camp, de vegades anomenat "transmissió manual". Algunes llavors van desembarcar al solc i es van protegir, que altres es podrien deixar exposades ... poc eficaç! L'ús d'un sembrador pot augmentar fins a nou vegades la proporció del rendiment de la collita, col·locant les llavors just on siguin necessàries.

Plantador

Igual que un sembrador, una jardinera es remolca darrere d’un tractor. Els jardineres deixen la llavor de manera precisa al llarg de fileres. Les llavors es distribueixen a través de dispositius anomenats unitats de fila que estan espaiades al llarg de la part posterior del jardiner (la de la dreta té la capacitat de 4 files a la vegada. De moment, la més gran del món té una capacitat de 48 files: el John Deere DB120.

Els planters més grans poden tenir un contenidor de llavors per a cada fila i un contenidor de fertilitzants per a dues o més files. A cada contenidor de llavors hi ha instal·lades plaques amb "dents" que corresponen a la mida del tipus de llavor a sembrar i a la rapidesa amb què hauria de sortir la llavor. La quantitat d'espai entre cada "dent" seria prou gran com per permetre passar una llavor a la vegada, però no prou gran per a dues.

Història i precisió de la plantació 

història

Els sumeris van utilitzar sembradores primitives de tub simple cap al 1500 aC, i les sembradores de tub van ser inventades pels xinesos al segle II aC. Alguns creuen que la sembra va ser introduïda a Europa després de contactes amb la Xina. La il·lustració de la dreta mostra un sembrat xinès de doble tub, publicat per Song Yingxing a l’enciclopèdia Tiangong Kaiwu del 2.

El primer sembrat europeu va ser atribuït a Camillo Torello i patentat pel Senat venecià el 1566. I, el sembrat va ser descrit en detall per Tadeo Cavalina de Bolonya el 1602.

A Anglaterra, la sembra va ser perfeccionada encara més per Jethro Tull, de qui es va dir que va perfeccionar una sembradora de cavalls el 1701 que va sembrar econòmicament les llavors en filades ordenades. No obstant això, les sembradores no s’utilitzaran generalment a Europa fins a mitjan segle XIX.

Tecnologia avançada

Amb el pas dels anys, les sembradores s’han anat avançant i sofisticant. Per exemple, moltes empreses i universitats que se centren en la investigació sobre l'agricultura ara recomanen l'ús de sistemes de mesura electrònics per mesurar amb precisió l'espaiat de les llavors.

Alguns utilitzen un sistema anomenat "PhotoGate" que utilitza un emissor de llum amb un sensor on les llavors cauen d'una sembradora. Quan una llavor passa per l'obertura, bloqueja la llum d'un o més dels sensors i envia un senyal a un ordinador que indica que ha caigut una llavor. El programari fa un seguiment de la col·locació i el moment de la col·locació de les llavors i pot informar amb molta precisió sobre l’espai entre les llavors individuals.

• Limitacions: Limitacions de material, temps, mida de l'equip, etc.
• Criteris: Condicions que ha de complir el disseny com la seva mida global, etc.
• Enginyers: inventors i solucionadors de problemes del món. En enginyeria es reconeixen vint-i-cinc grans especialitats (veure infografia).
• Procés de disseny d'enginyeria: els enginyers de processos utilitzen per resoldre problemes. 
• Hàbits mentals d'enginyeria (EHM): sis maneres úniques de pensar els enginyers.
• Iteració: prova i redisseny és una iteració. Repetiu (iteracions múltiples).
• Plantador: remolcats darrere d'un tractor, els sembradors posen la llavor de manera precisa al llarg de les files. Les llavors es distribueixen a través d'uns dispositius anomenats unitats de fila que estan espaciats al llarg de la part posterior de la jardinera.
• Precisió: la qualitat, l'estat o el fet de ser exacte i exacte.
• Prototip: un model de treball de la solució a provar.
• Sembradora: Un dispositiu de sembra que col·loca amb precisió les llavors a la terra i després les cobreix.

Connexions a Internet

• El lloc de llavors

lectura recomanada

• Equipament agrícola del món romà (ISBN: 978-0521134231)
• Eines i eines de granja de principis de segle (Dover Pictorial Archives) (ISBN: 978-0486421148)

Activitat d’escriptura

Escriviu un assaig o un paràgraf sobre com ha canviat l’agricultura de llavors durant el segle passat: identifiqueu tres grans avenços que han millorat l’economia de l’agricultura.

Alineació als marcs d’estudis

Nota: Els plans de lliçons d'aquesta sèrie estan alineats amb un o més dels següents conjunts d'estàndards:  

• Normes d’educació científica dels EUA (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Normes científiques de nova generació dels EUA (http://www.nextgenscience.org/) 
• Normes de l'alfabetització tecnològica de l'Associació Internacional d'Educació Tecnològica (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Principis i normes per a matemàtiques escolars del Consell Nacional dels Professors de Matemàtiques dels EUA (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Normes bàsiques comunes dels Estats Units per a matemàtiques (http://www.corestandards.org/Math)
• Associació de Professors d'Informàtica K-12 Normes d'Informàtica (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Normes nacionals d’educació científica Graus K-4 (4-9 anys)

ESTÀNDARD DE CONTINGUT A: La ciència com a consulta

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de desenvolupar-se

• Capacitats necessàries per fer investigacions científiques 
• Comprensió sobre la investigació científica 

ESTÀNDARD DE CONTINGUT B: Ciència física

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de comprendre millor

• Propietats d'objectes i materials 
• Posició i moviment dels objectes 

ESTÀNDARD DE CONTINGUT E: Ciència i tecnologia 

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de desenvolupar-se

• Habilitats de disseny tecnològic 
• Comprensió sobre ciència i tecnologia 

ESTÀNDARD DE CONTINGUT F: Ciència en perspectives personals i socials

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de comprendre millor

• Tipus de recursos 
• Ciència i tecnologia en els reptes locals 

ESTÀNDARD DE CONTINGUT G: Història i naturalesa de la ciència

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de comprendre millor

• La ciència com a esforç humà 

Normes nacionals d’educació científica Cicles 5-8 (edats 10-14)

ESTÀNDARD DE CONTINGUT A: La ciència com a consulta

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de desenvolupar-se

• Capacitats necessàries per fer investigacions científiques 

ESTÀNDARD DE CONTINGUT B: Ciència física

Com a resultat de les seves activitats, tots els estudiants haurien de comprendre

• Moviments i forces 

ESTÀNDARD DE CONTINGUT E: Ciència i tecnologia

Com a resultat de les activitats dels cursos 5-8, tots els estudiants haurien de desenvolupar-se

• Habilitats de disseny tecnològic 

ESTÀNDARD DE CONTINGUT F: Ciència en perspectives personals i socials

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de comprendre millor

• Poblacions, recursos i entorns 
• Riscos i beneficis 
• Ciència i tecnologia a la societat 

Normes nacionals d’educació científica Cicles 5-8 (edats 10-14)

ESTÀNDARD DE CONTINGUT G: Història i naturalesa de la ciència

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de comprendre millor

• La ciència com a esforç humà 
• Història de la ciència 

Normes nacionals d’educació científica Cicles 9-12 (edats 14-18)

ESTÀNDARD DE CONTINGUT A: La ciència com a consulta

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de desenvolupar-se

• Capacitats necessàries per fer investigacions científiques 

ESTÀNDARD DE CONTINGUT B: Ciència física 

Com a resultat de les seves activitats, tots els estudiants haurien de comprendre millor

• Moviments i forces 
• Interaccions d'energia i matèria 

ESTÀNDARD DE CONTINGUT E: Ciència i tecnologia

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de desenvolupar-se

• Habilitats de disseny tecnològic 
• Comprensions sobre ciència i tecnologia 

ESTÀNDARD DE CONTINGUT F: Ciència en perspectives personals i socials

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de comprendre millor

• Qualitat ambiental 
• Riscos naturals i causats per l’ésser humà 
• Ciència i tecnologia en els reptes locals, nacionals i globals 

ESTÀNDARD DE CONTINGUT G: Història i naturalesa de la ciència

Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de comprendre millor

• Perspectives històriques 

Estàndards científics de la següent generació, graus 3-5 (edats 8-11)

Disseny d'Enginyeria 

Els estudiants que demostren comprensió poden:

• 3-5-ETS1-1. Definiu un problema de disseny senzill que reflecteixi una necessitat o un desig que inclogui criteris d'èxit i restriccions en els materials / temps / cost.
• 3-5-ETS1-2. Genereu i compareu múltiples solucions a un problema en funció de la probabilitat que cadascú compleixi els criteris i les limitacions del problema.
• 3-5-ETS1-3. Planifiqueu i realitzeu proves justes en què es controlin les variables i es considerin punts de fallada per identificar aspectes d’un model o prototip que es poden millorar.

Estàndards científics de la següent generació, graus 6-8 (edats 11-14)

Disseny d'Enginyeria 

Els estudiants que demostren comprensió poden:

• MS-ETS1-1 Definiu els criteris i les limitacions d’un problema de disseny amb la precisió suficient per garantir una solució exitosa, tenint en compte els principis científics rellevants i els possibles impactes sobre les persones i el medi natural que poden limitar les possibles solucions.
• MS-ETS1-2 Avalueu solucions de disseny competents mitjançant un procés sistemàtic per determinar fins a quin punt compleixen els criteris i les limitacions del problema.

Normes d’alfabetització tecnològica: totes les edats

La naturalesa de la tecnologia

• Estàndard 3: els estudiants desenvoluparan una comprensió de les relacions entre les tecnologies i les connexions entre la tecnologia i altres camps d’estudi.

Tecnologia i societat

• Estàndard 4: els estudiants desenvoluparan una comprensió dels efectes culturals, socials, econòmics i polítics de la tecnologia.
• Estàndard 5: els estudiants desenvoluparan una comprensió dels efectes de la tecnologia sobre el medi ambient.
• Estàndard 6: els estudiants desenvoluparan una comprensió del paper de la societat en el desenvolupament i ús de la tecnologia.
• Estàndard 7: els estudiants desenvoluparan una comprensió de la influència de la tecnologia en la història.

disseny

• Estàndard 8: els estudiants desenvoluparan una comprensió dels atributs del disseny.
• Estàndard 9: els estudiants desenvoluparan una comprensió del disseny d’enginyeria.
• Estàndard 10: els estudiants desenvoluparan una comprensió del paper de la resolució de problemes, la investigació i el desenvolupament, la invenció i la innovació i l’experimentació en la resolució de problemes.

Habilitats per a un món tecnològic

• Estàndard 11: els estudiants desenvoluparan habilitats per aplicar el procés de disseny.
• Estàndard 13: els estudiants desenvoluparan habilitats per avaluar l’impacte de productes i sistemes.

El món dissenyat

• Estàndard 15: els estudiants desenvoluparan una comprensió i podran seleccionar i utilitzar biotecnologies agrícoles i relacionades.

Planificació i treball en equip d’enginyeria

Formeu part d’un equip d’enginyers que té el repte de desenvolupar un sistema a partir de materials quotidians que pugui deixar caure una llavor de carbassa o gira-sol cada 15 cm a una distància de 60 cm.

Teniu una àmplia gamma de materials per utilitzar i podeu alimentar el dispositiu de la manera que vulgueu sempre que les mans no toquin la llavor mentre cau.

Fase de recerca

Llegiu els materials que el vostre professor us ha proporcionat. Si teniu accés a Internet, tingueu en compte diferents tipus de màquines de sembra i determineu un disseny que creieu que funcionarà millor a l’aula.

Fase de Planificació i Disseny

Dibuixa un esquema del disseny de la sembradora a la part posterior d’aquest paper i, al quadre següent, fes una llista de totes les parts que creus que necessitarà el teu equip per construir-lo.

Fase de presentació
Presenteu el vostre pla i dibuix a la classe i tingueu en compte els plans d’altres equips. És possible que vulgueu afinar el vostre propi disseny.

Construeix-lo! Prova-ho!
A continuació, creeu la vostra sembradora i proveu-la. Podeu compartir materials de construcció no utilitzats amb altres equips i intercanviar materials també. Assegureu-vos de veure el que fan els altres equips i de considerar els aspectes dels diferents dissenys que poden millorar el pla del vostre equip.

Reflexió

Completeu les preguntes de reflexió següents:

1. Què tan semblat era el vostre disseny original amb el sembrador real que va construir el vostre equip?

2. Si heu vist que calia fer canvis durant la fase de construcció, descriviu per què el vostre equip va decidir fer revisions.

3. Quin sistema de sembra que va fer un altre equip va resultar ser el més precís? Què passa amb el seu disseny per fer-lo més precís?

4. Creieu que aquesta activitat va ser més gratificant fer-la en equip o hauríeu preferit treballar-hi sol? Per què?

5. Si haguéssiu pogut utilitzar un material addicional (cinta, cola, ordinador, sensors, com a exemples), quin triaríeu i per què?

6. Com hauríeu d’ajustar la vostra sembradora si plantéssiu blat de moro? Què tal les orquídies?

7. Com van impactar els avenços en equipament la "Revolució Verda?"

Traducció del pla de lliçons

[canviador d'idioma]