El barco y el escarabajo

Esta lección desarrolla aún más los principios de flotar y hundirse para los jóvenes estudiantes. Permite a los niños explorar cómo los barcos y los barcos utilizan el principio de desplazamiento y flotabilidad para mantenerse a flote. Las actividades permiten a los niños experimentar con diferentes formas y diseños de un barco. 'casco' para ver cuál flota mejor.

  • Todos los niños experimentarán la fabricación y mejora de modelos de barcos.
  • Todos los niños probarán si su bote flota y tendrán la oportunidad de mejorar su diseño si no flota con éxito.
  • Todos los niños encontrarán y tendrán la oportunidad de practicar el uso de vocabulario asociado con el tema, por ejemplo, flotar, hundirse, barco, casco.
  • La mayoría de los niños comprenderán que la forma del casco del barco modelo afecta si flota o se hunde.
  • La mayoría de los niños podrán usar sus propias palabras para describir la actividad y lo que creen que está sucediendo para permitir que floten o se hundan.

Rangos de Edad: 4 – 7

Materiales de Construcción (para cada equipo)

Materiales Requeridos

  • Modelar arcilla / plastilina
  • Escala para romper la plastilina en pedazos
  • Barcos / barcos de juguete
  • Crayones y hojas para colorear con tema de barco

Materiales de Prueba

  • Piscina / tanque de juegos inflable o recipiente grande con agua
  • Revestimiento de mesa de plástico

Materiales

  • Piscina / tanque de juegos inflable o recipiente grande con agua
  • Revestimiento de mesa de plástico 

Proceso

Mientras los estudiantes esculpen sus botes, permítales probar qué tan bien flota su diseño. Luego pueden cambiar (rediseñar) su bote y probar nuevamente hasta que tengan un diseño que flote.

Reto de Diseño

Eres un ingeniero al que se le ha encomendado la tarea de construir un barco con plastilina. Haz un dibujo de tu diseño planeado, esculpe tu bote, pruébalo haciéndolo flotar en el agua. Si se hunde, cambie (rediseñe) su bote y pruébelo nuevamente hasta que su bote flote. 

Criterios 

  • Haz un dibujo del diseño
  • Esculpe el barco con plastilina

Limitaciones

  • Solo puedes usar la plastilina para construir tu barco.

Revise y comparta los temas de la hoja de recursos para maestros. Revise los temas de la sección Conceptos básicos. La siguiente historia corta puede usarse como un comienzo para involucrar a los estudiantes en la actividad práctica.

Érase una vez un escarabajo al que le encantaba decirle a todo el mundo lo rápido que podía correr. “Soy el insecto más rápido del parque”, decía. Su amigo lento y firme, el caracol, cansado de oírlo alardear, lo desafió a una carrera. "Ja", pensó el escarabajo para sí mismo, "no hay forma de que un caracol pueda ganarme".

El día de la carrera, todos los insectos del parque se reunieron para observar. El ciempiés agitó una bandera a cuadros para iniciar la carrera. El escarabajo pasó zumbando más allá de la línea de salida lo más rápido que pudo, mientras el caracol avanzaba con cuidado poco a poco. El escarabajo gritó: "Nunca ganarás esta carrera a ese ritmo tan lento".

Sin aliento por correr, el escarabajo finalmente llegó a un pequeño estanque de agua. Pensó: “Tengo mucho tiempo. Simplemente daré la vuelta al estanque ". El escarabajo aceleró en su camino.

Pulgada a pulgada, el caracol se arrastró por el camino. Cuando llegó al estanque, pensó: "Sería mucho más corto si pudiera flotar de alguna manera sobre el agua". Quizás podría construir un barco. 

El caracol recogió algunas hojas, ramitas y parra. Ella diseñó un pequeño bote que la ayudó a deslizarse suavemente por el agua del estanque. Cuando llegó al otro lado, saltó del bote y pudo ver a todos sus amigos esperándola en la línea de meta.

Poco a poco, el caracol se arrastró por el camino hasta que por fin cruzó la línea de meta. Todos sus amigos vitorearon. "¡Hurra por el caracol!" ellos lloraron. Un momento después, el escarabajo cruzó corriendo la línea de meta. "¡No puedo creer que me hayas golpeado!" él dijo. “Sabes”, respondió el caracol con una sonrisa, “ser el más rápido no siempre lo es todo”. "A veces, si simplemente disminuyes la velocidad por un momento y piensas en tu desafío, puedes encontrar excelentes soluciones".

  1. Divida la clase en 2-3 grupos más pequeños. 
  2. Organice su salón de clases para que el Grupo 1 tenga acceso al agua y a la plastilina. El grupo 2 dibujará y coloreará sus diseños planificados.Puede elegir tener un tercer grupo que pueda participar en actividades de juego con botes / barcos de juguete o colorear en sábanas con un tema acuático (colorear la vela en un velero).
  3. A continuación, configure el espacio de trabajo con una piscina o un tanque de agua y una mesa de plástico para proteger las superficies de los derrames.
  4. Prepare varios trozos iguales de arcilla para modelar del mismo tamaño y peso, pero deje un poco de arcilla sin preparar. Explique a los estudiantes por qué los trozos de arcilla son iguales, por lo que es una 'prueba justa' para todos los estudiantes.
  5. Entregue a cada alumno una pieza de plastilina para esculpir sus botes. Es posible que desee mantener a los estudiantes en 2-3 grupos pequeños mientras esculpen para permitir una mejor supervisión.
  6. Pida a los estudiantes que primero piensen en cómo se verá su bote. Deben hacer un dibujo de su diseño planificado.
  7. Después de haber dibujado su diseño planeado, los estudiantes deben esculpir su bote. Mientras crean sus botes, déles acceso a la piscina de agua para probar qué tan bien está flotando su bote. Cada vez que lo prueban, pueden hacer cambios (rediseñar) en su bote para ayudarlo a flotar mejor.
  8. Mientras los estudiantes planean y esculpen sus botes, use palabras de vocabulario mientras interactúa con ellos:
    Flotar: descansar sobre un agua (o un líquido)
    Fregadero: para bajar por debajo de la superficie del agua.
    Casco: la parte principal de un barco o bote: la cubierta, los costados y el fondo de un barco o bote.
    Desplazar: cuando un objeto flotante empuja físicamente el agua fuera del camino
    Desplazamiento: el volumen o peso de agua desplazado por un cuerpo flotante (como un barco) de igual peso.
    Flotabilidad: la capacidad de un objeto de flotar en el agua.
  9. Una vez que los estudiantes hayan esculpido con éxito un bote que flota, tenga una discusión en clase y hable sobre las preguntas de reflexión a continuación.

Actividad de extensión opcional

Haga que los estudiantes agreguen peso a su bote (juguetes pequeños, monedas, artículos que pesan aproximadamente la misma cantidad) para simular que hay un caracol en su bote. Nuevamente, pida a los estudiantes que prueben y realicen cambios (rediseñen) sus barcos en función de los resultados.

Reflexión del estudiante

  1. ¿Su barco se hundió o flotó? Si no flotaba, ¿cómo lo cambió para que desplazara más agua?
  2. ¿Cuántas veces tuviste que probar y esculpir tu bote nuevamente antes de que flotara?
  3. ¿Tuviste que cambiar la forma del casco de tu barco?
  4. ¿Qué te gustó de los barcos de otros estudiantes?
  5. ¿Has aprendido con medios de flotabilidad?

Modificación de Tiempo

La lección se puede realizar en tan solo 1 período de clase para estudiantes mayores. Sin embargo, para ayudar a los estudiantes a no sentirse apresurados y asegurar el éxito de los estudiantes (especialmente para los estudiantes más jóvenes), divida la lección en dos períodos para que los estudiantes tengan más tiempo para intercambiar ideas, probar ideas y finalizar su diseño. Realice las pruebas y el informe en el próximo período de clases.

Conceptos erróneos comunes

Tensión superficial: algunos niños estarán familiarizados con los insectos que pueden "patinar" sobre la superficie del agua, utilizando su tensión superficial y darán esta explicación de por qué un bote puede flotar. Es posible que hayan visto un clip de papel "flotando" (en realidad, está en equilibrio, no flotando) en el menisco del agua. Nuevamente, esta es la tensión superficial. 

Ningún objeto con agujeros puede flotar; algunos niños pensarán que debido a que el casco de sus botes no puede permanecer flotando con huecos en ellos, este será siempre el caso.

Las cosas livianas flotan, las pesadas se hunden -Si antes has permitido que los niños jueguen en el agua, (¡¡¡eso espero !!!) ya estarán familiarizados con los principios de flotar y hundirse y tendrán algunos conocimientos previos. Esto significa que tendrán algunas ideas que podrían generalizar en exceso y debe corregirlos suavemente.

El metal es demasiado pesado para flotar, porque a menudo permitimos que los niños experimenten con materiales de una manera pequeña (antes de pedirles que generalicen sus ideas, pueden presentar conceptos erróneos como estos). Esto está relacionado con el error anterior.

La tensión superficial es un principio científico realmente especial; bien hecho por saberlo, ¡es muy interesante! Sin embargo, en el caso de esta actividad, rompemos los vínculos entre las moléculas de agua con el casco del barco. Entonces la tensión se pierde y el bote se hundiría repentinamente… como lo haría el clip o el insecto, si la tensión se rompiera con una gota de jabón o una gran ola.

Corrigiendo explicaciones 

Ningún objeto con agujeros puede flotar; en el caso de un barco, como tú lo has hecho, esto es cierto. Vimos que esto se debe al desplazamiento. En un bote con un agujero, el agua no se mueve fuera del camino, se filtra y llena el casco y el bote se hunde. (Muéstreles esto con su propio modelo de barco. Haga un agujero razonable en él para que funcione rápidamente). 

PERO, algunos objetos tienen agujeros y aún flotan. Objetos como piedra pómez, esponjas y madera. Esto se debe a que tienen bolsas de aire atrapado en su interior. Esto hace que el objeto sea mucho más liviano que el agua y, por lo tanto, aún flotan en la parte superior (debido a la flotabilidad). Algunas cosas (por ejemplo, una esponja) llenarán esas bolsas de aire con agua y se hundirán gradualmente, pero otras, como la madera, no. Es por eso que mucha gente hace botes de remos y canoas con madera, es muy flotante. 

Las cosas livianas flotan, las cosas pesadas se hunden: esta es una observación realmente buena, porque en general es cierta. Pida a los niños que piensen en algunos ejemplos en los que esto sea correcto, por ejemplo, corchos, patitos de goma, botes de juguete frente a rocas, objetos sólidos como un tenedor o una llave. Pero, debido a la flotabilidad y al desplazamiento, podemos hacer flotar cosas pesadas, si las diseñamos y les damos forma de la forma en que lo hiciste en esta actividad. ¿Pueden los niños hablar sobre un ferry u otro objeto grande y pesado en el que hayan visto o experimentado viajar? Si no, puede contarles una historia de su propia experiencia de un crucero u otro paseo en barco. 

El metal es demasiado pesado para flotar; use la explicación anterior, es posible que desee complementar esto con imágenes de grandes barcos de metal en el mar, como camiones cisterna, portaaviones, etc.

  • Casco: la parte principal de un barco o bote: la cubierta, los costados y el fondo de un barco o bote.
  • Flotabilidad: la capacidad de un objeto de flotar en el agua.
  • Restricciones: limitaciones de material, tiempo, tamaño del equipo, etc.
  • Criterios: Condiciones que debe satisfacer el diseño como su tamaño total, etc.
  • Desplazar: cuando un objeto flotante empuja físicamente el agua fuera del camino
  • Desplazamiento: el volumen o peso de agua desplazado por un cuerpo flotante (como un barco) de igual peso.
  • Flotador: reposar sobre un agua (o un líquido)
  • Ingenieros: inventores y solucionadores de problemas del mundo. Se reconocen veinticinco especialidades principales en ingeniería (ver infografía).
  • Proceso de diseño de ingeniería: los ingenieros de procesos utilizan para resolver problemas. 
  • Hábitos de la mente de ingeniería (EHM): Seis formas únicas en que piensan los ingenieros.
  • Iteración: Probar y rediseñar es una iteración. Repetir (múltiples iteraciones).
  • Prototipo: Modelo funcional de la solución a probar.
  • Fregadero: para bajar por debajo de la superficie del agua.
  • Tensión superficial: efecto en el que la superficie de un líquido es fuerte.

Actividad de Escritura 

  • Haz un dibujo de lo que le sucedió a tu bote en la piscina. (Esto se puede utilizar como una evaluación de la comprensión de la actividad por parte del alumno). 
  • Haga que el estudiante escriba una oración o palabra (dependiendo de la edad / capacidad) que describa la actividad junto con su imagen: por ejemplo, "hundirse" o "flotar". Algunos niños necesitarán un modelo de puntos para trazar las palabras: Mi bote flota.

Alineación con los marcos curriculares 

Nota: Los planes de lecciones de esta serie están alineados con uno o más de los siguientes conjuntos de estándares:  

  • Estándares de educación científica de EE. UU.  

(http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962

  • Estándares de ciencia de la próxima generación de EE. UU. (http://www.nextgenscience.org/Estándares de Alfabetización Tecnológica de la Asociación Internacional de Educación Tecnológica (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf
  • Principios y estándares para las matemáticas escolares del Consejo Nacional de Profesores de Matemáticas de EE. UU. (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909) Estándares Estatales Básicos Comunes de EE. UU. Para Matemáticas  

(http://www.corestandards.org/Math

  • Estándares de Informática de la Asociación de Maestros de Ciencias de la Computación K-12 (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html

Estándares Nacionales de Educación Científica Grados K-4 (de 4 a 9 años) ESTÁNDAR DE CONTENIDO A: Ciencia como Indagación

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar 

  • Habilidades necesarias para realizar investigaciones científicas.  
  • Comprensión de la investigación científica  

ESTÁNDAR DE CONTENIDO E: Ciencia y Tecnología  

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar 

  • Habilidades de diseño tecnológico  

Estándares de ciencias de la próxima generación - Grados 3-5 (8-11 años) Diseño de ingeniería

Los estudiantes que demuestren comprensión pueden: 

  • 3-5-ETS1-1. Defina un problema de diseño simple que refleje una necesidad o un deseo que incluya criterios específicos para el éxito y limitaciones de materiales, tiempo o costo. 
  • 3-5-ETS1-2. Genere y compare múltiples soluciones posibles a un problema basándose en qué tan bien es probable que cada una cumpla con los criterios y limitaciones del problema. 
  • 3-5-ETS1-3.Planificar y realizar pruebas justas en las que se controlen variables y se consideren puntos de falla para identificar aspectos de un modelo o prototipo susceptibles de mejora. 

Estándares de alfabetización tecnológica: todas las edades

Diseño 

  • Estándar 8: Los estudiantes desarrollarán una comprensión de los atributos del diseño.
  • Estándar 9: Los estudiantes desarrollarán una comprensión del diseño de ingeniería. 
  • Estándar 10: Los estudiantes desarrollarán una comprensión del papel de la resolución de problemas, la investigación y el desarrollo, la invención y la innovación y la experimentación en la resolución de problemas.

En un sistema de reciclaje de flujo único, se utiliza una serie de máquinas para clasificar los materiales reciclables mezclados en sus categorías correctas. En esta actividad, trabajará en equipos y como clase para diseñar un sistema para clasificar los materiales reciclables mixtos (plásticos, vidrio, latas de acero y papel) en sus cuatro categorías.

1) Trabajando en equipos de 3 o 4, piensen en formas de separar cada tipo de reciclable del contenedor mixto. No dude en levantarse y examinar los diferentes materiales disponibles. Su equipo puede ayudar a operar el sistema, actuando como parte de la maquinaria (los estudiantes pueden tirar de materiales en una cinta transportadora, golpear y agitar materiales, etc.), pero usted no puede manejar directamente los materiales reciclables. Los materiales reciclables de papel también deben permanecer secos.

2) En equipo, elija sus mejores ideas para separar cada tipo de reciclable. Luego combine estas ideas para crear un sistema completo para clasificar todo el contenedor.

3) Esboce su diseño y presente los planes de su equipo a la clase.

4) La clase votará las mejores ideas y creará un nuevo diseño final.

5) Un miembro designado de cada equipo trabajará para construir este sistema utilizando los materiales disponibles.

6) El equipo de construcción probará el sistema. Mire para ver cómo funciona el sistema.

7) Discuta con la clase qué funcionó y qué no. Piense en formas de mejorar el sistema y decida qué cambios deben realizarse.

8) El equipo de construcción hará los cambios y probará el sistema mejorado.

9) Discuta con la clase qué funcionó y qué no. ¿Qué cambios ayudaron a mejorar el sistema? ¿Qué cambios no lo hicieron? Si fueras a crear una tercera versión, ¿qué otros cambios harías?

Reflexión

1) ¿Cuáles fueron las características (magnetismo, peso, etc.) de cada tipo de reciclable que permitieron clasificarlo? ¿Qué otras características y métodos de clasificación cree que podrían utilizarse?

 

 

 

 

2) ¿Qué importancia creen que serían los ojos y las manos humanas en un proceso de clasificación de flujo único? ¿Cuándo y para qué materiales cree que se necesitaría más a las personas?

 

 

 

 

3) Dadas las ventajas y desventajas del reciclaje de flujo único, ¿cree que es un sistema que vale la pena? ¿Por qué o por qué no?

 

 

 

 

4) ¿Qué crees que se podría hacer para mejorar el reciclaje donde vives?

 

 

 

Certificado de finalización de estudiante descargable