Plantar con precisión

Materiales de Construcción (para cada equipo)

Materiales necesarios (negociación / tabla de posibilidades)

• Vasos de papel y plástico
• Cuencos de papel y plástico
• Latas o botellas vacías
• Straws
• Toallas de papel
• Bandas de goma
• Clips de papel,
• Botellas de refresco
• pegamento
• Cordón
• Papel de aluminio
• Envoltura de plástico
• Tubería de metal flexible
• Manguera o tubos

Materiales de Prueba

• Semillas de calabaza o girasol (calidad alimentaria, comestibles)
• Guata de algodón o toalla (sirve como tierra)

Materiales

• Semillas de calabaza o girasol (calidad alimentaria, comestibles)
• Guata de algodón o toalla (sirve como tierra)

Proceso

Coloque una toalla o guata de algodón sobre la superficie de una mesa. Coloque una regla, cinta métrica o una regla de papel impresa a lo largo del borde del material. Los equipos prueban sus sistemas de siembra demostrando cómo dispensa la semilla cada 15 cm en una distancia de 60 cm.

Reto de Diseño

Formas parte de un equipo de ingenieros al que se ha enfrentado el reto de desarrollar un sistema que pueda dejar caer una semilla de calabaza o girasol cada 15 cm en una distancia de 60 cm.

Criterios

• Debe dejar caer 1 semilla cada 15 cm en una distancia de 60 cm.

Limitaciones

• Las manos no pueden tocar la semilla mientras cae.
• Utilizar solo los materiales proporcionados.
• Los equipos pueden intercambiar materiales ilimitados.

1. Divida la clase en equipos de 3-4.
2. Reparta la hoja de trabajo Plantar con precisión, así como algunas hojas de papel para dibujar diseños.
3. Analice los temas de la sección Conceptos básicos. Para presentar la lección, considere preguntar a los estudiantes cómo se plantan las semillas en los campos de maíz. Pídales que piensen en el equipo y los sistemas necesarios para manejar de manera eficiente la siembra de semillas.
4. Revise el Proceso de Diseño de Ingeniería, el Desafío de Diseño, los Criterios, las Limitaciones y los Materiales.
5. Proporcione a cada equipo sus materiales.
6. Explique que los estudiantes deben diseñar y construir un sistema que pueda dejar caer una semilla de calabaza o girasol cada 15 cm en una distancia de 60 cm.
7. Anuncie la cantidad de tiempo que tienen para diseñar y construir (se recomienda 1 hora).
8. Utilice un temporizador o un cronómetro en línea (función de cuenta atrás) para asegurarse de mantener el tiempo. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Dé a los estudiantes “avisos de tiempo” regulares para que se mantengan concentrados. Si tienen dificultades, hágales preguntas que los llevarán a una solución más rápido.
9. Los estudiantes se reúnen y desarrollan un plan para su sistema de siembra. Acuerdan los materiales que necesitarán, escriben / dibujan su plan y presentan su plan a la clase. Los equipos pueden intercambiar materiales ilimitados con otros equipos para desarrollar su lista de piezas ideal.
10. Los equipos construyen sus diseños.
11. Coloque una toalla o guata de algodón sobre la superficie de una mesa. Coloque una regla, cinta métrica o una regla de papel impresa a lo largo del borde del material. Los equipos prueban sus sistemas de siembra demostrando cómo dispensa la semilla cada 15 cm en una distancia de 60 cm.
12. Como clase, discuta las preguntas de reflexión de los estudiantes.
13. Para obtener más contenido sobre el tema, consulte la sección "Explora Más."

Método alternativo

Los estudiantes pueden plantar semillas reales (berro de jardín, por ejemplo) ya sea en un jardín escolar al aire libre o en guata de algodón (el berro de jardín crece bien en cualquier lugar) para que los estudiantes puedan observar el crecimiento de las semillas. Esto podría incluir discusiones relacionadas con el uso de la tierra, la eficiencia de la colocación de semillas, la sobre siembra u otros temas relacionados con el uso de la tierra.

Idea de extensión

Exija a los estudiantes que incorporen un sensor o una computadora en su diseño.

Reflexión Estudiantil (cuaderno de ingeniería)

1. ¿Cuán similar era su diseño original a la sembradora real que construyó su equipo?
2. Si descubrieron que necesitanan hacer cambios durante la fase de construcción, describan por qué su equipo decidió hacer revisiones.
3. ¿Qué sistema de sembradoras que hizo otro equipo resultó ser el más preciso? ¿Qué pasa con su diseño que lo hizo más preciso?
4. ¿Crees que esta actividad fue más gratificante para hacer en equipo, o hubieras preferido trabajar solo en ella? ¿Por qué?
5. Si pudiera haber usado un material adicional (cinta, pegamento, una computadora, sensores, como ejemplos), ¿cuál elegiría y por qué?
6. ¿Cómo tendría que ajustar su sembradora si en su lugar estuviera plantando maíz? ¿Qué hay de las orquídeas?
7. ¿Cómo afectaron los avances en el equipamiento a la "Revolución Verde"?

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.

Sembradoras y plantadoras   

Sembradora

Una sembradora es un dispositivo de siembra que coloca con precisión las semillas en el suelo y luego las cubre. Antes de la introducción de la sembradora, la práctica común era plantar semillas a mano. Esto resultó ser un gran desperdicio, ya que la siembra se distribuyó de manera imprecisa y deficiente, por lo que hubo mucho desperdicio de semillas y tierra utilizable.

En los métodos más antiguos de siembra, se preparaba un campo con un arado que cavaba surcos o surcos. Luego, el campo se sembró arrojando las semillas sobre el campo, a veces llamado "difusión manual". Algunas semillas aterrizaron en el surco y fueron protegidas, mientras que otras podrían quedar expuestas… ¡no muy eficiente! El uso de una sembradora puede aumentar la proporción de rendimiento de los cultivos hasta nueve veces, colocando las semillas justo donde se necesitan.

Plantador

Como una sembradora, una sembradora se remolca detrás de un tractor. Las sembradoras depositan la semilla de manera precisa a lo largo de las hileras. Las semillas se distribuyen a través de dispositivos llamados unidades de hileras que están espaciados a lo largo de la parte posterior de la sembradora (la de la derecha tiene la capacidad de 4 hileras a la vez. Por el momento, la más grande del mundo tiene una capacidad de 48 hileras: el John Deere DB120.

Las sembradoras más antiguas pueden tener un contenedor de semillas para cada hilera y un contenedor de fertilizante para dos o más hileras. En cada contenedor de semillas se instalan placas con "dientes" para corresponder al tamaño del tipo de semilla a sembrar y la rapidez con que la semilla debe poder salir. La cantidad de espacio entre cada "diente" sería lo suficientemente grande como para permitir que entre una semilla a la vez, pero no lo suficiente para dos.

Plantación de historia y precisión 

Historia

Los sumerios utilizaron sembradoras primitivas de un solo tubo alrededor del año 1500 a. C., y los chinos inventaron las sembradoras tubulares en el siglo II a. C. Algunos creen que la sembradora se introdujo en Europa después de los contactos con China. La ilustración de la derecha muestra una sembradora china de doble tubo, publicada por Song Yingxing en la enciclopedia Tiangong Kaiwu de 2.

La primera sembradora europea fue atribuida a Camillo Torello y patentada por el Senado de Venecia en 1566. Y Tadeo Cavalina de Bolonia describió en detalle una sembradora en 1602.

En Inglaterra, la sembradora fue perfeccionada por Jethro Tull, quien se dice que perfeccionó una sembradora tirada por caballos en 1701 que sembró económicamente las semillas en hileras ordenadas. Sin embargo, las sembradoras no se generalizarían en Europa hasta mediados del siglo XIX.

Tecnología avanzada

A lo largo de los años, las sembradoras se han vuelto más avanzadas y sofisticadas. Por ejemplo, muchas empresas y universidades que se centran en la investigación sobre la agricultura recomiendan ahora el uso de sistemas de medición electrónicos para medir con precisión el espaciamiento de las semillas.

Algunos usan un sistema llamado “PhotoGate” que usa un emisor de luz con un sensor donde las semillas caen de una sembradora. Cuando una semilla pasa por la abertura, bloquea la luz de uno o más de los sensores y envía una señal a una computadora que indica que se ha caído una semilla. Luego, el software rastrea la ubicación y el momento de la colocación de las semillas y puede informar con mucha precisión el espacio entre las semillas individuales.

• Restricciones: limitaciones de material, tiempo, tamaño del equipo, etc.
• Criterios: Condiciones que debe satisfacer el diseño como su tamaño total, etc.
• Ingenieros: inventores y solucionadores de problemas del mundo. Se reconocen veinticinco especialidades importantes 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).
• Sembradora: remolcada detrás de un tractor, las sembradoras depositan la semilla de manera precisa a lo largo de las hileras. Las semillas se distribuyen a través de dispositivos llamados unidades en hileras que están espaciados a lo largo de la parte posterior de la sembradora.
• Precisión: la calidad, condición o hecho de ser exactos y precisos.
• Prototipo: Modelo funcional de la solución a probar.
• Sembradora: un dispositivo de siembra que coloca con precisión las semillas en el suelo y luego las cubre.

Enlaces a Internet

• El sitio de la semilla

Lectura Recomendada

• Maquinaria agrícola del mundo romano (ISBN: 978-0521134231)
• Herramientas e implementos agrícolas de fin de siglo (Archivos pictóricos de Dover) (ISBN: 978-0486421148)

Actividad de Escritura

Escriba un ensayo o un párrafo sobre cómo ha cambiado el cultivo de semillas durante el siglo pasado: identifique tres avances importantes que han mejorado la economía de la agricultura.

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 (edades 4-9)

ESTÁNDAR A DE CONTENIDO: La ciencia como investigación

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar

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

ESTÁNDAR DE CONTENIDO B: Ciencias Físicas

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar una comprensión de

• Propiedades de objetos y materiales 
• Posición y movimiento de objetos 

ESTÁNDAR DE CONTENIDO E: Ciencia y Tecnología 

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar

• Habilidades de diseño tecnológico 
• Comprensión de ciencia y tecnología. 

ESTÁNDAR DE CONTENIDO F: La ciencia en perspectivas personales y sociales

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar la comprensión de

• Tipos de recursos 
• Ciencia y tecnología en desafíos locales 

ESTÁNDAR DE CONTENIDO G: Historia y naturaleza de la ciencia

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar la comprensión de

• La ciencia como esfuerzo humano 

Estándares Nacionales de Educación Científica Grados 5-8 (10-14 años)

ESTÁNDAR A DE CONTENIDO: La ciencia como investigación

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar

• Habilidades necesarias para realizar investigaciones científicas. 

ESTÁNDAR DE CONTENIDO B: Ciencias Físicas

Como resultado de sus actividades, todos los estudiantes deben desarrollar una comprensión de

• Movimientos y fuerzas 

ESTÁNDAR DE CONTENIDO E: Ciencia y Tecnología

Como resultado de las actividades en los grados 5-8, todos los estudiantes deben desarrollar

• Habilidades de diseño tecnológico 

ESTÁNDAR DE CONTENIDO F: La ciencia en perspectivas personales y sociales

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar la comprensión de

• Poblaciones, recursos y entornos 
• Riesgos y beneficios 
• Ciencia y tecnología en la sociedad 

Estándares Nacionales de Educación Científica Grados 5-8 (10-14 años)

ESTÁNDAR DE CONTENIDO G: Historia y naturaleza de la ciencia

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar la comprensión de

• La ciencia como esfuerzo humano 
• Historia de la ciencia 

Estándares Nacionales de Educación Científica Grados 9-12 (14-18 años)

ESTÁNDAR A DE CONTENIDO: La ciencia como investigación

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar

• Habilidades necesarias para realizar investigaciones científicas. 

ESTÁNDAR DE CONTENIDO B: Ciencias Físicas 

Como resultado de sus actividades, todos los estudiantes deben desarrollar la comprensión de

• Movimientos y fuerzas 
• Interacciones de energía y materia. 

ESTÁNDAR DE CONTENIDO E: Ciencia y Tecnología

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar

• Habilidades de diseño tecnológico 
• Comprensión de ciencia y tecnología. 

ESTÁNDAR DE CONTENIDO F: La ciencia en perspectivas personales y sociales

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar la comprensión de

• Calidad del medio ambiente 
• Amenazas naturales e inducidas por el hombre 
• Ciencia y tecnología en desafíos locales, nacionales y globales 

ESTÁNDAR DE CONTENIDO G: Historia y naturaleza de la ciencia

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar la comprensión de

• Perspectivas historicas 

Estándares de Ciencias de la Próxima Generación Grados 3-5 (Edades 8-11)

Diseño de ingeniería 

Los estudiantes que demuestren comprensión pueden:

• 3-5-ETS1-1. Definir un problema de diseño simple que refleje una necesidad o un deseo que incluya criterios específicos para el éxito y limitaciones de materiales / tiempo / costo.
• 3-5-ETS1-2. Genere y compare múltiples / soluciones 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 Ciencias de la Próxima Generación Grados 6-8 (Edades 11-14)

Diseño de ingeniería 

Los estudiantes que demuestren comprensión pueden:

• MS-ETS1-1 Definir los criterios y limitaciones de un problema de diseño con suficiente precisión para asegurar una solución exitosa, teniendo en cuenta los principios científicos relevantes y los impactos potenciales en las personas y el medio ambiente natural que pueden limitar las posibles soluciones.
• MS-ETS1-2 Evaluar las soluciones de diseño de la competencia mediante un proceso sistemático para determinar qué tan bien cumplen con los criterios y limitaciones del problema.

Estándares de alfabetización tecnológica: todas las edades

La naturaleza de la tecnología

• Estándar 3: Los estudiantes desarrollarán una comprensión de las relaciones entre las tecnologías y las conexiones entre la tecnología y otros campos de estudio.

Tecnología y Sociedad

• Estándar 4: Los estudiantes desarrollarán una comprensión de los efectos culturales, sociales, económicos y políticos de la tecnología.
• Estándar 5: Los estudiantes desarrollarán una comprensión de los efectos de la tecnología en el medio ambiente.
• Estándar 6: Los estudiantes desarrollarán una comprensión del papel de la sociedad en el desarrollo y uso de la tecnología.
• Estándar 7: Los estudiantes desarrollarán una comprensión de la influencia de la tecnología en la historia.

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.

Habilidades para un mundo tecnológico

• Estándar 11: Los estudiantes desarrollarán habilidades para aplicar el proceso de diseño.
• Estándar 13: Los estudiantes desarrollarán habilidades para evaluar el impacto de productos y sistemas.

El mundo diseñado

• Estándar 15: Los estudiantes desarrollarán una comprensión y serán capaces de seleccionar y utilizar biotecnologías agrícolas y afines.

Planificación y trabajo en equipo de ingeniería

Formas parte de un equipo de ingenieros al que se ha enfrentado el reto de desarrollar un sistema a partir de materiales cotidianos que pueda dejar caer una semilla de calabaza o girasol cada 15 cm en una distancia de 60 cm.

Tiene una amplia gama de materiales para usar y puede alimentar su dispositivo de la forma que desee, siempre que sus manos no toquen la semilla mientras cae.

Fase de investigación

Lea los materiales que le proporcionó su maestro. Si tiene acceso a Internet, considere diferentes tipos de sembradoras y determine un diseño que crea que funcionará mejor en su salón de clases.

Fase de planificación y diseño

Dibuja un diagrama del diseño de la sembradora en la parte posterior de este documento y, en el cuadro de abajo, haz una lista de todas las partes que crees que tu equipo necesitará para construirlo.

Fase de presentación
Presente su plan y dibujo a la clase y considere los planes de otros equipos. Es posible que desee ajustar su propio diseño.

¡Constrúyelo! ¡Pruébalo!
A continuación, construya su sembradora y pruébela. Puede compartir materiales de construcción no utilizados con otros equipos y también intercambiar materiales. Asegúrese de observar lo que están haciendo otros equipos y considerar los aspectos de los diferentes diseños que podrían ser una mejora en el plan de su equipo.

Reflexión

Complete las preguntas de reflexión a continuación:

1. ¿Cuán similar era su diseño original a la sembradora real que construyó su equipo?

2. Si descubrieron que necesitanan hacer cambios durante la fase de construcción, describan por qué su equipo decidió hacer revisiones.

3. ¿Qué sistema de sembradoras que hizo otro equipo resultó ser el más preciso? ¿Qué pasa con su diseño que lo hizo más preciso?

4. ¿Crees que esta actividad fue más gratificante para hacer en equipo, o hubieras preferido trabajar solo en ella? ¿Por qué?

5. Si pudiera haber usado un material adicional (cinta, pegamento, una computadora, sensores, como ejemplos), ¿cuál elegiría y por qué?

6. ¿Cómo tendría que ajustar su sembradora si en su lugar estuviera plantando maíz? ¿Qué hay de las orquídeas?

7. ¿Cómo afectaron los avances en el equipamiento a la "Revolución Verde"?

Traducción del plan de lección

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