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Aprende sobre estructuras robustas con LEGO Education WeDo 2.0 | #LessonPlans

Esta semana os proponemos una actividad dirigida al alumnado de ciclo inicial de primaria para investigar las características de un edificio que contribuirían a aumentar su resistencia frente a un terremoto usando para ello un simulador de terremotos construido con bricks LEGO®. Los estudiantes pondrán en práctica habilidades tales como la resolución de problemas, la comunicación con los demás y el trabajo en equipo.

Con esta actividad se trabaja: Ciencia, tecnología, Ingeniería y STEM

Curso: 1º a 3º de Educación Primaria

Duración de la actividad: + 120min.

Dificultad: Intermedia

OBJETIVOS DE LA ACTIVIDAD

– Explorar el origen y la naturaleza de los terremotos.

– Crear y programar un dispositivo que les permita probar diseños de edificios.

– Documentar la evidencia y presentar sus hallazgos sobre qué diseño de estructura es el mejor para resistir los terremotos.

MATERIAL NECESÁRIO

MATERIAL ADICIONAL

HOJA DE TRABAJO DEL ESTUDIANTE

PASO A PASO

  1. PREPARACIÓN (15-30 mins)

  • Leer la preparación general en el capítulo “Gestión del aula”
  • Leer acerca del proyecto para recopilar ideas para trabajar en el aula
  • Definir como presentar el proyecto al alumnado. Puede utilizar el vídeo incluido en el software de programación LEGO Education WeDo 2.0.
  • Determinar los parámetros para crear y presentar el documento final.
  • Asegurarse de utilizar el tiempo necesario para cumplir con las expectativas de la actividad.
  1. EXPLORACIÓN (30-60 mins) 

El vídeo es un buen recurso para poner el escenario y que el alumnado comience a pensar y a debatir sobre las ideas que vayan teniendo.

Desde que se formó, la Tierra ha estado cambiando su forma. Al igual que grandes trozos de galleta son empujados sobre una capa de miel, las placas tectónicas que componen la Tierra se deslizan, se frotan y chocan. Al hacerlo, esta fricción crea vibraciones en la superficie de la Tierra, donde vivimos.

Durante un terremoto, dependiendo de la fuerza de las vibraciones y una variedad de otros factores, los edificios y otras estructuras pueden dañarse o destruirse.

Hoy en día, se pueden construir edificios más resistentes que los que se construían hace algunas décadas gracias a descubrimientos científicos que han llevado a varias mejoras en el diseño de estos.

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Preguntas de debate:

  1. ¿Qué provoca los terremotos y qué riesgos comportan?

Los terremotos son vibraciones de la corteza terrestre provocadas por el desplaza-miento de las placas tectónicas.

  1. ¿Cómo evalúan los científicos la intensidad de un terremoto?

Los científicos se basan en una escala denominada de Richter para evaluar la intensidad de los terremotos. En una escala del 1 al 10, cuanto mayor sea el número, más intensas son las vibraciones de la Tierra.

  1. ¿Qué elementos pueden influir en la resistencia de un edificio durante un terremoto?

Esta respuesta deberá servir como hipótesis para los estudiantes. Esto significa que, llegados a este punto, las respuestas de los estudiantes pueden ser incorrectas.

  1. ¿Qué has observado acerca de la relación existente entre el tamaño de la planta, la altura y la capacidad de resistir el impacto de un terremoto de un edificio?

Las estructuras altas o delgadas son por lo general menos estables y más propensas a caer cuando se ven sometidas a fuerzas laterales.

  1. ¿Cómo garantizas que las pruebas se realizan cada vez de manera equitativa?

Solo se cambiaba un parámetro a la vez.

  1. ¿Qué otros factores sería importante investigar?

Los diseños estructurales y los diversos materiales empleados son otros factores importantes que considerar al probar la resistencia de un edificio.

  1. ¿Cómo se diseñan los edificios modernos para que resistan los terremotos?

Los arquitectos e ingenieros usan estructuras, principios y simulaciones para probar los prototipos y descubrir sus puntos débiles.

  1. ¿Significa “resistente” lo mismo que “fuerte”?

Depende de una serie de factores. Hay veces en que las estructuras o los materia-les flexibles son más resistentes que otros más rígidos y fuertes.

Los alumnos deben recopilar sus respuestas en la hoja de trabajo del estudiante de forma escrita o mediante imágenes.

3. CREACIÓN

Los alumnos deben construir y programar un simulador de terremotos y un modelo de edificio siguiendo las instrucciones de construcción para crear un simulador de terremotos. Con este dispositivo, podrán reunir pruebas para decidir qué edificio se mantendrá en pie pasado un terremoto.

  • Construir el simulador de terremotos

El modelo de sacudida utilizado en el proyecto utiliza un pistón para empujar y tirar de la palanca de prueba. El nivel de potencia del motor del programa determina la amplitud del terremoto generado.

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VER INSTRUCCIONES DE CONSTRUCCIÓN

  • Programar el simulador

La cadena de programación debe comenzar con el número 0 en la pantalla. Luego los alumnos deben repetir una serie de acciones cinco veces. Seguidamente, aumentarán a número 1 la magnitud de la vibración. Encender el motor a esa magnitud durante 2 segundos y después esperar 1 segundo.

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IMPORTANTE: Con esta cadena de programación, si los estudiantes quieren probar un terremoto más fuerte o más débil, necesitan cambiar el número de bucles. Deben poder utilizar la cadena de programación que ellos quieran.

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Investigar el diseño del edificio

Una vez que el alumnado a comprendido correctamente el funcionamiento del simulador de terremotos, deben investigar la respuesta del edificio en el simulador de terremoto cuando se les modifica la estructura.  Para eso, probarán cambiando altura y ancho de base.

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  1. Cambio de altura.

En este caso el alumnado debe utilizar el edificio más bajo y el más alto. Ambos con base estrecha. (edificios A y B de la imagen).

Con el edificio más alto: el alumnado debe descubrir cuál es la magnitud más pequeña a la que este se cae con la sacudida del terremoto. Una vez que hayan encontrado la magnitud, deben probar con el edificio más bajo y ver si resiste mejor con las mismas condiciones que el más alto.

El objetivo es que los alumnos sean capaces de entender que con la misma área de base, el edificio más bajo puede resistir mejor que el edificio alto.

IMPORTANTE: El profesor debe tener en cuenta que no todos los motores reaccionan exactamente igual, por lo tanto, es posible que los alumnos trabajen con diferentes magnitudes en sus investigaciones.

  1. Cambio de altura.

Con la misma cadena de programación que en el primer caso, el alumnado debe probar si el edificio más alto con la base estrecha (edificio B de la imagen) puede resistir mejor que el edifico estrecho y alto con base más ancha (edificio C de la imagen).

En este caso, el objetivo es que el alumnado aprenda que con un área de base más ancha/grande, un edificio alto puede resistir mucho mejor.

INVESTIGA UN POCO MÁS (opcional, 45 – 60 mins)

El profesor debe tener en cuenta que el apartado “Investigar más”es opcional y está diseñado para alumnos mayores o más avanzados.

Ampliando la actividad se exploran más elementos que afecten a la resistencia de los edificios cuando hay vibraciones.

  1. Cambio de magnitud.

Los alumnos deben predecir qué les pasaría a los edificios A,B y C si la magnitud del terremoto se incrementa, por ejemplo, hasta el nivel 8. Deben ir apuntando en la hoja del estudiante sus predicciones y probar en cada caso.

  1. Cambio de edificios.

Partiendo de la premisa de que una base más grande ayudará a un edificio a resistir una vibración más fuerte, el alumnado debe construir el edificio más alto que podría resistir a un terremoto de nivel 8.

Los alumnos deben explorar diferentes composiciones de construcción:

  • Explorar diferentes formas estructurales
  • Utilizar nuevos materiales

El profesor debe animar a los alumnos a comparar sus diseños de construcción y a que describan y prueben las construcciones de los demás. Se les puede orientar haciéndoles las siguientes preguntas.

  • ¿Cuáles son los puntos fuertes de la estructura?
  • ¿Cuáles son las debilidades de la estructura?
  • ¿El edificio resistirá la prueba del terremoto?
  1. COMPARTIR (+ 45 mins)

Los alumnos deben completar la hoja de trabajo del estudiante. Deben hacerlo de varias maneras:

– Realizando vídeos de cada prueba para demostrar sus afirmaciones

– Comparando estas conclusiones con casos de la vida real

Sugerencia: los alumnos pueden recopilar datos en formato de tabla o en una hoja de cálculo o de manera gráfica.

Al final de la actividad los alumnos deben presentar el resultado de su investigación.

Como pautas para realizar la presentación de sus proyectos, el profesor puede elaborar un guion con varias premisas que los alumnos deben contestar

  • ¿Qué factor influye en la estabilidad de un edificio?
  • Compara las predicciones que has hecho inicialmente con los resultados finales.
  • Reflexiona sobre tus conclusiones
  • Debate con tus compañeros si los resultados reflejan la realidad
  1. DIFERENCIACIÓN

Para hacer más completa la actividad, el profesor puede aportar más conocimientos y orientación sobre construcción y programación, como por ejemplo:

  • Explicar cómo llevar a cabo una investigación.
  • Utilizar evidencia para construir explicaciones.
  • Ofrecerles experiencias adicionales con variables aisladas para probar hipótesis.

Sugerencia

Para los alumnos más experimentados, es interesante dejarles tiempo adicional para construir y programar de tal manera que puedan indagar más y diseñar sus propias investigaciones. Pueden cambiar los parámetros, el nivel del simulador de terremotos, los materiales utilizados para construir los edificios o la superficies sobre la que los construyen.

Posibles conceptos erróneos de los estudiantes

Los estudiantes pueden creer que los terremotos ocurren en lugares al azar en la tierra. La mayor parte de la actividad sísmica del mundo está asociada con los límites de las placas tectónicas. Si bien se pueden formar grietas poco profundas durante un terremoto, debido a deslizamientos de tierra o fallas de tierra, el suelo no se “abre” a lo largo de una línea de falla.

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