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Aprender
30 minutos
Comentar sobre el proceso de diseño de ingeniería
20 minutos
Pida a los estudiantes que ubiquen la imagen del proceso de diseño de ingeniería en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad A de la Lección 18). Hay disponible una copia como Recurso A de la Lección 18 que se puede proyectar para los estudiantes que podrían beneficiarse de eso. Recuerde a los estudiantes que el proceso de diseño de ingeniería es un proceso iterativo que insta a los ingenieros a que repasen las etapas anteriores para desarrollar mejores soluciones a los problemas. Agregue que, a menudo, los ingenieros y los científicos trabajan juntos para diseñar soluciones nuevas y mejorar las soluciones existentes.
Agenda
Iniciar (5 minutos)
Aprender (30 minutos)
▪ Comentar sobre el proceso de diseño de ingeniería (20 minutos)
▪ Preguntar sobre un problema de ingeniería (10 minutos)
Cerrar (10 minutos)
Nota para el maestro
En esta lección, los estudiante vieron un video para observar cómo las personas pueden aplicar el proceso de diseño de ingeniería en un contexto nuevo. Este video muestra a los científicos trabajando para restaurar una antigua lámpara de bronce que representa a Erotes, dioses griegos asociados a el amor. En esta representación de Erotes, las figuras están desnudas, lo que se puede considerar contenido sensible. Para omitir este contenido, considere usar un enfoque alterno, como uno de los siguientes:
▪ Reproduzca el video “Conserving Bronze: The Lamp with Erotes from Vani” (Conservando el bronce: la lámpara con los Erotes de Vani) (J. Paul Getty Trust 2009) de 0:22 a 0:56 para presentar los problemas que el equipo de restauración enfrentó. Luego, reproduzca el video de 1:32 a 2:30 y de 2:40 a 2:50 para aprender sobre el proceso de restauración.
▪ Explore un ejemplo diferente del proceso de diseño de ingeniería al reproducir este video alternativo, Conservation: The Wolsey Angels. (Conservación: los ángeles de Wolsey) (Museo Victoria y Albert 2017): http://phdsci.link/1242. Este enfoque requiere de una sección alternativa Iniciar de la lección. Los estudiantes también pueden necesitar respaldo para inferir cómo el equipo de conservación de los ángeles de Wolsey aplicó el proceso de diseño de ingeniería.
Explique que los estudiantes verán un video cuando se está restaurando la lámpara de bronce. Pida a los estudiantes que usen el espacio en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 18) para tomar notas mientras ven el video. Pídales que se enfoquen en el proceso que el equipo desarrolla para restaurar la lámpara. Los estudiantes deben usar el video y sus propias conclusiones para registrar los ejemplos de cada etapa del proceso de diseño de ingeniería.
Nota para el maestro
Los estudiantes pueden necesitar ayuda para identificar los ejemplos para las etapas Planifica y Comparte. Para ayudar a los estudiantes a describir estas etapas en sus notas, pídales que comenten cómo los conservadores podrían haber desarrollado su plan para tener diferentes expertos trabajando en la restauración de partes de la lámpara usando técnicas diferentes. Se necesitará hacer lo mismo para la etapa Comparte. Pida a los estudiantes que imaginen maneras que podrían ser útiles para que estos conservadores compartan su proceso con otros expertos.
Reproduzca el video “Conserving Bronze: The Lamp with Erotes from Vani” (Conservando el bronce: la lámpara con los Erotes de Vani) (http://phdsci.link/1183) de 0:22 a 2:50. Mientras el video se reproduce, busque evidencia de que los estudiantes pueden encontrar ejemplos del proceso de diseño de ingeniería en acción. Si los estudiantes tienen dificultades, vuelva a reproducir el video de 0:22 a 2:50, deténgalo en momentos clave para comentar cómo el trabajo de los conservadores ejemplifica ciertas etapas del proceso.
Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:
Pregunta Imagina Planifica
El problema era que la lámpara estaba cubierta de óxido. Querían quitar el óxido (criterio) sin dañar la lámpara (limitaciones).
Usaron una máquina de rayos X y probaron raspar una parte de la lámpara para planificar cómo eliminar el óxido.
No vimos esto en el video, pero deben haber planificado cómo limpiar cada parte y reunir los materiales y las máquinas que necesitaban.
Crea Mejora Comparte
Trabajaron como un equipo para limpiar todas las diferentes partes de la lámpara. Las diferentes partes necesitaban herramientas diferentes.
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Cuando una parte de la lámpara no se podía limpiar con la máquina de abrasión, la rasparon con un escalpelo.
No vimos esto en el video, pero podrían haber comentado su plan con otros conservadores para compartir lo que aprendieron.
Conexión entre asignaturas: Matemáticas
Analice cómo la red de resolución de problemas en la ciencia está relacionada con cómo los seres humanos resuelven otros problemas. Recuerde a los estudiantes los procesos que usan en la clase de matemáticas, como el proceso Leer–dibujar–escribir (LDE) de Eureka Math. Si bien parece que el LDE es un proceso lineal, los estudiantes, a menudo, se mueven entre Leer y Dibujar o entre Dibujar y Escribir varias veces mientras trabajan; al igual que los ingenieros se mueven entre las etapas del proceso de diseño de ingeniería.
Señale las conexiones entre las etapas del proceso de diseño de ingeniería y la resolución de problemas que hacen los estudiantes en la clase de matemáticas. Por ejemplo, en matemáticas de 5.° grado, los estudiantes repasan la razonabilidad de sus respuestas usando estrategias de evaluación, de la misma manera que los ingenieros en la etapa Mejorar pueden verificar sus soluciones (CCSS. Contenido de matemáticas.5.NF.A.2). Si la respuesta precisa no es razonable y no coincide con la respuesta estimada, los estudiantes regresan a sus dibujos y lo vuelven a intentar.
Proyecte el cuadro en blanco del proceso de diseño de ingeniería (Recurso B de la Lección 18). Pida a los estudiantes que compartan los ejemplos que encontraron en cada etapa y colóquelos en el cuadro usando notas adhesivas. Trabaje junto con los estudiantes para imaginar cómo el equipo de conservadores puede haber implementado etapas que eran menos evidentes en el video, como Planificar y Compartir.
Verificación de la comprensión
A medida que los estudiantes comparten sus elecciones y razonamiento, evalúe su comprensión de las etapas del proceso de diseño de ingeniería mientras reflexionaban sobre la restauración de la lámpara.
Evidencia
Busque evidencia de que todos los estudiantes
▪ pueden explicar la conexión entre las etapas del proceso de diseño de ingeniería y la restauración de la lámpara, y
▪ pueden identificar claramente el problema que los conservadores estaban tratando de resolver.
Próximos pasos
Si los estudiantes tienen dificultades para encontrar un ejemplo de una etapa del proceso de diseño de ingeniería, reproduzca el video para un grupo pequeño. Detenga el video en puntos diferentes y trabaje en grupo para comentar cualquier etapa que necesite un ejemplo. Use la muestra de los ejemplos anteriores de los estudiantes como una guía.
Preguntar sobre un problema de ingeniería 10 minutos
Recuerde a los estudiantes los comentarios al final de la Lección 17 sobre el óxido, que eventualmente puede destruir el hierro, dentro de la Estatua de la Libertad. Presente el artículo “Statue of Liberty Will Be Closed for Restoration in 1984 for as Long as a Year” (La Estatua de la Libertad estará cerrada por restauración en 1984 por un año) (New York Times 1982) para brindar información adicional sobre este fenómeno (http://phdsci.link/1184).
Lea los primeros tres párrafos del artículo en voz alta y luego trabaje con los estudiantes para establecer el problema para el desafío de ingeniería.
► ¿Por qué es tan débil el interior de la estatua?
▪ El artículo dice que el interior está oxidado.
▪ El hierro en el interior de la estatua está todo oxidado.
► ¿Qué sabemos sobre cómo se forma el óxido?
▪ Sucede porque el hierro reacciona con el aire y la humedad.
Se raspó con el escalpelo.
Se eliminó la corrosión alrededor de la bisagra.
Intención de evitar daños en la lámpara Necesidad de eliminar el óxido de la lámpara
Se colocaron figuras en la lámpara.
Se retiraron las puntas de lanzas.
La lámpara se inspeccionó y se sometió a rayos X para descubrir el grado de corrosión.
Se limpió con un palo de madera, cepillos, hisopos de algodón y escalpelos.
Se eliminó la corrosión de la lámpara.
Pruebas de limpieza
Se colaboró con otros museos para estudiar y conservar la lámpara.
Se compartieron las técnicas con otros conservadores. Se expuso el artefacto en un museo.
Luego, trabaje con la clase para establecer criterios y limitaciones para las soluciones al problema. Pida a los estudiantes que registren el problema, los criterios y las limitaciones en la sección de Pregunta de sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 18). Use las siguientes preguntas para guiar la discusión.
► ¿Qué necesita hacer nuestra solución?
► ¿Qué límites hay en nuestra solución? ¿Cómo podemos estar seguros de que es una solución segura?
Ejemplo del problema, los criterios y las limitaciones:
Problema: el óxido se forma en el hierro dentro de la Estatua de la Libertad porque el hierro reacciona con el aire y la humedad.
Criterios Limitaciones
Nuestra solución debe
▪ evitar que el hierro reaccione con el aire y la humedad y
▪ prevenir la oxidación por mucho tiempo.
Cerrar
10 minutos
Nuestra solución debe
▪ usar materiales que sean fáciles de probar en el salón de clase y
▪ que sean seguros de usar, ya que la gente visita la estatua.
Recuerde a los estudiantes que, a lo largo del módulo, han usado modelos para representar diferentes condiciones que fueron difíciles de replicar en el salón de clase. Por ejemplo, usaron fichas de bingo para representar partículas, y dibujaron puntos en sus modelos para representar el vapor de agua. Explique que los estudiantes necesitarán un modelo para representar el hierro dentro de la estatua a fin de que puedan probar sus soluciones y hacer mejoras.
Divida a los estudiantes en grupos para el desafío de ingeniería. Distribuya un clavo de hierro y un vaso de agua a cada grupo, y pida a los estudiantes que registren sus observaciones de las propiedades de cada material en sus Cuadernos de ciencias. Explique que los grupos colocarán los clavos de hierro en agua para acelerar el proceso de oxidación; así como usaron vinagre para acelerar el proceso
Copyright © 2020 Great Minds® de formación de cardenillo en sus piezas de cobre. Tenga en cuenta que cada grupo tendrá la oportunidad de planificar y probar dos soluciones diferentes usando dos clavos diferentes sumergidos en agua.
► ¿Cómo sabremos si se formó óxido cuando probemos nuestras soluciones?
▪ Veremos que se formará una sustancia nueva con propiedades diferentes.
▪ Podríamos ver un indicador de que se formó una sustancia nueva. El color puede cambiar o puede formarse un gas.
Invite a los estudiantes a que empiecen a compartir las soluciones potenciales con sus grupos. Los estudiantes deben registrar estas ideas iniciales en la sección Imagina en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 18). Explique que los estudiantes podrán explorar varios tipos de materiales provistos en la siguiente lección, y también pueden elegir traer materiales de casa. Recuérdeles que el maestro debe aprobar cualquier material traído de la casa al inicio de la siguiente lección.
Tarea opcional
Los estudiantes comentan el desafío de ingeniería con los integrantes de su familia después de la escuela. Los estudiantes deben explicar el problema y compartir las soluciones potenciales con sus grupos en la siguiente lección.
Nota para el maestro
Muchos clavos están galvanizados o hechos de acero inoxidable para prevenir la formación de óxido. Esta investigación requiere de clavos que no estén galvanizados, que se oxidan rápidamente al exponerlos al agua.
