Potencializando a Aprendizagem STEM: Recursos do Manufacturing Day 2020 para Estudantes do Ensino Médio e Superior

Com a pandemia de COVID-19 forçando muitas escolas a migrar do ensino presencial para o ambiente remoto, o desafio de manter o engajamento dos alunos ganhou importância redobrada. Isso é especialmente verdadeiro em disciplinas que envolvem áreas STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática).

O Desafio do Ensino STEM Remoto

No ambiente presencial tradicional, os cursos STEM combinam a educação teórica (proveniente de materiais escritos, como livros didáticos) com a prática hands-on (desenvolvida por meio de laboratórios, experimentação e uso de instrumentos e materiais). Na transição para o ensino remoto, as técnicas para ensinar os princípios subjacentes de uma disciplina são muito mais fáceis de transferir com sucesso do que os aspectos práticos e hands-on.

Para ajudar a preencher essa lacuna, identificamos alguns recursos que podem fornecer aos estudantes do ensino médio ou superior projetos práticos hands-on que eles podem realizar para complementar sua educação em disciplinas STEM.

Os recursos abaixo contêm uma mistura de diferentes ideias de projetos, muitos dos quais podem ser realizados em casa com necessidade mínima de comprar materiais ou equipamentos especiais. Outros projetos, especialmente os de nível superior, provavelmente exigirão que os estudantes invistam em materiais, componentes e equipamentos que normalmente não seriam encontrados em uma residência típica. São projetos de nível mais avançado que normalmente seriam realizados em uma aula de laboratório universitária, possivelmente em ambiente colaborativo, sob a orientação de um instrutor ou orientador.

Recursos de Projetos STEM para Estudantes do Ensino Médio

Abaixo estão recursos STEM que fornecem ideias de projetos adequados para estudantes do ensino médio.

Science Buddies

O site Science Buddies oferece uma seleção completa de projetos científicos adequados para estudantes do ensino médio explorarem disciplinas STEM. O site permite filtrar por assunto, como ciências da terra e ambientais, ciências da vida, ou matemática e ciência da computação, e também aprofundar nesses assuntos para escolher uma área mais específica. Por exemplo, dentro de engenharia, as opções de subtópicos incluem engenharia civil, eletricidade e eletrônica, energia e potência, engenharia ambiental, ciência dos materiais, engenharia mecânica, robótica e exploração espacial.

Também há filtros para escolher o nível escolar desejado para o projeto, e para restringir projetos com base em preferências quanto à duração, custo e disponibilidade de materiais. Ao visualizar um projeto específico, detalhes adicionais são fornecidos, como contexto do projeto, materiais necessários e o procedimento a seguir. O site também oferece variações para personalizar o projeto e uma seção de ajuda com FAQs.

Creation Crate

O site Creation Crate possui uma variedade de projetos no estilo kit adequados para estudantes mais jovens, mas uma página em seu blog contém projetos mais avançados, como os de engenharia mecânica. Aqui você encontrará uma mistura de projetos de complexidade variada, do simples ao sofisticado. No extremo mais simples, há projetos como construir um braço robótico com papelão e abraçadeiras. Projetos de nível intermediário incluem construir um balão meteorológico de alta altitude completo com registrador de dados alimentado pelo Arduino IDE (Ambiente de Desenvolvimento Integrado) open source que roda no seu computador. No extremo mais complexo, há um projeto para construir um robô auto-equilibrado que evita obstáculos e permanece ereto e equilibrado mesmo quando carrega uma carga, também construído na plataforma Arduino IDE.

ThoughtCo.

Além de apresentar conteúdo valioso para educar estudantes em ciência, tecnologia e matemática, o site ThoughtCo.com também possui uma página com ideias para projetos de feira de ciências de engenharia. Esses projetos não são totalmente desenvolvidos em forma procedural, exigindo que o estudante faça pesquisa independente para definir melhor o escopo, processo e abordagem necessários para transformar a ideia em um projeto executável com sucesso. Portanto, é mais adequado para níveis mais avançados e para estudantes que não se frustram facilmente por ter que definir seu projeto em vez de executar um processo já desenvolvido.

Jet Propulsion Laboratory (JPL)

O Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA, um centro de pesquisa e desenvolvimento financiado federalmente e administrado pelo California Institute of Technology (Caltech), possui uma série de atividades de sala de aula, laboratórios e conjuntos de problemas que abrangem disciplinas STEM e se relacionam com a exploração espacial.

Filtros na página de atividades permitem filtrar por tipo de atividade, foco do assunto, nível escolar e tópicos específicos dentro da área geral. Detalhes de cada atividade incluem visão geral, materiais necessários, contexto para compreensão e procedimentos a seguir. A gama de tópicos é bastante ampla e inclui:

• Aeronáutica
• Astrobiologia
• Astronomia
• Química
• Programação de Computadores
• Ciências da Terra e Espaço
• Eletricidade e Magnetismo
• Calor e Termodinâmica
• Luz e Óptica
• Matemática
• Ciências Físicas

STEM-Works

O site STEM-Works possui uma seção de projetos dedicada a atividades que podem ser feitas em casa. Esses projetos científicos são voltados para estudantes do ensino médio e idades mais jovens e incluem projetos focados em clima extremo, inovações médicas, robótica, espaço, jogos de vídeo, robótica e energia eólica. As páginas de atividades fornecem detalhes adicionais sobre como realizar o projeto ou tarefa. Algumas atividades são virtuais, usando software interativo.

Exploratorium

O site Exploratorium contém uma variedade de atividades para estudantes do ensino médio e crianças mais novas. Os projetos científicos são chamados de "Science Snacks" (Lanches Científicos) e são atividades testadas por professores que usam materiais baratos e facilmente disponíveis. Os tópicos abordados incluem astronomia e ciências espaciais, biologia, química, ciências da terra, engenharia e tecnologia, ciências ambientais, física e matemática.

Sciencing

No Sciencing, há uma seção para projetos científicos que vai até o nono ano. Os tópicos dos projetos incluem engenharia biomédica, química, biologia e ciências forenses. Seus outros artigos também possuem vídeos instrutivos.

Recursos de Projetos STEM para Estudantes Universitários

Abaixo estão recursos STEM que fornecem ideias de projetos adequados para estudantes universitários ou estudantes do ensino médio avançados.

Electronicsforu.com

Para aqueles que estudam engenharia elétrica, o site electronicsforu.com possui uma página com 30 ideias de projetos de engenharia elétrica que podem ajudar os estudantes a criar placas de circuito funcionais e desenvolver sua compreensão de circuitos digitais e analógicos.

Cada projeto mostra uma breve descrição da função do circuito ou do problema abordado e contém um link para uma página do projeto com detalhes completos. Os detalhes incluem diagramas esquemáticos, listas de componentes, tabelas de circuitos lógicos, descrições de operação do circuito, orientações de montagem e diagramas de layout de PCB e componentes para download.

Alguns exemplos de projetos incluem:

• Sistema Rastreador Solar de Eixo Duplo
• Conversor 5V DC para 48V DC para Fontes de Alimentação Phantom
• Buffer de Áudio de Alta Impedância com JFET
• Sensor de Incêndio Baseado em Diodo PIN
• Fonte Plus Minus 5V a partir de Bateria 9V
• Chave Relé com Sensor de Movimento Infravermelho
• Detector de Vazamento de GLP de Baixo Custo
• Chave Automática de Comutação de Energia: Rede, Inversor Solar ou Gerador
• Gerador de Sinal e Inversor Usando Timers NE555
• Adaptador Configurável RS232 para TTL para I2C

PhET Interactive Simulations

A Universidade do Colorado em Boulder hospeda o PhET Interactive Simulations, que oferece uma série de programas de simulação interativa que utilizam programação de software e gráficos para permitir que os estudantes explorem princípios fundamentais de ciência e matemática através de simulações de laboratório virtual em seus computadores. Por exemplo, uma simulação sobre a lei dos gases ideais permite que o estudante bombeie moléculas de gás para uma câmara fechada e observe mudanças na pressão e temperatura à medida que calor é adicionado ou removido ou o volume da câmara é alterado. Também é possível variar o tamanho das partículas das moléculas de gás e contar o número de colisões dessas moléculas com as paredes da câmara por um determinado período.

Mais de 150 simulações estão disponíveis para explorar e cobrem áreas como Física, Química, Matemática, Ciências da Terra e Biologia. Filtros permitem ao usuário restringir resultados por subtópico dentro das áreas gerais, por nível escolar (incluindo tópicos de nível universitário) e por compatibilidade de software. Algumas simulações requerem Java ou Flash, enquanto outras rodam em navegadores HTML padrão. Opções de idioma também estão disponíveis para atender usuários de diferentes localidades.

Instructables

No Instructables, usuários fazem upload de diferentes projetos que completaram, junto com guias e vídeos. Embora haja uma variedade de categorias no site, os projetos relacionados a circuitos apresentam alguns que um estudante de engenharia elétrica poderia implementar em casa. Após criar uma conta, usuários podem baixar PDFs e fazer perguntas a outros usuários sobre os projetos. Também há aulas disponíveis cobrindo tópicos como impressão 3D, CNC e eletrônica, além de tópicos de interesse geral como oficina, costura, artesanato, culinária, design e projetos para crianças.

GeeksforGeeks

O site GeeksforGeeks possui projetos de codificação adequados para programadores de nível universitário. Usuários podem escolher um projeto por linguagem, incluindo projetos em C++, Java e Python. Também há cursos online que estudantes interessados em ciência da computação podem fazer.

Code.org

O Code.org contém uma página de ideias de projetos para casa que oferece uma variedade de projetos de codificação, incluindo desenvolvimento de páginas web, jogos, app lab, game lab, sprite lab e desenho. Os estudantes podem obter experiência prática com codificação e aprender fazendo aulas online gratuitamente.

Interesting Engineering

O site Interesting Engineering possui uma página com 12 projetos de engenharia elétrica que ajudarão os estudantes a expandir seu conhecimento sobre projeto, controle e manutenção de equipamentos elétricos. Os projetos são descritos brevemente, mas não são totalmente detalhados, então o estudante precisará realizar pesquisa e elaborar seus projetos, listas de materiais e então construir e testar o projeto, o que explica por que colocamos isso na seção de recursos de projetos STEM mais avançados.

Resumo

Este artigo apresentou uma visão de alguns recursos de projetos relacionados a STEM que poderiam ser usados para o ensino remoto de estudantes do ensino médio e universitários. Uma variedade de recursos está disponível, variando de projetos bem definidos com materiais e procedimentos já estabelecidos até ideias de projetos que exigem mais pensamento criativo de design e desenvolvimento de projetos.

Para saber mais sobre tópicos relacionados a STEM, visite o Thomas Insights, onde você pode encontrar artigos sobre tendências atuais em negócios e indústria, incluindo iniciativas STEM.

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