Engenharia do vento: o uso da educação STEAM para impulsionar o aprendizado interdisciplinar

Resumo:

O projeto "Engenharia do vento" propõe o uso da metodologia STEAM (Ciência, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática) para transformar o aprendizado de ciências exatas no ensino técnico do IFES. Através da construção e teste de turbinas eólicas verticais, os alunos explorarão conceitos como aerodinâmica, energia renovável e design, promovendo um aprendizado prático e interdisciplinar. O uso de tecnologias como a impressão 3D enriquecerá o processo, permitindo que os alunos apliquem teoria na resolução de problemas reais. O projeto visa aumentar o engajamento dos alunos e prepará-los para carreiras técnicas, ao mesmo tempo em que promove a conscientização sobre sustentabilidade e energias renováveis.

Palavras-chave:

STEAM; Turbinas Eólicas Verticais; Educação Interdisciplinar; Impressão 3D; Sustentabilidade

Justificativa:

O ensino de ciências exatas enfrenta o desafio de engajar os alunos e relacionar os conteúdos teóricos ao mundo real. Este projeto visa solucionar essa questão através da metodologia STEAM, utilizando turbinas eólicas verticais como ferramentas práticas e educativas para ensinar física, matemática e tecnologia. Além de melhorar a compreensão dos alunos, o projeto promove a conscientização sobre a sustentabilidade e o uso de energias renováveis, alinhando-se às necessidades educacionais e ambientais atuais.

Objetivo Geral:

Promover o ensino interdisciplinar de ciências exatas por meio da construção e teste de turbinas eólicas verticais, integrando a metodologia STEAM para aumentar o engajamento dos alunos e sua compreensão de conceitos científicos e tecnológicos.

Objetivo Específico:

1. Ensinar os princípios básicos de aerodinâmica e conversão de energia através da construção de turbinas eólicas verticais. 2. Desenvolver habilidades de engenharia e design através da utilização de ferramentas de fabricação digital, como a impressão 3D. 3. Promover a conscientização sobre energias renováveis e sustentabilidade, conectando os alunos às questões ambientais atuais. 4. Incentivar a integração entre arte e tecnologia, considerando a estética e o design das turbinas como parte do processo de aprendizado.

Questões Norteadoras:

Como a aplicação da metodologia STEAM com o uso de turbinas eólicas verticais pode impulsionar o aprendizado de conceitos científicos e tecnológicos entre os alunos do ensino técnico?

Hipótese:

1. A construção e o teste de turbinas eólicas verticais aumentam o interesse dos alunos por ciências exatas, promovendo um aprendizado mais prático e interativo. 2. A utilização de tecnologias emergentes, como a impressão 3D, na construção de turbinas melhora a compreensão dos conceitos de física e engenharia. 3. A abordagem STEAM que integra ciências, tecnologia, engenharia, artes e matemática prepara melhor os alunos para carreiras em áreas técnicas e tecnológicas, especialmente no contexto de energias renováveis.

Metodologia:

O projeto será desenvolvido em etapas, começando com a seleção dos modelos de turbinas a serem construídos (Savonius, Darrieus e Giromills). Os alunos participarão do design e da fabricação das turbinas utilizando impressão 3D. As turbinas serão testadas em um túnel de vento didático, onde serão coletados dados sobre seu desempenho. Os resultados serão analisados para ajustes e otimização, com base nos princípios de aerodinâmica e conversão de energia. A metodologia STEAM será aplicada ao longo do processo, integrando ciências exatas, tecnologia e arte.

Referências:

Wagner, A., McCormick, J., & Martínez, L. (2017). Fostering STEM literacy with a tabletop wind turbine. Journal of Environmental Education, 48(2), 98-108. Whittlesey, R. W. (2017). Review of designs and applications of vertical turbines. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 75, 249-262. Rizki, M., Suprapto, B., & Hariyono, D. (2023). Designing and testing a prototype of vertical axis wind turbine for future sustainable energy solutions. Journal of Engineering and Applied Sciences, 18(3), 455-467. Proulx, J., D'Amico, S., & Thangaraj, J. W. (2015). A miniature combined wind and solar energy demonstrator: A STEM integration case study. International Journal of Mechanical Engineering Education, 43(3), 175-191. Jeong, S., & Kim, H. (2015). The effect of a climate change monitoring program on students' knowledge and perceptions of STEAM education. Journal of Science Education and Technology, 24(5), 600-617. 김진영, 이철수, & 황혜정. (2013). Effects of a STEAM program on science-related attitudes and emotions of elementary school students. Korean Journal of Elementary Science Education, 32(4), 388-396. Rodrigues Jr, A. L., Cardoso, M. P., & Fernandes, L. M. (2023). Aprendizagem baseada em problemas: uma proposta de intervenção pedagógica para o ensino de mecânica dos fluidos. Revista de Educação, Ciência e Tecnologia, 4, 159-173.

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