Conhecendo os Padrões
Os padrões de ensino de engenharia se enquadram nos Padrões de Ciência da Próxima Geração (NGSS), em «Projeto de Engenharia». Os padrões da área de conteúdo são diretrizes estabelecidas em um campo de estudo que um professor usa para projetar e implementar o ensino. Esses padrões são usados nos níveis estadual e nacional e são escritos para o jardim de infância até a segunda série, terceira à quinta série, ensino fundamental e ensino médio. O NGSS engloba ciência, tecnologia, engenharia e matemática. Nesta lição, veremos os padrões NGSS que um novo professor de engenharia usará para criar, projetar e implementar experiências de aprendizagem para alunos do jardim de infância até a décima segunda série.
Padrões de grau K-2
Aqui estão os NGSS em engenharia do jardim de infância até a segunda série:
K-2-ETS1-1: Faça perguntas, faça observações e reúna informações sobre uma situação que as pessoas desejam mudar para definir um problema simples que pode ser resolvido por meio do desenvolvimento de um objeto ou ferramenta nova ou aprimorada.
K-2-ETS1-2: Desenvolva um esboço, desenho ou modelo físico simples para ilustrar como a forma de um objeto o ajuda a funcionar conforme necessário para resolver um determinado problema.
K-2-ETS1-3: Analise dados de testes de dois objetos projetados para resolver o mesmo problema para comparar os pontos fortes e fracos do desempenho de cada um.
Esses três padrões se concentram em fazer com que os alunos observem o uso de um objeto ou ferramenta. Observe como os padrões são escritos para permitir que os alunos observem, façam perguntas, reúnam informações, criem desenhos e se concentrem nos dados. Para projetar e implementar instruções para esses padrões, o novo professor de engenharia selecionará uma ferramenta ou ferramentas simples para os alunos examinarem durante a instrução. Essas ferramentas ajudarão os alunos, fornecendo a aplicação visual, prática e do mundo real necessária para o aprendizado baseado em projetos, que é um aspecto chave para projetar o ensino de engenharia. A aprendizagem baseada em projetos é um método único que permite que os alunos se envolvam fisicamente em experiências de aprendizagem e, no caso desses três padrões, com uma ferramenta ou ferramentas específicas.
Padrões de grau 3-5
Aqui estão os NGSS em engenharia do terceiro ao quinto ano:
3-5-ETS1-1: Defina um problema de projeto simples que reflita uma necessidade ou desejo que inclua critérios específicos para sucesso e restrições de materiais, tempo ou custo.
3-5-ETS1-2: Gere e compare várias soluções possíveis para um problema com base na probabilidade de cada uma atender aos critérios e restrições do problema.
3-5-ETS1-3: Planeje e execute testes controlados nos quais as variáveis são controladas e os pontos de falha são considerados para identificar os aspectos de um modelo ou protótipo que podem ser melhorados.
O foco com esses padrões é específico para a solução de problemas em engenharia e, novamente, a importância de utilizar o aprendizado baseado em projetos entra em cena. Envolver os alunos no pensamento crítico também é perceptível nesses três padrões. O pensamento crítico pode envolver o aluno no processo de aprendizagem por meio de investigação, compreensão e tirar conclusões sobre um conceito ou tópico. Esse tipo de pensamento e compreensão profundos é fundamental no ensino de engenharia.
Padrões de ensino médio
MS-ETS1-1: Defina os critérios e restrições de um problema de projeto com precisão suficiente para garantir uma solução bem-sucedida, levando em consideração os princípios científicos relevantes e os impactos potenciais sobre as pessoas e o ambiente natural que podem limitar possíveis soluções.
MS-ETS1-2: Avalie soluções de projeto concorrentes usando um processo sistemático para determinar o quão bem elas atendem aos critérios e restrições do problema.
MS-ETS1-3: Analise dados de testes para determinar semelhanças e diferenças entre várias soluções de design para identificar as melhores características de cada uma, que podem ser combinadas em uma nova solução para melhor atender aos critérios de sucesso.
MS-ETS1-4: Desenvolva um modelo para gerar dados para teste iterativo e modificação de um objeto, ferramenta ou processo proposto de forma que um projeto ideal possa ser alcançado.
Esses quatro padrões do ensino médio envolverão os alunos na investigação e compreensão do design em engenharia como um método de solução de problemas. Habilidades de pensamento crítico também são claramente o foco desses padrões e subsequentes experiências de aprendizagem criadas pelo novo professor de engenharia. A linguagem incluída nesses padrões, como » definir, » » avaliar, » » analisar » e » desenvolver », sugere que os alunos estarão envolvidos em pensamento crítico durante as experiências de aprendizagem que são projetadas em torno desses padrões .
Padrões de ensino médio
HS-ETS1-1: Analise um grande desafio global para especificar critérios qualitativos e quantitativos e restrições para soluções que atendam às necessidades e desejos da sociedade.
HS-ETS1-2: Projete uma solução para um problema complexo do mundo real dividindo-o em problemas menores e mais gerenciáveis que podem ser resolvidos por meio da engenharia.
HS-ETS1-3: Avalie uma solução para um problema complexo do mundo real com base em critérios priorizados e compensações que levam em conta uma série de restrições, incluindo custo, segurança, confiabilidade e estética, bem como possíveis aspectos sociais, culturais e impactos ambientais.
HS-ETS1-4: Use uma simulação de computador para modelar o impacto das soluções propostas para um problema complexo do mundo real com vários critérios e restrições nas interações dentro e entre os sistemas relevantes para o problema.
O foco principal desses padrões é fazer com que os alunos se envolvam com problemas do mundo real. Quando o novo professor está projetando experiências de aprendizagem baseadas nesses padrões, ele / ela utilizará um problema atual e relevante relacionado à engenharia. A linguagem usada nesses padrões, como » analisar » » projetar » e » avaliar », sugere que os alunos também utilizarão o pensamento crítico ao longo das experiências de aprendizagem. Também é importante observar que os alunos estarão envolvidos com o uso da tecnologia de computador como uma forma de investigar e analisar um problema do mundo real.
Resumo da lição
A parte de Projeto de Engenharia dos Padrões de Ciência da Próxima Geração (NGSS) são padrões de área de conteúdo (diretrizes para o desenvolvimento de instrução em um campo de estudo) usados nos níveis nacional e estadual no ensino de engenharia. Esses padrões são escritos para alunos em quatro grupos de níveis de série. Os grupos consistem em três padrões para as séries K-2, três padrões para as séries 3-5, quatro padrões para o ensino médio e quatro padrões para o ensino médio.
Os padrões escritos para as séries K-2 enfocam o envolvimento do aluno no uso de um objeto ou ferramenta por meio do aprendizado baseado em projeto (envolvimento físico no aprendizado por meio do uso de um projeto).
Os padrões escritos para as séries 3-5 enfocam os alunos na área de resolução de problemas e pensamento crítico (investigação, compreensão e tirar conclusões).
Os padrões do ensino médio focam o aprendizado dos alunos na área de design e envolvem os alunos com a resolução de problemas e habilidades de pensamento crítico.
Finalmente, os padrões do ensino médio são escritos de forma que os alunos estejam engajados na resolução de problemas e nas habilidades de pensamento crítico ao investigar e compreender problemas do mundo real e as maneiras pelas quais as soluções de engenharia podem beneficiar esses problemas.