Um bom desafio de concepção tem muitas soluções possíveis, incentiva o pensamento criativo e o trabalho de equipa e ensina conteúdos valiosos de uma forma cativante e prática. Alguns desafios exigem materiais caros e muitos dias ou semanas para serem concluídos. Quando tem um orçamento limitado e apenas um ou dois dias de aulastempo livre, desafios de concepção como os que se seguem podem levar os alunos a criar, cooperar e pensar.

1. Desafio Alka-Seltzer Rocket to Mars

Problema: O teu foguetão deve ser lançado do solo para um balde no telhado da escola.

Materiais: Comprimidos de Alka-Seltzer, caixas de filme (comprei 30 caixas na Amazon por 9 dólares), recipientes para água, um balde grande, um telhado ou um lugar alto como o topo de um parque infantil.

O Alka-Seltzer e a água criam bolhas de dióxido de carbono e, quando selados dentro de uma lata de filme antigo, criam um "foguetão" que salta para o ar.

Dou aos alunos o alvo de um balde cor-de-laranja (representando o planeta Marte) colocado no telhado da nossa escola para encorajar a altura máxima e a precisão dos seus foguetões. Cada grupo recebe seis comprimidos de Alka-Seltzer, um recipiente de filme e um recipiente com água. São encorajados a experimentar diferentes quantidades de água e de Alka-Seltzer até atingirem a altura máxima.

Os alunos colocam um pouco de água no recipiente, deitam um pouco de Alka-Seltzer, fecham rapidamente a tampa, pousam-no e afastam-se. Após cerca de 10 segundos, a pressão faz com que o recipiente voe para o ar e os alunos calculam a altura utilizando como referência as marcas na parte lateral do nosso edifício. Registam os dados e fazem alterações até ficarem sem Alka-Seltzer ou colocarem o recipiente no balde.Aprendem rapidamente que demasiada água torna o foguetão mais pesado e cria menos espaço para a pressão aumentar.

Os alunos também aprendem sobre os desafios de aterrar um foguetão com precisão e sobre como ajustar hipóteses e melhorar gradualmente o desempenho.

2. desafio Kool-Aid

Problema: A tua equipa tem de criar um novo e delicioso sabor de Kool-Aid que impressione os teus colegas.

Materiais: Uma variedade de pós com sabor a Kool-Aid, cilindros graduados ou recipientes de medição de líquidos, copos de papel, água.

Antes de iniciar qualquer actividade que envolva comida ou bebida, obtenho autorização dos pais e verifico as alergias dos alunos. Em primeiro lugar, misturo cinco ou seis sabores diferentes de Kool-Aid em recipientes de 2 litros. Normalmente, escolho uma variedade de sabores, incluindo um ou dois sabores invulgares, como lima-limão e kiwi-morango. As equipas são desafiadas a fazer 1 litro da sua nova criação, combinando vários sabores.

Medem cada sabor usando cilindros graduados até que a mistura totalize 1000 ml. Os alunos criam nomes para os seus sabores e sinais para os publicitar. Cada aluno prova os outros novos sabores usando um copo de papel e depois classifica-os.

Os alunos aprendem sobre o volume métrico e usam a criatividade e a colaboração para encontrar as melhores soluções para o problema.

3. desafio do forno solar

Problema: A tua equipa deve criar um forno movido a energia solar que aqueça um marshmallow.

Materiais: Caixas de cartão, folha de alumínio, película de plástico, sacos com fecho de correr, papel de construção preto, marshmallows, termómetros.

Por vezes, forneço uma variedade de caixas de cartão ou, em alguns anos, peço à pizzaria local que doe um lote de caixas de pizza.

Muitos grupos reflectem a luz no seu forno utilizando papel de alumínio e revestem o fundo com papel preto para absorver a luz e transformá-la em calor.

Os projectos com melhor desempenho utilizam normalmente película plástica (o material de plastificação também funciona bem) para reter o calor no interior do forno, utilizando o efeito de estufa. Colocamos os fornos no exterior de manhã, com um termómetro em cada caixa e um marshmallow por cada membro do grupo. Verificamos as temperaturas e comemos os marshmallows perto do final do dia escolar para maximizar o tempo de aquecimento.e os dias quentes são os melhores.

Os alunos aprendem como conceitos como reflexão, refracção e absorção podem funcionar em conjunto para criar calor.

4. desafio da torre de palha

Problema: Crie a torre mais alta utilizando apenas palhinhas e fita adesiva em 45 minutos.

Materiais: 40 palhinhas por grupo, 3 pés de fita adesiva por grupo.

Tal como no caso dos fornos solares, peço aos alunos que criem desenhos individuais (utilizamos a aplicação Procreate nos iPads) e que depois cheguem a acordo sobre um desenho de grupo. Os alunos podem colar palhinhas ao chão, mas não a nenhum outro objecto na sala. Muitas vezes, os desenhos mais bem sucedidos começam com uma base robusta, como um prisma triangular ou rectangular, e depois vão aumentando gradualmente em formas mais pequenas à medida que a torre fica mais alta.

Muitas vezes, um grupo começa a construir rapidamente e vai à frente, apenas para perder a estabilidade e ver a sua torre cair ou tombar quando o tempo limite é atingido.

Neste desafio, os alunos aprendem competências geométricas e de engenharia, adaptam os seus projectos à medida que as condições mudam e pensam de forma criativa em três dimensões.