Ginnasta

• Esamina il materiale online per gli alunni. Usa un proiettore per condividere questo materiale con i tuoi alunni durante la lezione.
• Prendi in considerazione la possibilità di costruire in anticipo un modello Ginnasta da utilizzare durante la lezione per aiutare gli alunni in difficoltà.
• Verifica di aver già trattato i concetti pertinenti (ad esempio, le tre leggi della dinamica di Newton) in una lezione precedente.
• Tieni in considerazione le capacità e il background di tutti i tuoi alunni. Differenzia la lezione per renderla accessibile a tutti. Nella sezione Differenziazione riportata di seguito potrai trovare utili suggerimenti.

• Guarda il video per gli alunni qui o accedi tramite il materiale per l'alunno online.

• Avvia un breve dibattito sulla forza che aiuta un ginnasta a oscillare su una sbarra orizzontale.
• Poni domande quali:
  • Quale forza è necessaria per far muovere il ginnasta? (Con i muscoli, i ginnasti creano forze di spinta e trazione per generare uno slancio in avanti e superare la forza di gravità che li attira verso il basso).
  • Che cosa mantiene il ginnasta in movimento? (La prima legge di Newton afferma che un oggetto in movimento rimane in movimento fino a quando su di esso non interviene una forza esterna. Quando i muscoli smettono di spingere, la resistenza all'aria e l'attrito tra la sbarra e le mani del ginnasta ne provocheranno l'arresto sotto la sbarra stessa, a causa della forza di gravità che l'attira verso il basso).
• Spiega agli alunni che avranno il compito di costruire un'auto alimentata da un ginnasta.
• Distribuisci un set a ciascun gruppo.

• Invita gli alunni a lavorare a coppie per costruire il modello Ginnasta. Chiedi loro di alternarsi (mentre uno cerca i mattoncini, l'altro costruisce) e di scambiarsi i ruoli al termine di ogni passaggio.
• La costruzione di questo modello dovrebbe richiedere non più di 15-20 minuti. Quando gli alunni avranno completato la costruzione, chiedi loro di trovare uno spazio aperto e fare una prova.
• La sezione Suggerimenti riportata di seguito fornisce assistenza per il montaggio.
• Invitali, quindi, a eseguire i tre esperimenti indicati nel materiale per alunni.

Esperimento 1:

• Chiedi agli alunni di utilizzare una striscia di nastro adesivo per segnare una linea, e di far oscillare il ginnasta con le leve a cricchetto piegate e osservare cosa succede.

Esperimento 2:

• A questo punto, invitali a trovare un modo per far avanzare l'auto a pendolo utilizzando le leve a cricchetto.
• Chiedi agli alunni di ripiegare la leva a cricchetto anteriore sulle loro auto.
• Invitali a posizionare i loro modelli sulla linea di partenza, tirare il pendolo indietro di 90 gradi e rilasciarlo.
• Suggerisci loro di utilizzare un mattoncino LEGO^® per segnare la distanza percorsa dalla loro auto e per misurare e annotare tale distanza sul foglio di lavoro (Supporto per insegnante - Risorse aggiuntive).
• Ora chiedi loro di stimare la distanza che l'auto riuscirà a percorrere se tirano il pendolo indietro al massimo consentito (ovvero, circa 160 gradi) e di posizionare un altro mattoncino per segnare la distanza prevista (p).
• Invitali a verificare se la loro previsione era corretta e ad annotare la distanza effettiva percorsa (a) sul proprio foglio di lavoro (Supporto per insegnante - Risorse aggiuntive).

Esperimento 3:

• Chiedi agli alunni di ripiegare entrambe le leve a cricchetto. Invitali a osservare cosa succede quando rilasciano il ginnasta con l'auto appoggiata alla mano.

• Riunisci gli alunni affinché condividano ciò che hanno osservato nei rispettivi gruppi.  
• Poni domande quali:
  • Perché l'auto si muoveva avanti e indietro con entrambe le leve a cricchetto ripiegate? (Oscilla avanti e indietro perché la forza netta è pari a zero).
  • Quali forze intervengono? (La forza di gravità attira il ginnasta verso il basso. Lo slancio dell'oscillazione è rigidamente collegato al perno in alto e l'attrito su ruote/assi è ridotto, quindi l'auto si muove un po' avanti e un po' indietro a seconda dell'oscillazione del ginnasta. Il movimento in avanti è più o meno uguale al movimento all'indietro, quindi l'auto in realtà non va da nessuna parte).
  • Quale schema hai notato nel movimento dell'auto? (L'auto rallenta tra un'oscillazione e l'altra del ginnasta).
  • Perché la distanza percorsa dall'auto diminuisce tra le oscillazioni? (Il pendolo perde gradualmente slancio a causa dell'attrito sulle ruote e sugli assi e della resistenza all'aria, per poi fermarsi nel punto più basso).
  • Che effetto ha avuto un'oscillazione maggiore del pendolo sulla distanza percorsa? (Un'oscillazione più grande ha generato più slancio e questo ha consentito all'auto di arrivare più lontano).
  • Che cosa hai notato quando hai rilasciato il ginnasta mentre l'auto era a contatto con la tua mano e le leve a cricchetto non erano innestate? (Esiste una forza uguale e contraria, che si percepisce sulla mano quando si spinge verso l'esterno).
  • Se gli alunni hanno difficoltà a rispondere, prova a chiedere loro:
    • Hai spinto l'auto?
    • E come si è mossa?

• Se il tempo lo consente, incoraggia gli alunni a trovare un modo per far tornare indietro la loro auto.
• Concedi qualche minuto agli alunni per smontare i loro modelli, riporre in modo ordinato i mattoncini nei vassoi e sistemare le postazioni di lavoro.

• Fornisci un riscontro su ciò che ogni alunno ha realizzato.
• Incoraggia l'autovalutazione.
• Per semplificare la procedura, puoi utilizzare le sezioni di valutazione fornite.

Checklist di osservazione 

• Valuta la competenza degli alunni nel descrivere come la massa di un oggetto e le forze che agiscono su di esso possono cambiarne il movimento.
• Crea una scala adeguata alle tue esigenze, ad esempio: 
  1. Necessita di maggiore supporto.
  2. È in grado di lavorare in modo indipendente.
  3. È in grado di insegnare agli altri.

Auto-valutazione 

• Invita ogni alunno a scegliere il mattoncino che ritiene rappresenti la qualità del suo lavoro. 
  • Verde: con un po' di aiuto, sono in grado di descrivere come forza e massa influiscono sul movimento di un oggetto. 
  • Blu: sono in grado di descrivere come forza e massa influiscono sul movimento di un oggetto.
  • Viola: sono in grado di descrivere e spiegare come forza e massa influiscono sul movimento di un oggetto.

Feedback tra compagni

• Incoraggia gli alunni a valutare i propri compagni:
• Utilizzando la scala di mattoncini sopra indicata per una classificazione reciproca del lavoro svolto.
• Presentando le proprie idee e fornendo un feedback costruttivo.

Suggerimenti per il modello

• È comune per gli alunni commettere errori durante la costruzione delle braccia del ginnasta (spesso vengono costruite rivolte all'indietro). In questo caso, mostra loro un modello già completato ed evidenzia le differenze nella costruzione.
• Ricorda agli alunni che il conteggio dei fori nelle travi e nelle piastre li aiuterà a posizionare correttamente i mattoncini.

Per semplificare la lezione:

• Chiedi agli alunni di eseguire solo gli esperimenti 1 e 3, saltando i cricchetti.

Per aumentare il livello di difficoltà:

• Incoraggia gli alunni a cercare di capire da soli come far muovere l'auto all'indietro, per poi ripetere l'esperimento 2 (dovranno piegare la leva del cricchetto anteriore e abbassare quella posteriore sull'ingranaggio).
• Sfida gli alunni a riprogettare il modello per farlo arrivare più lontano continuando a utilizzare un mattoncino del peso equivalente alla massa del pendolo.

(Nota: richiede una maggiore quantità di tempo)
Per promuovere lo sviluppo delle capacità matematiche, chiedi agli alunni di provare a tirare indietro il ginnasta con cinque diverse angolazioni e una delle leve a cricchetto innestate. Invitali ad annotare la distanza percorsa con ogni angolazione. Per una sfida aggiuntiva, chiedi loro di tracciare l'altezza da cui il pendolo è caduto e la distanza percorsa dall'auto su un asse x-y. Chiedi loro di descrivere l'aspetto della curva e le relative motivazioni.

Riferimento alle Indicazioni nazionali per i piani di studio nella scuola secondaria di primo grado - 1°, 2° e 3° anno - Matematica - Misura, Introduzione al pensiero razionale
Riferimento alle Indicazioni nazionali e ai nuovi scenari - Il pensiero matematico

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