Tentativi ed errori

1. Preparazione

• Leggi il materiale per gli studenti disponibile nell'app EV3 Classroom.
• Raccogli alcune informazioni sulle procedure e i processi utilizzati da ingegneri e fisici.
• Per questa lezione, ti occorreranno un metro a nastro e dei pennarelli.
• Se lo ritieni necessario, pianifica una lezione utilizzando le attività introduttive presenti nell'app. Questo aiuterà gli studenti a familiarizzare con LEGO^® MINDSTORMS^® Education EV3.

2. Coinvolgimento (10 min.)

• Guarda il video dell'unità e utilizza le idee suggerite nella sezione Avvia una discussione riportata più avanti per coinvolgere gli studenti in un dibattito incentrato sull'unità e sulla lezione.
• Organizza gli studenti in gruppi di due.

3. Esplorazione (15 min.)

• Chiedi a ogni coppia di studenti di costruire il robot di molatura.
• Concedi loro il tempo necessario per eseguire alcuni test e verificare che il modello sia stato costruito correttamente e funzioni come previsto.

4. Spiegazione (10 min.)

• Chiedi a ogni coppia di studenti di eseguire esperimenti e registrare i risultati ottenuti.
• Accertati che siano in grado di creare le proprie tabelle di test.
• Incoraggia gli studenti ad apportare piccole modifiche al programma e al progetto, in modo che il robot si sposti di 100 cm con maggiore precisione.

5. Elaborazione (10 min.)

• Chiedi agli studenti di verificare quali regolazioni hanno prodotto l'errore minore.
• Invita ciascun team a riassumere brevemente i risultati degli esperimenti.
• Non dimenticare di lasciare un po' di tempo per riordinare.

6. Valutazione

• Fornisci un riscontro su ciò che ogni studente ha realizzato.
• Per semplificare la procedura, puoi utilizzare le sezioni di valutazione fornite.

Nessuna macchina è perfetta. Gli ingegneri si impegnano a rendere le macchine più precise e accurate possibile, ma occorre tenere sempre in considerazione un certo margine di errore. Anche se, in genere, le specifiche di una macchina sono basate su calcoli e simulazioni, una macchina fisica deve essere sempre testata in laboratorio. Infatti, le prestazioni della macchina possono essere ottimizzate grazie a test, iterazioni e analisi di tentativi ed errori.

Guarda il video dell'unità e avvia una discussione sulle procedure utilizzate dagli ingegneri. Poni domande pertinenti, quali:

• Come lavorano gli ingegneri quando sviluppano nuove macchine?
• Come possono impostare gli esperimenti per misurare le prestazioni di una macchina?
• Quali fattori determinano il margine di errore accettabile e la qualità delle prestazioni della macchina?

Istruzioni di montaggio

• Robot di molatura

Uso del modello
Posiziona il modello su una superficie solida e livellata e segnane la posizione iniziale. Esegui il programma e, quando il modello smette di muoversi, segna la posizione finale. Le rotazioni del motore calcolate ed effettive e la distanza percorsa (in cm) calcolata sono visualizzate sul display.

Esecuzione dell'esperimento
Mentre gli studenti eseguono gli esperimenti, ricorda loro quanto segue:

• Le rotazioni del motore calcolate ed effettive e la distanza percorsa (in cm) calcolata verranno visualizzate sul display.
• La distanza effettiva percorsa deve essere misurata utilizzando un metro a nastro.
• Dati quali il numero dell'esperimento, la distanza percorsa calcolata e quella misurata devono essere registrati in una tabella di test. Assicurati di lasciare spazio sufficiente per colonne aggiuntive al fine di effettuare ulteriori calcoli.
• Esegui l'esperimento almeno tre volte e utilizza i valori medi per ottenere risultati più affidabili.

Programma

Per semplificare la lezione:

• Collabora con gli studenti per aiutarli ad analizzare l'impatto del parametro di velocità sull'entità dell'errore

Per portare la lezione a un livello superiore:

• Spiega il significato dei valori medi (ad esempio, media aritmetica rispetto a mediana, suscettibilità ai valori anomali) che possono essere utilizzati per equiparare gli errori di misurazione in una serie di esperimenti
• Incoraggia gli studenti a perfezionare la progettazione dei robot per migliorarne ulteriormente l'accuratezza e la precisione

Checklist di osservazione per l'insegnante
Crea una scala adeguata alle tue esigenze, ad esempio:

1. Obiettivo parzialmente raggiunto
2. Obiettivo completamente raggiunto
3. Obiettivo superato

Per valutare i progressi compiuti dagli studenti, utilizza i seguenti criteri:

• Gli studenti hanno identificato gli aspetti del progetto o del programma del robot che hanno causato inesattezze e imprecisioni.
• Gli studenti hanno identificato i fattori esterni che hanno influito sull'accuratezza e sulla precisione del robot.
• Gli studenti hanno ridotto l'errore (ovvero, la deviazione rispetto al risultato previsto o desiderato) apportando modifiche al progetto o al programma del robot.

Auto-valutazione
Invita ogni studente a scegliere il livello che ritiene rappresenti la qualità del suo lavoro.

• Bronzo: ho eseguito gli esperimenti, ma non ho identificato alcun aspetto del progetto o del programma del robot che possa aver causato inesattezze o imprecisioni.
• Argento: con un po' di aiuto, ho identificato gli aspetti del progetto o del programma del robot che hanno causato inesattezze o imprecisioni.
• Oro: ho identificato gli aspetti del progetto o del programma del robot che hanno causato inesattezze o imprecisioni e ho apportato modifiche che ne hanno migliorato l'accuratezza e la precisione.
• Platino: ho identificato gli aspetti del progetto o del programma del robot che hanno causato inesattezze o imprecisioni e ho apportato modifiche che ne hanno migliorato l'accuratezza e la precisione. Ho inoltre identificato i fattori esterni che influiscono sull'accuratezza e sulla precisione del robot.

Per promuovere lo sviluppo delle capacità linguistiche, invita gli studenti a:

• Elaborare un breve report che contenga i risultati degli esperimenti e alcuni esempi reali di situazioni in cui accuratezza e precisione sono fondamentali
• Creare una presentazione spiegando i risultati degli esperimenti svolti e ciò che hanno appreso

Nota: questo allungherà i tempi della lezione.

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• Produzione e valutazione dei progetti
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