Set di base MINDSTORMS EV3

Tentativi ed errori

Costruire un robot di molatura e provare a spostarlo di 1 metro esatto.

45-90 min.
Principiante
Dagli 11 ai 14 anni
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Piano della lezione

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.

Avvia una discussione

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.

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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?

Suggerimenti per la costruzione

Istruzioni di montaggio

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.

Suggerimenti per la programmazione

Programma

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Differenziazione

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

Opportunità di valutazione

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.
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Miglioramento delle capacità linguistiche

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.

Gli studenti che hanno apprezzato questa lezione potrebbero essere interessati ai seguenti percorsi di studio:

  • Produzione e valutazione dei progetti
  • Scienze, tecnologia, ingegneria e matematica

Supporto per insegnante

Gli studenti saranno in grado di:

  • Comprendere quali aspetti del progetto e della programmazione di un robot causano inesattezze e imprecisioni

Set di base EV3 di LEGO® MINDSTORMS® Education
App EV3 Classroom
Un metro a nastro
Pennarelli

Matematica
Spazio e figure

  • Visualizzare oggetti tridimensionali a partire da rappresentazioni bidimensionali

Numeri

  • Utilizzare il concetto di rapporto fra numeri o misure
  • Utilizzare scale graduate in contesti significativi per le scienze e per la tecnica

Dati e previsioni

  • Rappresentare insiemi di dati, anche facendo uso di un foglio elettronico. In situazioni significative, confrontare dati al fine di prendere decisioni utilizzando le distribuzioni delle frequenze e le frequenze relative. Scegliere di utilizzare valori medi (moda, mediana, media aritmetica) adeguati alla tipologia ed alle caratteristiche dei dati a disposizione

Tecnologia
Vedere, osservare, sperimentare

  • Accostarsi a nuove applicazioni informatiche esplorandone le funzioni e le potenzialità
  • Eseguire misurazioni

Prevedere, immaginare, progettare

  • Pianificare la realizzazione di un oggetto
  • Immaginare modifiche di oggetti e prodotti di uso quotidiano in relazione a nuovi bisogni o necessità

Intervenire, trasformare e produrre

  • Smontare e rimontare semplici oggetti
  • Utilizzare semplici procedure per eseguire prove sperimentali nei vari settori della tecnologia
  • Programmare ambienti informatici ed elaborare semplici istruzioni per controllare il comportamento di un robot
  • Eseguire interventi di riparazione e manutenzione di oggetti
  • Valutare le conseguenze di scelte e decisioni relative a situazioni problematiche

Fisica

  • Utilizzare i concetti fisici fondamentali (ad es. la velocità, etc.), in varie situazioni di esperienza. In alcuni casi raccogliere dati su variabili rilevanti di differenti fenomeni, trovarne relazioni quantitative ed esprimerle con rappresentazioni formali di tipo diverso

Italiano
Ascolto e parlato

  • Intervenire in una conversazione o in una discussione, di classe o di gruppo, con pertinenza e coerenza, rispettando tempi e turni di parola e fornendo un positivo contributo personale
  • Riferire sugli argomenti in modo chiaro

Scrittura

  • Scrivere testi digitali anche come supporto all’esposizione orale

Materiale per studenti

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