Set di base MINDSTORMS EV3

Primo ingranaggio

Costruire un modello di ingranaggio per apprendere le nozioni di base sugli ingranaggi.

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 sugli ingranaggi che aiuteranno gli studenti a comprendere concetti quali rapporto di trasmissione, ingranaggio di entrata e di uscita e ingranaggio folle.

2. Coinvolgimento (5 min.)

  • Utilizza le idee suggerite nella sezione Avvia una discussione riportata più avanti per coinvolgere gli studenti in un dibattito incentrato sulla lezione.
  • Organizza gli studenti in gruppi di due.

3. Esplorazione (20 min.)

  • Chiedi a ogni coppia di studenti di costruire il modello di ingranaggio.
  • 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 team di eseguire l'esperimento utilizzando ognuna delle combinazioni di ingranaggi suggerite e di registrare i risultati.
  • Accertati che siano in grado di creare le proprie tabelle di test.

5. Elaborazione (10 min.)

  • Chiedi agli studenti di analizzare in che modo le diverse combinazioni di ingranaggi sono correlate al numero di rotazioni e alla direzione di rotazione.
  • Invita ogni team a riepilogare 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

Siamo circondati dagli ingranaggi! In pratica, gli ingranaggi sono ruote dentate che combinate insieme possono essere utilizzate per trasferire la forza, aumentare o ridurre la velocità e cambiare la direzione del movimento rotatorio.

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Avvia una discussione sugli ingranaggi ponendo domande pertinenti, quali:

  • Cos'è un ingranaggio?
  • Conosci macchine che utilizzano ingranaggi?
  • Cosa succede alla direzione di rotazione quando si combinano due ingranaggi?
  • In che modo il rapporto di trasmissione è correlato al numero di denti degli ingranaggi?

Suggerimenti per la costruzione

Istruzioni di montaggio

Uso del modello
Posiziona il modello su una superficie solida e livellata. Assicurati che sia l'indicatore dell'ingranaggio sia l'indicatore di riferimento del motore puntino verso l'alto. Esegui il programma e monitora l'indicatore dell'ingranaggio per contare il numero di rotazioni. Entrambi i motori dovrebbero compiere esattamente una rotazione. Gli studenti dovranno quindi cambiare gli ingranaggi del motore destro e utilizzare il sinistro come riferimento.

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

  • Dati quali il numero dell'esperimento, la moltiplicazione o la demoltiplicazione dei giri, il rapporto di trasmissione, la previsione di ciò che accadrà, il numero di rotazioni osservate e la direzione di rotazione devono essere registrati in una tabella di test. Assicurati di lasciare spazio sufficiente per registrare altre osservazioni.
  • Esegui l'esperimento utilizzando ogni combinazione di ingranaggi.

Suggerimenti per la programmazione

Programma

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Differenziazione

Per semplificare la lezione:

  • Collabora con gli studenti per aiutarli ad analizzare in che modo le combinazioni di ingranaggi sono correlate al numero delle rotazioni e alla direzione di rotazione dell'indicatore dell'ingranaggio
  • Riduci il numero di combinazioni di ingranaggi che gli studenti devono esaminare

Per portare la lezione a un livello superiore:

  • Chiedi agli studenti di definire una funzione per prevedere il numero di rotazioni in base al rapporto di trasmissione
  • Incoraggia gli studenti a modificare il programma per ogni combinazione di ingranaggi, in modo che l'indicatore dell'ingranaggio compia esattamente una rotazione

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 compreso come gli ingranaggi influiscono sulla direzione di rotazione della ruota motrice.
  • Gli studenti hanno spiegato la relazione tra il rapporto di trasmissione e il numero di rotazioni della ruota motrice.
  • Gli studenti hanno imparato a calcolare il rapporto di trasmissione in base al numero di denti degli ingranaggi.

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 previsto i risultati in base alle combinazioni di ingranaggi.
  • Argento: con un po' di aiuto, ho previsto negli esperimenti la direzione di rotazione in base alla combinazione di ingranaggi utilizzata.
  • Oro: ho utilizzato la mia conoscenza delle combinazioni di ingranaggi per prevedere correttamente la direzione di rotazione e il numero di rotazioni negli esperimenti.
  • Platino: ho utilizzato la mia conoscenza delle combinazioni di ingranaggi per prevedere correttamente la direzione di rotazione e il numero di rotazioni negli esperimenti. Ho inoltre previsto il relativo impatto sulla velocità e sulla coppia della ruota motrice.
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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 macchine che utilizzano ingranaggi
  • 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:

  • Calcolare il rapporto di trasmissione
  • Utilizzare correttamente configurazioni di ingranaggi semplici

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

Relazione e funzioni

  • Interpretare, costruire e trasformare formule per esprimere in forma generale relazioni e proprietà

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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