Set di base MINDSTORMS EV3

Giù per la discesa

Costruire una piattaforma inclinabile per determinare in modo sperimentale il coefficiente di attrito di oggetti diversi.

45-90 min.
Intermedio
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 sui tipi di attrito in generale e sull'attrito statico in particolare.
  • Per ogni team prepara vari oggetti di test con un diverso attrito statico, ad esempio una trave LEGO® Technic, una gomma e un pezzetto di carta.

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 la piattaforma inclinabile.
  • 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 almeno tre volte per ogni oggetto 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 organizzare gli oggetti testati in base alle relative proprietà strutturali.
  • 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

L'attrito è un fenomeno che si verifica nella vita di tutti i giorni. Se ti strofini le mani insieme in modo energico, puoi percepire il calore che ne risulta. Le forze di attrito possono essere utilizzate deliberatamente, ad esempio per realizzare suole di scarpe in grado di evitare cadute su superfici scivolose. L'idea alla base dei pattini da ghiaccio è quella di sviluppare il minor attrito possibile, in modo da agevolare lo scivolamento. La superficie abrasiva sulle scatole di fiammiferi è progettata in modo che i fiammiferi strofinati su di essa si surriscaldino fino ad accendersi.

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Avvia una discussione sull'attrito ponendo domande pertinenti, quali:

  • A cosa si riferisce il termine attrito?
  • Conosci dispositivi tecnici che sfruttano le proprietà dell'attrito?
  • In quali situazioni è utile l'attrito? Quando invece non lo è?
  • Come si può ridurre l'attrito?

Suggerimenti per la costruzione

Istruzioni di montaggio

Uso del sensore giroscopico
Mentre viene collegato al mattoncino EV3 e quando questo viene avviato, il sensore giroscopico deve essere completamente immobile. Se le letture angolari del sensore giroscopico cambiano mentre la rampa è ferma, scollega il sensore e ricollegalo.

Uso del modello
Posiziona il modello su una superficie solida e livellata. Se la superficie non è livellata, gli angoli e il relativo coefficiente di attrito non saranno corretti. Esegui il programma e attendi che il sensore di contatto venga visualizzato sul display. In questo modo, la rampa viene reimpostata sulla posizione iniziale e il programma può determinare gli angoli e i coefficienti di attrito corretti. Posiziona l'oggetto da studiare al centro dell'estremità finale della rampa. Premi il sensore di contatto sulla Porta 1 per avviare i test. La rampa si solleverà lentamente. Non appena l'oggetto inizia a scorrere, premi di nuovo il sensore di contatto e il test si interromperà immediatamente. L'angolo e il relativo coefficiente di attrito verranno visualizzati sul display.

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

  • L'angolo della rampa e il coefficiente di attrito verranno visualizzati sul display.
  • Dati quali il numero dell'esperimento, l'angolo e il coefficiente di attrito devono essere registrati in una tabella di test. Assicurati di lasciare spazio sufficiente per registrare altre osservazioni.
  • Esegui l'esperimento almeno tre volte per ogni oggetto di test 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 organizzare gli oggetti di test in base alle relative proprietà strutturali

Per portare la lezione a un livello superiore:

  • Esamina i diagrammi dei componenti della forza, le forze normali e la modalità di utilizzo delle funzioni trigonometriche durante l'analisi dei fenomeni sui piani inclinati
  • Incoraggia gli studenti a individuare metodi che potrebbero migliorare l'accuratezza degli esperimenti

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 utilizzato le proprietà strutturali degli oggetti di test per organizzare le proprie osservazioni.
  • Gli studenti hanno identificato il modo in cui le proprietà strutturali (ad esempio, forma, composizione, caratteristiche della superficie) hanno influito o meno sulla funzione del loro modello sperimentale.
  • Gli studenti hanno valutato le attrezzature e le procedure utilizzate negli esperimenti e hanno individuato punti di forza e di debolezza.

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 utilizzato le proprietà strutturali degli oggetti di test per organizzare le mie osservazioni.
  • Argento: con un po' di aiuto, ho utilizzato le proprietà strutturali degli oggetti di test per organizzare le mie osservazioni.
  • Oro: ho utilizzato tre o più proprietà strutturali degli oggetti di test per organizzare le mie osservazioni.
  • Platino: ho utilizzato tre o più proprietà strutturali degli oggetti di test per organizzare le mie osservazioni. Ho inoltre proposto un'ipotesi sugli oggetti che ho testato per spiegare le mie osservazioni.
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Miglioramento delle capacità linguistiche

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

  • Creare un breve report che contenga i risultati degli esperimenti e spieghi come utilizzarli nel mondo reale
  • 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 ingegneria (tecnologia delle macchine)
  • Scienze, tecnologia, ingegneria e matematica (scienze e matematica)

Supporto per insegnante

Gli studenti saranno in grado di:

  • Scoprire l'attrito che si forma tra oggetti diversi
  • Organizzare gli oggetti in base alle relative proprietà strutturali

Set di base EV3 di LEGO® MINDSTORMS® Education
App EV3 Classroom
Vari oggetti di test con attrito statico variabile

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

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
  • 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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