Set di base MINDSTORMS EV3

Su per la salita

Progettare, costruire e programmare un robot in grado di risalire una pendenza più ripida possibile.

90-120 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.
  • Per questa lezione, ti occorreranno una tavola lunga o in schiuma espansa per costruire la rampa, e libri, blocchi o altri oggetti per regolare l'inclinazione.
  • Utilizza un goniometro per misurare la pendenza in gradi o un metro a nastro per misurarla mediante il coefficiente angolare.
  • Per garantire una competizione equa, assicurati che ogni mattoncino EV3 sia dotato di una batteria ricaricabile EV3 completamente carica o di batterie nuove.
  • Se il tempo a disposizione non è sufficiente, suddividi la lezione in più sessioni.

Parte A.

2. Coinvolgimento (10 min.)

  • Utilizza le idee suggerite nella sezione Avvia una discussione riportata più avanti per coinvolgere gli studenti in una discussione incentrata sulla lezione.
  • Spiega brevemente il progetto.
  • Organizza gli studenti in gruppi di due.

3. Esplorazione (35 min.)

  • Chiedi a ogni coppia di studenti di proporre idee per progettare un robot in grado di risalire una pendenza ripida.
  • Incoraggiali a creare diversi prototipi, mettendosi alla prova sia nella costruzione che nella programmazione.

Parte B.

4. Spiegazione (10 min.)

  • Chiedi a ogni team di provare a salire la rampa almeno tre volte e di registrare i risultati.
  • Accertati che siano in grado di creare le proprie tabelle di test.

5. Elaborazione (35 min.)

  • Chiedi agli studenti di utilizzare i dati registrati per calcolare la velocità media e la costante gravitazionale utilizzando la legge della caduta dei corpi.
  • 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.
  • Valuta la creatività delle soluzioni proposte e la capacità di lavorare in squadra.
  • Per semplificare la procedura, puoi utilizzare le sezioni di valutazione fornite.

Avvia una discussione

Formula Offroad è una competizione in cui i piloti si affrontano su terreni estremi, tra cui ripide colline. Guidare su una pendenza ripida può sembrare semplice, ma costruire un veicolo in grado di raggiungere la cima richiede una solida conoscenza di coppia, ingranaggi e attrito. La competizione è stata inventata in Islanda per raccogliere fondi e sensibilizzare l'opinione pubblica sul valore delle squadre di soccorso, che per salvare vite umane devono avventurarsi su superfici estreme.

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Utilizza queste domande per coinvolgere gli studenti in una discussione su come risalire una pendenza:

  • Come definiresti una pendenza ripida?
  • Riesci a immaginare una qualsiasi situazione in cui riuscire a guidare su una pendenza ripida può risultare utile?

Descrizione del progetto
Progettare, costruire e programmare un robot in grado di risalire una pendenza più ripida possibile.

Ecco una soluzione di esempio che soddisfa i criteri indicati nella descrizione del progetto:

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Suggerimenti per la costruzione

Soluzioni aperte
Questo progetto è ideato in modo che ogni studente o team possa creare una soluzione unica. Utilizza queste domande per aiutare i team a scambiarsi idee e riuscire a svolgere le attività indicate nella descrizione del progetto:

  • Come si possono utilizzare gli ingranaggi per aumentare la potenza del motore?
  • In che modo l'esigenza di risalire lungo una pendenza influisce sulla progettazione del robot?

Impostazione della rampa regolabile
Per creare una rampa regolabile, utilizza una tavola lunga o in schiuma espansa che abbia una lunghezza di circa 1 metro. Usa libri, blocchi o altri oggetti per regolare l'inclinazione.

Esecuzione del test
Mentre gli studenti testano le soluzioni, ricorda loro quanto segue:

  • Dati quali il numero del test, l'angolo di inclinazione, il rapporto di trasmissione e la potenza del motore devono essere registrati in una tabella di test. Assicurati di lasciare spazio sufficiente per registrare altre osservazioni.
  • Metti alla prova il robot su almeno tre diversi angoli di inclinazione.
  • Esegui un test dopo ogni regolazione per determinarne l'effetto.
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Soluzione di esempio
Questa soluzione di esempio soddisfa i criteri indicati nella descrizione del progetto:

Suggerimenti per la programmazione

Programma della soluzione

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Differenziazione

Per semplificare la lezione:

  • Collabora con gli studenti per aiutarli a capire come ridurre la marcia per aumentare il guadagno meccanico dei motori
  • Incoraggia il coaching e l'apprendimento reciproco

Per portare la lezione a un livello superiore:

  • Incoraggia gli studenti a scoprire quale squadra riesce a risalire una pendenza ripida più velocemente
  • Crea una rampa utilizzando una tavola robusta con una superficie leggermente scivolosa

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 progettato un robot che svolge le attività indicate nella descrizione del progetto.
  • Gli studenti hanno compreso come utilizzare gli ingranaggi per aumentare la coppia del robot.
  • Gli studenti hanno proposto soluzioni creative e hanno preso in considerazione varie soluzioni.

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

  • Bronzo: ho creato un robot in grado di muoversi su una superficie piana.
  • Argento: ho creato un robot in grado di salire lungo una leggera pendenza (15 gradi).
  • Oro: ho creato un robot in grado di salire lungo una pendenza ripida (30 gradi).
  • Platino: ho creato un robot in grado di salire lungo una pendenza molto ripida (45 gradi).
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Miglioramento delle capacità linguistiche

Per integrare lo sviluppo delle capacità linguistiche, chiedi agli studenti di:

  • Creare una presentazione o un video che evidenzi le caratteristiche e le prestazioni del robot
  • Creare una presentazione che spieghi alcune caratteristiche importanti del loro programma

Nota: questo allungherà i tempi della lezione.

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

  • Informatica (programmazione di computer)
  • Produzione e valutazione dei progetti
  • Scienze, tecnologia, ingegneria e matematica

Supporto per insegnante

Gli studenti saranno in grado di:

  • Costruire e programmare il proprio robot in modo che sia in grado di risalire una pendenza più ripida possibile
  • Comprendere che la velocità e la potenza di una macchina possono essere modificate utilizzando l'energia meccanica ed elettrica

Set di base EV3 di LEGO® MINDSTORMS® Education
App EV3 Classroom
Una tavola lunga o in schiuma espansa per costruire la rampa
Blocchi, libri o altri oggetti per regolare l'inclinazione
Un goniometro o un metro a nastro

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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