Energia per l'avamposto

1. Preparazione

• Leggi il materiale per gli studenti disponibile nell'app EV3 Classroom.
• Raccogli alcune informazioni sull'energia solare e su come viene utilizzata nello spazio.
• Se lo ritieni necessario, puoi dedicare qualche lezione all'unità Istruttore di robot presente nell'app. Questo aiuterà gli studenti a familiarizzare con LEGO^® MINDSTORMS^® Education EV3.
• Per completare questa lezione, gli alunni dovranno costruire gli otto modelli della Sfida spaziale e configurare il tappetino di sfida.
• 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 un dibattito incentrato su questa missione.
• Descrivi l'obiettivo, le regole e i badge per i risultati previsti da questa missione.
• Suddividi la classe in squadre.

3. Esplorazione (25 min.)

• Chiedi agli studenti di scambiarsi idee per riuscire a portare a termine questa missione.
• Incoraggiali a creare diversi prototipi, mettendosi alla prova sia nella costruzione che nella programmazione.
• Concedi agli studenti il tempo necessario per lavorare in modo indipendente alla costruzione e ai test delle soluzioni.

4. Spiegazione (10 min.)

• Avvia una discussione sulle funzionalità chiave che il robot deve possedere per riuscire a raggiungere il pannello solare e ruotare la maniglia.

Parte B.

5. Elaborazione (45 min.)

• Chiedi a ogni team di esercitarsi ad allineare il proprio robot e di inviarlo in missione per aprire il pannello solare.
• Lascia che continuino a lavorare ai loro robot fino a quando saranno pronti per affrontare un test che sarà valutato.
• Non dimenticare di lasciare un po' di tempo per riordinare.

6. Valutazione

• Assegna i badge per i risultati ottenuti a seconda di come ogni team ha completato la missione.
• Valuta la creatività delle soluzioni proposte da ciascun team e la capacità di lavorare in squadra.
• Per semplificare la procedura, puoi utilizzare le sezioni di valutazione fornite.

Gli impianti fotovoltaici sono costituiti da più pannelli solari e sono una fonte di alimentazione energetica per l'esplorazione spaziale. La quantità di luce solare su un pianeta diminuisce con l'aumentare della distanza dal Sole. Questo significa che Marte riceve meno della metà della quantità di luce solare che abbiamo sulla Terra. Tuttavia, un impianto fotovoltaico abbastanza grande può generare una notevole quantità di energia.

Utilizza le seguenti domande per coinvolgere gli studenti in una discussione sui vantaggi e gli svantaggi dell'energia solare nello spazio:

• Cos'è un impianto fotovoltaico?
• Quali sono i punti di forza e i punti deboli degli impianti fotovoltaici utilizzati per fornire elettricità all'avamposto su Marte?

Obiettivo della missione
Il robot deve raggiungere il pannello solare e ruotare la maniglia fino a quando il pannello risulta completamente aperto e rimane in posizione verticale.

Ecco un esempio di soluzione che consente di portare a termine questa missione:

Regole della missione
Esistono cinque regole valide per tutte le missioni di Sfida spaziale. Assicurati che gli studenti le conoscano tutte prima di iniziare:

• Il robot deve sempre iniziare la missione dall'area di base.
• Il robot deve lasciare l'area di base prima di intraprendere la missione.
• Il ritorno di un robot può definirsi compiuto quando una sua parte qualsiasi attraversa il perimetro dell'area di base.
• Non è consentito toccare il robot mentre si trova al di fuori dell'area di base.
• Se tocchi il robot mentre è completamente al di fuori dell'area di base e trasporta un oggetto, l'oggetto deve essere riportato alla sua posizione originale e la missione ripresa dall'inizio.

Badge per i risultati ottenuti nella missione
I badge per i risultati ottenuti prevedono quattro livelli. Spiega che ogni team riceverà un badge per i risultati ottenuti a seconda di come ha completato la missione. Nella sezione Opportunità di valutazione riportata di seguito troverai una descrizione dei badge da assegnare per i risultati ottenuti in questa missione.

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 portare a termine questa missione:

• Ti vengono in mente alcuni modi in cui il robot potrebbe raggiungere il pannello solare?
• Quale tipo di meccanismo motorizzato si può utilizzare per ruotare la maniglia?

Esempio di soluzione di missione
La soluzione di missione di esempio è costituita dalle seguenti estensioni di soluzione:

• Struttura motrice spaziale
• Modulo solare
• Sensore di colore inferiore

Esecuzione della missione
Riconfigura il pannello solare, posiziona il modello di soluzione di esempio nella posizione di partenza "1" sul tappetino di sfida ed esegui la missione.

Risoluzione dei problemi della missione
Utilizza il sensore di colore in modalità Colore per rilevare la linea verde sul tappetino di sfida. Utilizza il sensore di colore in modalità Intensità luce riflessa per allineare il robot utilizzando il gradiente. Per ottenere risultati coerenti, calibra innanzitutto il sensore di colore utilizzando le linee bianche e nere che si trovano appena al di fuori dell'area di base.

Programma della soluzione

Per semplificare la lezione:

• Collabora con gli studenti per aiutarli a capire come ruotare la maniglia del pannello solare
• Invita gli studenti a completare la lezione Colori e linee dell'unità Istruttore di robot prima di affrontare la missione
• Incoraggia il coaching e l'apprendimento reciproco

Per portare la lezione a un livello superiore:

• Limita la quantità di tempo che gli studenti hanno a disposizione per superare la missione
• Incoraggia gli studenti a utilizzare un sensore di colore per superare la missione
• Aggiungi vincoli di progettazione limitando il numero di elementi LEGO^® disponibili o stabilendo un "prezzo" per ogni tipo di elemento LEGO e un "costo" massimo per robot

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 soddisfa i requisiti della missione.
• Gli studenti hanno proposto soluzioni creative e hanno preso in considerazione varie soluzioni.
• Gli studenti hanno lavorato in squadra per portare a termine la missione.

Badge per i risultati ottenuti
Assegna un badge per i risultati ottenuti a seconda di come il team ha completato la missione.

• Bronzo: il team non è riuscito ad aprire il pannello solare.
• Argento: il team è riuscito ad aprire il pannello solare, ma questo non rimane in posizione verticale.
• Oro: il team ha aperto il pannello solare e questo è rimasto in posizione verticale.
• Platino: il team ha aperto il pannello solare e questo è rimasto in posizione verticale. È persino andato oltre i requisiti della missione, aggiungendo funzionalità al progetto.

Auto-valutazione
Invita ogni studente a scegliere il badge assegnato per i risultati che ritiene rappresenti la qualità del suo lavoro.

• Bronzo: abbiamo fatto del nostro meglio in circostanze difficili.
• Argento: abbiamo avuto qualche problema lungo il percorso, ma abbiamo continuato a impegnarci fino alla fine della missione.
• Oro: abbiamo portato a termine la missione con ottimi risultati.
• Platino: abbiamo non solo completato la missione, ma anche aggiunto funzionalità originali ed efficaci al nostro progetto.

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