Set SPIKE™ Prime
Affronta la salita
Grafico del consumo energetico per ottenere energia potenziale.
30-45 min.
Avanzato
Scuola secondaria di I grado
Coinvolgimento
(Prima della lezione, 20 min.)
- L'argomento di questa lezione è il trasferimento di energia. Gli alunni impareranno che per mantenere una velocità costante (ovvero, energia cinetica costante) quando affrontano una salita (e devono ottenere energia potenziale), i ciclisti devono utilizzare maggiore energia. In questa lezione viene utilizzato un modello di bicicletta elettrica che ricava energia da un aumento del consumo energetico del motore. In una situazione reale, questa energia sarebbe generata da uno sforzo supplementare del ciclista.
- Utilizza vari materiali per coinvolgere gli alunni in una conversazione sul trasferimento di energia.
Avvia una discussione
Avvia una discussione ponendo domande relative alla lezione. Ecco alcuni suggerimenti:
- Come cambia la velocità quando si procede in salita?
- Che tipo di energia ottieni mentre procedi in salita?
- Cosa devi fare per mantenere un livello di energia costante mentre sei alla guida di una bicicletta (il tuo sistema)?
- Perché pensi che questo accada?
Invita gli alunni a prendere nota delle proprie idee e a formulare ipotesi.
Esplorazione
(Durante la lezione, 30 min.)
- Chiedi agli alunni di costruire una bicicletta intelligente, in grado di registrare il consumo di energia del motore e l'angolo di una pendenza. Possono creare i propri modelli o seguire le istruzioni di costruzione nell'app per creare il modello Bicicletta intelligente.
- Chiedi agli alunni di provare i loro modelli su una superficie piana utilizzando il programma suggerito nell'app SPIKE.
- Invitali a osservare il grafico e documentare ciò che vedono.
- Perché le due linee tracciate hanno quell'aspetto?
Spiegazione
(Durante la lezione, 45 min.)
- Gli alunni ripetono l'esperimento su una superficie in pendenza, che possono creare utilizzando la confezione di SPIKE Prime e una tavola.
- Chiedi agli alunni di spiegare in che modo il motore della bicicletta intelligente aggiunge energia per mantenere una velocità costante.
- Spiega loro il rapporto tra il consumo energetico del motore e l'angolo della pendenza.
- Invitali a esportare i dati raccolti come file CSV, in modo che possano utilizzarli e modificarli in altri software, se lo desiderano.
Elaborazione
(Dopo la lezione, 25 min.)
- Se gli alunni hanno ancora accesso ai loro Set SPIKE Prime, invitali a completare le attività dell'app SPIKE da elaborare con l'apprendimento pratico, ad esempio:
- Sfida gli alunni a creare i propri percorsi. Chiedi loro di realizzare percorsi che includano una superficie piana e pendenze in salita e in discesa.
- Incoraggiali a immaginare quale sarà l'aspetto del grafico del consumo energetico del motore e a prenderne nota. Quindi invitali a far correre la loro bicicletta lungo il percorso per verificare l'accuratezza della previsione.
- Se gli alunni non hanno più accesso ai propri set, invitali a completare il Blocco note dell'inventore per gli alunni o assegna loro una delle attività dell'estensione suggerite di seguito. La maggior parte delle attività delle estensioni può essere effettuata utilizzando i dati raccolti durante la sessione pratica.
- Avvia una sessione di condivisione durante cui gli alunni si scambiano pensieri e risultati degli esperimenti. A tale scopo, puoi utilizzare qualsiasi metodo/strumento risulti più efficiente (ovvero, di persona o online).
Valutazione
- Fornisci un riscontro su ciò che ogni alunno ha realizzato.
- Per semplificare la procedura, puoi utilizzare le sezioni di valutazione fornite.
Opportunità di valutazione
Checklist di osservazione per l'insegnante
Definisci una scala adeguata alle tue esigenze, ad esempio:
- Obiettivo parzialmente raggiunto
- Obiettivo completamente raggiunto
- Obiettivo superato
Per valutare i progressi compiuti dagli alunni, utilizza i seguenti criteri:
- Gli alunni riescono a programmare un dispositivo che registri i dati su un grafico a linee.
- Gli alunni riescono a interpretare i valori forniti dal grafico a linee.
- Gli alunni riescono a spiegare il trasferimento di energia utilizzando termini appropriati.
Auto-valutazione
Invita ogni studente a scegliere il mattoncino che ritiene rappresenti la qualità del suo lavoro.
- Blu: sono in grado di rappresentare graficamente i dati utilizzando il programma fornito nell'app.
- Giallo: sono in grado di creare un grafico a linee e spiegare i risultati che ho ottenuto.
- Viola: ho creato nuovi esperimenti autonomamente.
Valutazione dei compagni
Incoraggia gli alunni a fornirsi feedback a vicenda:
- Chiedendo a ciascun alunno di assegnare un punteggio ai lavori svolti da un altro tramite la scala di mattoncini colorati sopra riportata.
- Invitandoli a scambiarsi un feedback costruttivo, in modo da migliorare le prestazioni nella lezione successiva. Questa è una grande opportunità per utilizzare strumenti di videoconferenza o post di blog in uno scenario di apprendimento misto.
Differenziazione
Per semplificare la lezione:
- Dedica un po' di tempo a spiegare cos'è una proporzione diretta.
- Chiedi agli alunni di citare alcuni esempi di proporzione diretta riscontrati nella loro vita quotidiana.
Per portare la lezione a un livello superiore:
- Chiedi agli alunni di costruire le proprie biciclette intelligenti.
- Sfidali a creare protocolli scientifici propri e decidere quali valori monitorare e come.
Suggerimenti
Suggerimenti per la costruzione
Suggerimenti per la programmazione
Questa lezione è progettata per essere riprodotta mentre l'hub è connesso tramite USB o Bluetooth. Durante la connessione, i dati raccolti dall'hub vengono trasmessi direttamente al dispositivo e tracciati in tempo reale sul grafico a linee.
Programma principale
Suggerimenti per i dati scientifici
Ecco un esempio dei dati che gli alunni possono rilevare in questo esperimento.
Estensioni
Miglioramento delle capacità matematiche
Per promuovere lo sviluppo delle capacità matematiche:
- Spiega agli alunni che i due valori rappresentati graficamente durante questa lezione sono registrati nel tempo (ad esempio, angolo nel tempo e potenza del motore nel tempo).
- Chiedi loro di manipolare i dati per tracciare il grafico della potenza del motore in base all'angolo della pendenza, sia manualmente sia utilizzando strumenti online.
Nota: questo richiede una maggiore quantità di tempo.
Miglioramento delle capacità linguistiche
Per promuovere lo sviluppo delle capacità linguistiche:
- Chiedi a ciascun alunno di tenere un diario dell'indagine scientifica, documentando le proprie ipotesi e conclusioni come farebbe uno scienziato.
- Ogni alunno dovrà scrivere un articolo di giornale che illustri una nuova e importante scoperta scientifica. Invitali a documentare i protocolli scientifici utilizzati come farebbe un giornalista.
- Fornisci esempi di articoli di giornali scientifici e riviste che si occupano di ricerca scientifica. Incoraggia gli alunni a eseguire un confronto tra i due e a documentare le loro osservazioni.
Nota: questo richiede una maggiore quantità di tempo.
Link per l'orientamento professionale
Gli alunni che hanno apprezzato questa lezione potrebbero essere interessati ai seguenti percorsi di studio:
- Scienze della salute
- Istruzione e formazione
- Scienze, tecnologia, ingegneria e matematica
- Trasporti, distribuzione e logistica
Supporto per l'insegnante
Gli studenti saranno in grado di:
- Eseguire un esperimento che illustri il trasferimento di energia, da elettrica a potenziale
- Set LEGO® Education SPIKE™ Prime
- Dispositivo con app LEGO Education SPIKE installata
- Una tavola o qualsiasi oggetto adatto a creare una pendenza
Obiettivi per le classi prima e seconda (primo biennio)
MATEMATICA
• Eseguire semplici calcoli con numeri razionali usando metodi e strumenti diversi.
Misura
• Effettuare e stimare misure in modo diretto e indiretto.
• Valutare la significatività delle cifre del risultato di una data misura.
Introduzione al pensiero razionale
• Passare dal linguaggio comune al linguaggio specifico, comprendendo e usando un lessico adeguato al contesto. Comprendere il ruolo della definizione.
• Individuare regolarità in contesti e fenomeni osservati.
• Produrre congetture relative all’ interpretazione e spiegazione di osservazioni effettuate in diversi contesti.
• Analizzare criticamente le proprie congetture, comprendendo la necessità di verificarle in casi particolari e di argomentarle in modo adeguato.
• Esprimere verbalmente in modo corretto i ragionamenti e le argomentazioni.
• Riconoscere gli errori e la necessità di superarli positivamente.
• Riconoscere situazioni problematiche, individuando i dati da cui partire e l’obiettivo da conseguire.
• Schematizzare anche in modi diversi la situazione di un problema, allo scopo di elaborare in modo adeguato una possibile procedura risolutiva.
• Esporre chiaramente un procedimento risolutivo, evidenziando le azioni da compiere e il loro collegamento.
• Confrontare criticamente eventuali diversi procedimenti di soluzione.
SCIENZE
• Lavoro e energia.
• Come si muovono i corpi: velocità e traiettoria, accelerazione.
• Le forze in situazioni statiche e come cause del moto.
• Attraverso esempi della vita pratica illustrare la complessità del funzionamento del corpo umano nelle sue varie attività (nutrimento, movimento, respirazione, ..).
• Rappresentare in diagrammi spazio/tempo diversi tipi di movimento; interpretare i diagrammi.
TECNOLOGIA E INFORMATICA
• Esperienze di gruppo e di lavoro di gruppo specie a distanza.
• Il problem solving proprio dell’informatica.
• Tradurre in programmi gli algoritmi (ordinamento, calcolo, ragionamento logico-matematico) utilizzando un semplice linguaggio di programmazione.
• Acquisire tecniche e strumenti che rendano più efficace l’esposizione di idee, contenuti, immagini, ecc.
• Utilizzare computer e software specifici per approfondire o recuperare aspetti disciplinari.
• Comunicazione in rete in tempo reale.
ITALIANO
Per parlare:
• Interagire con flessibilità in una gamma ampia di situazioni comunicative orali formali e informali con chiarezza e proprietà lessicale, attenendosi al tema, ai tempi e alle modalità richieste dalla situazione.
Per scrivere:
• Procedure per isolare ed evidenziare negli appunti concetti importanti (sottolineature, utilizzo di segnali grafici, ecc.), uso di abbreviazioni, sigle, disegni, mappe, uso della punteggiatura come elemento di registrazione.
• Svolgere progetti tematici (relazioni di ricerca, monografie frutto di lavori di gruppo, ecc.) e produrre testi adeguati sulla base di un progetto stabilito (pianificazione, revisione, manipolazione).
Obiettivi per la classe terza
MATEMATICA
Il numero
• Esplorare situazioni modellizzabili con semplici equazioni; risolvere equazioni in casi semplici.
Le relazioni
• Funzioni: tabulazioni e grafici.
• Funzioni del tipo y=ax, y=a/x, y=ax2 e loro rappresentazione grafica.
• Semplici modelli di fatti sperimentali e di leggi matematiche.
• Riconoscere in fatti e fenomeni relazioni tra grandezze.
• Usare coordinate cartesiane, diagrammi, tabelle per rappresentare relazioni e funzioni.
**Dati e previsioni
• Ricavare informazioni da raccolte di dati e grafici di varie fonti.
Introduzione al pensiero razionale
• Documentare i procedimenti scelti e applicati nella risoluzione dei problemi.
• Valutare criticamente le diverse strategie risolutive di un problema.
**SCIENZE
• Raccogliere dati da prove sperimentali (misure di tempi, spazi, velocità); rappresentare graficamente interpretare i dati raccolti.
TECNOLOGIA E INFORMATICA
• Le modalità di produzione e le trasformazioni che avvengono tra i differenti tipi d’energia.
• Organizzazione delle informazioni in strutture informative.
• Utilizzare un semplice linguaggio di programmazione per risolvere problemi concreti o attinenti le altre discipline.
• Utilizzare gli ambienti operativi del computer e programmi di normale utilità.
• Utilizzare in modo approfondito ed estensivo i programmi applicativi per la gestione dei documenti, l’elaborazione dei testi, la raccolta, presentazione e archiviazione dei dati, la realizzazione di ipertesti, l’uso delle reti, l’avvio a processi robotizzati.
ITALIANO
Per parlare:
• Intervenire nelle discussioni usando argomentazioni per formulare e validare ipotesi, per sostenere tesi o confutare tesi opposte a quella sostenuta; per giustificare, persuadere, convincere, per esprimere accordo e disaccordo, per fare proposte.
Per scrivere:
• L'ipertesto
• Organizzare testi mono/pluri-tematici articolati anche in forma multimediale.
Materiale per studenti
Foglio di lavoro per lo studente
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