Set SPIKE™ Prime
E ora si salta
Grafico dell'energia potenziale dell'altezza massima di un salto.
30-45 min.
Avanzato
Scuola secondaria di I grado
Coinvolgimento
(Prima della lezione, 20 min.)
- Questa lezione è incentrata sull'energia potenziale. L'equazione dell'energia potenziale è Ep=mgh. Il valore di "g" è noto e "m" può essere trovato o approssimato. La variabile sconosciuta in questa lezione è l'altezza del salto, che gli alunni dovranno misurare. Inizieranno utilizzando il sensore di distanza rivolto verso il basso per misurare la distanza massima da terra durante il salto (assicurati che siano su una superficie piana). Proveranno, quindi, altri metodi utilizzando il sensore di accelerazione dell'hub.
Avvia una discussione
Avvia una discussione ponendo domande relative alla lezione. Ecco alcuni suggerimenti:
- Cos'è l'energia potenziale?
- Quanto in alto riesci a saltare?
- A quanta energia (potenziale) corrisponde?
Invita gli alunni a prendere nota delle proprie idee e a formulare ipotesi.
Esplorazione
(Durante la lezione, 30 min.)
- Gli alunni costruiscono un kettlebell in grado di registrare i dati relativi al salto. Possono creare i propri modelli o seguire le istruzioni di costruzione nell'app per creare il modello Kettlebell.
- Chiedi agli alunni di provare i loro modelli utilizzando il programma suggerito.
- Verifica che saltino in modo molto controllato, puntando il kettlebell dritto verso una superficie liscia (evitare tappeti o moquette).
Spiegazione
(Durante la lezione, 15 min.)
- Consenti agli alunni di modificare i loro programmi per migliorare le prestazioni.
- Incoraggiali a registrare quanti più dati possibili durante gli esperimenti.
- 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:
- Chiedi loro di saltare con più massa (ad esempio, indossando uno zaino) e quindi di descrivere la differenza di energia potenziale quando saltano con lo zaino o senza.
- 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 informazioni. 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 l'energia potenziale con parole proprie, tracciando connessioni accurate alla massa e all'altezza.
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 studenti 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:
- Chiedi agli alunni di ricreare l'esperimento utilizzando solo l'hub (e forse il sensore di distanza).
- Verifica che gli alunni modifichino il programma suggerito nell'app SPIKE in modo che corrisponda alla configurazione del modello.
- I dati devono essere rilevanti per la registrazione dei valori di accelerazione e l'hub deve risultare perpendicolare al suolo.
Per portare la lezione a un livello superiore:
- Chiedi agli alunni di trovare altri modi per determinare l'altezza di un salto:
- Utilizzando il sensore di accelerazione dell'hub
- Utilizzando un video dei salti
- Utilizzando solo il tempo
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
Programma della soluzione
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:
- Invita gli alunni a registrare la distanza tra la parte inferiore del kettlebell e il pavimento utilizzando non il sensore di distanza, ma i valori di accelerazione per calcolare l'altezza del salto.
- Invitali ad applicare ognuno di questi metodi (misurazione della distanza e calcolo dai valori di accelerazione) per trovare l'energia potenziale e quindi indicare quale metodo hanno trovato più difficile o più efficiente e perché.
Nota: questo richiede una maggiore quantità di tempo.
Miglioramento delle capacità linguistiche
Per promuovere lo sviluppo delle capacità linguistiche:
- Chiedi agli alunni di elaborare un documento che spieghi cosa succede quando qualcuno salta. Incoraggiali a eseguire ricerche sulla forza muscolare e sulla biomeccanica e a confrontare le prestazioni di salto degli esseri umani con quelle di diversi animali.
- Invitali a studiare un prototipo di robot in grado di saltare e a scrivere un articolo che illustri come i progettisti abbiano cercato di replicare l'impulso muscolare.
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:
- Servizi terapeutici
- Ingegneria e tecnologia
Supporto per l'insegnante
Gli studenti saranno in grado di:
- Studiare vari modi per misurare l'altezza di un salto
- Utilizzare questo valore per calcolare l'energia potenziale
Set LEGO® Education SPIKE™ Prime
Dispositivo con app LEGO Education SPIKE installata
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.
• 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.
• Utilizzare le risorse reperibili sia in Internet sia negli archivi locali.
• 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:
• 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 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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