Set SPIKE™ Prime

Passi e velocità

Esplora l'energia cinetica durante un movimento a velocità costante.

45-90 min.
Avanzato
Scuola secondaria di I grado
Watch your steps - Lesson Header

Coinvolgimento

(Prima della lezione, 20 min.)

  • Questa lezione studia l'energia cinetica di una persona che cammina a velocità costante. Gli alunni inizieranno misurando il numero di passi che hanno effettuato e utilizzeranno questo valore per calcolare la distanza percorsa, la velocità media della camminata e il valore medio dell'energia cinetica relativo a quel movimento. L'hub dispone di un accelerometro interno in grado di rilevare il movimento su 3 assi (ovvero, su-giù, sinistra-destra, avanti-indietro). Quando viene agganciato all'anca di una persona, l'hub si muove mentre questa cammina e registra i valori di accelerazione. Il grafico risultante mostra i valori di accelerazione minimi e massimi registrati. La precisione di questi valori dipenderà dal mantenimento in posizione verticale dell'hub mentre l'alunno cammina. La precisione del "conteggio dei passi" dipenderà invece dalla qualità dei valori minimi e massimi e dai valori di calibrazione utilizzati nel programma.

  • Utilizza vari materiali per coinvolgere gli alunni in una conversazione sull'energia cinetica.

Avvia una discussione

Avvia una discussione ponendo domande relative alla lezione. Ecco alcuni suggerimenti:

  • Come puoi misurare la velocità a cui stai camminando?
  • Come puoi misurare o calcolare l'energia di un oggetto in movimento?
  • Di che tipo di energia si tratta?

Invita gli alunni a prendere nota delle proprie idee e a formulare ipotesi.

Esplorazione

(Durante la lezione, 30 min.)

  • Chiedi agli alunni di costruire un contapassi in grado di contare il numero di passi effettuati. Possono creare modelli propri o seguire le istruzioni di montaggio fornite nell'app per costruire il modello Contapassi.
  • Chiedi agli alunni di provare i loro modelli utilizzando il programma suggerito.
  • Invitali a osservare il grafico dell'accelerazione nel tempo e a spiegare in cosa consiste un "passo".

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:
    • Incoraggiali a descrivere l'energia cinetica che sviluppano mentre camminano o come parte del loro programma. Possono utilizzare la docking station come dispositivo unico da programmare per completare l'attività.
  • 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 la relazione tra energia cinetica e velocità.

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.
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Differenziazione

Per semplificare la lezione:

  • Chiedi agli alunni di ricreare l'esperimento utilizzando solo l'hub. I dati devono essere rilevanti per il conteggio dei passi e l'hub deve risultare perpendicolare al suolo.

Per portare la lezione a un livello superiore:

  • Chiedi agli alunni di costruire i propri contapassi.
  • Invitali a ripetere l'esperimento utilizzando un telefono o un tablet come contapassi e a confrontare i risultati di entrambi gli esperimenti.
  • Questo richiederà un'applicazione in grado di visualizzare i valori del sensore del dispositivo.
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Suggerimenti

Suggerimenti per la costruzione

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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

SPIKE Prime Science Watch your Steps - Step03 - it-it

Programma della soluzione

SPIKE Prime Watch Your Steps - Solution - en

Suggerimenti per i dati scientifici

Ecco un esempio dei dati che gli alunni possono rilevare in questo esperimento.

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Estensioni

Miglioramento delle capacità matematiche

Per promuovere lo sviluppo delle capacità matematiche:

  • Chiedi agli alunni di identificare gli elementi degli esperimenti che hanno richiesto un'approssimazione. Esortali a tenere a mente che le lunghezze dei gradini non sono sempre uniformi e che i contapassi hanno un limite di precisione (ovvero, prevedono un margine di errore).
  • Invita gli alunni a stabilire quale aspetto avrebbe il grafico ottimale di una persona che cammina.

Nota: questo richiede una maggiore quantità di tempo.

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Miglioramento delle capacità linguistiche

Per promuovere lo sviluppo delle capacità linguistiche:

  • Chiedi agli alunni di effettuare una ricerca sul modo in cui smart watch o telefoni conteggiano i passaggi. Invitali a scrivere una breve spiegazione del funzionamento della tecnologia, inclusa la percentuale di errore.
  • Incoraggiali a scoprire come il riconoscimento degli schemi, dal punto di vista dell'intelligenza artificiale, aiuti questi dispositivi intelligenti a rilevare i passi.

Nota: questo richiede una maggiore quantità di tempo.

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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:
• Imparare a riconoscere il numero di passi effettuati, come mostrato in un grafico di accelerazione nel tempo
• Convertire il numero di passi in velocità media e in energia cinetica media quando camminano

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

Le relazioni

•    Funzioni: tabulazioni e grafici.
•    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

Scaricare, visualizzare o condividere come pagina HTML online o come PDF stampabile.

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