Passi e velocità
Esplora l'energia cinetica durante un movimento a velocità costante.
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.
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.
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:
- 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.
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.
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.
5 idee ed esempi di apprendimento misto mediante l'uso del modello 5E
Materiale per studenti
Foglio di lavoro per lo studente
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