Set di base WeDo 2.0

Trazione

Esamina gli effetti delle forze bilanciate e non bilanciate sul movimento di un oggetto.

Oltre 120 min.
Intermedio
Dagli 8 agli 11 anni
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1. Preparazione

15-30 minuti

• Leggi la preparazione generale nel capitolo “Gestione della classe”. • Informati sul progetto per capire cosa fare. • Definisci come desideri presentare il progetto: Utilizza il video fornito nel progetto all’interno del software WeDo 2.0 o utilizza il materiale che preferisci. • Determina il risultato finale del progetto: i parametri per presentare e produrre il documento. • Assicurati che le tempistiche ti consentano di soddisfare le aspettative.

2. Fase di esplorazione

30-60 minuti

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Il video introduttivo può essere utile a porre le basi per rivedere e discutere le seguenti idee per il progetto con gli studenti. Video introduttivo È trascorso molto tempo dalla prima volta in cui gli esseri umani hanno tentato di trasportare oggetti di grandi dimensioni. Dalle civiltà antiche all’era moderna, sono stati utilizzati vari mezzi per spingere o trainare oggetti. 1. L’impossibilità di tirare qualcosa in una direzione dipende da una forza pari o maggiore esercitata nella direzione opposta. 2. Quando un oggetto inizia a spostarsi, significa che una forza esercitata nella direzione del movimento è maggiore. 3. Sulla terra, l’attrito gioca un ruolo determinante in questo sistema. 4. Su una superficie con meno attrito, sarà più facile trascinare lo stesso peso rispetto a una superficie ruvida. Questo argomento a proposito di forza e movimento è stato studiato e spiegato dettagliatamente da Sir Isaac Newton nel XVII secolo. Le leggi della fisica che egli ha definito si verificano ogni giorno.

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Domande per il dibattito 1. In quali modi è possibile spostare un oggetto? Per spostarlo, trainarlo, spingerlo o più in generale fare in modo che venga tirato in una direzione, vi si applica una forza. 2. Puoi fornire una spiegazione di attrito? È più facile trascinare qualcosa su una superficie normale o scivolosa? È più facile spostare un oggetto su una superficie scivolosa rispetto su una ruvida. In funzione della massa di un oggetto, può anche risultare più difficile spostare l'oggetto su una superficie scivolosa a causa di una tenuta inferiore che ostacola l’azione di spinta o trascinamento. 3. Prevedi che cosa accadrà se la forza di trazione è maggiore in una direzione rispetto all’altra. Questa risposta deve basarsi su stime iniziali effettuate dagli studenti. Vale a dire che a questo punto, le risposte degli studenti possono essere errate. Seguendo la lezione, gli studenti dovrebbero essere in grado di discutere del fatto che il movimento dell'oggetto sarà orientato verso la forza di trazione o di spinta maggiore. 4. Sei in grado di dedurre il rapporto tra le forze bilanciate e la capacità spostamento degli oggetti? Le forze non bilanciate possono causare un cambiamento nel movimento di un oggetto (accelerazione, rallentamento e così via). Chiedi agli studenti di raccogliere le proprie risposte, corredate di testo o immagini, nello strumento di documentazione.

3. Fase di creazione

45-60 minuti

Costruzione e programmazione di un robot da traino Gli studenti seguiranno le istruzioni di montaggio per creare un robot da traino. Questo robot da traino trascinerà alcuni oggetti all’interno del suo cestello. Questa indagine può essere svolta su vari tipi di superfici, come il legno o la moquette. Utilizza la stessa superficie durante l'intero progetto. 1. Costruisci un robot da traino. Nel modulo di oscillazione utilizzato per il progetto viene impiegato un ingranaggio conico che cambia l'asse di rotazione, da verticale a orizzontale, portando il moto dal motore alle ruote. Il cestello è dotato di alcuni mattoncini scorrevoli per ridurre l'attrito.

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2. Programma il robot in modo che funga da traino. In questo programma vengono visualizzati i numeri 3, 2, 1 prima che il motore si accenda per 2 secondi a una potenza motore pari a 10.

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Suggerimento Prima che gli studenti inizino a svolgere l’indagine, chiedi loro di modificare i parametri del programma in modo che lo capiscano completamente.

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Test del robot da traino Servendosi di questo modello, gli studenti devono essere in grado di esaminare le forze di trazione. 1. Svolgi l’indagine aggiungendo nel cestino piccoli oggetti prima e oggetti pesanti poi, fino a quando il dispositivo smette di muoversi. Saranno necessari circa 300 g (11 oz) su una superficie regolare per fare in modo che il robot da traino smetta di muoversi. Gli studenti possono utilizzare qualsiasi oggetto, ma ciascuno di essi non deve essere troppo pesante, poiché l'obiettivo di questa parte è quello di raggiungere l'equilibrio. A quel punto, gli studenti si troveranno davanti a forze bilanciate. Puoi utilizzare una freccia per simboleggiare la direzione della forza. Puoi anche utilizzare gli pneumatici piccoli come oggetti da introdurre nel cestello. In questo modo si aumenta l’attrito sul lato cestello. 2. Utilizzando la stessa quantità di mattoncini, monta gli pneumatici grandi sul modello e verifica cosa succede. Gli studenti monteranno gli pneumatici sul robot da traino. Ciò farà sì che l'attrito tra le ruote e la superficie sia maggiore sul lato del robot da traino, aumentando la forza di trazione in tale direzione. Il sistema diventerà improvvisamente sbilanciato. Questa prova sostiene l'idea che quando la forza di trazione è maggiore rispetto alle forze opposte, gli oggetti si dovrebbero spostare. 3. Trova l'oggetto più pesante da trainare con il modello dotato di pneumatici. Questo passaggio finale dipenderà dall'attrito della superficie sulla quale lavorano gli studenti.

Ulteriori indagini (facoltativo, 45-60 minuti) Utilizza la sezione "Ulteriori indagini" del progetto dello studente come approfondimento facoltativo. Tieni presente che queste sono attività di approfondimento della sezione "Indagini" e sono progettate per gli studenti più grandi o più esperti. Il robot da traino con il quale lavorano gli studenti utilizza un meccanismo di ingranaggi conici per cambiare la direzione di rotazione del motore. Non aumenta notevolmente la forza del movimento. 1. Costruisci un robot da traino diverso. Consenti agli studenti di esaminare nuovi progetti per una macchina da traino. Invitali a costruire il proprio modello, eseguire gli stessi test svolti con il robot da traino originale e confrontare i risultati delle due indagini. Trova ispirazione nella libreria di design. Suggerimento per la collaborazione Trova la macchina più potente della classe. Quando ritieni che i team abbiano completato i test, organizza una gara di tiro alla fune: * Accoppia due team. * Collega i robot schiena a schiena con la catena LEGO®. * Chiedi ai team di porre quantità uguali di peso e massa nel cestello prima della gara. * Chiedi loro di avviare il motore al tuo segnale e di iniziare a tirare in direzioni opposte. Che è il più forte?

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4. Fase di condivisione

45+ minuti

Completamento del documento Chiedi agli studenti di documentare il progetto in una serie di modi (i suggerimenti possono includere): * Chiedi loro di effettuare un fermo immagine dei risultati ottenuti. * Inducili a confrontare queste immagini con immagini di vita reale. * Invita gli studenti a registrare un video in cui descrivono il loro progetto alla classe. Suggerimenti Gli studenti possono raccogliere dati in un formato grafico o su un foglio di calcolo. Gli studenti possono anche presentare graficamente i risultati dei test effettuati. Presentazione dei risultati Alla fine di questo progetto, gli studenti devono presentare il risultato delle indagini svolte. Per migliorare la presentazione dei tuoi studenti: * Assicurati che gli studenti utilizzino parole come forza bilanciata, forza non bilanciata, spinta, trazione, attrito e peso. * Chiedi loro di usare le frecce per rappresentare la forza. * Chiedi loro di contestualizzare la loro spiegazione. * Chiedi loro di analizzare i rispettivi progetti basandosi su situazioni di vita reale in cui hanno avuto modo di osservare il comportamento delle forze bilanciate e non bilanciate. * Discuti il collegamento tra i risultati ottenuti e tali situazioni particolari.

Valutazione del progetto

Rubriche di valutazione del progetto NGSS (Next Generation Science Standards, Standard scientifici di prossima generazione, utilizzati negli USA) Puoi utilizzare queste sezioni di valutazione con la griglia delle sezioni di osservazione, che si trova nel capitolo "Valutazione con WeDo 2.0". Fase di esplorazione Durante la fase di esplorazione, assicurati che lo studente sia coinvolto attivamente nel dibattito, ponga e risponda alle domande e utilizzi correttamente i termini spinta e trazione, forze e attrito. 1. Lo studente non è in grado di rispondere alle domande o partecipare al dibattito in modo adeguato, né descrivere i concetti di spinta e trazione identificandoli come forze. 2. Lo studente è in grado, su richiesta dell’insegnante, di rispondere alle domande o partecipare al dibattito in modo adeguato o se aiutato, nonché di descrivere i concetti di spinta e trazione come esempi di forze. 3. Lo studente è in grado di rispondere alle domande e partecipare al dibattito in classe in modo adeguato o descrivere i concetti di spinta e trazione come esempi di forze. 4. Lo studente è in grado di approfondire le spiegazioni durante il dibattito o descrivere in modo dettagliato il concetto di forza correlandolo alla spinta e alla trazione. Fase di creazione Durante la fase di creazione, assicurati che lo studente partecipi al lavoro di squadra, sia in grado di prevedere gli avvenimenti futuri e sappia utilizzare le informazioni raccolte durante la fase di esplorazione. 1. Lo studente non è in grado di lavorare adeguatamente all’interno di un team, effettuare previsioni sugli avvenimenti futuri e utilizzare le informazioni raccolte. 2. Lo studente è in grado di lavorare all’interno di un team e prevedere, se aiutato, che cosa potrebbe accadere nel corso dell’indagine. 3. Lo studente è in grado di raccogliere e utilizzare informazioni se guidato, lavorare all’interno di un team e contribuire al dibattito, fare previsioni e raccogliere informazioni da utilizzare in una presentazione per spiegare il contenuto. 4. Lo studente è in grado di lavorare all’interno di un team rivestendo il ruolo di leader e giustificare le previsioni per spiegare le forze di spinta e trazione in modo informato. Fase di condivisione Durante la fase di condivisione, assicurati che lo studente sia in grado di spiegare che cosa sta accadendo con il modello in termini di forza, abbia testato diverse combinazioni dimostrando di poterne prevedere altre e che sappia utilizzare informazioni importanti sul progetto per creare rapporto finale. 1. Lo studente non è in grado partecipare al dibattito esplorativo, spiegare il modello utilizzando il concetto di forza o utilizzare le informazioni per creare un progetto finale. 2. Lo studente è in grado, su richiesta dell’insegnante, di partecipare al dibattito sulle forze, completare più scenari di test per fare previsioni e utilizzare informazioni limitate per creare un progetto finale. 3. Lo studente è in grado di partecipare al dibattito esplorativo sulle forze e utilizzare le informazioni raccolte dai test per realizzare un progetto finale. 4. Lo studente è in grado di contribuire al dibattito in classe con approfondimenti sull’argomento trattato e utilizzare le informazioni raccolte per creare un progetto finale comprensivo di ulteriori elementi richiesti. Sessioni di valutazione del progetto ELA Puoi utilizzare queste sezioni di valutazione con la griglia delle sezioni di osservazione, che si trova nel capitolo "Valutazione con WeDo 2.0". Fase di esplorazione Durante la fase di esplorazione, assicurati che lo studenti sia di grado di spiegare bene le proprie idee e di aver compreso le domande poste. 1. Lo studente non è in grado di condividere le proprie idee derivanti dalle domande poste durante la fase di esplorazione. 2. Lo studente è in grado, su richiesta dell’insegnante, di condividere le proprie idee derivanti dalle domande poste durante la fase di esplorazione. 3. Lo studente sa esporre le proprie idee derivanti dalle domande poste durante la fase di esplorazione in modo adeguato. 4. Lo studente fornisce spiegazioni approfondite e dettagliate delle proprie idee derivanti dalle domande poste durante la fase di esplorazione. Fase di creazione Durante la fase di creazione, assicurati che lo studente compia le scelte appropriate (vale a dire, fermi immagine, video, testo) e documenti i risultati come da aspettative. 1. Lo studente non riesce a documentare i risultati durante tutta l'indagine. 2. Lo studente documenta i propri risultati, ma la documentazione è incompleta o non soddisfa le aspettative stabilite. 3. Lo studente documenta i propri risultati per ciascun componente dell’indagine in modo adeguato e seleziona scelte appropriate. 4. Lo studente si avvale di vari metodi appropriati per documentare i propri risultati e supera le aspettative stabilite. Fase di condivisione Durante la fase di condivisione, assicurati che lo studente si serva dei risultati ottenuti dall’indagine come prova giustificativa dei ragionamento svolto e si attenga alle linee guida stabilite per presentare i risultati in pubblico. 1. Lo studente non si avvale dei risultati ottenuti come prova nelle idee condivise durante la presentazione. Lo studente non si attiene alle linee guida stabilite. 2. Lo studente si avvale di alcune prove ottenute dai risultati dell’indagine, ma la giustificazione fornita è limitata. Le linee guida stabilite vengono generalmente seguite, ma presentano una o più lacune. 3. Lo studente fornisce le prove per giustificare i risultati ottenuti in modo adeguato e si attiene alle linee guida stabilite durante la presentazione. 4. Lo studente discute i risultati ottenuti e si serve completamente delle prove per giustificare il ragionamento svolto attenendosi a tutte le linee guida stabilite.

5. Differenziazione

Per garantire un lavoro di successo, fornisci ulteriori istruzioni sulla costruzione e programmazione, ad esempio: * Spiega l'uso dei motori. * Spiega le stringhe di programma semplici. * Spiega come condurre un'indagine. * Definisci i fattori sui quali concentrarsi, come le forze di attrito e trazione. Inoltre, fornisci indicazioni specifiche sul modo in cui desideri che gli studenti presentino e documentino i propri risultati (ad esempio, potresti organizzare una sessione di condivisione tra i team). Ulteriori indagini Per rendere più stimolante la sfida, concedi più tempo per sperimentare progetti, costruzioni e programmazioni creati dagli studenti. In tal modo permetterai loro di esaminare altre leggi che governano la spinta e la trazione. Inoltre, per effettuare ulteriori indagini, chiedi agli studenti di confrontare la forza dei rispettivi robot organizzando una gara di tiro alla fune a coppie. Ti aspettano momenti entusiasmanti! Fraintendimenti degli studenti È probabile che gli studenti pensino che l’assenza di movimento di un oggetto dipenda dalla mancanza di forze esercitate su di esso. Potresti riportare l’esempio di quando si tenta di far muovere un’auto con il freno a mano tirato. Poiché l’auto non si muove, gli studenti pensano che non venga applicata alcuna forza, ma è vero il contrario. Scientificamente, resta inteso che sono all'opera diverse forze bilanciate.

Supporto per insegnante

Gli studenti effettueranno le seguenti attività: Esaminare le forze che fanno muovere gli oggetti e come lo fanno. Creare e programmare un robot per studiare gli effetti delle forze bilanciate e non bilanciate sul movimento di un oggetto. Documentare e presentare i risultati ottenuti sulle forze.

NGSS
3-PS2-1

CCSS
CCSS.ELA-Literacy.W.3.7
CCSS.ELA-Literacy.W.3.8
CCSS.ELA-Literacy.SL.3.1.a
CCSS.ELA-Literacy.SL.3.1.d

Materiale per studenti

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