Set di base WeDo 2.0

Strutture robuste

Esamina le caratteristiche edilizie che consentirebbero a un edificio di resistere a un terremoto mediante l’uso di un simulatore di terremoti costruito con i mattoncini LEGO.

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 qui ci sono alcuni spunti di discussione suggeriti per il video: 1. Dai tempi della sua formazione, la terra ha cambiato forma. Come grossi pezzi di biscotti che si spingono a vicenda su uno strato di miele, le placche tettoniche di cui è costituita la terra scivolano, si sfregano reciprocamente e si scontrano. 2. Quando ciò accade, l’attrito genera vibrazioni sulla superficie della terra. 3. Durante un terremoto, a seconda dell'intensità delle vibrazioni e diversi altri fattori, edifici e strutture di altro tipo possono essere danneggiati o distrutti. 4. Oggigiorno, è possibile costruire edifici più resistenti rispetto a decenni fa, grazie a scoperte scientifiche che hanno introdotto notevoli miglioramenti nella progettazione.

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Domande per il dibattito Durante la fase di esplorazione, queste domande vengono rivolte agli studenti per stimolare in loro idee iniziali e/o riepilogare le nozioni in loro possesso al fine di valutare che tipo di prestazioni potrebbero scaturire da questo progetto. Invita gli studenti a documentare ciò che hanno compreso e fai di nuovo riferimento a queste domande durante e dopo la fase di creazione. 1. Quali sono le cause dei terremoti e quali pericoli creano? I terremoti sono vibrazioni della crosta terrestre causate dal movimento della placca tettonica. 2. In che modo gli scienziati valutano l’intensità di un terremoto? Gli scienziati classificano i terremoti in base a una scala denominata Richter. In una scala da 1 a 10, più alto è il numero, più forti sono le vibrazioni della terra. 3. Quali elementi possono influenzare la resistenza degli edifici durante i terremoti? Questa risposta dovrebbe servire come ipotesi degli studenti. Vale a dire che a questo punto, le risposte degli studenti possono essere errate. 4. Che cosa hai notato in merito alla relazione tra le dimensioni di un edificio, in termini di ingombro e altezza, e la sua capacità di resistere all'impatto di un terremoto? Le strutture alte o esili sono generalmente meno stabili e sono più propensi a cadere quando sottoposti a forze laterali. 5. Come hai fatto a garantire ogni volta l’imparzialità dei test? È stato modificato un solo parametro alla volta. 6. Quali altri fattori sarebbe importante indagare? I progetti strutturali e i materiali vari sono altri fattori importanti da considerare durante i test di resistenza degli edifici. 7. Come sono progettati gli edifici moderni per resistere a terremoti? Architetti e ingegneri si avvalgono di strutture, principi e simulazioni per testare i punti deboli dei prototipi. 8. "Resistente" ha lo stesso significato di "solido"? Dipende da vari fattori. Talvolta le strutture o i materiali flessibili sono più resistenti rispetto a quelli rigidi e solidi. 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 simulatore di terremoti ed edifici modello Gli studenti seguiranno le istruzioni di montaggio per creare un simulatore di terremoti. Con questo dispositivo, gli studenti raccoglieranno le prove necessarie per stabilire quale edificio può superare il test del terremoto. 1. Costruisci un simulatore di terremoti. Il modello che subisce la scosse durante il progetto utilizza un pistone per spingere e tirare la placca di prova. Il livello di potenza del motore del programma determina l’ampiezza del terremoto che viene generato.

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2. Programma il simulatore. All’avvio di questo programma viene visualizzato il numero 0 sulla schermata. Quindi, si ripeterà per cinque volte una serie di azioni. Nel display verrà visualizzato il numero 1 a indicare la magnitudo delle scosse, il motore si attiverà a tale magnitudo per 2 secondi e vi sarà un’attesa di 1 secondo.

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Importante Con questo programma, se gli studenti vogliono provare un terremoto più intenso o più debole devono modificare il numero di cicli. Devono sentirsi liberi di utilizzare un programma proprio.

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Indagine sul progetto edilizio Ora che gli studenti sanno come funziona il simulatore di terremoti, consenti loro di esaminare i diversi fattori isolando una variabile alla volta.

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1. Modifica l’altezza. Gli studenti devono utilizzare edifici bassi e alti, entrambi dotati di basi strette (edifici A e B). Con l’edificio alto sulla base che viene scossa, gli studenti devono individuare la magnitudo più bassa alla quale cede. Quindi, con quello stesso programma, devono verificare se resiste meglio l'edificio stretto o quello basso. Gli studenti devono essere in grado di scoprire che con la stessa superficie di base, l'edificio basso ha una resistenza migliore rispetto all’edificio alto. Importante Poiché non tutti i motori reagiscono esattamente allo stesso modo, è possibile che i team abbiano magnitudo diverse nel corso dell'indagine. 2. Modifica la larghezza della base. Con lo stesso programma, invita gli studenti a testare se l’edificio alto con la base stretta (edificio B) può resistere meglio rispetto all’edifico stretto e alto con base ampia (edificio C). Gli studenti devono essere in grado di scoprire che con una superficie di base più ampia, un edificio alto ha una resistenza nettamente migliore.

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. Invita gli studenti a esaminare altri elementi che influenzano la resistenza alle vibrazioni degli edifici. 1. Modifica la magnitudo. Chiedi agli studenti di prevedere che cosa accadrebbe agli edifici A, B e C se la magnitudo del terremoto aumentasse, ad esempio, fino al livello 8. Chiedi loro di registrare le previsioni e testare ogni singolo caso. 2. Modifica gli edifici. Dato il presupposto che una base più ampia consente a un edificio di resistere a una vibrazione più intensa, sfida la classe a costruire l’edificio più alto in grado di resistere a un terremoto di livello 8. Invita gli studenti a esaminare composizioni di edifici diverse: • Esamina strutture con forme diverse. • Introduci nuovi materiali. Suggerimento per la collaborazione Consenti ai team di confrontare i loro progetti edilizi. Un team deve descrivere e testare il lavoro dell’altro team: • Quali sono i punti di forza della struttura? • Quali sono i punti deboli della struttura? • L'edificio resisterà al test del terremoto?

4. Fase di condivisione

45+ minuti

Completamento del documento Chiedi agli studenti di documentare i progetti in una serie di modi: • Chiedi agli studenti di fare un video di ciascun test svolto al fine di dimostrare le loro asserzioni. • Chiedi agli studenti di confrontare queste conclusioni con casi reali. 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: • Chiedi loro di descrivere i fattori che influenzano la stabilità di un edificio. • Chiedi loro di confrontare queste riflessioni con i risultati ottenuti. • Chiedi loro di contestualizzare la loro spiegazione. • Chiedi loro di riflettere sulle conclusioni fatte. • Verifica se i risultati ottenuti dagli studenti riflettono la realtà.

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 sia in grado di rispondere con parole proprie a domande sui terremoti. 1. Lo studente non è in grado di rispondere alle domande o partecipare al dibattito in modo adeguato. 2. Lo studente è in grado, su richiesta dell’insegnante, di rispondere alle domande o partecipare al dibattito in modo adeguato o descrivere gli elementi che possono influenzare la resistenza ai terremoti di una struttura. 3. Lo studente è in grado di rispondere alle domande, partecipare al dibattito di classe e descrivere gli elementi che possono influenzare la resistenza ai terremoti di una struttura in modo adeguato. 4. Lo studente è in grado di approfondire le spiegazioni durante il dibattito e descrivere in modo dettagliato i fattori che possono influenzare la resistenza ai terremoti di una struttura. Fase di creazione Durante la fase di creazione, assicurati che gli studenti utilizzino la documentazione per registrare previsioni e risultati e che modifichino una sola variabile alla volta nel corso delle indagini. 1. Lo studente non completa tutta la documentazione necessaria durante le indagini e raramente si dimostra preciso nel modificare una sola variabile alla volta durante le indagini. 2. Lo studente si avvale della documentazione ma mancano alcuni elementi critici si dimostra incostante nel modificare con precisione una sola variabile alla volta durante le indagini. 3. Lo studente si avvale della documentazione adeguata per registrare previsioni e risultati o in genere si dimostra preciso nel modificare una sola variabile alla volta durante le indagini. 4. Lo studente si avvale di un’ottima documentazione per registrare previsioni e risultati o dimostra accuratezza nel modificare con precisione una sola variabile alla volta durante le indagini. Fase di condivisione Durante la fase di condivisione, assicurati che lo studente possa utilizzare in modo efficace documenti e comunicazioni verbali per spiegare ciò che accade con il simulatore di terremoti e le possibili conclusioni derivanti dai risultati dei test. 1. Lo studente non offre alcuna spiegazione, né nel documento creato né tramite comunicazioni verbali. 2. Lo studente utilizza in modo inefficace documenti e comunicazioni verbali per spiegare ciò che accade e le possibili conclusioni. La spiegazione potrebbe essere incompleta o inesatta. 3. Lo studente utilizza in modo efficace documenti e comunicazioni verbali per spiegare ciò che accade e le possibili conclusioni. 4. Lo studente utilizza in modo inefficace documenti e comunicazioni verbali per spiegare ciò che accade e le possibili conclusioni in modo articolato e preciso. 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 utilizzi le prove presenti nel testo e nel video della documentazione per spiegare le proprie idee in merito, ad esempio, a ciò che si è verificato e perché. 1. Lo studente non si avvale delle prove presenti nel testo e nel video della documentazione e non è in grado di spiegare le proprie idee in merito, ad esempio, a ciò che si è verificato e perché. 2. Lo studente si avvale di alcune prove presenti nel testo e nel video della documentazione ma non è in grado di spiegare le proprie idee in merito, ad esempio, a ciò che si è verificato e perché. 3. Lo studente si avvale delle prove presenti nel testo e nel video della documentazione per spiegare le proprie idee in merito, ad esempio, a ciò che si è verificato e perché. 4. Lo studente si avvale di una serie di prove presenti nel testo e nel video della documentazione per spiegare in modo esauriente le proprie idee in merito, ad esempio, a ciò che si è verificato e perché.

5. Differenziazione

Per garantire un lavoro di successo, fornisci ulteriori istruzioni sulla costruzione e programmazione, ad esempio: • Spiega come condurre un'indagine. • Serviti delle prove per fornire spiegazioni. • Proponi loro ulteriori esperienze con variabili isolate per verificare le ipotesi. Stabilisci nello specifico le aspettative per gli studenti in merito al modo di presentare e documentare i risultati ottenuti. Suggerimento Per gli studenti più esperti, concedi loro più tempo per costruire e programmare in modo che progettare le proprie indagini sulla base delle ricerche svolte. Gli studenti potrebbero modificare i parametri, ad esempio il livello del simulatore di terremoti, i materiali utilizzati per costruire gli edifici o la superficie sulla quale testano gli edifici. Ulteriori indagini Gli studenti progetteranno l’edificio più alto in grado di resistere a un terremoto di ottavo grado. Applicheranno le nozioni apprese dall’indagine precedente. Possibili fraintendimenti degli studenti È possibile che gli studenti credano che i terremoti si verificano in luoghi casuali in tutta la terra. La maggior parte dell'attività sismica mondiale è associata ai confini delle placche tettoniche. Mentre durante un terremoto possono formarsi crepacci profondi a causa di frane o cedimenti del terreno, la terra no si “apre” lungo una faglia.

Supporto per insegnante

Gli studenti effettueranno le seguenti attività: Esplorare l'origine e la natura dei terremoti. Creare e programmare un dispositivo che permetterà di testare i progetti edilizi. Documentare le prove e presentare i risultati ottenuti sui progetti edilizi migliori per resistere ai terremoti.

NGSS
3-5-ETS1-3
4-ESS3-2

CCSS
CCSS.ELA-Literacy.RI.2.3
CCSS.ELA-Literacy.RI.4.3

Materiale per studenti

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