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Le percentuali con il kit Lego Mindstorms EV3

Questo progetto di Robotica Educativa è rivolto alle classi seconde della scuola secondaria di primo grado. Ai ragazzi verrà chiesto di trovare una soluzione al seguente problema: "Chiedere al robot di misurare la distanza da un ostacolo e successivamente farlo muovere di una data...

Laura Caruso   by Laura Caruso
Robotica
CATEGORIA
Robotica
Lego® Mindstorms® EV3

Introduzione

Questo progetto di Robotica Educativa è rivolto alle classi seconde della scuola secondaria di primo grado. 
Ai ragazzi verrà chiesto di trovare una soluzione al seguente problema:

"Chiedere al robot di misurare la distanza da un ostacolo e successivamente farlo muovere di una data percentuale rispetto alla distanza misurata

Tramite questo laboratorio, i ragazzi potranno applicare a un problema reale le loro conoscenze sulle percentuali.
In una seconda fase del laboratorio, verrà chiesto ai ragazzi di effettuare un controllo, tramite ulteriori istruzioni da dare alla macchina, sull'accuratezza di esecuzione del programma.

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Obiettivi e Competenze Obiettivi e Competenze

Obiettivi aritmetica:

  • saper calcolare una data percentuale rispetto a un numero
  • interpretare una variazione percentuale di una quantità data come una moltiplicazione per un numero decimale
  • familiarizzare con il concetto di grandezza variabile
Competenze aritmetica:
  • Utilizzare le tecniche e le procedure del calcolo aritmetico con riferimento a contesti reali
  • Rilevare dati significativi, analizzarli, interpretarli, sviluppare ragionamenti sugli stessi, utilizzando consapevolmente strumenti di calcolo
  • Riconoscere e risolvere problemi individuando le strategie appropriate, giustificando il procedimento seguito e utilizzando in modo consapevole i linguaggi specifici
Competenze trasversali:
  • saper lavorare in gruppo
  • imparare a imparare tramite il modello "Think, Make , Improve"

Strumenti Strumenti

Metodologia didattica Metodologia didattica

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Linee guida delle attività Linee guida delle attività

Pre-requisiti

E' consigliabile che gli studenti effettuino questa esperienza dopo aver avuto modo di esplorare il kit. Dovrebbero quindi già conoscere il software Lego® Mindstorms® EV3 Home Edition e le azioni di controllo del motore (come far muovere il robot in avanti di una certa distanza).
Non è strettamente necessario che abbiano già usato il sensore ad ultrasuoni, anzi: questa è un'attività che si presta bene ad una sua prima esplorazione.

Il progetto verrà sviluppato in un incontro da 1.5 ore, seguendo la seguente linea guida.

Verrà spiegato ai ragazzi l'obiettivo da raggiungere: far muovere il robot del 20% rispetto alla distanza che misura da un ostacolo. La percentuale ovviamente può variare.
Gli studenti hanno già conosciuto il blocco di controllo del motore in precedenti attività (come ad esempio quella di far muovere il robot esattamente di un metro) e si può iniziare ad introdurre il comando relativo al sensore ad ultrasuoni, spiegandone il funzionamento anche in riferimento al comportamento dei pipistrelli.

Una volta che è stato introdotto l'uso del sensore, si chiederà ai ragazzi di usare quella misura per chiedere al robot di compiere uno spostamento del 20%. Se non hanno mai visto i blocchi di operazioni sui dati, può essere il caso di introdurli brevemente, facendo cenno alla possibilità di collegare la misura del sensore al blocco di operazioni matematiche, nel caso in cui invece conoscano già questi blocco non sarà necessario parlarne.
Il tempo assegnato ai gruppi per svolgere il lavoro è di 20 minuti.

Una possibile soluzione di quanto richiesto potrebbe essere:

Esistono delle alternative: magari qualche gruppo sceglierà di dividere per 100 e poi moltiplicare per 20, anche se si farà notare successivamente ai ragazzi la convenienza di "interpretare una variazione percentuale di una quantità data come una moltiplicazione per un numero decimale", come suggerito nelle Indicazioni Nazionali e come indicato tra gli obiettivi di aritmetica da raggiungere con questa esperienza.
I ragazzi dovranno testare il programma, con l'aiuto del metro e dello scotch carta, controllando che effettivamente il robot si muova seguendo quanto stabilito. Ogni volta, la distanza percorsa dipenderà da dove il robot è stato posto rispetto al muro (tra gli obiettivi: "familiarizzare con il concetto di grandezza variabile").

Il percorso potrebbe terminare anche a questo punto.

Si potrebbe però aggiungere un'ulteriore richiesta:

"Come possiamo fare in modo che sia il robot e non voi a controllare di aver percorso esattamente il 20% della distanza misurata inizialmente dal sensore ad ultrasuoni?"

Questa è un'attività un pochino più sofisticata, che può essere presentata a seconda del grado di confidenza che i ragazzi hanno con la programmazione del robot.
Una prima, semplice, soluzione a questo problema potrebbe essere una sequenza di comandi così strutturata:

Si potrebbe poi aggiungere un blocco di operazione sui dati che compara il rapporto tra le distanze misurate con il valore dato (0,2). Usando un blocco selettore impostato sul valore logico vero o falso, il robot dirà "fantastic" nel caso in cui il valore ottenuto sia compreso tra 1,9 e 2,1 e "ouch" nel caso in cui tale valore non appartenga al range impostato.

L'intera sequenza di comandi potrebbe risultare simile alla seguente

Risultati attesi Risultati attesi

Al termine del progetto ci si aspetta di aver raggiunto gli obiettivi attesi e in particolar modo:

  • aver consolidato l'abilità di calcolare percentuali, sapendole trasformare in moltiplicazioni per numeri decimali
  • aver sperimentato la dipendenza della percentuale calcolata rispetto alla distanza iniziale
  • aver costruito strategie in grado di modificarsi e migliorarsi in relazione al problema proposto
  • aver argomentato, sperimentato, fatto prove ed errori assieme ai compagni

Valutazione Valutazione

Qualche giorno prima di effettuare il laboratorio, verrà consegnata ai ragazzi una rubrica di autovalutazione delle seguenti competenze:

  • matematiche
  • digitali
  • sociali e civiche
  • spirito di iniziativa e imprenditorialità
in modo che i ragazzi abbiano chiari gli obiettivi e le competenze da sviluppare prima di partecipare all'esperienza.
Alla fine del laboratorio, verrà loro richiesto di compilare la rubrica e consegnarla. Successivamente, l'insegnante completerà le schede con la propria valutazione.

Riferimenti e links Riferimenti e links

Importanza delle unità di misura: come far muover il robot di una certa distanza
Tutorial sensore a ultrasuoni

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