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INGRANAGGI - UN GRATTACAPO, MA NON TROPPO!

L’idea è quella di indagare il funzionamento di ingranaggi semplici e meno semplici che troviamo nella quotidianità in modo coinvolgente e, nello stesso tempo, efficace.La sfida è trovare la regola che lega la ruota motrice alla ruota condotta attraverso attività pratiche...

Anna Mancuso   by Anna Mancuso
Tinkering
CATEGORIA
Tinkering

Little Bits

Introduzione

L’idea è quella di indagare il funzionamento di ingranaggi semplici e meno semplici che troviamo nella quotidianità in modo coinvolgente e, nello stesso tempo, efficace.
La sfida è trovare la regola che lega la ruota motrice alla ruota condotta attraverso attività pratiche di costruzione di meccanismi a ruote dentate.
L’attività qui proposta è stata realizzata con una classe 5^ di scuola primaria, ma è adattabile anche a classi superiori.
Il tempo necessario è stato di 5 incontri di circa 2h ciascuno.

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Obiettivi e Competenze Obiettivi e Competenze

Competenze trasversali

  • PROGETTARE: l’alunno sa progettare e organizzare il proprio lavoro
  • COMUNICARE: l’alunno sa esprimersi usando un linguaggio specifico
  • COLLABORARE E PARTECIPARE: l’alunno collabora con i compagni per il raggiungimento di un obiettivo comune; esprime il proprio parere e sa ascoltare le idee altrui dimostrandosi in grado di accettare compromessi.
  • RISOLVERE PROBLEMI: l’alunno si avvale del pensiero logico-scientifico per affrontare problemi e analizzare situazioni e utilizza le sue conoscenze matematiche per individuare descrivere regolarità.

Competenze disciplinari

Tecnologia:

  • conosce ed utilizza semplici oggetti e strumenti di uso quotidiano ed è in grado di descriverne la funzione principale e la struttura e di spiegarne il suo funzionamento.
Matematica:
  • costruisce ragionamenti formulando ipotesi, verificando le proprie idee e confrontandole con quelle altrui
  • riconosce e risolve problemi in contesti diversi valutando le informazioni e la loro coerenza, spiegando anche in forma scritta il procedimento seguito, mantenendo il controllo sia sul processo risolutivo sia sui risultati;
  • ricerca dati per ricavare informazioni e costruisce rappresentazioni
  • produce formalizzazioni che gli consentono di passare da un problema specifico ad una classe di problemi

Obiettivi

  • Riprodurre, anche in forma semplificata, alcuni meccanismi presenti nella realtà quotidiana
  • Osservare il loro funzionamento e trovare strategie per prendere appunti su ciò che accade
  • Ipotizzare una regola generale osservando il funzionamento di strutture analoghe
  • Utilizzare il linguaggio della matematica per descrivere la regola
  • Riconoscere “a colpo d’occhio” se un ingranaggio è un moltiplicatore, un demoltiplicatore o un semplice trasmettitore
  • Ragionare astrattamente attorno a ingranaggi conosciuti: ad esempio il cambio della bicicletta

Strumenti Strumenti

  • Carta, matita, pennarello indelebile.
  • Nel progetto ho utilizzato alcuni moduli di Little Bits: motorino DC, dimmer, interruttore e batteria; la stessa cosa è però riproducibile anche con materiali di “recupero”.
  • Mattoncini Lego®, aste e ruote dentate.

Metodologia didattica Metodologia didattica

In uno stile metodologico prevalentemente Project-based learning, l’attività svolta ha previsto:

  • momenti brevi di lezione frontale
  • attività di costruzione ed esplorazione laboratoriale a piccolo gruppo
  • momenti di condivisione tra gruppi e di discussione collettiva
  • momenti di allenamento e verifica individuale

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Linee guida delle attività Linee guida delle attività

Parte 1 - Discussione
1. Partire da una domanda che li porti a cercare nella loro esperienza qualcosa di inerente al problema in questione; nello specifico ho chiesto loro: quali meccanismi conoscete che abbiano una velocità regolabile? (Ecco che sono emersi la bicicletta, il cambio dell’automobile, il tapis roulant,…)
2. Come pensate che funzionino? Se doveste riprodurli, costruirne un modellino, di cosa avreste bisogno? (E qui sono comparse subito le ruote dentate e poi il motore a giro continuo).

 

Parte 2 - Presentazione dei materiali e momento di esplorazione
1. Presentazione alla classe dei materiali a disposizione per la realizzazione dei modellini: Little Bits e Lego® per il momento
2. Breve presentazione della terminologia: ruota motrice, ruota condotta, ruota/e di rinvio
3. Suddivisione della classe in gruppetti di 3-4 alunni
4. Tempo per esplorare le possibilità dei materiali costruendo ingranaggi in modo libero

In questa fase possono esserci anche delle scoperte inattese, come nel video seguente:

Parte 3 - Costruire un ingranaggio per ricavare informazioni
1. Costruire un ingranaggio e:
    a. osservare e descrivere il comportamento della ruota condotta rispetto alla ruota motrice
    b. trovare il modo di contare ed annotare i giri della ruota condotta rispetto alla ruota motrice
    c. prepararsi ad illustrare il proprio ingranaggio alla classe e ad annotare le osservazioni degli altri gruppi al fine di ipotizzare una regola generale             che spieghi la relazione ruota motrice/ruota condotta
    d. osservazione di un modellino di cambio manuale a due velocità costruito assieme all’insegnante e visibile qui
    e. discussione e prima ipotesi di regola generale
2. Verifica della regola ipotizzata e conclusioni

Parte 4 - Controllare nei testi la validità o meno dell’ipotesi e allenamento
1. In questa pagina web potete trovare una descrizione chiara fornita di immagini e di esempi. I procedimenti passo passo facilitano la comprensione, il rinforzo e offrono buone schematizzazioni. Cosa mostrare e condividere con loro dipenderà da quanto volete approfondire l’argomento.

2. Esercizi di allenamento. Anche qui dipende dal livello di approfondimento che volete dare, in una 5^ classe di primaria io mi sono limitata a dare le immagini di ingranaggi a due ruote (anche se a voce avevamo discusso anche casi più complessi) chiedendo di:
    a. calcolare il rapporto tra ruota motrice e ruota condotta
    b. stabilire se l’ingranaggio è un moltiplicatore, un riduttore o un meccanismo neutro

Parte 5 - Gli ingranaggi applicati alla fantasia
Durante gli ultimi incontri ho chiesto ai ragazzi di pensare e progettare una scena di movimento che contenesse degli ingranaggi e concesso loro del tempo per poter concretizzare la loro idea. Ho lasciato a loro disposizione i moduli di Little Bits, lo scatolone dei Lego® e vari materiali poveri, lasciandoli liberi di ideare e provare.
Nell’ultimo incontro i ragazzi, sempre divisi a gruppetti, hanno terminato le realizzazioni e le hanno presentate ai compagni.

Eccole nei video:

● Il nastro trasportatore:


● La casa volante

● Il battello degli sposi


● Il centro benessere


● L’orologio arrotola fili

 

Risultati attesi Risultati attesi

A conclusione del laboratorio i ragazzi dovrebbero saper distinguere un moltiplicatore da un riduttore e saper calcolare il rapporto dato da rC/rM. Dovrebbero altresì saper riconoscere, descrivere e spiegare il comportamento di oggetti il cui funzionamento sia basato su ingranaggi, il livello di comprensione e di spiegazione dipenderà ovviamente dal livello di approfondimento della tematica da noi programmato.

Il prodotto finale da loro realizzato e le osservazioni dell’insegnante durante il lavoro di gruppo dovrebbero dare invece informazioni riguardo:

  • al grado di collaborazione degli alunni nel gruppo
  • alla capacità di tener conto di quanto imparato per la realizzazione del lavoro di gruppo

Riferimenti e links Riferimenti e links

Il sito di Little Bits - moduli per elettronica educativa
http://littlebits.cc/



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