Successo Immediato con… LEGO MINDSTORMS Education by CampuStore

Successo Immediato con…

LEGO® MINDSTORMS® Education

www.campustore.it/LEGO

Introduzione LEGO® MINDSTORMS® Education è uno strumento stimolante che permette di dar vita alla scienza, alla tecnologia, all’ingegneria e alla matematica all’interno della vostra classe. Grazie a questa linea gli studenti potranno costruire una grande varietà di modelli meccanici ispirati ai robot che quotidianamente migliorano la nostra vita. Potranno inoltre usare il software incluso in questi set per sviluppare, testare e modificare programmi da far eseguire ai modelli assemblati precedentemente. Nelle pagine seguenti troverete 10 idee di utilizzo del LEGO® MINDSTORMS® Education NXT Starter Kit che pensiamo si riveleranno ottimi supporti all’insegnamento di molteplici discipline didattiche. Per suggerimenti o idee vi preghiamo di contattarci a: info@campustore.it

I colori e gli elementi decorativi illustrati possono variare.

www.campustore.it/LEGO

Indice Quanto è veloce? Pagina 04

Palle al Balzo Pagina 05

La Caccia al Tesoro Pagina 06

Il Rimbalzo Pagina 07

Cosa vedi? Pagina 08

Quanto è caldo? Pagina 09

La Potenza del Vento Pagina 10

La Potenza del Sole Pagina 11

La Gravità Pagina 12

Costruisci un Segway Pagina 13

Dai vita ai modelli LEGO® MINDSTORMS® Education! Si possono visualizzare brevi video relativi alle attività proposte in questo opuscolo con qualsiasi Smartphone. Per questo motivo in prossimità di ciascuna esperienza proposta nelle pagine seguenti troverete un codice QR che è possibile leggere con le più comuni applicazioni per la lettura dei codici a barre (in genere scaricabili gratuitamente). Avviate l’applicazione, inquadrate il codice QR e seguite le indicazioni del vostro dispositivo. Se non disponete di uno Smartphone potete visualizzare ugualmente i video su : www.youtube.com/CampuStoreEducation.

Per Info e Ordini: 0424-504650 www.campustore.it/LEGO

tempo previsto: 45 minuti

Quanto è veloce? in breve

attivita’

Testate la velocità del vostro LEGO® MINDSTORMS® NXT.

il progetto

Per controllare accuratamente un robot è necessario conoscerne tutte le peculiarità, e innanzitutto è fondamentale stabilire a che velocità può andare e quali modifiche ne possono migliorare la performance. Monitorate la velocità del vostro modello e scrivete un resoconto dettagliato per la NASA in modo da permettere loro di capire le capacità dei robot da utilizzare per le prossime missioni. Arricchite la relazione con i dati concreti ottenuti dal vostro robot e suggerite le modifiche più efficaci che avete apportato per migliorarne le prestazioni.

• Misurare i tempi impiegati da una ruota per eseguire cinque rotazioni a potenze differenti. • Ripetere ogni misura tre volte per accertarsi dell’esattezza dei dati raccolti. • Tracciare un grafico che metta in relazione il tempo impiegato e la potenza impostata. • Tracciare un grafico che metta in relazione velocità e potenza. • Cambiare le dimensioni delle ruote impiegate e la loro superficie d’appoggio; analizzare quindi i dati raccolti mediante un grafico che metta in relazione velocità e potenza.

sviluppi

• Basandosi sui dati raccolti, prevedere quanto dovrebbe impiegare ciascuna ruota per eseguire cinque rotazioni complete al 62% di potenza. Verificare concretamente la previsione: era corretta? • La NASA ha stabilito che in alcune aree sabbiose è difficile procedere velocemente: in queste zone la velocità non deve superare i 25 mm/s. Che potenza è necessaria per mantenere questa velocità? • Che differenze si ottengono se si fa procedere il robot su superfici diverse? Spiegare i dati raccolti. • Confrontare i risultati ottenuti. Spiegare le diferenze che vengono notate.

applicazione didattica Matematica, Scienze materie argomenti

Interpretazione di dati, Costruzione di Grafici, Uso di Numeri Decimali e Frazioni, Raccolta e Registrazione di Dati, Velocità e Accelerazione, le Forze, l’Attrito.

livello

Secondaria di I grado e II grado

cosa occorre LEGO® MINDSTORMS® Education NXT STARTER KIT 243139

I colori e gli elementi decorativi illustrati possono variare.

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tempo previsto: 45 minuti

Palle al Balzo attivita’

• Costruire un robot LEGO MINDSTORMS con un sensore di suono e un set per la raccolta dei dati, per registrare i dati raccolti il più velocemente possibile. • Raccogliere diverse palline da usare per gli esperimenti. • Mettere il robot a terra e far cadere le palline da un’altezza stabilita. • Ripetere l’esperienza con ogni pallina e salvare gli output grafici creati da ogni tentativo.

in breve

Quando una palla cade, rimbalza seguendo uno schema tracciabile. Con questo esperimento potrete studiare tale schema.

il progetto

Esaminate gli effetti della dimensione e del peso di una pallina sul tempo e il numero di rimbalzi che riesce a fare quando la si fa cadere da un’altezza stabilita.

sviluppi

• Riuscite a prevedere la forma assunta dai grafici relativi a ciascuna pallina prima di realizzare l’esperimento? • Quanti rimbalzi distinti fa ciascuna pallina? • I rimbalzi hanno tutti la stessa ampiezza? • Quanto tempo intercorre tra il primo e il secondo rimbalzo? Da cosa dipende questo dato? • Il tempo tra ciascun rimbalzo è costante? • Cosa cambia se si varia l’altezza da cui si fa cadere ciascuna pallina?

applicazione didattica Matematica, Scienze materie argomenti Raccolta, Registrazione e

Interpretazione dei Dati, Costruzione di Grafici, Uso di Numeri Decimali e Frazioni, Velocità e Accelerazione, le Forze, la Gravità, l’Attrito con l’aria.

livello

Secondaria di I grado e II grado

cosa occorre LEGO® MINDSTORMS® Education NXT STARTER KIT 243139

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tempo previsto: 45 minuti

La Caccia al Tesoro in breve

Iniziate un’entusiasmante caccia al tesoro alla ricerca degli oggetti più brillanti!

il progetto

Scoprite le differenze tra luce ambientale e luce riflessa, e misurate il grado di riflessione di diverse superfici e materiali. Raccogliete i risultati e cercate di spiegare perché si registrano intensità luminose diverse con differenti materiali.

Attivita’

• Costruire un robot LEGO MINDSTORMS con sensore di luce e avviare la funzione di registrazione dei dati (data logging). • Scegliere diversi oggetti e misurarne il livello di luminosità: • le luci della classe • una tazza • il monitor di un computer • alcuni fogli di carta colorata • superfici ruvide • superfici lisce • Registrare i dati raccolti ed analizzarli.

sviluppi

• Confrontare i risultati ottenuti dai vari studenti. • Classificare tutti gli oggetti analizzati dal più luminoso al meno luminoso. • Programmare il robot in modo da fargli assumere una funzione diversa a seconda della superficie visualizzata dal sensore. • Pensare a quali applicazioni potrebbe avere un robot di questo tipo nel mondo reale.

applicazione didattica Matematica, Scienze materie argomenti

Luce, Riflessione, Registrazione dei Dati, Assorbimento.

livello

Primaria e Secondaria di I grado

cosa occorre LEGO® MINDSTORMS® Education NXT STARTER KIT 243139

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tempo previsto: 45 minuti

Il Rimbalzo attivita’

• Costruire un robot LEGO MINDSTORMS con un sensore di distanza ad ultrasuoni e avviare la funzione di registrazione dei dati (data logging) per 10 secondi, ad una frequenza di campionamento veloce. • Attaccare un elastico al mattoncino NXT in modo che esso possa oscillare liberamente e che il sensore ad ultrasuoni punti verso basso. • Misurare l’altezza del mattoncino da terra (o da una superficie di riferimento). • Sollevare NXT finché l’elastico non sarà allentato, avviare la registrazione dei dati e rilasciare NXT.

in breve

Utilizzate il sensore di distanza ad ultrasuoni per registrare il movimento di un peso attaccato ad una stringa elastica.

il progetto

Scoprite le differenti elasticità di diversi oggetti e come l’energia è trasferita a seconda del materiale impiegato. Imparate i concetti di ampiezza, frequenza e oscillazione.

sviluppi

• Quanti rimbalzi si contano? • Come varia l’ampiezza di ciascun rimbalzo? Spiegare il perché. • Cosa cambia se si usa una stringa più elastica o una fatta di un materiale più rigido? • Riflettere sui differenti materiali utilizzati e sulle loro differenti proprietà nel trasferimento dell’energia.

applicazione didattica Matematica, Scienze materie argomenti Raccolta, Registrazione e

Interpretazione dei Dati, Uso di Numeri Decimali e Frazioni, Velocità e Accelerazione, le Forze, l’Attrito.

livello

Secondaria di I grado e II grado

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tempo previsto: 45 minuti

Cosa Vedi? in breve

Il sensore di rotazione può essere usato per mostrare che direzione sta puntando il robot, in relazione a un dato punto.

il progetto

Scegliendo alcuni oggetti disposti casualmente in cerchio intorno a NXT, gli studenti potranno determinare l’angolo in cui ogni oggetto si trova in relazione a un punto precedentemente fissato. Potranno quindi elaborare un percorso per far procedere il robot da un oggetto all’altro seguendo un programma stabilito.

attivita’

• Predisporre accuratamente degli oggetti significativi su di una superficie completamente libera. • Costruire un data logger collegando un motorino a NXT: il sensore di rotazione all’interno del motore registrerà i differenti angoli relativi ad ogni oggetto. Aggiungere un indicatore a freccia per rendere più evidente la direzione in cui il robot sta puntando. • Impostare l’unità di misura sui gradi, avviare il data logging e posizionare la freccia in modo che punti a turno su ciascun oggetto, soffermandosi per 2 secondi verso essi. • Stampare i dati raccolti e sottoporli ad un altro studente (o gruppo di studenti); chiedere di determinare in che ordine sono stati “puntati” i vari oggetti prescelti.

sviluppi

• Tracciare la posizione di ciascun oggetto in un grafico che mostri la sua posizione in relazione a quella di NXT. • Quali applicazioni pratiche riproduce questo esperimento? • Come si potrebbe modificare questo esperimento per determinare le dimensioni di ciascun oggetto? • Usare i dati raccolti per sviluppare un programma che permetta a NXT di spostarsi da un oggetto all’altro seguendo un ordine prestabilito.

applicazione didattica Matematica, Scienze materie argomenti

Raccolta, Registrazione e Interpretazione dei Dati, Uso di Numeri Decimali e Frazioni, Angoli, la Direzione, Registrazione dei Dati.

livello

Secondaria di I grado e II grado

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tempo previsto: 1 ora

Quanto è caldo? Attivita’

• Costruire un robot NXT con sensore di temperatura. • Costruire un braccio che tenga il sensore di temperatura. • Preparare una bevanda calda e avviare il data logging per 10 minuti, impostando due letture al secondo. • Supervisionare gli studenti da vicino, dal momento che maneggeranno liquidi piuttosto caldi. • Ripetere l’esperimento con almeno altri due tipi di tazze, assicurandosi che la quantità di liquido utilizzata sia sempre la stessa.

in breve

Scoprite vari modi per raffreddare una tazza di cioccolata bollente o di caffè.

il progetto

Scoprite gli effetti sulla dispersione del calore determinati dall’uso di tazze diverse, per forma o materiale (cartone, polistirolo, ceramica,...).

sviluppi

• Qual è il modo più veloce per raffreddare una bevanda? Spiegare. • Qual è il più lento? Spiegare. • Pensare ad altri tre modi per raffreddare una bevanda calda. • Prevedere l’andamento dei grafici elaborati dal robot, prima di eseguire l’esperimento. • Quale potrebbe essere l’effetto prodotto se si lasciasse un cucchiaino di metallo dentro a una bevanda bollente? • Verificare le ipotesi. • Ripetere l’esperimento con una bibita ghiacciata e scoprire quale materiale la mantiene fredda più a lungo.

applicazione didattica Matematica, Scienze materie argomenti Raccolta, Registrazione e

Interpretazione dei Dati, Sviluppo di Grafici, Uso di Numeri Decimali e di Frazioni, Velocità e Accelerazione, le Forze, la Gravità, l’Attrito con l’aria.

livello

Secondaria di I grado e II grado

cosa occorre LEGO® MINDSTORMS® Education NXT STARTER KIT 243139 LEGO® MINDSTORMS® Education Set risorse didattiche 261445 sensore di temperatura LEGO® per nxt 243062

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tempo previsto: 1 ora

La Potenza del Vento in breve

Scoprite quanta energia potete produrre usando una turbina eolica!

il progetto

Le turbine eoliche convertono l’energia cinetica del vento in energia elettrica. La quantità di potenza generata da una turbina eolica dipende da molteplici fattori, incluse la posizione della turbina e l’intensità del vento. Alcune turbine eoliche sono dotate di un meccanismo di controllo speciale che le può spostare in modo che esse possano essere esposte sempre alla maggior quantità di vento possibile. Costruite, programmate e registrate i dati raccolti per valutare la capacità della turbina eolica NXT di generare potenza.

cosa occorre LEGO® MINDSTORMS® Education NXT STARTER KIT 243139 LEGO® MINDSTORMS® Education Set risorse didattiche 261445 set aggiuntivo energia rinnovabile 268980

attivita’

• Costruire la turbina eolica NXT e assicurarsi che il contatore energetico sia resettato prima di ciascuna prova. • Accendere il ventilatore ed attendere che la turbina prenda velocità prima di iniziare a registrarne la prestazione. • Cambiare la posizione della turbina in modo che essa non sia più esposta direttamente al ventilatore. • Usare lo strumento predisposto nel software per prevedere la quantità di energia prodotta dalla turbina nella nuova posizione. • Verificare la previsione eseguendo l’esperimento e registrando la quantità di energia prodotta.

sviluppi

• Le turbine eoliche possono trovarsi in territori aspri e accidentati: cambiare gli ostacoli tra il ventilatore e la turbina per verificare l’effetto che essi hanno sulla quantità di energia prodotta. • Ridurre il numero di pale della turbina ed esaminare il loro effetto sulla produzione di energia. • Quali altri tipi di produzione dell’energia esistono? Qual è il più conveniente?

applicazione didattica Matematica, Scienze materie argomenti Raccolta, Registrazione e

Interpretazione dei Dati raccolti, Sviluppo di Grafici, Uso di Numeri Decimali e Frazioni, Unità di Misura, Energie Rinnovabili, Energia Cinetica, Energia Elettrica.

LIVELLO

Secondaria di I grado e II grado

I colori e gli elementi decorativi illustrati possono variare.

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tempo previsto: 1 ora

La Potenza del Sole attivita’

• Costruire la stazione solare NXT ed assicurarsi che il contatore energetico sia resettato prima di ciascuna prova. • Posizionare una luce molto intensa sopra al pannello, ad almeno 15 cm da esso. • Registrare i dati riguardanti l’energia prodotta grazie alla luce utilizzata. • Spostare la fonte luminosa e alterare così l’angolo d’incidenza della luce sul pannello, in modo da ricreare lo spostamento del sole durante il giorno. • Usare lo strumento predisposto nel software per prevedere la quantità di energia prodotta a seconda della posizione assunta dal “sole”. • Verificare la previsione eseguendo l’esperimento e registrando la quantità di energia prodotta.

in breve

Scoprite quanta energia si può produrre con un pannello solare!

il progetto

I pannelli solari convertono l’energia solare in energia elettrica. La quantità di potenza che può generare un pannello solare dipende da diversi fattori, incluse la posizione del pannello solare e la sua mobilità. Alcuni pannelli solari hanno perciò un particolare meccanismo di controllo che li orienta in modo che seguano sempre il sole. Costruite il vostro robot, programmatelo e registrate i dati raccolti per scoprire quanta energia può produrre la stazione solare NXT.

sviluppi

• Cambiare l’intensità della luce utilizzata per riprodurre la diversa intensità della luce solare durante l’anno. • Che superficie dovrebbe avere un pannello solare per fornire l’energia necessaria a un’abitazione? • Scoprire quanto costa un pannello solare e quanta energia produce in un anno. • Quanto si risparmia sulla bolletta se si utilizza un pannello solare? E quanto tempo ci vorrebbe per rientrare della spesa?

applicazione didattica Matematica, Scienze materie argomenti Raccolta, Registrazione e

Interpretazione dei Dati raccolti, Sviluppo di Grafici, Uso di Numeri Decimali e di Frazioni, Energia Rinnovabile, Energia Elettrica

livello

Secondaria di I grado e II grado

cosa occorre LEGO® MINDSTORMS® Education NXT STARTER KIT 243139 LEGO® MINDSTORMS® Education Set risorse didattiche 261445 set aggiuntivo energia rinnovabile 268980

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tempo previsto: 1 ora

La Gravità in breve

NXT può essere usato per comprendere il concetto di gravità e di velocità, lanciandolo con attenzione alcune volte in aria.

il progetto

Scoprite la gravità e la velocità finale utilizzando NXT come risorsa interattiva e pratica. Tutto ciò che vi serve è un robot NXT e un accelerometro a tre assi.

Attivita’

• Trovare un luogo in cui gli studenti possano lanciare in aria NXT e prenderlo al volo in modo sicuro. • Costruire un modello NXT collegando un accelerometro con un paio di pioli. • Costruire una struttura protettiva a partire dagli pneumatici in modo da preservare NXT da eventuali cadute. In alternativa predisporre un cuscino o un tappettone sul pavimento. • Elaborare un programma di data logging per misurare i dati raccolti e assicurarsi che NXT sia settato per catturare il più rapido campionamento possibile. Avviare il data logging e lanciare in aria NXT. • Stampare i dati raccolti e passarli ad un altro studente (o gruppo di studenti) per analizzarli.

sviluppi

• La velocità finale dipende dalla resistenza dell’aria. Come si può modificare l’aerodinamica di NXT per farlo cadere più velocemente? Apportare le modifiche ipotizzate. • Ripetere l’esperimento dopo aver apportato le modifiche strutturali elaborate e verificare se NXT cade più velocemente. Confrontare i risultati ottenuti.

applicazione didattica Matematica, Scienze materie argomenti Raccolta, Registrazione e

cosa occorre

Interpretazione dei Dati raccolti, Sviluppo di Grafici, Uso di Numeri Decimali e Frazioni, Velocità e Accelerazione, le Forze, la Gravità, l’Attrito con l’aria.

LEGO® MINDSTORMS® Education NXT STARTER KIT 243139 AccelEROMETRO A TRE ASSI PER NXT 204676

livello

Secondaria di I grado e II grado

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tempo previsto: 1 ora

Costruire un Segway Attivita’

• Costruire un Segway NXT utilizzando NXT e un sensore giroscopico come illustrato su www.hitechnic.com/models. • Scaricare il programma d’esempio e avviarlo. Spiegare come il modello riesce a mantenere una posizione verticale. • Una volta che gli studenti comprenderanno la relazione tra il motore e il sensore giroscopico, chiedere loro di prevedere ed elaborare un grafico su quello che sta succedendo. • Aggiungere un componente per la registrazione dei dati al programma installato su NXT. • Stampare i dati ottenuti e passarli ad un altro studente (o gruppo di studenti) per analizzarli.

sviluppi

• Come dovrebbe essere sviluppato il modello per superare le pendenze? • Far avanzare il Segway per un pendio e misurare i dati ottenuti attraverso il componente di data logging del software NXT. Cosa succede ai dati quando il Segway perde l’equilibrio e cade?

in breve

Il sensore giroscopico può essere utilizzato per far stare un robot in verticale senza cadere. Imparate come ciò è possibile e come elaborare la necessaria programmazione affinché ciò avvenga. Ideale per laboratori di approfondimento nel doposcuola, quest’attività può creare le basi per poter ipotizzare la costruzione di un modello industriale reale.

il progetto

Costruite un robot esistente e già testato da HiTechnic: il Segway! Usando il programma d’esempio che troveranno sul sito www.hitechnic.com/models, gli studenti potranno capire come si comporta un sensore giroscopico ed utilizzarlo per far rimanere il robot in posizione verticale.

COSA OCCORRE APPLICAZIONE DIDATTICA Matematica, Scienze, Tecnologia MATERIE ARGOMENTI

Raccolta, Registrazione e Interpretazione dei Dati raccolti, Sviluppo di Grafici, Uso di Numeri, Decimali e Frazioni, le Forze, Tecnologia - Analisi di prodotti esistenti.

LIVELLO

Secondaria di I grado e II grado

LEGO® MINDSTORMS® Education NXT STARTER KIT 243139 LEGO® MINDSTORMS® Education Set risorse didattiche 261445 LEGO® power functions ir remote control 261877 sensorE GIROSCOPICO PER nxt 211688 SENSORE ir (recEIVER) PER nxT 286990

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Puoi fare tutte le esperienze, con queste risorse…

LEGO® MINDSTORMS® LEGO® MINDSTORMS® Instant Success Classroom Solution SUCCESSo IMMEDIATo SOLUZIONE PER LA CLASSE

LEGO® MINDSTORMS® LEGO® MINDSTORMS® Instant Success 2-3 users SUCCESSo IMMEDIATo 2-3 UTENTI

P1085 - £5699.99 (ex. VAT)

P1084 - £569.99 (ex. VAT)

267062 LEGO® MINDSTORMS® Education nxt sEt base 241498 lEGO® MINDSTORMS® Education nxt software v 2.1 261443 trasformatore c/c (10 v) 261445 LEGO® MINDSTORMS® Education nxt set risorse didattiche 268980 set aggiuntivo energia rinnovabile 243062 sensore di temperatura LEGO® per nxt 204676 AccelEROMETRO A TRE ASSI PER NXT 211688 sensorE GIROSCOPICO PER nxt 286990 SENSORE ir (recEIVER) PER nxT 261877 LEGO® power functions ir remote control

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267062 LEGO® MINDSTORMS® Education nxt sEt base 241498 lEGO® MINDSTORMS® Education nxt software v 2.1 180205 lEGO® MINDSTORMS® Education nxt licenza site 261443 trasformatore c/c (10 V) 261445 LEGO® MINDSTORMS® Education nxt set risorse didattiche 268980 set aggiuntivo energia rinnovabile 243062 sensore di temperatura LEGO® per nxt 204676 AccelEROMETRO A TRE ASSI PER NXT 211688 sensorE GIROSCOPICO PER nxt 286990 SENSORE ir (recEIVER) PER nxT 261877 LEGO® power functions ir remote control

I colori e gli elementi decorativi illustrati possono variare.

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Matteo Marco Merlo Responsable LEGO Education

Pietro raccomanda l’attività ‘Quanto è caldo?’ per insegnare Matematica e Scienze. pietro@mediadirect.it

Matteo consiglia di ‘Costruire un Segway’ per insegnare Scienze, Matematica e Tecnologia. matteo@mediadirect.it

Media Direct Srl

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Da oltre 30 anni LEGO Education sviluppa risorse didattiche per Scienze, Matematica, Ingegneria e Tecnologia.

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