Obiettivi
L'obiettivo del progetto è quello di dare la possibilità agli studenti di creare semplici automazioni in modo rapido, divertente, cooperativo e non competitivo apprendendo in modo naturale e trasversale permettendo così ai docenti facilitatori e mentori di sperimentare l'efficacia, le opportunità e i limiti di questo approccio laboratoriale, intuire soluzioni e sviluppare nuove strategie di apprendimento .
I risultati di apprendimento attesi sono declinati di seguito sotto forma di competenze e conoscenze e inseriti nel charter di progetto condiviso nelle risorse.
Destinatari
Prima e Seconda Superiore
Strategie e metodologie
I laboratori di questa esperienza sono nove e durano ciascuno tre ore. Il progetto è stato organizzato presso la sede Malignani di San Giovanni al Natisone. Il numero dei partecipanti è di 26 studenti che sono stati suddivisi in gruppi da tre-quatto.
Metodologie: apprendimento laboratoriale non competitivo, problem solving per il miglioramento dei prototipi, compito di realtà per il progetto finale del rover, classe inversa per i tutorial di Arduino, apprendimento cooperativo per le lavorazioni meccaniche, apprendimento tra pari per la modellazione, la stampa 3D e gli script Arduino, brainstorming per definire il design dei rover, tutoring dei docenti per i riscontri sulla sicurezza, i consigli tecnici di sviluppo, la rimozione degli ostacoli e suggerimenti negli approcci relazionali.
Il gruppo di progetto dei facilitatori è composto dai seguenti docenti, colleghi del Malignani: Claudio Giusto-Elettronica, STEM (claudio.giusto@malignani.ud.it) , Michelina Giavedoni – Matematica, STEM (michelina.giavedoni@malignani.ud.it), Luca Ognibene – Informatica, STEM (luca.ognibene@malignani.ud.it), Federico Busato – Meccanica, STEM (federico.busato@malignani.ud.it).
Contesto, obiettivi, strategie e metodologie e quant’altro sono contenuti nel charter di progetto condiviso nelle risorse. Si tratta del documento di pianificazione iniziale che è già in aggiornamento e revisione sulla base delle osservazioni e delle opportunità emerse nel percorso.
Tempo richiesto
Durata complessiva: 27 ore ore
Discipline
Fasi
Formazione dei Gruppi
Si è lasciato che gli studenti si organizzassero in gruppi di tre. Fatto questo si è fatta una competizione per la costruzione di una torre di spaghetti con la punta di marshmallow.
Progettazione e realizzazione di un Puzzle Digitale
In questa fase i gruppi hanno ricercato o prodotto in autonomia un'immagine che hanno ridisegnato e riprodotto in maniera geometrica con cartoncino colorato. La figura è stata poi stilizzata su una tavoletta di legno con l'utilizzo di chiodi e materiali di vario tipo. Terminata la fase analogica si procede con quella digitale riportando su file le immagini utilizzando il software Processing.
Pr(e)totipazione del Meccanismo Biella Manovella
Pr(e)totipazione del meccanismo Glifo Oscillante
Azionamento dei motori passo-passo e dei servo con Arduino
Pr(e)totipazione del meccanismo per realizzare uno sterzo
Modellazione e Stampa 3D delle ruote e della trasmissione di un rover
Modellazione e Stampa 3D delle ruote e della trasmissione di un rover
Analisi critica del lavoro e gara tra i Rover studenti vs docenti
Traguardi formativi
Conoscenze
-Meccanismi biella manovella, glifo oscillante, quadrilatero articolato
-CAD parametrico
-Formati CAD di intersambio: STP, STL, DXF
-Basi di simulazione geometrica con Geogebra
-Basi di programmazione C con Arduinio
-Motori Stepper
-Trasmissioni meccaniche: cinghia, ingranaggi
-Tipi di viti
-Tipi di colla
-Nomi delle macchine, degli utensili e delle lavorazioni
Abilità
-Ricercare, ideare e disegnare i meccanismi assegnati sulla carta mediante disegni a mano libera in scala 1:1
-Realizzare, con lavorazioni manuali, i meccanismi proposti dagli insegnanti mediante materiali semplici e poveri: carta, cartone, compensato, MDF, PVC semi-espanso, viti
-Simulare un meccanismo tipo glifo oscillante 3D in Geogebra
-Modellare in 3D semplici parti meccaniche con FreeCad.
-Slicing e stampa 3D essere dei modelli 3D elaborati con il CAD
-Taglio laser in sicurezza partendo dai modelli 3D e averli correttamente trasformati in 2D esportandoli in DXF
-Assemblare le varie parti con accoppiamenti avvitati e incollaggi
-utilizzare un piccolo motore passo passo
-realizzare il programma di gestione dell’automazione con Arduino
-presentare il lavoro fatto tramite un video documentario
-documentare il proprio lavoro
-analizzare criticamente i propri comportamenti e quelli dei compagni anche di età diversa.
-sperimentare l'efficacia del lavoro con il metodo PDCA rispetto a quello libero
Competenze Digitali
Competenze di Cittadinanza
Competenze Chiave Europee
Strumenti e materiali
Kit didattico
Materiali per il disegno artistico e visuale: pennarelli, forbici, colla, biglietti colorati, cartelloni.
Materiali per il disegno manuale: matite, righe, compasso, cerchiografo.
Forbici, tavolette di legno, chiodi, martelli, taglierini, squadre, seghetti manuali, seghetti alternativi, traforo manuale o elettrico, Avvitatore, punte per acciaio e maschi per filettare, colla a caldo, colla a contatto, colla a contatto per PVC, colla vinilica, biadesivo, nastro carta, nastro telato, nastro poliestere trasparente, stagnatore e stagno
Materiali di recupero: lana, stoffe, nastri, carta, cartone, PVC semi-espanso, compensato, viteria di recupero, elettrodomestici da smontare
Strumenti di misura: flessometro, calibro, righello, "spannometro" e "occhiometro" :-)
Kit Arduino con motori passo-passo e driver TB6600, Alimentatori 12V o batterie.
Stampante 3D e slicer tipo Cura. Filo di stampa tipo PLA.
Macchina per il taglio Laser CNC e software di nesting RD8 Works.
Software di disegno 2D, 3D: Free CAD, NanoCad.
Modalità di valutazione
Valutazioni formative frutto di osservazioni da parte dei docenti:
o Contributo al lavoro di gruppo
o Qualità dei prodotti finali
o Qualità della presentazione personale
Gli studenti valuteranno il progetto e i loro mentori con un questionario di gradimento basato sulla qualità dell’apprendimento percepito, sull’organizzazione, sulla disponibilità e sul divertimento.
