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: Lorenzo Groppo – laboratori tecnologici (lorenzo.groppo@malignani.ud.it) , Michelina Giavedoni – Matematica (michelina.giavedoni@malignani.ud.it), Gaetano Mastellone – Laboratori STEM (gaetano.mastellone@malignani.ud.it), Andrea Bidinost – Informatica STEM (andrea.bidinost@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 marshmellow.
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
Prototipazione di un rover semovente mediante assemblaggio di quanto fatto
Analisi critica del lavoro e festa.
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, 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: 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
Collaborazioni
Insegnanti della scuola con diverse competenze.
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.
