Trucchi e segreti per utilizzare Google a scuola – puntata 1
 

Realizziamo una calcolatrice che risolve equazioni di 2° grado con Lego Mindstorms NXT

mag 10

Il carnevale della matematica è un momento bellissimo che unisce i blogger su temi di carattere matematico e qualche giorno fa ho ricevuto l’invito nel partecipare da parte dell’amica e collega Annarita Ruberto di Matem@ticaMente che ringrazio.

Per il lavoro che svolgo, l’insegnante di elettronica, la protagonista non è la matematica, ma i miei allievi, sono loro l’oggetto principale del mio lavoro su cui anno per anno modello la didattica in funzioni delle loro competenze di base.
La matematica è il linguaggio principale della materia che insegno, fondamentale in tutti e cinque gli anni di scuola superiore dell’istituto professionale presso cui insegno in cui sono presenti le specializzazione elettrotecnica ed elettronica.
Purtroppo come messo in evidenza nel mio precedente articolo:

Didattica laboratoriale, didattica del fare. Un primo passo per rendere protagonisti i nostri allievi

le capacità logiche matematiche degli allievi che giungono alle superiori sono scarsissime, ma come risolvere il problema?

Come più volte segnalato su queste pagine, da diverso tempo io integro nella pratica laboratoriale l’uso della robotica, nel senso che desidero quanto più possibile che gli allievi “manipolino oggetti hardware per apprendere” e ritengo che ciò faccia nascere negli studenti una consapevolezza della formula matematica, essi la toccano, la vedono e in questo modo la fanno propria.

Le competenze di base, ridotte all’osso, che io desidererei che un allievo avesse chiarissime nei primi due anni di superiori sono:

  1. saper risolvere equazioni di primo grado
  2. saper risolvere equazioni di secondo grado
  3. saper risolvere sistemi di equazioni di primo grado
  4. saper risolvere sistemi di equazioni di secondo grado

Durante il percorso di studi devo anche insegnare i concetti fondamentali della programmazione ed allora ho realizzato lezioni basate su spiegazioni ed esercizi che avessero attinenza anche con l’elettronica.

Gli esercizi di informatica sono indirizzati alla realizzazione di una calcolatrice prototipata per dare soluzioni a problemi di elettronici.

La calcolatrice è realizzata con un mattoncino Lego NXT Mindstorms.

Tra le prime esperienze, in collaborazione con il collega di matematica, assegno come compito la realizzazione di una calcolatrice in grado di risolvere le equazioni di 2° grado, ciò mi consente, mediante il semplicissimo linguaggio grafico della Lego, di spiegare anche i concetti di assegnazione di variabile, cicli, condizioni, ecc…

Si parte.

Di seguito vi illustro gli schemi a blocchi delle varie parti del programma, per una descrizione dettagliata sul linguaggio di programmazione o su alcune specifiche funzioni scrivetemi.

Il programma è suddiviso in tre parti:

  1. La prima sezione del programma riguarda la stampa del titolo del programma e della stringa “0x^2+0x+0″
  2. La seconda parte si occupa di inserire i coefficienti dell’equazione di secondo grado.
  3. La terza parte si occupa di calcolare e visualizzare i risultati

Parte 1

Stampa del titolo

parametri del modulo

click per ingrandire

visualizzazione su display

Stampiamo a monitor la stringa “0x^2+0x+0″

Lettura del coefficiente a

Lettura del coefficiente b

Lettura del coefficiente c

Visualizzazione della stringa “ax^2+bx+c”


Parte 2

L’inserimento dei coefficienti dell’equazione avverrà utilizzando i pulsanti freccia e arancione:

  • freccia sinistra decrementa
  • freccia destra incrementa
  • pulsante arancione conferma

Le parti di programma che si riferiscono all’incremento e al decremento dei coefficienti a, b, c sono elencati di seguito:

click per ingrandire

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L’incremento e il decremento di ogni coefficiente viene eseguito togliendo o aggiungendo 1 alla variabile inserita, così come evidenziato dalle 3 immagini che seguono:


Parte 3

L’ultima parte del programma si occupa di calcolare le due soluzioni:

di seguito l’immagine che identifica la parte di programma del calcolo dei due valori:

click per ingrandimento

Gli ultimi tre moduli, evidenziati nell’immagine che segue consentono rispettivamente di:

  1. generare la stringa costituita dalle due soluzioni separate da “,”
  2. visualizzare la stringa “soluzioni:”
  3. visualizzare su display la stringa del punto 1

Di seguito un esempio con: a=1, b=5, c=6 le soluzioni sono x1=-2, x2=-3

Le esperienze successive consistono nel realizzare calcolatrici per il calcolo di resistenza in serie, in parallelo a stella a triangolo, calcolo della potenza, risoluzione di reti elettriche, dimensionamento di alimentatori, calcolo del guadagno di un amplificatore operazionale in diverse configurazioni e molto altro.
In questo modo gli allievi senza che ne abbiano immediata percezione, consolidano la loro matematica ed imparano informatica ed elettronica…

da parte mia è una gran fatica,
ma vi assicuro che è una gran soddisfazione

giuro!
:-)

Il sorgente del programma potete prelevarlo seguendo il link, fatene ciò che volete, modificatelo e se lo userete per le vostre lezioni ne sarò felice.

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