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Ideata da: Ing. Giovanni Monda
PIATTAFORMA DIDATTICA INTERATTIVA
D.D.
DIDATTICA DIGITALE

DIDATTICA DIGITALE

PIATTAFORMA DIDATTICA INTERATTIVA

 

 

La Robotica Educativa fa riferimento alle teorie di Papert che descrivono i vantaggi di utilizzare semplici kit di costruzione e programmazione a scopo didattico: i giovani diventano così protagonisti dell’apprendimento e creatori del proprio prodotto, invece che semplici utilizzatori passivi.

Esistono esperienze significative che dimostrano come la robotica educativa giochi un ruolo rilevante nell’aumentare la motivazione e il coinvolgimento, nel favorire l’apprendimento learner-centered, le abilità di problem-solving, la creatività, la curiosità e il lavoro di squadra. La robotica permette di  osservare  e sperimentare concetti e teorie attraverso l’esperienza diretta e può essere considerata una sorta di “serious game”, infatti costruire o usare un robot è un modo per imparare giocando. Inoltre, grazie alla sua interdisciplinarietà, la robotica può creare un ponte tra discipline diverse, sia scientifiche che umanistiche.


È importante capire il ruolo della robotica nel campo dell'istruzione ed è per questo motivo che noi di DIDATTICA DIGITALE riteniamo  sia opportuno incentivare  e favorire una forte presenza nelle scuole dei laboratori di robotica.
Gli alunni  tendono ad essere altamente ricettivi all'idea dell'uso di robot in situazioni d'aula. Attraverso l'uso di robot si possono inconsciamente motivare alunni che altrimenti avrebbero una carriera scolastica senza il raggiungimenti di obiettivi minimi.
Altri benefici che si potrebbero trarre dal ruolo dei robot in classe sono sicuramente i seguenti e che vogliamo mettere in risalto:


• Preparazione ad assumere un  ruolo di primo piano nella conoscenza di uno dei settori che segnerà un percorso decisivo nel futuro prossimo.
• Migliorare creatività capacità di problem solving dei ragazzi
• Incoraggiare lo sviluppo di capacità di comunicazione e relazionali
• Incoraggiare il lavoro di squadra in un mondo reale, piuttosto che demandare questo ruolo alle sole attività sportive


L'integrazione della robotica con i corsi curriculari sono in grado di fornire un grado di rilevanza  che, gli studenti lamentano, manca nei corsi tradizionali. Gli studenti sono in genere più inclini a risolvere, o almeno tentare di risolvere problemi di matematica se una risposta corretta significa per loro "Il robot funziona correttamente". Allo stesso modo, senza la conoscenza di alcuni dei principi di base di fisica, nessun  studente può produrre un robot funzionante.


I robot possono trasformare idee e principi astratti in concreto; possono fornire uno strumento per la comprensione del mondo reale. Inoltre, i progressi della tecnologia hanno fatto sì che il costo dei robot è molto diminuito; oramai essi sono alla portata dei ristretti budget delle istituzioni scolastiche.


La robotica come materia di istruzione può offrire un'esperienza coinvolgente per gli studenti appartenenti a scuole di ogni ordine e grado stabilendo le basi per diventare un esperto nell'utilizzo di queste tecnologie. Lo studio del funzionamento di un robot favorisce l'apprendimento perché basato su un aspetto ludico. Se gli studenti si divertono mentre imparano, sono molto più propensi a mantenere ciò che hanno imparato.

 

Spesso - tra i ragazzi di scuola media, e non solo - non c'e' una comprensione profonda di molti concetti che riguardano argomenti di ordine scientifico e tecnologico; la causa di ciò probabilmente sta nel fatto che sono relativi a fatti e fenomeni che non sempre possono essere direttamente osservati e facilmente sperimentati nella loro complessità.
L'ipotesi di lavoro da cui parte un laboratorio di robotica in  ambito educativo è che gli studenti possano far propri questi concetti in modo più consapevole interagendo con oggetti concreti e quindi migliorare il loro apprendimento: in questo caso attraverso la costruzione, la programmazione e l’utilizzo di oggetti artificiali (robot) che siano in grado di assumere ed evolvere in uno specifico contesto comportamenti intelligenti. 
Questi laboratori si collocano nell’ambito di una disciplina relativamente giovane, la Robotica Educativa, uno dei settori di sviluppo emergenti della Robotica. Date le sue caratteristiche, la Robotica interessa oggi molteplici ambiti: dall’industria (robotica industriale), all’ambiente domestico (domotica), alla medicina (robotica biomedicale, che puòavvalersi anche di tecnologie di telepresenza, nursebot), alle applicazioni militari  (v. p. es. droni, robot artificieri), alla ricerca in mare (recupero relitti, archeologia sottomarina), all’esplorazione spaziale ecc.


Finalità
 
Le finalità di un laboratorio di microrobotica sono molte:

- avvicinare gli studenti al mondo della ricerca;
- abituarli al metodo sperimentale;
- facilitare la lettura di fatti o fenomeni nell’area scientifica e in quella tecnologica attraverso la costruzione di modelli;
- stimolare le loro capacita' di schematizzare, descrivere "problemi", utilizzare codici sintetici e condivisi;
- incoraggiare la ricerca di scelte razionali per risolvere i problemi e di ottimizzazione delle strategie in attività di  progettazione/realizzazione;
- promuovere un atteggiamento attivo (la scienza e' soprattutto curiosità!) basato sull’osservazione e sulla scoperta e orientato  al raggiungimento di una crescente riflessione, consapevolezza e auto-valutazione dei propri processi;
- rinforzare le capacita' descrittive e documentative;
- potenziare la capacita' di lavorare in gruppo, migliorando le competenze comunicative interpersonali e quelle collaborative e  cooperative;
- aumentare la propria autostima attraverso la sdrammatizzazione dell’errore, riconsiderato semplicemente come uno dei momenti  dell’apprendere (la scienza e' fatta di prove che possono portare a successi ma anche a errori e riconsiderazioni/ri-calibrature). 
Rispetto ad altri strumenti didattici, l’utilizzo dei robot può inoltre agire fortemente sulla motivazione dei ragazzi e favorire  la socializzazione attiva: essere nella condizione di poter effettivamente governare una macchina intelligente e di dover fare scelte in grado di determinarne il funzionamento può infatti essere uno stimolo molto potente alla partecipazione e al lavoro collaborativo. Tutte queste finalità possiedono una valenza specifica per l’area scientifica e per quella tecnologica, ma hanno anche, dal punto di vista metodologico, intendendo il laboratorio come un ambiente di apprendimento dove gli studenti possono realizzare attività di condivisione, riflessione, metacognizione e documentazione, un carattere trasversale alle discipline.

Obiettivi

- saper progettare strutture complesse (elementi di logica), come i robot, in grado di muoversi e di interagire con l’ambiente;
- saperle costruire fisicamente (manualità fine), utilizzando i kit Lego in dotazione (elemento principale di questo kit e' il  mattoncino intelligente NXT che può essere collegato tramite bluetooth e porta usb al pc e via cavo a diversi tipi di  mattoncini speciali: motori, sensori ottici, sensori per il riconoscimento sonoro, sensori di contatto, sensori di prossimità); 
- saper utilizzare correttamente i linguaggi di programmazione (software LEGO MINDSTORMS NXT) per controllarne il funzionamento.

 

Attività

Gli incontri si svilupperanno attraverso lezioni interattive e soprattutto l’esplorazione guidata e lavori di piccolo gruppo 
in situazione di problem solving. Il numero dei ragazzi partecipanti a ciascun gruppo sarà definito in base al numero dei 
kit disponibili (un buon rapporto kit/ragazzi sembra essere quello 1/3).
Le attività laboratoriali saranno incentrate su due momenti portanti:

- la soluzione di problemi di tipo meccanico e la realizzazione di strutture; 
- la programmazione al computer. 


Fasi del lavoro svolto dai gruppi

- presentazione, osservazione, analisi-esplorazione della componentistica 
- familiarizzazione col linguaggio/software di programmazione
- costruzione e programmazione guidate di robot, seguendo istruzioni date
- invenzione autonoma di robot: scelta dei traguardi da raggiungere, formulazione di ipotesi, progettazione, realizzazione meccanica degli oggetti artificiali, programmazione
- collaudo e verifica dei robot realizzati
- osservazione, riflessione (sul comportamento dei robot - sui concetti scientifici e tecnologici) ed eventuale riprogettazione, sulla base degli errori riscontrati
- collaudo e verifica definitivi
- documentazione dell’esperienza, sia in itinere che finale 


Metodologia e strumenti pedagogici

Il riferimento teorico principale della Robotica in contesti educativi (Robotica Educativa) sono i mondi artificiali  d’apprendimento e il costruzionismo di Seymour Papert, a sua volta derivato dalla concezione costruttivista dell’apprendimento  di Piaget. 

Papert - inventore anche del linguaggio LOGO e della ben nota Tartaruga - in particolare ha messo in luce il ruolo determinante  della creazione e della manipolazione di oggetti tangibili e condivisibili di vario tipo (gli “artefatti cognitivi”) nella  costruzione della conoscenza. 
Versione evoluta di strumenti progettati per “imparare facendo”, i set cibernetici sono “veri oggetti su cui riflettere” e possono essere risorse importantissime in ambito didattico. Infatti, attraverso la progettazione e la costruzione di modelli  favoriscono - in modo simile a quanto accade anche in un laboratorio LOGO - un apprendimento:
- attivo: caratterizzato da un coinvolgimento emozionale motivante e quindi maggiormente capace di generare conoscenze  profonde e durature;
- contestuale: non astratto, strettamente legato alle condizioni laboratoriali concrete (in questo senso, il laboratorio di  microrobotica si caratterizza - rispetto alla simulazione - per una stretta adesione alle situazioni reali, con tutte le loro  variabili); 
- costruttivo: i ragazzi saranno incoraggiati a formulare ipotesi (partendo dalle proprie preconoscenze e dai risultati delle  attività laboratoriali), a verificarle in piccoli gruppi nel corso delle diverse sessioni di lavoro e a documentarle. In  questo modo verra' stimolata la loro capacita' di esplorare e di diventare attivi co-costruttori di conoscenze, stabilendo anche  autonomamente traguardi individuali, rafforzando la propria autostima, ottenendo soddisfazioni personali e - soprattutto! - 
divertendosi;
- problematico: le attività dei ragazzi procederanno secondo il metodo del problem solving, collaborando tra pari. Il ruolo dei  docenti sarà soprattutto quello di fornire elementi per stimolare i processi di apprendimento e di facilitare l’instaurarsi di  condizioni favorevoli allo sviluppo di una conoscenza aperta, non pre-definita.


Valutazione

La verifica degli obiettivi trasversali sarà effettuata con test in itinere, per evidenziare gli eventuali progressi  maturati dai ragazzi nel saper lavorare in gruppo, nella socializzazione ecc.
Quella degli obiettivi specifici sarà attuata invece attraverso:
- l’osservazione sistematica dei ragazzi nel corso delle diverse sessioni di lavoro
- l’analisi, la valutazione e l’autovalutazione dei prodotti (robot) realizzati in piccoli gruppi. 

 

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