di Giovanni Marcianò Rete di scuole per la Robocup Jr Italia dirigente@robocupjr.it

INDICE COMPLETO DEL NUMERO

Robotica educativa: un metodo per la didattica laboratoriale

A dieci anni di distanza mi ritrovo convinto di quello che allora – a.s. 2002/03 – pensavo: che senso ha proporre alla scuola una nuova tecnologia (la robotica) mentre maestre e prof erano ancora lì ad arrabattarsi tra CD-ROM e mouse, tra cavi di rete e spinotti vari, lamentandosi che “il PC si è mangiato il floppy (o il CD)!!!” oppure chiedendo “Ma come l’accendo ‘sto coso?” riferendosi al PC che – dopo aver pigiato il pulsante del monitor [sic!] – non partiva? Figuriamoci alle prese con un robot, da costruire e poi programmare.
L’esperienza dal PNI a oggi – passando per PSTD, ECDL, PuntoEdu e internet, LIM e tablet – rinforza la convinzione che tecniche e tecnologie a scuola si sommano e stratificano, ma risultano sterili se non sono calate in ambienti pensati e realizzati per stimolare la motivazione e favorire l’apprendimento attivo, secondo metodi e pedagogie fondate saldamente in una filosofia dell’educazione aggiornata alla società attuale, in cui l’apprendimento frontale, trasmissivo è sempre più lontano dalle attitudini e stili di vita dei ragazzi in età scolare.

I dati delle varie rilevazioni OCSE-PISA e INVALSI-SNVI stan lì a confermare che la scuola italiana stenta sempre più a formare le future generazioni, TIC o non TIC. Paradossalmente Istituti scolastici “tradizionali” a volte producono risultati che nelle “aule digitali” non si realizzano. Se una abilità importante del curricolo di matematica nella scuola primaria è rappresentata dalla padronanza delle tabelline, allora una brava maestra con il metodo “tradizionale” raggiunge l’obiettivo in tempi più brevi e con percentuali di successo maggiori di chi si arrabatta tra software didattici e LIM (non è questa la sede, ma chi volesse mi contatti e posso documentare).
E allora, se un buon metodo didattico applicato con scienza magistrale compensa la povertà dello strumento permettendo di raggiungere l’apprendimento, anche con le tecnologie – robotica compresa – non è dello strumento di cui dovremmo preoccuparci, ma del metodo didattico da portare nel contesto scolastico. La forza di una tecnologia sta nelle potenziate possibilità che offre al docente di adottare metodi altrimenti onerosi al di là della gestibilità scolastica. Si pensi a Freinet e al suo metodo cooperativo (http://www.apprendimentocooperativo.it/?ida=11253), con le “tecniche” conseguenti che oggi grazie alle tecnologie possono essere applicate senza particolari costi né per la dotazione né per la gestione … stampare e tenere una corrispondenza oggi sono attività realizzabili a costi quasi nulli per qualunque scuola.

In questi dieci anni di sperimentazioni sul campo, dalle scuole dell’Infanzia alle classi terminali di Istituti superiori, si è potuto realizzare e documentare come e quanto la Robotica – scienza di sintesi che fonde in un unico oggetto meccanica, elettronica, informatica (al minimo) – esalti al massimo il potenziale di apprendimento degli studenti di oggi, “annoiati” da una scuola che li vuole passivi, fermi e zitti, a assistere a lezioni frontali che nemmeno la LIM rende coinvolgenti.
Già la televisione aveva messo in crisi il monopolio della scuola come luogo della conoscenza. E da allora si è pensata una scuola “luogo in cui maturare competenze”. Concetto sempre più diffuso e accettato, come da ultimo si ritrova nelle “Indicazioni” del novembre 2012 per il I ciclo, da attuarsi dal prossimo a.s. 2013/14. Enunciati che – di nuovo – non sono adeguatamente accompagnati da “istruzioni per l’uso”, dal “come” trasformare la scuola pensata – anche strutturalmente – per “trasmettere conoscenze” a un “ambiente di apprendimento” in cui realizzare esperienze efficaci per generare competenze negli alunni e studenti. Tant’è che le “Indicazioni” sopra citate rimandano a “nuovi libri di testo” che saranno disponibili dall’a.s. 2014/15 [sic!].

Che una “didattica attiva” portata in classe permetta di “cambiare la scuola” è convinzione di molti. Biondi (INDIRE) lancia ora il modello di “Scuola 3.0” che esalta la dimensione laboratoriale marginalizzando l’aula tradizionale. E’ quello che le scuole della Rete Robocup Jr Italia han vissuto e qui raccontano. Un “cambiamento dal basso” che si fatica a documentare, tanto è incalzante. E che si è dimostrato capace di crescere auto-sostenendosi (grazie ai singoli POF d’Istituto e alla Rete nazionale, attuazione dell’Autonomia) e motivando i docenti a mettersi in gioco di fronte a questo cambiamento oneroso per l’insegnante, chiamato a realizzare proposte didattiche e utilizzare strumenti nuovi, da applicare svolgendo un ruolo nuovo, nell’interazione con i gruppi-classe.

La robotica si è rivelata – a dieci anni dalle prime esperienza posso ormai dirlo con certezza – una tecnologia di sintesi “da scoprire assieme, docenti e discenti”, esaltando ancora più il metodo cooperativo in un contesto di relazione discenti-docente in cui i primi possono esprimere le loro conoscenze e abilità grezze e disorganiche, mentre i docenti – potete leggere diverse testimonianze negli articoli di questo numero di Bricks – affrancandosi dal tradizionale ruolo di “trasmettitori del sapere” perseguono quello di “registi” delle dinamiche dei gruppi all’opera, di riferimento adulto alle conoscenze e abilità grezze dei ragazzi, guidandoli in quella “costruzione della conoscenza” che nel campo della Robotica assume tutto un senso di realtà, e non di finzione.

Tutto ciò emerge da una lettura di questo numero monografico di Bricks:

• Per il I ciclo trovate gli articoli di Simonetta Siega e Patrizia Battegazzore, docenti con tanti anni di esperienza specifica, che testimoniano percorsi consolidati. Ma anche quelli di Antonella Caporusso e Anna Carotenuto, a nome delle loro scuole da poco conquistate dal metodo didattico fondato sulla Robotica educativa, e subito coinvolte nella applicazione e diffusione del metodo.
• Un’attenzione a parte meritano
  • l’articolo sul mOway (il futuro … appena annunciata la versione Arduino …) giunto quest’anno in Italia e sperimentato in 10 scuole Under 14 della Rete Robocup Jr, a cura di Elena Merino e coi contributi di 3 delle 10 scuole sperimentatrici;
  • l’articolo che da Gubbio mostra un esempio di reale continuità e orientamento tra I e II Ciclo, a cura di Roberto Albini;
  • l’articolo dedicato al contesto dell’inclusione a cura di Anna Rita De Guglielmo.
• E infine le esperienze delle scuole del II Ciclo, che nei percorsi di attuazione della Riforma verso i “Nuovi” Licei, Istituti tecnici, e Istituti professionali hanno trovato nei Laboratori di Robotica contesti possibili per “curvature” dei tradizionali curricoli, ma anche applicazione possibile di quell’apprendimento per competenze tutto ancora da concretizzare nella didattica quotidiana. Ne parlano gli articoli collettivi curati da Giulio Vitale, Marisa Di Luca, Cesare Iacobelli, Antonio Spano e Dario Favini. E anche quello di Remo Scavello, che da dieci anni seguo nella partecipazione a progetti europei in tema di robotica, come illustrato nella rubrica “Progetti Europei”, e da due anni partecipa alla Rete Robocup Jr Italia. 

Un dettaglio a cui tengo molto: molti degli articoli vedono i Dirigenti nella lista degli autori, al fianco dei docenti. Non per formalità, ma perché anche loro sono stati contagiati dal cambiamento visto nei loro Istituti, e han voluto capire meglio cos’era poi questa Robotica.

Se la lettura contagiasse anche voi, e vi chiedeste “Come si fa a cominciare”, potrete trovare una risposta nella sezione “Competenze e Certificazioni” in cui con Renato Grimaldi e Giorgio Poletti illustriamo “Un corso per qualificare i futuri conduttori del LRE – Laboratorio di Robotica Educativa nelle scuole del I ciclo”. Chi avesse al tempo seguito la nascita della figura dell’e-tutor comprenderà che la Robotica educativa ha bisogno di docenti con specifica preparazione, nella prossima fase di maturità di questa nuova tecnologia. Chi se la sente di essere tra “i primi”? I posti sono limitati …

Da tutto il numero di Bricks avrete spunti per capire come davvero gli alunni si trovano a percorrere – con i propri insegnanti – strade nuove del sapere, in un crescendo di competenza alimentata non solo dalle conoscenze tecnologiche ma più di tutto dalla fantasia, dal pensiero laterale, dal dialogo e capacità di operare in gruppo valorizzando i singoli apporti e compensando le singole carenze.

A nome dei 43 Istituti della Rete per la Robocup Jr Italia vorrei dire che vivere e osservare queste dinamiche emergere nei nostri Istituti ci porta a dire che nella scuola è ancora possibile realizzare buone pratiche che generino educazione nei giovani. Esaltando due criteri ispiratori delle proposte didattiche: l’etica e l’estetica:

• ETICA – Educare al corretto uso degli strumenti oggi nelle mani di tutti, delle tecnologie tanto potenti quanto pericolose, che possono portare alla risoluzione dei problemi del mondo: fame, tutela dell’ambiente, schiavitù (materiale e culturale) … ma possono anche distruggerlo.
• ESTETICA – Educare al bello, all’armonia che la natura ci mostra e che non sempre ispira l’azione dell’uomo. Orientando i giovani a realizzare non solo qualcosa che funziona, che sia corretto, ma che sia anche capace di suscitare e trasmettere emozioni positive.

Nulla di nuovo, ma in una veste nuova. Ricordo i miei maestri, alle elementari, e professori al liceo che hanno educato la mia generazione e sui cui insegnamenti ancora viviamo di rendita. Insegnamenti che sono ancora dentro molti di noi, insegnamenti profondamente etici, tesi a valorizzare l’impegno e la tensione a costruire il futuro che solo i giovani possono immaginare e interpretare. Se possibile connotandoli di un senso di bellezza e di armonia, che si scopre ancora solo a scuola, tra letteratura e meraviglie della natura.

Osservare la scintilla che brilla negli occhi degli studenti che operano nei laboratori di Robotica Educativa (LRE) mi riporta al mio essere alunno degli anni ’60-‘70. La scintilla dell’apprendimento interiore, profondo, gratificante che in quel momento si realizza e ripaga dello sforzo fatto. Ciò vale anche per il docente che conduce un laboratorio. Si vive del senso di ciò che si fa. Del sentire che insegnare è un lavoro che può ancora essere gratificante se fondato sull’etica, e sull’estetica. E sul senso di una nuova professionalità. A cui aggiungere, tema di quest’anno alla V edizione Robocup Jr Italia, il SOGNO.

di Simonetta Siega

docente utilizzata presso la Rete RCJ-Italia su progetto "Robot…ando a Scuola per conquistare le “Competenze”" simo.si@alice.it

Inizio questo articolo ringraziando chi mi dà l’occasione di ripercorrere l’esperienza di questi ultimi dieci anni, in cui sono emersi man mano i modi e i metodi che rendono oggi possibile “robottare” in classe e raggiungere le competenze di cui trattano le Indicazioni Ministeriali per la scuola dell’Infanzia e del I ciclo. Mi piace pensare al passato per raccontare le esperienze maturate in tante scuole del territorio nazionale.
Tutto è iniziato nel lontano a.s. 2003/04 con una sperimentazione in tre regioni italiane (Piemonte – Lazio – Calabria) sull’uso corretto delle tecnologie in classe, nel contesto del “Programma INTEL Teach to the Future”. In una classe quarta con l’uso del sw Micromondi (il “nonno” di Scratch) per permettere agli alunni non solo di imparare a disegnare e animare mondi fantastici col computer ma di saperli poi anche “portare fuori dal pc” realizzando con il kit Lego RCX (il famoso mattoncino giallo) gli oggetti che loro stesso avevano immaginato, dando dimensione reale alle tartarughe di Micromondi.
Nel contributo presentato nel 2004 a Ferrara per il convegno nazionale Didamatica viene raccontata quella prima esperienza da cui è cresciuto quanto ancora oggi stiamo facendo in classe con i ragazzi. Allora eravamo tre docenti referenti che in tre regioni d’Italia sperimentavano in classe con i bambini della scuola d’infanzia e primaria come giocare e imparare divertendosi con la tartaruga di MM2, costruendo micromondi (Papert). E in laboratorio informatico nacque un’idea che portò, nel secondo quadrimestre, l’esperienza ad ampliarsi.
Gli alunni della mia classe non avevano nessuna difficoltà nel creare micromondi sempre nuovi e originali: quello che più li divertiva era poter far muovere, “dare vita” alle tartarughine dopo averle “vestite” come preferivano: un camion, un cavallo, una nuvola! E fu proprio Ludovica che un giorno disse: “Maestra ma non possiamo inventare una tartaruga intelligente che esca dallo schermo e si muova qui in palestra insieme a noi?”.
Si, si poteva fare. Lo si era visto nel progetto SET di Milano del 2002 (Costruiamo un robot – Un progetto SeT), e grazie al supporto del Programma Intel che fornì i kit Lego RCX il progetto concretizzò questo desiderio, permettendo agli alunni di creare piccoli robot con i Lego RCX che potevano sostituire la tarta virtuale del LOGO e muoversi con i bambini, non più solo nel virtuale ma nel reale!
La tarta, abbassando la coda, disegnava una figura geometrica nello schermo; così il robot poteva, inserendo un pennarello tra i mattoncini, lasciare una traccia del suo movimento. Beh con il logo si poteva programmare facilmente: è il linguaggio dei bambini. Con Robolab, il sw in dotazione della Lego non era così semplice. Pur essendo iconico per i ragazzini era complesso decodificare le icone. Infatti se nel logo il comando avanti 100 passi permetteva alla tartaruga di muoversi in una direzione per un certo spazio con il robot si doveva fare in modo che i bambini non avessero problemi di comunicazione. E il sw autore del robot li creava. Ogni pagina video permetteva una sola azione e muoversi richiedeva più azioni in sequenza non sempre inseribili in una unica pagina.

Da qui è nato il bisogno di creare dei linguaggi robotici più attenti al processo di apprendimento dell’alunno. Nel 2006 è stato presentato a Didamatica un altro contributo proprio sui linguaggi della robotica studiati attraverso questo gruppo di bambini. Il testuale, dicevano i più piccoli, è molto più semplice dell’iconico: si, ci sono i disegni e sembra più facile ma a volte i simboli fanno confusione. Per esempio la freccia che indica avanti non poteva dire la direzione precisa che veniva invece determinata dalla posizione delle ruote e del motore del robot. Invece se scrivo avanti non serve capire la direzione, va in avanti!
Negli anni 2007-09 grazie al progetto di ricerca ministeriale attivato presso l’ex Irre Piemonte, fu istituita con finalità di ricerca la Rete di Scuole piemontese per “l’Uso della Robotica nella didattica”. Grazie al coordinamento del progetto da parte del prof. Marcianò e il coinvolgimento dell’UNITO fu possibile avere un SW traduttore che permettesse ai ragazzi di programmare in lingua italiana, ottenendo a fronte la procedura nel linguaggio open source “NQC – Not Quite C”. Si poteva così dare agli alunni un’interfaccia simile ad una pagina di quaderno su cui il bambino poteva trovarsi più a suo agio nello scrivere la prpria programmazione, come le LOGO per programmare le tarta. Si veda il contributo presentato a Didamatica 2008.

Osservare i ragazzi crescere nelle loro esperienze quotidiane grazie alla robotica ha permesso di capire il perché fosse giusto investire in questa direzione. Anche nella scoperta del mondo applicando i sensori al robot tutto avveniva in modo così euristico da potervi collegare sempre la riflessione giusta al momento giusto in modo tale da rendere ogni attività interdisciplinare, coinvolgendo le colleghe delle varie materie (vedi l’articolo pubblicato su Rassegna dell’istruzione).

In qualità di funzione strumentale per l’uso corretto delle tecnologie nell’Istituto Comprensivo di Baveno, Istituto in cui sono tutt’oggi, fu possibile avviare un progetto in verticale che applicasse la Robotica Educativa dall’ultimo anno della scuola d’infanzia alla Scuola Secondaria di primo grado. Le colleghe coinvolte nelle numerose attività laboratoriali ebbero modo di assistere a come gli studenti – soprattutto laddove era possibile toccare con mano – partecipassero sia in classe sia a casa allo studio e riflessione conseguenti le attività vissute in laboratorio. Qualcuno raccontava ai genitori della robotica e le famiglie chiedevano conferma alle docenti: “Sa maestra non è un bambino che non racconta molto e invece ora continua a parlare dei robot … in questi giorni…”; altri ancora disegnavano a casa i modelli e poi in classe chiedevano di costruirli anche se meccanicamente non sempre era possibile! E dalle documentazioni si capisce bene cosa succedeva a scuola con l’arrivo dei robot.

Come si sa è determinante per il successo di una attività che nasca da un bisogno dei ragazzi. Ma a volte anche dalla necessità della scuola di sostituire colleghe in assenza giustificata e conseguenti classi da accorpare senza per questo rinunciare a tenere una lezione degna di tale nome. Un giorno, poco prima di Natale, mi fu possibile organizzare questa esperienza, che esemplifica come sia possibile fare didattica peer to peer e al contempo tutoring tra gruppi di pari.
Certe attività si programmano e si impostano per ottenere dei risultati soddisfacenti. Ma quando “capitano” improvvise, come adattamento a un imprevisto, nonostante tutto, allora sei ancora più soddisfatta perché vedi come le competenze che sono il punto di arrivo nel lavoro di un percorso strutturato quando meno te l’aspetti emergono indipendentemente dall’età e dall’attività, e tendono a rendere gli alunni autonomi e in grado di apprendere (imparando a imparare) dalle loro stesse conoscenze ed abilità rinforzate con l’esperienza che si acquisisce sia a scuola ma anche nel mondo in cui viviamo, mondo come maestro di vita.
Ma quello che piaceva di più in questa avventura tra un plesso e l’altro dell’Istituto era vedere come le colleghe docenti, grazie ad una didattica diversa, laboratoriale e attiva, avevano occasione di vedere i loro alunni con occhi diversi perché diverso era il loro modo di apprendere in laboratorio, con i kit robotici. Gli stili di apprendimento sono individuali e poterne usare più di uno permette anche a chi ha delle incertezze di apprendere in modo più sicuro. Le classi stesse diventavano in qualche modo “speciali“ perché tutti potevano imparare divertendosi e allo stesso tempo insegnare aiutandosi!

Concluso il progetto promosso dall’IRRE le scuole avevano ormai in Piemonte una certa bese di esperienza e non fu difficile unirsi alla nascita della “ROBOCUP JR – ITALIA” nel 2008/09, svolta a Torino solo per le scuole superiori ma poi gradualmente aperta al primo grado. Personalmente coinvolta nelle funzioni di segreteria, inizialmente, ma poi sempre più nella parte didattica e metodologica per coinvolgere le scuole in questa nuova avventura che ancora oggi, dopo 5 anni, è destinata a crescere sempre più qualitativamente, nella didattica e nella metodologia … anche grazie a robot specifici per gli alunni di scuola infanzia e primaria.

Ed i ricordi diventano sempre più recenti: meglio fermarsi e osservare, imparare a vedere cosa succede intorno a noi. I ricordi più recenti li potete leggere dagli articoli dei colleghi appartenenti alle RETE DI SCUOLE PER LA ROBOCUP JR – ITALIA.

di Patrizia Battegazzore e Maria Assunta Robutti

I.C. Comprensivo Tortona A – scuola primaria   patrizia.battegazzore@gmail.com mariaassunta.robutti@gmail.com  http://tortonaa.wix.com/classeduepuntozero

Premessa

Cinque anni fa, durante l’avvio delle prime classi di scuola primaria, abbiamo sentito l’esigenza di rendere stabile l’utilizzo della Robotica, all’interno del curricolo d’insegnamento perchè questo ci permetteva di affrontare direttamente e con maggior consapevolezza certe problematiche di apprendimento/insegnamento anche di altre materie: era facile, attraverso l’attività di Robotica educativa, strutturare insieme progettazioni interdisciplinari, ottenendo un potenziamento delle abilità sviluppate proprio dalla loro interazione.
Il sapere disciplinare veniva sollecitato dall’uso in altri contesti, la motivazione rendeva gli alunni più recettivi e autonomi, il clima della classe diventava collaborativo e propositivo. L’esperienza, per questi alunni, era iniziata alla scuola dell’infanzia con la progettazione di alcune attività di gioco che erano state condotte dai bambini di quinta di allora con i bambini delle sezioni dei 5 anni di Scuola dell’infanzia, attraverso l’uso di Bee bot, un piccolo robot a forma di ape, programmabile direttamente mediante tasti.
In classe terza, essere selezionati come Cl@sse 2.0 proprio per l’uso della Robotica educativa, ha dato ancora maggior energia alla progettazione, perché finalmente era possibile avere tutta la dotazione tecnologica in classe: 14 notebook, con carrello per la ricarica, 8 kit NXT, più macchina fotografica, registratore digitale e la LIM con la quale vedere e rivedere le nostre costruzioni e i nostri progetti.
Ora al momento, della conclusione di un ciclo scolastico, quando ci apprestiamo ad affrontare nuove classi di bimbi di 6 anni, la pubblicazione delle “Nuove Indicazioni Nazionali per la scuola dell’infanzia e del primo ciclo d’istruzione”, del settembre 2012, nella sezione “Tecnologia” rendono molto attuale quanto realizzato in questi anni, all’interno della Rete per la Robocup Jr. e nelle classi di scuola primaria che vi hanno aderito, per cui, riteniamo importante la stesura organica dell’esperienza raccolta in questi anni, come punto di partenza per una futura proficua riflessione.

Una visione d’Insieme

La Robotica in classe

Fare Robotica educativa in classe, per tutti gli alunni (due sezioni con 27 studenti ciascuna), ha voluto dire creare un ambiente di apprendimento aperto (flessibile nella sua costituzione) dove fosse possibile fare esperienze diverse, affiancandoci agli studenti per imparare insieme. Il lavoro ha proceduto per gruppi: in classe si osservava, si chiedeva, si spiegava agli altri ciò che si era scoperto e ricondotto alle proprie conoscenze. Insieme si poteva scegliere come procedere per costruire, programmare e risolvere i problemi incontrati, migliorandosi continuamente.

Oggetti programmabili e sviluppo cognitivo

Nei momenti di laboratorio (realizzati sempre in classe, spostando i banchi ad isole e utilizzando i notebook), si è dato spazio alle idee degli studenti, permettendo loro di costruire ciò che avevano immaginato e deciso di realizzare. Partendo da una situazione stimolo, differente a seconda del coinvolgimento di una disciplina piuttosto che dell’altra (storia da raccontare, oggetto da costruire, situazione da rappresentare) l’insegnante ha predisposto alcuni materiali utili per la manipolazione (robot, meccanismi, oggetti d’uso comune). Ad ogni alunno è stato chiesto di impegnarsi ad osservare, ragionare e immaginare; poi, con il ragionamento e per analogia, di riprogettare nuovi meccanismi con cui realizzare ciò che aveva solo immaginato.
Man mano che ognuno andava acquisendo competenza, gli è stato chiesto di destreggiarsi anche nel far muovere il suo “oggetto/robot”, in modo graduale, così che la richiesta fosse sempre attuabile e gli desse sicurezza. Aumentando le richieste, gli studenti sono diventati sempre più capaci di sperimentare e risolvere situazioni complesse, beneficiando di un feed back immediato, che ha guidato lo sviluppo di ciascuna delle loro azioni.

Fig. 1 – Schema di procedura mentale

La motivazione

Per i nostri alunni, abbiamo strutturato percorsi graduali, nei quali fare esperienza con materiali diversi. Talvolta, abbiamo proposto l’analisi di un progetto realizzato da un gruppo di alunni. Ne abbiamo analizzato le diverse parti, abbiamo riflettuto sulle scelte effettuate da chi aveva programmato. In questo contesto, la proiezione di immagini, foto e filmati sulla LIM sono diventate di enorme utilità, per poter osservare e gestire al meglio il passaggio di tutte le informazioni. Il coinvolgimento degli studenti, anche nella predisposizione di questo materiale, ha fatto sì che ci fosse maggior consapevolezza e una considerevole motivazione al miglioramento delle proprie progettazioni/costruzioni.

“Comprendere” un problema

Lo studente ha partecipato attivamente al suo apprendimento alternando momenti di astrazione e di ragionamento ad altri in cui veniva chiesta la soluzione di una situazione problematica da affrontare realmente. La situazione concreta è stata sempre fondamentale per arrivare all’elaborazione di una propria teoria di soluzione; poi l’applicazione di quanto teorizzato ha permesso di verificare immediatamente se le proprie ipotesi erano corrette, di correggerle e tornare ad applicarle in un ciclo di riflessione–azione-risposta che ha portato a risultati sempre migliori. Spesso tale “strategia” di lavoro è diventata un buon metodo per comprendere e apprendere in modo efficiente e funzionale, anche nelle altre discipline.

Tra creatività e rigore del linguaggio

La creatività che naturalmente si sviluppa, ogni volta che viene assegnato un nuovo compito, deve essere sostenuta senza compromettere il rigore con cui è necessario scrivere un codice preciso di programmazione, con il quale ottenere dal Robot un comportamento adeguato al compito.
Considerando che i linguaggi di programmazione sono mediati dal linguaggio umano, sono stati considerati, con grande attenzione, tutti i vocaboli utilizzati. Spesso, è stato necessario analizzare ogni termine, anche i più banali, dal punto di vista concettuale, per comprenderli in relazione alle azioni da far scaturire.Se la richiesta ha previsto, ad esempio, di progettare un percorso in cui un robot doveva muoversi e compiere certe operazioni, gli studenti avranno dovuto comprendere con precisione la consegna, per immaginare nella loro mente la situazione. Dopo aver deciso mentalmente cosa doveva fare il robot, hanno trasformato “l’idea” in una costruzione adeguata al compito da svolgere e, contemporaneamente, hanno dovuto scrivere un codice di programmazione, tale che potesse rendere reale quanto si era solo immaginato. Per usare in modo corretto il codice, si sono proposti numerosi esercizi di scrittura per comprenderne le regole, con la sua sintassi; poi è stato necessario analizzare i diversi elementi e le variabili presenti nel pannello di configurazione dei diversi blocchi (sia in Scribbler che in NXT) e le modalità di trasferimento del codice stesso nel robot. Provando e riprovando, osservando e ricollegando ogni variazione del comportamento al suo codice, con attenzione, rigore e precisione, ogni studente ha realizzato il proprio progetto.

Il curricolo

Ogni anno scolastico, le attività presentate sono state organizzate in percorsi interdisciplinari, che coinvolgessero cioè più discipline contemporaneamente.
Pur avendo usato robot differenti secondo l’età (Bee-bot per prima e seconda, Scribbler e RCX tra seconda e terza, in quarta e in quinta NXT), abbiamo proceduto organizzando un curricolo complessivo che utilizzasse step sequenziali, il primo prerequisito del secondo e così via.
Prima di essere Cl@sse 2.0 avevamo già la Robotica nel nostro curricolo, dapprima con Bee-bot e poi con Scribbler. Bee-bot aveva permesso l’acquisizione di competenze prevalentemente temporali/spaziali, favorito la costruzione dei primi algoritmi con cui definire l’esplorazione dello spazio e guidato i bambini a comprendere la funzione della memoria di lavoro, rendendo evidente la necessità di fare scelte strategiche, funzionali al raggiungimento di un obiettivo.
Con Scribbler era subentrato il discorso della scrittura del programma con un codice iconico organizzato in blocchi, nei quali poter definire le variabili per ottenere un certo risultato. Restando nel campo dei robot obbedienti, la programmazione era stata indirizzata per riproduzione di comportamenti ordinati e ritmici, come quelli che possono accompagnare una musica, introducendo anche cicli e contatori. Si erano formulati giochi che esercitassero le capacità logiche di previsione, rafforzando così i concetti di causa e conseguenza. La possibilità di modificare i valori di tempo e spazio sui blocchi di programmazione, aveva fatto emergere, quanto fossero strettamente correlati e aveva reso più semplice la comprensione del concetto di velocità.
Iniziando il percorso come Cl@sse2.0, in terza, è stato fondamentale insegnare ai ragazzini la gestione dei materiali, dei kit, del software e dei notebook, avendo tutto in classe. La lavagna interattiva ha svolto un ruolo importante, per la proiezione di immagini (per esempio per la visione dei manuali), ma anche per riflettere sulle documentazioni realizzate dai bambini stessi. Mediante una piccola web-cam, collegata al netTop della Lim, è stato possibile, scattare foto delle diverse costruzioni, importarle sequenzialmente nel software della Lavagna e procedere con la scrittura dei tutorial.
Per i meno intuitivi questi materiali sono diventati preziosissimi, per trovare ispirazione, per rivedere e consultare anche a casa (dato che è stato possibile diffondere tali progetti sulle chiavette usb dei ragazzi). Pochi hanno a disposizione il software di NXT sul pc di casa, ma poter rivedere le proprie realizzazioni e rileggere i percorsi è stata comunque un’esperienza significativa.
Dal punto di vista metodologico si è sempre cercato di favorire il processo naturale di apprendimento per scoperta che si realizza quando, a partire da un evento, nasce una riflessione interiorizzata; questa fa scaturire un normale controllo (feedback) che sviluppa, a sua volta, aggiustamenti continui del pensiero finalizzati alla scoperta del “funzionamento”.
In questo modo imparare è diventato emozionante e ciò che si è imparato non si dimentica più.

Prima si è privilegiata la RIPRODUZIONE cioè la copia di qualcosa che era già stato realizzato, contemporaneamente all’attività di ANALISI, cioè all’osservazione delle parti e del tutto. In un secondo momento ci si è concentrati sull’attività di METACOGNIZIONE con cui effettuare la revisione delle progettazioni; per ultimo è stato importante l’esercizio per fare PRATICA.
Quest’ultimo, aumentando il campo esperienziale di ogni alunno, ha favorito l’acquisizione di abilità di progettazione, di controllo dell’errore, e sviluppato la CREATIVITA’. Per riproduzione, analisi e metacognizione la LIM ha avuto un ruolo centrale.
Nel momento della pratica, l’attenzione si è spostata sull’apprendimento collaborativo, che spesso ha previsto, da parte degli studenti stessi, scambi di ruoli e confronto autonomamente gestito. A partire dalla classe terza si è presa coscienza dell’importanza dei sensori, per organizzare comportamenti intelligenti che permettessero al robot di raccogliere informazioni dal mondo esterno, così da autoistruirsi e modificare il proprio comportamento per raggiungere il proprio fine.
Per far funzionare i sensori, sono stati introdotti gli operatori logici (if/else, or/ and, true/false), così da attivare anche strumenti di feedback (stimolo/risposta), che rendessero più evidente la correttezza delle proprie scelte.
Nell’organizzazione di percorsi nei labirinti, ci si è resi conto di quanto questi andassero a incidere sulla formazione di capacità cognitive legate alla rappresentazione mentale di uno spazio: saper prevedere nella mente il comportamento di un oggetto che si muove nello spazio non è un’abilità che viene facilmente stimolata.
Per favorire il perfezionamento dello schema motorio sono stati effettuati numerosi giochi che prevedessero il coinvolgimento di tutto il corpo, in palestra ma anche in corridoio o in classe:

1. corse con cambio di direzione ad uno stimolo sonoro per aumentare la capacità di scegliere le direzioni e valutare la velocità in relazione a quella degli altri;
2. corse ad ostacoli,
3. il pac-man che prevede corse sulle righe della palestra con cambio di direzione agli incroci: un bambino è il Pac man e deve catturare gli altri che sono fantasmini. Il gioco diventa appassionante e strategico se si cerca di differenziare la velocità di spostamento, per metter gli altri in difficoltà.

Con RCX e con NXT si è anche valorizzato il lavoro di costruzione: la meccanica è diventata importante per il funzionamento della macchina e a sua volta, la programmazione ha dovuto strutturarsi in modo funzionale e adeguato alla meccanica.
Ora che siamo verso la fine del percorso di scuola primaria, gli studenti sono in grado di organizzare progetti che prevedano competenze molto diversificate. Al momento della costituzione dei gruppi di lavoro, sono loro stessi a scegliersi in base a tali competenze, perchè ormai si sà che la possibilità di migliorare la propria realizzazione è strettamente correlata alle risorse disponibili, sia in termini di persone con cui collaborare, di materiali da impiegare, in base al buon utilizzo del tempo a disposizione.
Più il clima di classe sarà stato aperto e collaborativo e si saranno forniti input validi senza delineare completamente la strada di esecuzione, tanto più le soluzioni a cui perverranno i diversi gruppi di lavoro, potranno essere diverse tra loro.
Molto utile è stato il lavoro di dividere i percorsi in tappe intermedie, in modo che gli esiti parziali potessero essere valutati, ed eventualmente, modificati per ripianificare la propria azione. Non sono state necessarie molte spiegazioni ma sono state indispensabili le esperienze, sempre diverse tra loro. Solo attraverso queste, infatti, sono stati interiorizzati comportamenti e strategie da utilizzare nelle diverse situazioni.
Conoscere bene gli elementi di programmazione e costruzione ha permesso a molti ragazzi, prima timorosi e incerti, di sviluppare ottime capacità decisionali. Saper scegliere è stato l’obiettivo più alto che ci siamo prefissi con il curricolo di Robotica, ma anche una competenza che speriamo possa valere per tutta la vita.

La Robotica educativa e lo studio delle scienze e delle tecnologie alla scuola primaria

L’esposizione dell’esperienza di problem solving, di questa sezione, vuole essere un suggerimento per gli insegnanti interessati alla Robotica educativa, per predisporne altre analoghe, costruite sull’approccio sperimentale del “learning by doing”.
Tutte le attività hanno preso spunto da vari manuali in rete e dal libro di Michele Moro “Imparare con la Robotica”, edizioni Erickson, dal quale, in particolare, sono tratti i titoli delle proposte e il tipo di richiesta problematica iniziale. Le attività che si sono sviluppate rispondono però alle esigenze di studenti generalmente più piccoli di quelli per cui i manuali erano stati pensati e sono direttamente legate alle esperienze che gli alunni avevano precedentemente effettuato.
Sono state supportate dalle competenze disciplinari dell’insegnante di matematica/scienze, dall’uso dei notebook a disposizione degli alunni, da strumenti di documentazione come macchina fotografica, web cam, registratore digitale e LIM. L’approccio pratico e la continua riflessione sui processi analizzati, ci sembra possano costituire un ottimo punto di partenza per lo sviluppo di sempre maggiori competenze scientifiche tecnologiche dei nostri alunni.

La Tartaruga

Partendo dall’esperienza di Bee-bot e di Micromondi jr, realizzata in classi precedenti, riprendiamo i comandi base della Tartaruga del linguaggio LOGO (avanti, indietro, destra e sinistra) con un NXT- Tribot: un robot (Figure 2 e 3) con due motori indipendenti, dotato di un ruotino libero sul lato posteriore.

Fig. 2 – Il robot NXT- tribot utilizzato

Fig. 3 – Il robot NXT- tribot utilizzato

Realizziamo la programmazione del nostro Robot utilizzando gli NXT Program, cliccando direttamente sui pulsanti del blocco NXT. Riproponiamo la realizzazione di percorsi utilizzando i comandi per avanzare o indietreggiare su una linea retta di distanza stabilita in cm, sperimentiamo la curvatura del robot, utilizzando le frecce preimpostate, ma ponendo l’attenzione sui diversi tipi di sterzata possibili, grazie al ruotino che può essere modificato per copertura (gomma o ruota dentata) e dimensione.
Il contesto non permette molta precisione poiché potremo avvalerci solo del sensore di rotazione presente nei motori e dei comandi già preimpostati. Consegna per gli studenti: utilizza i comandi avanti e aspetta, per far avanzare il Tribot su una linea rettilinea facendo tre soste di durata sempre uguale, in modo tale da partire da A e raggiungere B. Riflessione: Potremo variare l’esecuzione imponendo differenti distanze dei tratti oppure diversi tempi di sosta; se useremo il comando STOP al termine della sequenza, si dovrà far ripartire per tre volte consecutive il robot, ma dovrà essere organizzato l’algoritmo che permetterà di raggiungere l’obiettivo. Nel pannello di controllo si trovano, infatti, comandi differenti a seconda che si tratti della prima pressione o della seconda; inoltre ogni volta che si programma, si devono effettuare, in modo obbligato, 4 scelte e poi decidere se terminare con STOP o con il comando LOOP (ripeti sempre).
La richiesta può essere modificata: fare indietreggiare il robot oppure effettuare la sterzata a destra o a sinistra. Sviluppi: programmare percorsi che delineino la forma di figure geometriche, regolari; far muovere il robot in modo che il suo comportamento sia determinato dall’uso dei sensori posizionati sulle porte indicate nel pannello di apertura dell’NXT Program.

Traiettorie

Si analizzano i movimenti creati da oggetti, e tra questi anche l’NXT. 

Fig. 4 – Traslazioni e curvature in uno spazio definito

Si percepisce che il movimento lascia “traccia di sé”, anche se la strada percorsa non viene disegnata. Si sperimenta che la condizione di moto determina sempre un cambio di posizione rispetto ad un sistema di riferimento.

Fig. 5 – Prove di programmazione alla LIM

Con la LIM è possibile sperimentare il movimento rallentato e vedere i fotogrammi di azioni che normalmente ci appaiono in velocità. Si scopre il significato del concetto di “persistenza dell’immagine nella retina” e ci si concentra sullo sviluppo di sequenze di movimenti che possano ricostruire i “movimenti reali” utilizzando software online come flipbook, analizzando opere d’arte pittorica come quelle di Giacomo Balla o di Hering, video come quelli di Cavandoli, oppure costruendo giocattoli ottici.
Attraverso l’esperienza diretta con i sensi, il bambino si rende conto che le impressioni che riceve, riguardo alla posizione degli oggetti e alla loro forma, possono essere differenti, perché condizionati dalla percezione sensoriale. Il continuo riferimento al corpo e al suo movimento, permette l’acquisizione di un linguaggio specifico che trova il suo naturale utilizzo nello studio della geometria, ma che diventa fondamentale per la comprensione e la comunicazione tra pari, rispetto alle progettazioni di oggetti Robotici.
Riflettiamo sui termini:

1. Traslazione: varianza di posizione; invarianza di direzione. Se un Robot viene spostato senza mutare la sua direzione, allora si dice che subisce una traslazione; analogamente un bambino che avanza o indietreggia o si sposta lateralmente. Per la percezione di questa situazione, propedeutico all’uso del Robot è stato il programma Scratch:
2. programmando i diversi personaggi da far muovere sul desktop (quindi sul piano) è stato possibile sperimentare l’effetto dell’invarianza direzionale, con uno cambio di posizione determinato da uno stimolo temporale (ogni quanto tempo) in relazione alle coordinate del piano cartesiano. A questo è stato possibile aggiungere anche una varianza di dimensione, simulando un avvicinamento o un allontanamento del “personaggio” (Sprite) utilizzato.
3. Rotazione attorno al proprio asse: varianza di direzione; invarianza di posizione. Se un bambino gira attorno al proprio asse corporeo senza cambiare di posizione, compie una trasformazione di rotazione.
4. Curvatura: varianza contemporanea sia di posizione sia di direzione.

Utilizziamo come punto di forza il fatto che, ogni studente è naturalmente attratto e più motivato ad analizzare un oggetto quando si accorge di un comportamento modificato; pertanto agiamo in modo da richiedere osservazioni precise rispetto ai cambiamenti prodotti che andremo a proporre introducendo l’uso del software Lego ( Figure 3, 4, 5).
 

Fig. 6 – Prove di programmazione alla LIM

Traslazioni

Consegna per gli studenti: programma il Tribot per effettuare traslazioni utilizzando la stessa potenza ma modificando i secondi (1, 5, 10, 15, 20, …) Verifica la distanza percorsa. Riflettiamo sui risultati. Partendo dalla tabella che hai compilato effettua la prova inversa, cioè trova il tempo per percorrere una certa distanza (0,5 metri, 1 m, 1,5 m, 2,0 m); cambia il valore frena o in folle e verifica cosa capita. Riflessione: introduciamo il valore di velocità mettendo in relazione i due valori ottenuti, definendola come il rapporto tra lo spazio percorso e il tempo impiegato e proponiamo esperienze.

• Fai muovere il Robot per due metri nel minor tempo possibile. Verifichiamo le scelte effettuate e analizziamo quelle che hanno ottenuto i migliori risultati cercando di concentrare l’attenzione dei ragazzi sul valore POTENZA. Riconosciamo questo pulsante come fondamentale per l’aumento o la diminuzione del tempo di esecuzione, quindi della velocità del nostro robot.
• Fai percorrere il maggior spazio possibile al tuo robot in 10 secondi (utilizza un criterio differente dai secondi nella finestra DURATA). Verifichiamo le soluzioni migliori dividendole in base alle scelte effettuate e ragioniamo sul concetto di Rotazione.
• Misura il valore in cm di una rotazione. Riflettiamo sulle differenze riscontrate e poniamo l’attenzione sul RAGGIO della ruota utilizzata.
• Costruisci il tuo Tribot per fargli percorrere uno spazio rettilineo di 2 m utilizzando il minor numero di rotazioni delle ruote.

Rotazioni

Consegna per gli studenti: fai ruotare il tuo robot sul suo asse in modo che ritorni nella posizione di partenza (compiendo un giro di 360° sul piano). Verifichiamo la possibilità di esecuzione controllando il ruotino posteriore che deve essere libero e non esercitare troppo attrito. Riconosciamo che la rotazione è possibile con l’avanzamento di un motore e l’indietreggiamento dell’altro: in base ai risultati ottenuti con massima potenza e motore frenato, facciamo effettuare dei piccoli cambiamenti per confrontare i risultati. Verifichiamo i cambiamenti determinati dal valore POTENZA.
Ulteriori esperienze: Fai compiere rotazioni sull’asse per un valore di 90°, 180°, 720° sul piano.

Curvature

Quando un mezzo in movimento curva, le ruote percorrono lo stesso tragitto ma una ruota deve attraversare più spazio dell’altra. Consegna per gli studenti: programmare il proprio robot per eseguire un percorso su una pista curvilinea di una certa larghezza, per giungere al traguardo nel minor tempo possibile, senza mai uscire con le ruote dal tracciato. Durante l’esecuzione delle diverse esperienze, molte sono state le richieste di approfondimento dei ragazzi, che hanno sollecitato spiegazioni e ricerca di materiali (scritti, digitali, video) per comprendere meglio ciò che stavano sperimentando. La presenza di due insegnanti in grado di supportarli ha permesso di lavorare, differenziando l’offerta formativa per i diversi livelli di competenza individuale raggiunta.

Il Bruco

Nella scorsa edizione della Robocup, preparando il Theatre su Alice nel Paese delle Meraviglie, i ragazzi delle attuali quinte avevano analizzato il movimento del bruco per poter rappresentare Brucaliffo (Fig 6). In quella situazione, era stato realizzato un modello meccanico formato da anelli di plastica ( sezioni di bottigliette di plastica) collegati tra loro, in modo da simulare il movimento, tipico di questo piccolo animale. In realtà l’oggetto era sostenuto da un meccanismo che lo faceva alzare e abbassare, senza permettergli però spostamenti sul piano. Ripartendo da quella costruzione, abbiamo visionato diversi video per approfondire la conoscenza del movimento, basato su onde di contrazione e rilascio dei tessuti. Dall’ osservazione, in qualcuno è nato il desiderio di scoprire come si possa creare un’onda, così ci siamo procurati differenti materiali come corde, molle, teli e abbiamo dato inizio ad una serie interessante di attività con cui sperimentare la creazione di onde e delle vibrazioni che le producono. Analizziamo diversi tipi di vibrazioni: sonore, nell’acqua, di oscillazione, del corpo. L’osservazione dei video e le esperienze effettuate permettono di evidenziare le due fasi del movimento: la spinta parte sempre dall’estremità posteriore che si contrae, facendo perno sull’estremità anteriore; segue un rilascio con avanzamento dell’estremità anteriore, facendo perno su quella posteriore. Decidiamo di costruire un Robot utilizzando due motori e, analizzando la posizione del corpo del bruco nelle diverse fasi di movimento, si decide di rappresentarlo con una struttura a forma di V rovesciata (Fig 7), a cui devono essere collegate le ruote che permettano un movimento “peristaltico” per scivolamento. Il modello Robotico viene costruito dall’insegnante, ma la definizione del programma necessario per consentire il movimento viene discusso in gruppo. I due motori dovranno avanzare alternativamente nello stesso verso. Il problema da affrontare sarà l’apertura e la chiusura della struttura a V.

Fig. 7 – a) il progetto del bruco, 7 b) il modello Bruco-robot, 7 c) il tutorial

Il comando di avanzamento iniziale sarà dato con la minima apertura e dovrà permettere un avanzamento senza raggiungere la massima apertura. Poi il secondo passaggio prevederà un allontanamento dei due bracci e si potrà procedere in modo alternato.
La predisposizione del programma viene fatta alla LIM e se ne verifica la corretta esecuzione, con movimento nei due sensi di marcia. Per permettere la riproduzione dello stesso modello, alcuni alunni suggeriscono di fotografare il robot/bruco durante la fase di smontaggio (Figura 7c). Le foto sistemate poi in ordine inverso costituiranno un valido tutorial per guidarne la ricostruzione.
Problemi affrontati:

1. Per restare in piedi quando si contrae, è opportuno che il bruco utilizzi una coppia di ruote solidali (sullo stesso asse).
2. Nel movimento di distensione è opportuno che il bruco non distenda la coppia dei bracci, perché da quella posizione sarebbe impossibile tornare a contrarsi (viene a mancare la possibilità di fare perno).
3. La programmazione utilizza i gradi di rotazione, anziché il tempo, perchè questo è un caso in cui deve esserci estrema precisione dei due movimenti alternati. Con il valore DURATA espresso in secondi, potrebbe essere maggiore il rischio di scoordinamento dei bracci dovuto, per esempio, all’attrito.

Si permette la costruzione con bracci di lunghezza differente per confrontare il comportamento. Alcuni studenti propongono l’utilizzo del sensore di prossimità, montato sul bruco, per garantire il cambio di verso del movimento, da realizzare in base ad uno stimolo esterno.

Conclusioni

Il percorso è proseguito sulla base degli stimoli dati dagli stessi studenti, alla ricerca di sempre nuove idee da sperimentare, nel campo della Robotica ma anche nelle altre discipline. Lo stile dell’imparare facendo o per meglio dire “dell’imparare progettando” crediamo abbia effettivamente contribuito a potenziare i processi cognitivi coinvolti nell’uso della Robotica educativa e, per conseguenza, a migliorare le abilità e le competenze conseguite da tutti gli alunni delle due classi.
Ne proponiamo un elenco casuale, ma non esaustivo, per lanciare una sfida a cercarne altre: la manualità, in particolare nel gestire i pezzi di costruzione, la verbalizzazione delle azioni da eseguire e dei comportamenti in genere, l’attenzione nell’analisi delle costruzioni o di tutto ciò che percepisco, la determinazione per sostenere la realizzazione di un proprio prodotto, l’inventiva nel produrre qualcosa di nuovo e quella per effettuare ipotesi verificabili, la capacità di decidere in base alle proprie risorse, la logica per dedurre informazioni utili, la motivazione per aver voglia di scoprire ancora qualcosa che non si sa, la creatività, la capacità di condividere, la disponibilità al dialogo, … e per noi insegnanti la passione per il nostro lavoro in una scuola che, pur in difficoltà, continua a promuovere una delle competenze fondamentali per gli studenti, indicata anche dalle Raccomandazioni del Consiglio d’Europa del 2006, “imparare ad imparare”.

di Antonella Caporusso, Lucrezia Iannola, Morena Lorenzini, Patrizia Rossini

IX Circolo Japigia1, Bari patriziarossini@alice.it

Al secondo anno di esperienza, il IX circolo Japigia 1 continua a sperimentare sul campo i risultati positivi dell’uso della robotica educativa in tutte le attività previste.
Dopo un primo anno in cui un gruppo di docenti interne si sono formate grazie al contributo dell’insegnante Simonetta Siega, durante l’anno in corso è stato previsto un altro incontro per l’approfondimento e si sono organizzati corsi per la formazione delle docenti interne che non si sono formate lo scorso anno e per quella di docenti esterne. Per quanto riguarda l’uso della robotica nella didattica, quest’anno è stata estesa a tutte le classi e si sono organizzati sette corsi di potenziamento.

Fig. 1 – Logo per la robotica al IX Circolo Japigia 1 di Bari

Il progetto

Il progetto nasce dalla convinzione per cui la crescita e la formazione dell’alunno nella scuola e soprattutto in quella di base, non debba essere solo didattica. Tutte le agenzie formative, prima fra tutte la scuola, agenzia formativa per eccellenza, dovrebbero avere come obiettivo finale, quello della formazione di un uomo capace di portarsi per mano nella società globale della conoscenza [ Rossini, 2012], di un uomo dalla testa “ben fatta” e non “ben piena” volendo utilizzare il noto concetto di Edgar Morin. [Morin,2000]. In una società in cui lo sviluppo tecnologico è così veloce e innovativo da rendere obsoleti i metodi utilizzati sino a ieri, il cittadino deve abituarsi al cambiamento e aggiornarsi continuamente nell’ottica del lifelong learning.
Sicuramente il futuro va verso una maggiore flessibilità dell’istruzione e della formazione che tenga conto della diversità delle categorie degli individui e delle domande, va verso una scuola plurale che consideri l’autonomia degli attori della formazione. Una società della conoscenza deve essere in grado di contenere tutte le forme di comunicazione, nonché i pensieri individuali e collettivi delle persone, società della comunicazione che, per essere chiamata tale, deve fondarsi sul dialogo, sul confronto dei vari alfabeti non solo logico-formali, ma, anche, emotivo-trasgressivi nella consapevolezza, per dirla con Frabboni, per cui “ una cittadinanza attiva e solidale nasce e si consolida se popolata di donne e uomini dai codici variopinti e dalle menti plurali” [Frabboni 2002,2005 ].

Il contesto

Il IX Circolo Japigia1 è situato in un rione di Bari, Japigia, conosciuto come zona a rischio per l’alto livello di criminalità, nonché per la presenza di molti stranieri, soprattutto di etnia Rom. L’utenza, molto varia, annovera alunni figli di professionisti, figli di genitori in carcere, figli di nomadi. Conta al momento 877 alunni di cui 56 Rom. La scuola è un punto fermo e molto importante nel processo formativo degli alunni e negli ultimi anni ha avuto un incremento notevole di iscrizioni soprattutto in seguito al taglio innovativo che ha dato alle attività didattiche da proporre agli alunni. In seguito alla difficoltà del contesto in cui è situata e alla presenza del numero elevato di stranieri, la scuola ha come principi di base della sua mission, l’integrazione, la legalità attraverso l’uso dell’informatica e delle nuove metodologie. Tutte le attività del curricolo locale, nonché tutti i progetti interni al POF o progetti PON, hanno come filo conduttore questi argomenti che vengono affrontati in vario modo, sia nelle attività classiche, in classe, sia in forma laboratoriale. Il motto che contraddistingue la scuola è “Una scuola dalla testa ben fatta” riprendendo il concetto di Morin per cui si privilegerebbe la formazione di una testa bene fatta e non ben piena, quella testa capace di interconnettere gli oggetti del sapere, è la testa capace di contestualizzarli e di cogliere la rete, è la testa che permette la costruzione di identità giovanili responsabili, complete ed autonome.

Apprendimento meccanico e apprendimento significativo

Il progetto, partito lo scorso anno grazie a finanziamento del MIUR ufficio IV per la formazione, si è mostrato da subito molto efficace per favorire l’apprendimento attraverso un incremento notevole della motivazione ad apprendere.
Un’esperienza didattica è un evento complesso che coinvolge:

• insegnanti (devono sapere perché e quali cambiamenti produrre, come verificarli),
• alunni (devono scegliere di voler imparare),
• curricolo (inteso come programmazione didattica o pianificazione degli interventi didattici),
• ambiente (il contesto, le conoscenze pregresse e l’insieme di fattori che regolano e controllano il significato dell’esperienza didattica).

A questi elementi vanno aggiunti il pensiero, le azioni, le emozioni, che necessariamente intervengono in ogni evento formativo.
L’azione di insegnamento, pur essendo un’azione comunicativa, non si esaurisce in essa, proprio perché mira a far raggiungere un apprendimento il cui significato non può essere ridotto solo a quello cognitivo, costruito dalle conoscenze concettuali (concetti, principi, teorie) e dalle conoscenze procedurali (abilità intellettuali e operative), ma comprende anche l’apprendimento di atteggiamenti e comportamenti significativi (disponibilità positive verso persone, cose, situazioni ed azioni).
Parlando di apprendimento non si può non considerare la sostanziale differenza esistente tra apprendimento meccanico e apprendimento significativo, i due estremi di un continuum.
L’apprendimento meccanico avviene quando chi apprende memorizza le nuove informazioni senza collegarle alle conoscenze precedenti, o quando il materiale da studiare non ha alcuna relazione con tali conoscenze.
I bambini a scuola generalmente tendono ad imparare in modo meccanico, sforzandosi, anche a volte con l’aiuto di docenti ed insegnanti, solo ad imparare in maniera letterale il significato di alcuni concetti e parole memorizzandone solo la definizione. Per arrivare invece all’apprendimento significativo, lo studente, per sua volontà, mette in relazione gli elementi di conoscenza provenienti dall’esterno con quelli già preesistenti nella sua struttura.
Tale processo comporta senza ombre di dubbio, uno sforzo non indifferente da parte dell’individuo, a favore di un considerevole aumento delle modalità di apprendimento in maniera significativa e alla permanenza delle informazioni per lungo tempo ed a volte anche per tutta la vita, ma significa anche che il soggetto che apprende non è tabula rasa, ma possiede una serie di conoscenze, di idee, di aspettative, dunque una struttura cognitiva capace di elaborare, nella sua interazione con l’ambiente esterno, le informazioni che dall’ambiente riceve.
Figura importante è rappresentata, ovviamente, dal docente/insegnante/formatore che incoraggia l’apprendimento significativo, a scapito del tipo meccanico, attraverso la selezione di materiale significativo, rappresentato principalmente da mappe concettuali, circuiti audiovisivi, testi e dispense, ma soprattutto verifica le preconoscenze interne dell’allievo stesso e quindi modula un linguaggio idoneo alla comprensione delle nuove conoscenze formulate ed indirizzate al discente.
Ausubel sottolinea più volte che il fattore più importante nell’influenzare l’apprendimento è ciò che l’alunno già conosce e che bisogna verificare queste conoscenze e su queste impostare il lavoro di insegnamento.
Chi insegna, più che esporre, deve "stuzzicare" la curiosità ponendo domande, coinvolgendo le facoltà mentali, provocando l’ansia della ricerca.
Con queste premesse la robotica educativa, così come l’uso di una piattaforma e-learning creata all’interno della stessa scuola, che consolidi gli apprendimenti fruiti in attività classiche, in classe, è stato accolto come uno strumento idoneo alla formazione in senso ampio.

Un’esperienza didattica: la preparazione per le gare

I destinatari

Il corso “Robottiamo per la gara”, tenutosi nell’anno scolastico 2011/2012, quale azione del progetto “La robotica a scuola”, prevedeva 10 incontri di 2 ore ciascuno, in orario extracurricolare, ed era destinato a sei tra alunni ed alunne provenienti da due classi quarte.
A priori, pertanto, si riteneva di poter incontrare qualche difficoltà nel far sì che un gruppo eterogeneo per l’appartenenza alla classe, oltre che per genere e livello di apprendimento, diventasse una vera e propria squadra in così breve tempo. Oltre a ciò, la docente che ha tenuto il corso, la scrivente, non era una docente delle classi di quegli alunni, perciò c’era prima di tutto da stabilire un rapporto con loro.

La conoscenza dello strumento

Il corso è iniziato con la scoperta delle caratteristiche e delle funzioni dello Scribbler. Gli alunni partecipanti hanno dapprima operato un confronto tra lo Scribbler ed il Bee-Bot, che già conoscevano ed avevano ampiamente utilizzato, rilevandone analogie e differenze. Poi sono stati forniti loro pochi elementi di conoscenza, essenziali per una prima minima programmazione del robot.
Attraverso la libera costruzione di programmi e, successivamente, la ricerca di soluzioni per l’esecuzione di compiti assegnati dall’insegnante (problem solving), i ragazzi hanno scoperto una ad una le funzioni dello Scribbler, i significati delle principali icone dell’interfaccia grafica attraverso la quale lo si programma e le variabili di programmazione del movimento (senso di marcia, direzione, potenza, tempo). Nel loro lavoro hanno proceduto per tentativi ed errori, poiché vigeva la “legge della scoperta”, adottando quindi di fatto, senza che inizialmente ne fossero consapevoli, il seguente schema procedurale: problema – ipotesi – verifica – conclusioni – eventuale nuova ipotesi (metodo scientifico). Ad esempio, è stato per loro necessario effettuare delle misurazioni e rivedere ripetutamente il programma costruito per poter capire quanti secondi impiega lo Scribbler, con la potenza massima, ad effettuare un percorso rettilineo di 15 cm, corrispondente al “passo” del Bee-Bot.
Uno dei compiti assegnati agli alunni è stato quello di realizzare semplici coreografie, di volta in volta su brani musicali diversi, eseguendo prima loro stessi i movimenti che poi avrebbero dovuto compiere i robot. Successivamente i ragazzi hanno imparato a programmare lo Scribbler in modo da fargli disegnare, provvisto di pennarello, delle figure geometriche. I programmi così realizzati sono stati poi impiegati per arricchire le coreografie.
I ragazzi hanno potuto cimentarsi con la programmazione del robot sia individualmente sia in gruppo, ma la loro scelta si è orientata via via sempre di più verso il lavoro nel piccolo gruppo. Sono inoltre emersi dei leader positivi, che in molti casi hanno svolto spontaneamente attività di tutoring nei confronti dei compagni.

La preparazione della performance

Man mano che si procedeva con la scoperta delle potenzialità dello Scribbler, si procedeva anche con la finalizzazione del percorso alla partecipazione alla Robocup Jr 2012 per la categoria Theatre Under 14: i ragazzi della squadra “Le Robomeraviglie di Japigia 1”, nome scelto da loro stessi, hanno letto il libro di Lewis Carroll “Alice nel paese delle meraviglie”, tema obbligato della performance, ed hanno poi visto l’omonimo film di animazione della Walt Disney, che alcuni già conoscevano.
Quello della scelta della scena da rappresentare è stato un momento importante, poiché bisognava tener conto di molti fattori di tipo diverso, oltre che delle preferenze di ognuno dei ragazzi: tempo, spazio, scenografia, musica, numero di attori, interazione tra attori e robot. Presa conoscenza del regolamento della gara, il gruppo di alunni è diventato una vera e propria squadra che ha scelto sempre compatta. I ragazzi, dopo aver valutato le varie possibilità, hanno optato per l’unione della scena in cui Alice parla con i fiori con quella in cui parla con il Brucaliffo. Da quel momento in poi, ogni singola scelta, dall’assegnazione dei ruoli, alla riduzione dei dialoghi, all’ideazione dei personaggi e dei costumi, è stata ragionata, negoziata e condivisa.
Il primo passo per la realizzazione della scena è stato quello di stabilire la disposizione degli attori e dei robot nello spazio previsto, tenendo conto che ogni attore avrebbe dovuto azionare uno Scribbler e dargli la voce. In quel momento è nata l’idea di usare il corpo degli attori come scenografia ed, eventualmente, proiettare delle immagini sullo sfondo.
Poi si è scelta la musica, optando per un brano inedito gentilmente concesso dal compositore Andrea Salvadori, che ha composto le musiche per uno spettacolo teatrale ispirato ad “Alice nel paese delle meraviglie”.
Dopodiché è arrivato il momento tanto temuto dai ragazzi: quello di mettere alla prova le proprie capacità mnemoniche e recitative. Tutti quanti, spinti dalla forte motivazione, hanno imparato la parte di tutti in brevissimo tempo. Una volta padroni del copione, per i ragazzi si è trattato di decidere i movimenti degli Scribbler e di programmarli di conseguenza. La cosa che li ha visti impegnati al massimo per la difficoltà oggettiva è stata misurare il tempo per sincronizzare i movimenti dei robot. Sono stati fatti calcoli su calcoli e modifiche su modifiche.
Una volta realizzati con l’aiuto di una docente esperta i personaggi da montare sugli Scribbler, ideati dagli alunni, è stato necessario effettuare una serie di prove per verificare che il loro peso non rallentasse i robot sui quali erano stati montati. In effetti in alcuni casi è stato così, per cui i ragazzi si sono armati di pazienza e hanno ulteriormente limato i tempi dei blocchi di azione precedentemente programmati.

I risultati

La partecipazione alla Robocup Jr 2012 è stata un’esperienza estremamente positiva, con risultati che sono andati molto al di là delle aspettative: la squadra “Le Robomeraviglie di Japigia 1” si è classificata al primo posto per la sua categoria. Ma oltre a questo tangibile risultato che, per quanto inatteso, si ritiene abbia costituito un meritato riconoscimento all’impegno profuso da tutti i ragazzi nonché il frutto della collaborazione delle diverse componenti scolastiche, sono da sottolineare altri importanti risultati conseguiti dagli alunni: lo sviluppo di competenze disciplinari (quali orientarsi nello spazio vissuto e rappresentato, orientarsi nella dimensione temporale) e trasversali (quali comunicare, imparare ad imparare, risolvere problemi), di competenze personali (quali gestire le proprie emozioni, conoscere le proprie capacità, impegnarsi per portare a termine un compito) e sociali (quali relazionarsi positivamente con gli altri, collaborare nel gruppo per il raggiungimento di un obiettivo comune). Tutto ciò grazie ad alcuni valori aggiunti di cui la robotica educativa è portatrice, in quanto offre la possibilità di incrementare fortemente la motivazione ad apprendere, dà l’opportunità di vivere l’errore non come fonte di frustrazione ma come occasione di crescita, comporta la necessità di confrontarsi con gli altri negoziando i punti di vista e, non per ultimo, costituisce un’occasione per esprimere la creatività.

Fig. 2 – Esibizione nella Sala Consiliare. 

Fig. 3 – Premiazione.

Un’esperienza didattica: la robotica come strumento interdisciplinare

L’esperienza della robotica si è rivelata un contesto ottimale in cui il “sapere” e il “saper fare “ si sono coniugati per raggiungere obiettivi formativi e didattici. La robotica, inoltre, si è rivelata uno strumento straordinario per motivare ed incentivare gli apprendimenti e che ha consentito ai bambini di padroneggiare un linguaggio di programmazione convinti si trattasse di regole per giocare.
L’esperienza, avviata lo scorso anno con il Bee-Bot e in seguito con lo Scribbler , ci ha visti protagonisti di un percorso di apprendimento ludico-didattico in cui gli alunni hanno consolidato ed acquisito abilità relative all’Italiano, alla Geometria, Storia e Geografia, oltre a numerose competenze trasversali quali il problem-solving, lo sviluppo di attenzione, concentrazione e motivazione, di curiosità e desiderio di partecipare all’attività proposta senza timore dell’errore che ha assunto un ruolo fondamentale per imparare, perché reso palese dal comportamento del robot, ha fatto nascere l’esigenza di correggerlo riflettendo insieme e riprovando. Pertanto si sono sentiti naturalmente coinvolti nelle attività anche alunni bisognosi di strategie metodologiche che coinvolgessero la sfera affettiva e relazionale, permettendo così di coniugare multidisciplinarietà e lavoro di gruppo.
Il percorso didattico nel corrente anno scolastico è partito dall’uso del software per programmare lo Scribbler con attività di consolidamento sul significato delle icone già conosciute per programmare il movimento, le luci, i suoni, sono state programmate le procedure per disegnare vari tipi di angolo e i poligoni studiati , é stato scoperto il ciclo per disegnare il cerchio, vi sono state attività di riflessione sulle grandezze variabili come la direzione, velocità e durata del movimento nelle diverse situazioni. Le attività svolte singolarmente sono convogliate in un lavoro che sta coinvolgendo gli alunni in una piccola rappresentazione della rielaborazione della storia del “Piccolo Principe”. La storia inventata dagli alunni, è narrata dagli stessi mentre lo Scribbler e il Bee-Bot si muovono su un reticolo su cui è stato disegnato il “Sistema Solare”.

I risultati

Il più evidente risultato che si è potuto apprezzare fin dal primo incontro è stato senz’altro quello della entusiastica partecipazione degli alunni a tutte le attività proposte. I robot si sono rivelati potentissimi motivatori e facilitatori, anche negli alunni più restii alla continuità nell’impegno scolastico, di attività spesso considerate ostiche e noiose.
Altro elemento che emerge con sicurezza dal percorso realizzato è la flessibilità di tali strumenti, che si prestano docilmente a fare da mediatori in tutte la discipline, anzi costituiscono molto spesso un supporto per ricucire i vari “pezzi” del sapere. I robottini si sono rivelati strumenti duttili ed adattabili al livello di preparazione di ciascun bambino ed efficaci strumenti per il recupero di strumentalità di base. Il loro utilizzo, infatti, gratifica il bambino ed il risultato immediato e positivo che ne consegue è l’aumento dell’autostima.
Analogamente i robot facilitano l’inserimento degli alunni stranieri e l’apprendimento dei bambini diversamente abili. Inoltre l’uso del “problem-solving” ha permesso di attuare scelte frutto della collaborazione di più individui, tutti interessati a perseguire un obiettivo comune. La robotica ha, infatti, l’intrinseco vantaggio di indurre i bambini ad imparare a negoziare il proprio punto di vista con quello degli altri, tenendo conto così, delle molteplici differenze di opinione. Gli alunni, inoltre sono indotti a procedere necessariamente in modo sistematico e ordinato con step scelti e condivisi a priori, utilizzando di fatto il metodo scientifico. In tale contesto anche l’errore non viene vissuto con umiliazione e come una sconfitta, ma semplicemente come un’ipotesi confutata dalla sperimentazione.

Fig. 4 – Corso di potenziamento

Un’esperienza di formazione per i docenti

La parola “robotica” porta alla mente l’immagine di macchine sofisticate e complicatissime, per cui spesso i docenti che si accostano ai corsi di formazione sono convinti di dover affrontare una nuova “ostica” disciplina, che si andrà ad aggiungere alle altre più “tradizionali”.
Analogamente, anche nella nostra scuola l’ostacolo più grande è stato quello di convincere le colleghe che i robot non sono giocattoli elettronici, troppo strutturati e adatti solo ai ragazzi più grandi, ma utilissimi sussidi per la didattica quotidiana, capaci di mutuare competenze trasversali dal mondo delle scienze matematiche e da quello delle discipline umanistiche.
Lo scopo del corso, quindi, non è quello di sostituire contenuti e conoscenze considerate desuete con altre ritenute più attuali, ma è quello di rendere più efficace la trasmissione dei saperi e la scuola un luogo più vicino alla realtà quotidiana degli alunni, abituati, quali nativi digitali, ad essere circondati e ad utilizzare strumenti di comunicazione attraenti.
Nella nostra esperienza il corso di formazione di “robotica educativa”, destinato alle docenti interne della scuola dell’Infanzia e Primaria ed ad alcune docenti esterne provenienti da scuole di vario ordine e grado, è stato strutturato considerando alcune fasi.
Nella prima fase sono state esplicitate le basi teoriche e i concetti metodologici relativi alla robotica educativa, in base ai quali l’insegnante ha un obiettivo ben definito: costruire competenze reali nell’allievo e favorire un apprendimento significativo, attraverso il cambiamento dei suoi modelli di pensiero. Nella fase successiva si è proceduto alla presentazione di alcuni robot della linea educativa, nel nostro caso il Bee-bot e lo Scribbler.
Il percorso di formazione ha seguito poi un’evoluzione simile all’approccio destinato alle classi. Abbiamo trovato infatti efficace impostare il corso di robotica educativa in modo graduale e fortemente operativo per cui i docenti, organizzati in piccoli gruppi, hanno potuto sperimentare direttamente le tante potenzialità dei robot, partendo dal Bee–bot fino ad arrivare allo Scribbler, scoprendo direttamente quanto possano incidere nello sviluppo della manualità, della capacità di astrarre, nell’organizzazione spazio-temporale, nella sperimentazione di nozioni di matematica, geografia, storia, nella narrazione di storie con il robot che diventa personaggio di favole e di racconti ed infine, come oggetto da rielaborare artisticamente.
Nella formazione così condotta il docente tutor ha svolto un ruolo di orientatore-facilitatore, indicando ai colleghi gli obiettivi da perseguire e suggerendo le metodologie da adottare.
Le difficoltà maggiori che hanno riscontrato i docenti durante il percorso di formazione si possono ricondurre generalmente all’uso della piattaforma di programmazione dei robot. Rappresenta il momento più complesso dal punto di vista tecnico e richiederebbe tempi più lunghi e distesi per permettere a tutti l’esplorazione di ogni potenzialità presente.
Partito tra dubbi e scetticismo, il corso di robotica educativa si è trasformato in breve tempo in uno dei corsi più amati e frequentati dai docenti, anche perché è ritenuto particolarmente efficace per le significative ricadute sul profilo professionale.

Fig. 5 – Formazione dei docenti

Conclusioni

Il percorso nel mondo della robotica si fa sempre più integrato e si radica in modo trasversale nel tessuto delle varie discipline. La stessa utenza riconosce la valenza dello strumento. Le iscrizioni ai corsi di potenziamento sono state di gran lunga superiori rispetto al numero consentito, indicatore di grande interesse da parte delle famiglie. Una scuola che mira alla formazione di alunni dalla testa ben fatta, non può prescindere dall’uso di nuove tecnologie e di nuovi strumenti. Il percorso intrapreso permette in modo inequivocabile di dare agli alunni una grande motivazione ad apprendere e sappiamo quanto sia importante non tanto acquisire una conoscenza, ma consolidare un metodo di studio e di approccio alla risoluzione di problemi che definisca la forma mentis in modo proattivo.

Un marinaio non prega per il vento buono. Impara a navigare. (Gustav Lindborg)
 

di Anna Carotenuto Antonella di Pietro, Giovanna Tamini

I.C. Verbania Intra anna.caro77@libero.it macrena@tiscalinet.it

“…un gran numero di persone esercita la propria attività più significativa e gratificante lontano dal posto di lavoro…”, “… gli amatori competono con successo con i professionisti”: sostiene Jeff Howe in Crowdsourcing¹.

Pensiamo al mondo della scuola …, forse il discorso è appropriato!

Quando i docenti, grazie alle proprie passioni e attitudini, diventano modello educativo, coinvolgente per gli alunni, si riscontra anche la risposta da parte di questi. Essi colgono la nostra passione per un’attività, e danno il meglio delle loro capacità … per allinearsi alle nostre aspettative e portano nell’apprendimento la carica significativa e gratificante dell’imparare facendo. Attivano così il piacere dell’apprendimento, che getta le basi all’ “educazione permanente”.
La robotica è stato il tentativo di sviluppare, in una modalità accattivante, quanto i nostri legislatori hanno espresso nelle “Indicazioni nazionali per il curricolo del primo ciclo d’istruzione del 2012”² e in particolare si è inteso a favorire “… l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità fondamentali di base nella prospettiva del pieno sviluppo della persona.” Tale percorso, ben sviscerato nelle “Indicazioni nazionali”, ci impegna a favorire lo sviluppo delle competenze chiave nei bambini e, soprattutto, a rafforzare in loro la motivazione alla scoperta, alla ricerca, al lavoro di team, nonché all’acquisizione di fiducia nelle proprie capacità. Questo è stato facilmente attuabile mediante la robotica educativa sviluppata in un articolato progetto di plesso e di Istituto.

Nelle condizioni di un piacevole “imparare facendo” si accetta la guida, la collaborazione di chi è più “abile” o preparato …, che sia un compagno, che sia l’insegnante.
Ecco la possibilità di collaborare …, come tra pari, accomunati dalla passione.
Il lavoro si può spezzare in piccole unità che ognuno rielabora dando il proprio contributo, producendo qualche cosa di nuovo, mettendo a frutto ciò che viene dalla propria creatività aggiunta ad una conoscenza oggettiva di partenza … che ha fornito l’insegnante.

La Robotica Educativa va ad aggiungersi ad altre strategie per conseguire gli obiettivi previsti dalla programmazione e trova terreno fertile in una didattica che, già dai primi passi della scuola primaria, ha condotto i bambini ad imparare problematizzando, formulando ipotesi, sperimentando.
Con il proseguire in tale ambito è tangibile il miglioramento personale, delle proprie capacità, dell’autostima, della socializzazione.
Nasce la voglia di produrre idee innovative. E noi docenti siamo consapevoli di offrire delle opportunità ad alcuni alunni provvisti di talento “speciale”.
“Dalla collaborazione con gli altri, dall’ascolto degli altri, sapendo che alla fine ne verrà fuori qualcosa di migliore …”, “... c’è sicuramente qualcuno più bravo. Oppure qualcuno che può migliorare la tua idea…, oppure tanti che possono aiutarti a metterla a fuoco e renderla vincente” … ³
Un altro da me può cogliere con occhi diversi particolari determinanti per nuove rilevazioni o scoperte…, non è forse questo lo stile della ricerca e della ricerc-azione?
No alla ricerca di soddisfazioni individuali, ma si alla forza del lavoro di un team …
La Robotica Educativa consente tutto ciò.

Lo Scribbler nella nostra esperienza

Oggi nel piccolo contesto di una classe quinta della Scuola Primaria, grazie alla Robotica, si produce un arricchimento, un’apertura mentale che potrà generare giovani migliori: più fiduciosi e sicuri del proprio ruolo, abituati allo stile della ricerca, al lavoro di squadra, consapevoli delle proprie attitudini …
Non è forse questo che chiede il mondo del lavoro oggi?
Accade ciò ogni volta che lavorano in gruppo 3 o 4 alunni: si concentrano su un problema o quesito e cercano di risolverlo.
Attraverso il “problem solving” si favorisce l’acquisizione di competenze trasversali alle varie discipline, essenziali per una forma mentale attiva e consapevole, adeguata ai giovani dei nostri tempi.

Fig. 1 – Robot Scribbler al lavoro!

Si stimola il pensare, il ragionare e il fare ipotesi, attività che permettono l’utilizzo di conoscenze già possedute…

Nel predisporre il foglio di programmazione dello Scribbler 2 ognuno offre il suo contributo … anche solo per costruire un semplice algoritmo che contenga “però” …. un angolo di 90°, poi una linea spezzata, poi un po’ di musica, che fa allegria, … e poi ancora … una circonferenza, o un movimento ritmato.
E, se si trova un ostacolo? Cosa fare?

Osservare gli alunni in questi attimi è dire “grazie” alla Robotica Educativa.
E’ anche trovare energie per coinvolgere colleghi che possano sperimentare le stesse esperienze, sensazioni, emozioni … 

Fig. 2 – Momento di formazione docenti

Così nasce un laboratorio didattico tra docenti che si scambiano esperienze …
Dalla didattica laboratoriale al laboratorio didattico dei docenti che fanno autoformazione e progettazione…il passo è breve!

La forza del team … il lavoro “condiviso”…

È nato, nel settembre 2011, nel nostro, allora Circolo Didattico, un gruppo di lavoro scaturito dalla volontà di alcune colleghe, che si erano già avvicinate a tale attività con positive ripercussioni sull’apprendimento degli alunni. Uscire dalla didattica tradizionale per affacciarsi ad un percorso che offra maggiori opportunità di crescita personale e collettiva è tuttora la motivazione che invoglia a sperimentare nuove vie e nuovi ausili didattico-educativi. Tale percorso si è rinforzato confrontando, nel gruppo di lavoro, le variegate esperienze fatte con le proprie classi, concretizzando proposte, ampliando contenuti, tentando nuovi argomenti, collaborando nello sviluppo di attività diverse. Un grande contributo nell’operare in questa nuova modalità, trasversale a tutte le discipline e palestra di cittadinanza attiva, è stata l’adesione alla Rete di scuole per la Robocup.
“Fare scuola con … i robot”, nella didattica pratica, ha visto prima l’uso del corpo per muoversi seguendo i comandi di un capo/gioco, si è accresciuto attraverso la sperimentazione dei movimenti possibili del Bee-bot, si è affinato nella progettazione di strisce e di tappeti, quali percorsi utili a sviluppare abilità inerenti le capacità progettuali, di lavoro di gruppo, di calcolo, di stima, di ritmo nonché il consolidamento di concetti topologici e l’affinamento della grafica e della coordinazione oculo-manuale⁴.
Lo scopo del nostro progetto, pertanto, diventa quello di usare il Bee-bot come strumento ludico, tecnologicamente appetibile, per rendere i bambini soggetti attivi nella ”costruzione” della propria conoscenza, per stimolare sia la loro sfera dell’intelligenza cognitiva che quella affettiva⁵, motivandoli attivamente in un contesto ottimale in cui il “sapere” e il “saper fare” si coniugano per raggiungere obiettivi formativi e didattici.
La robotica, in tale ottica, è un linguaggio trasversale che permette di raggiungere i più svariati obiettivi:

• Coniuga multidisciplinarità e lavoro di gruppo.
• Produce forte motivazione nei bambini attratti da un’insaziabile curiosità verso le tecnologie.
• Facilita l’integrazione di alunni extracomunitari.
• E’ una risorsa per progetti individualizzati.
• Favorisce la crescita di una coscienza sulle proprie capacità.
• Sviluppa la coscienza sociale.
• Consente di padroneggiare un linguaggio di programmazione.

Music and dance

La fantasia dei bambini non ha limiti ed è facile stuzzicarla e farla galoppare.
Tra le varie esperienze, in una classe seconda, quella più curiosa si è rivelata la creazione di ritmi musicali.
Per gestire meglio l’attività e dare spazio a tutti, la classe è stata divisa in gruppi di 4 bambini. Ciascun gruppo, a turno, ipotizza un ritmo fatto con note da 4/4, 2/4, 1/4, 1/8. Il capogruppo pone sul tappeto le note “da conquistare”. Nascono ritmi più o meno facili da riprodurre con la voce, con il battito delle mani, con il flauto e/o con piccoli strumenti a percussione.

Nelle indicazioni nazionali per la scuola primaria si legge: “In matematica … è elemento fondamentale il laboratorio, inteso sia come luogo fisico sia come momento in cui l’alunno è attivo, formula le proprie ipotesi e ne controlla le conseguenze, progetta e sperimenta, discute e argomenta …” e ancora: “Nella scuola primaria si potrà utilizzare il gioco, che ha un ruolo cruciale nella comunicazione, nell’educazione al rispetto di regole condivise, nell’elaborazione di strategie adatte a contesti diversi”. Fortemente convinti di quanto appena esposto, nel progetto di robotica educativa del nostro Istituto ha trovato giusta collocazione anche l’approccio alla geometria piana.
Dopo aver costruito palazzi (parallelepipedi), dadi (cubi), alberi di natale (piramidi) i bambini scoprono le impronte di questi semplici solidi. Mediante carta, forbici e colla provano anche a riprodurre le impronte creando delle forme geometriche piane.
Entrano nel linguaggio, di tutti i bimbi, termini come: lato, angolo, vertice, punto, lunghezza, misura, perimetro, con la consapevolezza del loro significato.
Il passo successivo diventa per i bambini, divisi in gruppi, il più divertente perché ipotizzano il percorso che potrebbe fare il robottino per seguire il perimetro delle figure realizzate rispettando i suoi passi di 15 cm, lo programmano e … magicamente … si combinano le figure.

“Perché non proviamo a far muovere più api insieme?”. È giunto il momento giusto per avvicinarsi alla progettazione di movimenti sincroni di più Bee-bot con la creazione di figure complesse.

Fig. 3 – Bee Bot in gruppo!

A prima vista non sembrerebbe un’attività difficile, ma le discussioni all’interno del gruppo e il riuscire a coordinarsi con gli altri gruppi ha impegnato tutti i bimbi ad essere tolleranti, propositivi e collaborativi. Questa è stata una grande conquista!

Conclusioni

L’esperienza didattica all’interno del nostro progetto è risultata molto appassionante e innovativa e sta offrendo risultati superiori a quelli ipotizzati. Il contributo che la robotica educativa ha offerto all’apprendimento degli alunni, anche molto piccoli, è risultato versatile e ha facilmente investito tutti gli ambiti didattico-educativi sollecitando, in forma ludica, gli alunni a maturare competenze, a formare abiti razionali e comportamentali.

La Robotica Educativa si conferma come una grande opportunità di crescita in sinergia docente/alunno/tecnologia.

Riferimenti

1 Jeff Howe, Crowdsourcing, 2008 – Sossella Editore 2010, Prefazione, 17, 27.
2 Indicazioni nazionali per il curricolo della scuola dell’infanzia e del primo ciclo d’istruzione del 2012.
3 Jeff Howe, Crowdsourcing, 2008 – Sossella Editore 2010.
4 “Robotica educativa … e vai!!!” ATTI III Convegno Roboscuola Trento 2012, delle docenti Di Pietro Antonella e Randazzo Concetta
5 cfr. Piaget

di Elena Merino

MiniRobots, S.L. – 48950 Erandio – Bizkaia (Spain) e.merino@minirobots.es

Tutto intorno a noi la tecnologia avanza a passi da gigante. A volte diamo per scontate alcune delle nuove e sorprendenti tecnologie che giungono tra le nostre mani. Ma è molto intrigante e motivante per gli studenti provare a comprendere come funzionano alcuni strumenti e servizi ormai di uso quotidiano. Torna quindi valido come metodo di apprendimento poter replicare in un’applicazione informatica “fatta da noi” il prodotto e il comportamento del programma o oggetto informatico, per poterlo capire.
Bisogna comprendere che è molto importante poter mettere gli studenti in grado di comprendere ciò che studiano, in modo che gli apprendimenti non si dimentichino, e si diventi capaci di applicare quanto appreso in situazioni diverse.
Una formazione di qualità che promuove la motivazione, la pratica, la creatività, il pensiero e la comprensione degli studenti, elimina qualsiasi timore di insuccesso scolastico. Promuove anche il contrario, la voglia di procedere, per gettare le basi di un buon livello di formazione che prepari meglio gli studenti per il futuro.
Analizzando questi fattori, nella nostra azienda Minirobots, è nata l’idea di proporre una soluzione, un robot educativo progettato su quattro chiari elementi:

• essere un prodotto attraente per lo studente e per il docente,
• capace di realizzare una curva di apprendimento rapido, per coinvolgere gli studenti,
• scalabile, predisposto per vari livelli di apprendimento,
• con un prezzo accessibile per la scuola.

E così è nato il robot mOway.
Il robot mOway è una soluzione per apprendimenti svariati, raccolti in un unico strumento, con il quale è possibile avvicinare il mondo della robotica e della tecnologia elettronica alle istituzioni scolastiche.
Con mOway è possibile per gli studenti scoprire la programmazione potendo utilizzare diversi ambienti di programmazione, per il controllo del robot, del suo input e output.
Dopo quattro anni mOway è presente nelle scuole in oltre venti paesi in tutto il mondo, e siamo in contatto e abbiamo il sostegno di centinaia di insegnanti che condividono l’entusiasmo per le attività di apprendimento che i loro studenti realizzano con mOway.
L’ultimo caso di successo è stato l’Italia, dove 10 scuole di tutta Italia hanno conosciuto mOway, e insegnanti e studenti ci hanno mostrato, alla Robocup Jr tenutasi il 19 aprile scorso, il loro lavoro, tante buone idee e entusiasmo.

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“Buongiorno, scrivo da una società spagnola, Minirobots, che ha creato un robot educativo denominato mOway. è uno strumento educativo per introdurre gli studenti al mondo della robotica, la programmazione e la elettronica. Vorremmo avere più presenza in Italia e che la gente cominci a conoscere il nostro prodotto. Quindi, vorremmo pubblicare un articolo su mOway sul suo sito Web, se possibile.”

Da questa mail di inizio gennaio nasceva qualcosa di più di un articolo su www.roboticaeducativa.it … nasceva una ricerca-azione “a distanza” che ha coinvolto dieci Istituti del I ciclo della Rete Robocup Jr Italia, per verificare – da Catania a Bolzano – quanto mOway potesse essere “l’anello mancante” nell’ambiente di apprendimento proposto nel 2006 dall’ IRRE Piemonte alla scuola italiana.

In un’ideale dotazione del Laboratorio di Robotica Educativa (LRE), a costi “scolastici” e con attenzione a sicurezza e oneri di gestione, ma potentemente incidente sui processi di apprendimento dai 4 ai 14 anni, nel crescendo si risorse HW – SW si “saltava” dallo Scribbler al Lego NXT. Ora mOway sembrava essere l’ideale sviluppo dello Scribbler, e premesso al Lego NXT. L’anello mancante, appunto, visto lo “sforzo” sinora registrato nelle scuole per approcciare il kit Lego e nel gestirne le innumerevoli potenzialità.
La pubblicazione completa degli esiti registrati e delle relazioni dei docenti potrà dare un più chiaro quadro dei risultati di questa azione che – per intanto – pone le basi alla proposizione del mOway alle scuole italiane del I ciclo come “terzo stadio” del laboratorio di Robotica educativa, aggiornando lo schema pubblicato nel 2007 [Marcianò, 2007, “La robotica quale ambiente di apprendimento”, in Atti Didamatica 2007, link: http://www.roboticaeducativa.it/wp-content/uploads/2012/03/2007_Atti_didamatica_a_x.pdf.
Il quaderno didattico appena pubblicato potrà permettere alle scuole che vorranno proporre mOway nei propri laboratori di Robotica educativa di sollecitare il potenziale cognitivo dei propri alunni, in un graduale crescendo di problemi robotici.
Nel frattempo la versione del mOway che sarà distribuita in Italia è la più recente, integrata con Scratch nel “mOway Scratch Kit”.

Fig. 1 – a sinistra l’edizione “mOway Scratch Kit” con 2 mOway completi di interfaccia Wi-Fi per operare con Scratch – a destra il robot mOway

Nelle dieci scuole coinvolte sono rappresentati diversi contesti reali con/senza precedente esperienza graduale (BeeBot – Scribbler). Ecco la lista:

Seguono in sintesi le “impressioni sul campo” registrate nelle scuole coinvolte nella prova in classe.

Donatella Collodel – Istituto Comprensivo Vittorio Veneto I, “Da Ponte”
donatellacollodel@libero.it

Fig. 3 – Pescara 20 aprile 2013, premiazione della V edizione della Robocup Jr Italia

Patrizia Battegazzore – I.C.Tortona A
patrizia.battegazzore@gmail.com

Fig. 4 – Tortona – prime prove a scuola con mOway

Fig. 5 – Tortona – si prende sempre più confidenza con mOway

Insegnante: Lucrezia Iannola – IX CIRCOLO DIDATTICO JAPIGIA1 BARI
lucrezia.iannola@alice.it

Fig. 6 – Fabio, Andrea e Sofia, di classe quinta a Pescara, programmano mOway per la seconda prova

Fig. 7 – Pescara 20 aprile 2013, premiazione della V edizione della Robocup Jr Italia

di Rita Anna De Guglielmo

aeffea.calonghi@alice.it

Anno scolastico 2011/12, scuola primaria Cantelli, 1° Circolo Didattico a Verbania. Corso di formazione sulla Robotica Educativa e l’applicabilità nella scuola primaria, tenuto dalla dott.ssa Siega Simonetta.
Il corso inizia i primi giorni di settembre con attività di laboratoriali proposte dalla formatrice ai docenti presenti al corso e, come ricaduta, dagli stessi ai bambini nelle loro classi di insegnamento.
Insegno presso questa scuola primaria come docente di sostegno in una classe prima. L’alunno che seguo, F., è un disabile di una certa importanza, impegnativo e non penso possa fare la robotica educativa visti i gravi problemi che presenta. Per F. è già un obiettivo da conseguire il poter fermarsi per un tempo più lungo in qualsiasi cosa che attiri la sua attenzione. Solitamente sia in classe che in palestra o in giardino dopo due secondi F. si stancava di tutto e tutti e sene andava, anche di fronte a cose che attiravano inizialmente la sua attenzione. Si limita ad emettere suoni con la bocca che non sempre siamo in grado di decodificare. Obiettivo star seduto e fermo insieme agli altri.
La curiosità, la voglia di imparare, il coinvolgimento della formatrice nelle attività da provare, giocare, imparare facendo nonché la convinzione che bisogna sempre dare di più ai nostri alunni per motivarli a crescere, non accettarli come sono ma pretendere di più, mi convincono a “sperimentare” nella classe in cui insegno queste lezioni di robotica educativa.
Organizzo, in base al programma, gli interventi in classe.

PROGRAMMA LABORATORIO DIDATTICO

Classe: prima Sezione: A Alunni n° 13 Plesso: Cantelli
Classe: prima Sezione: B Alunni n° 16 (con alunno certificato) Plesso: Cantelli
L’alunno certificato ha partecipato alle attività svolte anche nella classe prima A.

Inizio attività 10/10/11 – Fine attività Data 24/01/12
Attività di 1 ora la settimana, alternativamente in 1^ A e B.

Argomenti affrontati:

• Presentazione del Bee-Bot attraverso una breve narrazione.
• Osservazione dell’ape Bee-Bot e dei suoi tasti.
• Riflessioni sul funzionamento dell’oggetto programmabile e considerazioni.
• Osservazione dell’ape a cui i bambini assegnano il nome “L’Ape Pina”.
• Indicazione dei tasti e delle loro funzioni.
• Visione dei movimenti.
• Sperimentazione individuale da parte degli alunni dei movimenti possibili attraverso i comandi.
• Simulazione dei movimenti con il corpo (rotazione a dx e a sx, avanti, indietro e pausa).
• Riflessioni e disegni del Bee-Bot
• Presentazione e coinvolgimento degli alunni nella costruzione della base (denominata tappeto) per il movimento del Bee-Bot.
• Disposizione sulla base di figure geometriche già note ai bambini.
• Esecuzione di semplici percorsi per raggiungere la figura scelta.
• Presentazione e coinvolgimento degli alunni nella costruzione di un cartellone raffigurante “L’Ape Pina” con i suoi tasti, i disegni dei bambini, i loro commenti, le foto delle attività svolte.
• Con la collaborazione dei bambini è stato ampliato il “tappeto” per il movimento del Bee-Bot.
• Sono stati fatti dei percorsi per raggiungere delle tessere che raffiguravano “il bosco dei numeri” con i numeri da zero a cinque.
• Percorsi con le tessere che raffigurano “il bosco dei numeri” con i numeri da zero a dieci.
• La classe è stata divisa in due sottogruppi per permettere alle insegnanti di seguire meglio ogni singolo bambino nel percorso più complesso.
• Percorsi con le tessere che raffigurano “il bosco dei numeri” con i numeri da zero a dieci.
• La classe è stata divisa in due sottogruppi per permettere alle insegnanti di seguire meglio ogni singolo bambino nel percorso più complesso
• I bambini hanno costruito con i mattoncini lego dei piccoli elementi (ponti, case, alberi, torri, panchine ) che sono stati poi disposti sul tappeto.
• Ogni bambino ha programmato “l’Ape Pina” per raggiungere l’oggetto da lui realizzato.
• Percorsi sul tappeto con le caramelle da raggiungere e poi mangiare come premio.
• Attività in palestra con il corpo per migliorare il concetto di rotazione a dx e a sx.
• Attività sul tappeto con “ l’Ape Pina” per il raggiungimento delle figure geometriche colorate dai bambini.
• Percorsi con il corpo per migliorare il concetto di rotazione a dx e a sx.
• Indicazione dei movimenti attraverso le frecce rappresentate alla lavagna o su cartellini.
• Percorsi sul tappeto con “l’Ape Pina” per raggiungere le caselle dei numeri maggiori o minori di …

L’esperienza maturata in queste classi ha piacevolmente coinvolto e reso consapevoli delle potenzialità della robotica educativa nella scuola, noi insegnanti. Confrontandoci abbiamo condiviso il fatto che l’attività della Bee-Bot in classe ha suscitato molto entusiasmo negli alunni, soprattutto in quelli che mostravano scarso interesse e poca attenzione per altre attività didattiche.
Ogni bambino aspettava con impazienza la lezione settimanale di robotica e soprattutto il momento personale della programmazione dell’Ape Pina.
Tutti hanno partecipato con interesse costante e anche F, alunno con disabilità grave ha partecipato mantenendo l’attenzione per tempi sempre più lunghi. Per coinvolgerlo maggiormente è stata preziosa la collaborazione della collega di classe insegnate. Infatti insieme abbiamo pensato di adottare la strategia di far seguire al bambino certificato l’attività attraverso una videocamera (alcune volte anche non funzionante). In questo modo il bambino si è maggiormente interessato e ha notevolmente aumentato i tempi di attenzione (da 5 minuti è passato a 30 minuti di partecipazione aspettando il proprio turno per provare il robot).
I bambini che all’inizio facevano fatica sia nella concentrazione sia nella programmazione della Bee-Bot hanno raggiunto buoni risultati. Alcuni bambini già da subito hanno intuito il funzionamento dell’oggetto programmabile e non hanno avuto nessuna difficoltà. Spesso intervenivano nelle programmazioni dei bambini con maggiori difficoltà aiutandoli oppure prevedendo in anticipo l’errore.
Il video che presentiamo può far capire molto bene come sia stata importante l’esperienza per noi docenti, per gli alunni delle classi ma soprattutto per l’alunno certificato.
È interessante visionando il video, osservare con occhio critico F. seduto per terra nel gruppo di pari insieme a me. Non è semplice per lui rimanere in gruppo per tempi lunghi ma la curiosità ed il fascino di Bee Bot lo coinvolgono. Nella verifica si vede come sia attratto dalla videocamera ma seduto, da solo e partecipe della lezione: applaude quando i compagni eseguono in modo corretto il lavoro. Alla fine dell’anno F. non solo vorrebbe continuare a fare robotica e si inserisce nei gruppi delle altre classi quando vede che stanno lavorando con i robot, ma inizia a programmare i tasti aiutato nonostante la sua disprassia e inizia ad indicare le cose che vuole mostrare. Indica con l’indice … raggiunge l’obiettivo molto prima di quanto si pensava.
L’attività di robotica educativa ha dato benefici positivi a tutti ed è stata riproposta anche in quest’anno scolastico. 

di Roberto Albini*

in collaborazione con Paola Craighero, Lucia Mancini e Adele Codignoni, Scuola secondaria di I grado “O. Nelli”, Gubbio (PG) Tittarelli Tamara, Scuola secondaria di I grado “Mastro Giorgio”, Frazione Mocaiana, Gubbio (PG) e con il contributo di David Nadery, DS ITS “M.L. Cassata” Isa Dalla Ragione, DS “O. Nelli” e “Mastro Giorgio” *ITS“M.L. Cassata” albini.roberto@libero.it

Il seguente contributo vuole descrivere un esperimento di continuità didattica (processo che consente lo sviluppo e la crescita dell’individuo da realizzarsi "senza macroscopici salti o incidenti" [sito 1]) tra scuola secondaria di primo e secondo grado, effettuato con strategie e metodologie mai utilizzate nel nostro territorio e quindi fonte di continue scoperte. La continuità si è esplicata con la seguente modalità operativa: il prof. Albini Roberto insieme ad uno o più alunni formatori si è recato presso i laboratori delle classi interessate ed ha collaborato con le docenti e gli alunni alla realizzazione e programmazione di un robot Lego Mindstorm 2.0 che ha partecipato alla gara nazionale di Pescara 2013 nella categoria Rescue A under 14. Le classi interessate sono due classi seconde della scuola di primo grado, entrambe con presenza di situazioni certificate. Lo strumento utilizzato è stata la robotica ed in subordine la partecipazione alla gara di Pescara 2013. I formatori sono alunni della classe V Elettronico dell’ITS Cassata che hanno dimostrato una disponibilità ammirevole. Di seguito sarà descritta l’esperienza e saranno riportate le opinioni delle persone coinvolte: dirigenti, formatori, docenti e alunni.

Introduzione

La continuità. Ormai da molti anni l’ITS Cassata di Gubbio realizza un percorso di continuità didattica fra scuola secondaria di primo e secondo grado che coinvolge due scuole di primo grado, anch’esse di Gubbio: la scuola “Ottaviano Nelli” (di seguito “O. Nelli”) e la scuola “Mastro Giorgio” (di seguito “M. Giorgio”), da quest’anno con un’unica dirigenza. Entrambe dispongono di una sede centrale locata nella città di Gubbio e una sede distaccata locata nelle frazioni, rispettivamente, di Branca e Mocaiana. Tale continuità si effettua nel corso di un mattino, nei mesi di Novembre/Dicembre, durante il quale gli alunni delle classi terze visitano il nostro Istituto e i vari laboratori in cui realizzano esperimenti, insieme ad alunni e docenti dell’ITS, riguardanti un tema scelto all’inizio dell’a.s. (quest’anno era “La corrente elettrica ed i suoi effetti”).
La robotica. L’ITS Cassata, con gli indirizzi Elettronico e Informatico, ha scoperto la robotica nell’a.s. 2010/2011, ha immediatamente aderito alla rete Robocup jr Italia e lo scorso a.s. ha partecipato con due squadre di alunni del quarto anno alla gara nazionale di Riva del Garda, categoria Rescue A, ottenendo un ottimo risultato. Il percorso di preparazione alla gara e la partecipazione alla stessa sono stati così intensi e formativi da trasformare gli alunni, che sono passati da una fase iniziale di “sto facendo questa attività perché me lo ha chiesto il prof” alla fase finale di “prof se ne vada perché il robot è roba nostra e non abbiamo bisogno di lei” con enorme soddisfazione da parte del suddetto prof. L’interesse è stato tale che la partecipazione è passata da una classe quarta dell’indirizzo Elettronico con la collaborazione di due ragazzi della classe quarta dell’indirizzo Informatico a tre classi dell’indirizzo Elettronico (terzo, quarto e quinto) più l’intera classe quarta dell’indirizzo Informatico con la necessità di organizzare gare di qualificazione.
La sintesi. Considerando la notevole valenza didattica dei due fattori (continuità e robotica) e che entrambe le scuole medie di primo grado dispongono di uno spazio temporale di due ore da poter utilizzare per attività laboratoriali o alternative alla normale didattica, con la totale disponibilità dei dirigenti scolastici e dei docenti, abbiamo pensato di unire i due aspetti e di allargare la continuità didattica alla robotica coinvolgendo due classi seconde, una per ciascuna scuola di primo grado e precisamente la classe IIA della “O. Nelli”, plesso di Gubbio, coordinata dalle insegnanti Craighero Paola, Mancini Lucia (sostegno) e Codignoni Adele e la classe IIAM della “M. Giorgio”, plesso di Mocaiana, coordinata dall’insegnante Tittarelli Tamara.

Finalità

Le finalità del progetto spaziano su un duplice versante: quello della continuità didattica e quello della robotica educativa e possono essere così declinate:

• garantire la continuità educativa e didattica tra scuola secondaria di primo e di secondo grado,
• programmare un progetto condiviso su tematiche di interesse tecnologico-scientifico,
• raccordare metodologie e strategie di verifiche e valutazione,
• concordare la certificazione di competenze per livelli,
• evitare la dispersione scolastica e favorire il successo formativo,
• acquisire i concetti della robotica e quindi il movimento (motori), la lettura del mondo esterno (sensori), la programmazione per mezzo degli strumenti informatici, la riflessione critica su quello che si voleva ottenere e quello che si è ottenuto.

Descrizione delle classi

Classe IIA

La classe IIA della scuola “O. Nelli” appartiene al plesso di Gubbio, è formata da 10 alunni, 5 femmine e 5 maschi. Nella classe sono certificati 3 alunni che usufruiscono dell’insegnante di sostegno, coinvolta nel progetto insieme alle insegnanti di matematica e lettere.
Quando alle docenti è stato proposto di partecipare al laboratorio di robotica erano un po’ preoccupate dato che non si sentivano ferrate in materia, ma hanno voluto comunque mettersi in gioco; soprattutto hanno ritenuto fosse un’ottima opportunità per i ragazzi, in particolare per quelli con più difficoltà.
Tra chi insegna e chi apprende sono sicuramente gli studenti, nativi digitali, ad essere più avvantaggiati nel riconoscere e nell’utilizzare tecnologie innovative per imparare attraverso fonti e metodi che noi, insegnanti più maturi, non abbiamo forse mai conosciuto.
I gruppi di lavoro sono così strutturati: ci sono “I disegnatori” che con la loro fantasia progettano su carta il prototipo di robot da realizzare e i “programmatori”, gli alunni più abili nelle materie tecnico-informatiche a cui è affidata l’attività di programmazione-costruzione.
Un terzo gruppo dedica spazio alla documentazione delle attività, vista soprattutto in chiave di riflessione metacognitiva sulle esperienze già svolte e in corso.

Fig. 1 – Classe IIA.

Classe IIAM

La classe IIAM della scuola “M. Giorgio”, appartiene al plesso di Mocaiana, è formata da 20 alunni, 9 femmine e 11 maschi. Anche in questa classe sono presenti 3 alunni certificati che necessitano dell’insegnante di sostegno e che partecipa con le insegnanti di lettere e di matematica e scienze.
Il progetto nasce dalla collaborazione con l’ITIS “Cassata” di Gubbio, in particolare con il prof. Albini ed alcuni suoi alunni. È stata proprio la scuola superiore a farci conoscere l’iniziativa, con un primo incontro all’ITS, e a farci scoprire un nuovo modo di fare didattica. Abbiamo imparato a conoscere nuovi software, a programmare un robot e a capire la logica che sta dietro ad ogni movimento del robot. La classe è divisa in gruppi: alcuni preparano il report di documentazione, altri scattano le fotografie e fanno dei brevi video relativi all’iter di progettazione del robot, altri i cartelloni con le foto e il diario di bordo. 

Fig. 2 – Classe IIAM.

Il progetto

Il progetto nasce all’inizio del corrente a.s. 2012/2013 quando i nuovi dirigenti prof. David Nadery (ITS) e prof.ssa Isa Dalla Ragione (“O. Nelli” e “M. Giorgio”), proseguendo un lavoro già iniziato lo scorso a.s. dal dirigente Carlo Chianelli, firmano un progetto di collaborazione fra le tre scuole.
Nel frattempo erano stati presi contatti con il prof. Giovanni Marcianò, Capofila della rete Robocup jr Italia e la prof.ssa Simonetta Siega, docente formatrice della rete stessa, per organizzare un convegno a Gubbio dal titolo “Robot…ando per conquistare le competenze”. Il convegno si è tenuto nell’aula magna del nostro Istituto nei giorni 11-12 Dicembre 2012 con la partecipazione di docenti delle scuole secondarie di primo e secondo grado ed ha sollevato vasta eco sugli organi di informazione locale. Nel primo giorno di lavori il prof. Marcianò ha tenuto una conferenza sulla rete e la prof.ssa Siega ha illustrato la robotica educativa e il modo di utilizzarla in classe; metodologia che ha applicato praticamente nel secondo giorno con gli alunni delle due classi interessate al progetto utilizzando il robot Scribbler e suscitando entusiasmi sia da parte degli alunni che dei docenti coinvolti.
Dopo il convegno è partito il processo vero e proprio, organizzato con la seguente modalità operativa: il prof. Roberto Albini insieme a uno o più alunni formatori si è recato presso i laboratori delle classi interessate ed ha collaborato con le docenti e gli alunni alla realizzazione e programmazione, per ciascuna classe, di un robot Lego Mindstorms 2.0 che ha partecipato alla gara nazionale di Pescara 2013 nella categoria Rescue A under 14. La collaborazione con la classe IIA della scuola “O. Nelli” si è svolta dalle ore 14:00 alle ore 16:00 del Lunedì; quella con la classe IIAM della scuola “M. Giorgio” dalle ore 11:30 alle ore 13:30 del Venerdì. Entrambi gli orari sono specifici e dedicati alle attività del cosiddetto “tempo prolungato”.
La collaborazione non ha avuto termine con la gara di Pescara, ma è continuata fino alla fine dell’anno scolastico per formalizzare il percorso ed il processo realizzato, in modo tale da preparare materiale da presentare agli organi collegiali ed alla componente genitori delle scuole interessate.

I formatori

Caratteristica peculiare del processo è il ruolo essenziale svolto da alcuni alunni della classe V Elettronico che hanno messo a disposizione ore del loro tempo libero per partecipare al progetto ed intervenire in laboratorio guidando i lavori di costruzione dei robot, spiegando il funzionamento del software di programmazione, suggerendo modifiche, partecipando in modo attivo ai lavori degli alunni più giovani, confondendosi e quasi immedesimandosi in loro, in una simbiosi che quasi mai avviene tra docenti ed alunni e che invece, evidentemente, si stabilisce tra studenti di età anche molto differenti. E’ stato stupefacente osservare questi formatori al lavoro, vedere il feeling che si stabilisce tra loro ed i giovani alunni che li cercano, ascoltano e si lasciano guidare come farebbero con un fratello maggiore.

Fig. 3 – I formatori
(da sinistra: Fabio Tomassoni, Mattia Montanari, Marco Minelli).

Il processo

Il processo si è sviluppato attraverso varie fasi:

1. Primo approccio con il robot realizzato con la dott.sa Siega in occasione del convegno “Robot…ando per conquistare le competenze” [sito 2] utilizzando lo Scribbler.

Fig. 4 – Alunni al lavoro con la dott.sa Siega.

2. Primi incontri in laboratorio: i formatori mostrano agli alunni il contenuto del Mindstorms 2.0, illustrano le differenze fra i vari componenti (motori, sensori, parti di montaggio, il brick, i cavi collegamento) facendo un parallelo tra il corpo umano con i suoi organi di senso e di movimento ed installano il software della Lego mostrando le funzionalità delle icone principali.

Fig. 5 – Alunni al lavoro con i formatori.

3. Dopo la presentazione dell’hardware e del software pensiamo di partire dai motori che ci sembrano più semplici da gestire e quindi, in considerazione del fatto che la confezione della Lego fornisce tre motori, creiamo tre gruppi per classe ed ogni gruppo è invitato a realizzare un oggetto, a libera scelta, capace di muoversi. Il “cervello del robot” (brick) è fatto girare gruppo per gruppo. Ogni gruppo programma il proprio robot in modo da fargli compiere spostamenti determinati agendo su vari parametri: tempo, numero di giri, gradi di rotazione, ecc. Variando alcuni elementi, come la dimensione delle ruote o la potenza dei motori registriamo differenze di comportamento tra i tre robot e ciò dà spunto per effettuare riflessioni di tipo geometrico e fisico. La risposta degli alunni è entusiasmante. 

Fig. 6 – Costruzione del primo robot.

4. Successivamente cominciamo a lavorare con il sensore di luce/colore e realizziamo un semplice programma con cui i ragazzi esplorano il fenomeno della riflessione su tutte le superfici con cui riescono a venire in contatto, comprese felpe, pantaloni, capelli, e pelle.

5. Visto che il tempo stringe cominciamo a costruire il robot per la gara ma, potendo lavorare con un solo sensore e quindi con un unico robot, si manifesta il problema del coinvolgimento del maggior numero di alunni possibile, cercando di non penalizzare nessuno. La soluzione non è facile perché nel gruppo classe sono presenti personalità molto diverse: l’alunno fortemente interessato ma timido, il poco interessato, l’entusiasta prepotente e così via, per cui, su suggerimento delle docenti, suddividiamo le attività da svolgere fra i ragazzi/e cercando di incoraggiare le loro attitudini: alcuni continuano a lavorare al robot, altri cominciano ad occuparsi della documentazione (foto, report, tabelloni).

Fig. 7 – Realizzazione tabelloni.

6. Siamo a Gennaio inoltrato, stiamo lavorando proficuamente con entrambe le classi quando veniamo contattati dal capofila Giovanni Marcianò che ci propone di esplorare le possibilità di un nuovo robot della ditta MoWay; naturalmente aderiamo con incosciente entusiasmo ed iscriviamo una terza squadra che realizziamo dividendo la classe IIAM del plesso di Mocaiana (scuola Mastro Giorgio) in due gruppi. La scelta è stata realizzata in base al numero di alunni delle due classi.

7. Febbraio: si lavora alacremente, gli alunni e i formatori sono entusiasti, le docenti collaborano, lo scrivente è esausto ma sicuramente ce la faremo (speriamo).

8. Marzo/Aprile: siamo agli sgoccioli, la documentazione è pronta, il programma un po’ meno, nel senso che i robot fanno quello che vogliono (come sempre), il morale è altissimo e sicuramente venderemo cara la pelle e poi, comunque andrà, è stata una bellissima esperienza. A rivederci a Pescara! 

Punti di vista/opinioni

I DIRIGENTI

Sono arrivato come Dirigente all’ITS "M.L. Cassata" il primo settembre del corrente anno scolastico e il docente che per primo è venuto nel mio ufficio a presentare il suo progetto è stato Roberto Albini. Con la sua tradizionale pacatezza, si è messo a raccontarmi di Robot e affini, di come si muovessero, raccogliessero lattine di Coca cola e le gettassero nel secchio dei rifiuti. Io ero lì abbastanza tranquillo, ascoltavo, del tutto digiuno di robotica, mi pareva un bel gioco (da noioso docente di lettere quale ero, sono e sarò). Poi pensai di fargli una domanda intelligente, tanto per partecipare al suo entusiasmo, e gli dissi: "Prof., ma come sono guidati, qualcuno ha un telecomando e funzionano come le macchinine radiocomandate?". Eccola, la domanda intelligente. Nel momento in cui riuscì a spiegarmi che i Robot sono programmati al computer dagli alunni, riconoscono gli ostacoli, seguono le linee, individuano le forme, i margini, i confini, finalmente arrivai a capire che ero di fronte ad un progetto di assoluto interesse. Non era più un gioco, ma didattica, nuova e profumata. Questo da Dirigente mi interessa, oggi, e sono disposto ad ogni tipo di impegno, economico e progettuale: percorrere la strada che conduca da una didattica centrata sui contenuti (e sulle competenze, per chi ha capito cosa siano) ad una didattica spostata sui processi. E’ in questo modo che si incrocia veramente l’abilità, la logica, l’entusiasmo dei nostri giovani, che posseggono cervelli perfettamente logici anche se non riconoscono, spesso, il complemento oggetto in una frase: programmare un robot, prevedere gli ostacoli, anticipare le difficoltà, verificare le soluzioni di programmazione escogitate e, di fronte all’errore, cambiare strada per arrivare finalmente al successo, è un percorso "didattico" di assoluta potenza formativa. C’è già tutto: analisi dei dati, riflessione, ipotesi di soluzione, verifica, feedback, analisi del feedback e modifica della strategia. Ed è un tipo di apprendimento che i pedagogisti amano definire "significativo": l’alunno ha la sensazione di poter realmente incidere sulla realtà che gli viene proposta, sente che il suo impegno avrà un risultato vicino, quasi immediato, tangibile, con il quale potersi confrontare, rispetto al quale modificare il proprio percorso logico fino a renderlo del tutto efficace. Qualcosa di diverso dalle tradizionali "deleghe in bianco" che, quotidianamente, infliggiamo ai nostri alunni: "Prof., a cosa ci serve questo esercizio?" – "Tranquillo, prima o poi te ne accorgerai". Ecco, con la robotica in classe gli alunni se ne accorgono subito, ed è per questo che sono particolarmente motivati, tanto da sacrificare le domeniche, i pomeriggi, le feste, pur di riuscire a portare il loro campione di fronte ad un secchio di rifiuti, con quella maledetta lattina di Coca cola tra le pinze E l’urlo liberatorio della squadra di Rescue ce l’ho ancora nelle orecchie
Buon lavoro a tutti!
David Nadery – Dirigente ITS "M.L. Cassata" – Gubbio

Il progetto di continuità che mi è stato proposto dal prof. Roberto Albini e dal Dirigente David Nadery ha incontrato subito l’interesse di alcune delle mie docenti di materie scientifiche. Nonostante le difficoltà economiche in cui si muovono tutte le scuole, abbiamo capito che era il caso di fare un piccolo sforzo e tentare la nuova strada che ci veniva proposta. La robotica applicata alla didattica poteva essere il veicolo giusto per ridare motivazione ad alunni pigri e con difficoltà, così come poteva diventare una potente forma di approfondimento per gli alunni più dotati e disposti all’impegno. E così è stato: abbiamo fatto lavorare gruppi di alunni in cui la difficoltà si univa con l’eccellenza, sotto il controllo vigile dei docenti e con la supervisione del prof. Albini e dei suoi alunni. Il risultato è stato proprio quello che ci attendevamo: alunni motivati, che esprimono qualità rimaste "sommerse" durante le ore in classe, che non tengono conto di campanelle né orari, e che impiegano tutte le loro risorse per far funzionare i piccoli Robot. Un entusiasmo che ha contagiato anche noi adulti, e che prelude ad un nostro sempre maggiore impegno in questa direzione: l’obiettivo, condiviso con l’ITS "M.L. Cassata", è quello di rendere operativa una rete di scuole in verticale (dalla primarie alle superiori) che lavori con costanza su tale progetto. E i contatti sono già ben avviati anche con il grado di istruzione inferiore: in quel caso saranno i nostri alunni della media a fare da tutor ai colleghi più piccoli. Vi faremo sapere, ma ci sono i presupposti per fare di Gubbio un piccolo laboratorio di robotica applicata alla didattica e sviluppata in continuità tra tutti i gradi dell’istruzione.
Isa Dalla Ragione – Dirigente scolastico scuole secondarie I grado "O. Nelli" e "Mastro Giorgio" – Gubbio

I FORMATORI (ALUNNI SCUOLA SUPERIORE)

L’esperienza è stata costruttiva perché, almeno per una volta, ci siamo confrontati con l’esperimento di fare da professori. E’ stato interessante per il fatto che abbiamo provato a trasmettere la nostra passione e le nostre conoscenze a dei ragazzi che non conoscevano niente riguardo a ciò. Inoltre sia il nostro prof. Albini che le insegnanti delle due scuole hanno mostrato altrettanta passione. Da ciò che ci è stato dato da questi ragazzi abbiamo preso dei nuovi stimoli che ci sono stati molto utili per crescere insieme a loro. Secondo la nostra esperienza abbiamo capito che crescere insieme è molto importante per diventare migliori.

LE DOCENTI CLASSE IIA

Per ora il lavoro sta procedendo bene, i ragazzi organizzati in piccoli gruppi stanno acquistando rapidamente un’autonomia quasi totale, anche grazie all’aiuto del prof. Albini, insegnante presso l’ITS e dei suoi allievi Marco Minelli, Mattia Montanari e Fabio Tomassoni, tutti e tre ex alunni della Scuola media “O. Nelli”.
Le ragazze si sono dimostrate più interessate alla documentazione, sia scritta che grafica, descrivendo nei particolari e con fantasia le varie fasi del progetto intrapreso.
L’alunna con più difficoltà di relazione si è ben inserita e apprende anche guardando gli altri: la robotica, infatti, facilita la socializzazione dei ragazzini diversamente abili con i compagni, superando la difficoltà di lavorare in gruppo e sentirsene parte.
Tutta la classe è quindi entusiasta del lavoro che si sta svolgendo e gli alunni durante la settimana, ricercano notizie e si documentano, per arrivare preparati al lunedì pomeriggio dove mettono in pratica le conoscenze acquisite.

LE DOCENTI CLASSE IIAM

Quando il progetto è stato presentato, gli alunni si sono dimostrati subito entusiasti, mentre le docenti sono state inizialmente un po’ disorientate per la novità dell’iniziativa, ma si sono rese disponibili alla sua realizzazione, mettendosi letteralmente in gioco. Inizialmente abbiamo analizzato il sito della Robocup jr 2013, visionando video delle edizioni precedenti e quindi abbiamo monitorato e documentato tutto l’iter che ha portato alla costruzione e alla programmazione del robot per la gara di Pescara. I ragazzi hanno accolto con entusiasmo l’idea del robot e si sono messi subito all’opera nel progettare, costruire e programmare il robot per la gara. Le ragazze si sono trovate in difficoltà con il software e con la manualità, ma si sono adoperate per la coreografia, per la presentazione del robot e per la descrizione del cammino fatto per arrivare alla gara. Anche gli alunni seguiti dall’insegnante di sostegno hanno mostrato vivo interesse approcciando ad un tipo di lavoro più tecnico-pratico.

GLI ALUNNI

Silvia: ”Mi è piaciuto molto fare questa esperienza soprattutto perché ho imparato ad utilizzare i pezzi della Lego e il programma ed è molto divertente!”.

Giorgio: “Bello perché c’è Fabio e Marco che ci aiutano e ci si diverte”.

Giorgia: “Mi piace molto questo progetto, poter costruire un vero robot è molto divertente e utile”.

Sara: “Il progetto è molto divertente perché si costruiscono robot ed è bello come passatempo e si imparano molte cose”.

Francesco E: “Mi piace molto, fare i robot, e costruirli insieme ai miei amici. E’ molto utile vedere come si costruiscono, per un tempo futuro che verrà. Da quando abbiamo iniziato l’attività “robottando a scuola” ho imparato migliaia di cose”.

Francesco K: “Bella, interessante perché impari”.

Luca: “Questa attività è molto interessante, a me specialmente, mi attira particolarmente. Io vorrei vincere la gara a Pescara, quindi mi impegnerò nel costruirlo”.

Michele: “Bella, interessante perché non l’avevo mai vista”.

Marco: “Il progetto robot è stato molto bello soprattutto quando abbiamo iniziato a costruire il robot. I ragazzi dell’ITIS ci hanno insegnato molte cose nuove”.

Giovanni: “Questo lavoro mi piace perché posso inventare tante combinazioni e realizzare delle macchine seguendo la mia fantasia. Provando e riprovando imparo anche ad utilizzare comandi per fare camminare le macchine secondo un percorso scelto”.

Nicola B: “Bello e fantastico perché posso utilizzare la mia fantasia”.

Anonimo: “E’ interessante fare il robot perché lo devi costruire”.

Riflessioni e sviluppi futuri

Questo progetto è nato come esperimento, fortemente sponsorizzato dall’autore, da entrambi i D.S. del Cassata che si sono avvicendati al termine dello scorso a.s. (Carlo Chianelli e David Nadery) e dalla dirigente delle due classi coinvolte (Isa Dalla Ragione). L’inizio non è stato facile perché coinvolgere docenti su attività praticamente sconosciute, richiedendo un impegno non indifferente, non è cosa da poco, ma, dopo una naturale iniziale ritrosia, dissolta grazie al seminario tenuto a Gubbio dal capofila Giovanni Marcianò e dalla insegnante formatrice Simonetta Siega, la collaborazione è stata totale anche perché il quadro orario della scuola secondaria di primo grado rende disponibili due ore di attività laboratoriali dette “tempo prolungato”.
La risposta degli alunni è stata entusiasmante e tale è rimasta anche quando è stato necessario lavorare su un solo robot, quello da utilizzare in gara, solo che la componente maschile si è dedicata alla realizzazione e programmazione del robot e quella femminile alla documentazione del progetto.
Sicuramente il punto di forza del progetto sono stati i formatori, ragazzi diciottenni disponibili a dedicare quattro ore settimanali del loro tempo libero per partecipare a questa attività. Non sarà facile trovare loro sostituti nei prossimi anni scolastici.
Il progetto è valido? Sarà ripetuto? Al momento siamo ancora in piena attività e non possiamo soffermarci su tali quesiti; presentato il lavoro effettuato agli organi collegiali ed alla componente genitori tireremo le fila di quanto realizzato e, a mente fredda, ragioneremo insieme su cosa e come migliorare, ma di una cosa siamo sicuri: l’avventura è stata profondamente coinvolgente ed emozionante.

di Giulio Vitale

ITCS Erasmo da Rotterdam Bollate (MI) g.vitale@tiscali.it

Nessie2013 è la quinta generazione di robot auto-costruiti all’interno del Laboratorio Permanente di Robotica Didattica dell’ITCS Erasmo da Rotterdam di Bollate. Esso rappresenta la sintesi del percorso didattico seguito in cinque anni di sperimentazione di un progetto di Robotica Educativa. Da una piattaforma iniziale, basata per ragioni di flessibilità su tecnologia FPGA (Field Programmable Gate Array), si è passati a un sistema composito in grado di fornire un terreno multidisciplinare nel quale seminare elementi tecnici di pratica formativa, capaci di influenzare e “contaminare” la programmazione ordinaria curricolare, arricchendola di nuovi spunti e aggiornandola alle problematiche più attuali.

Introduzione

Il Laboratorio Permanente di Robotica Didattica presso l’ITCS Erasmo Da Rotterdam di Bollate, è nato cinque anni or sono con una “mission” fondata sui seguenti obiettivi:

1. Ampliare l’offerta formativa con attività a partecipazione pomeridiana volontaria nell’ambito di un progetto generale, “Scuole Aperte”, per mantenere aperta la scuola anche al di là delle ore curricolari previste dal piano di studio.
2. Sperimentare nuove forme didattiche più coinvolgenti capaci di ribaltare il rapporto standard “docente – studente” senza rinunciare alla qualità dei contenuti.
3. Creare uno spazio capace di simulare il modo di operare di un’impresa che si pone degli obiettivi da raggiungere e che si organizza per perseguirli (progetto Impresa Formativa Simulata).
4. Ravvivare l’interesse verso le materie tecnico-scientifiche caratterizzanti l’indirizzo di studio scelto, mettendo in risalto l’idea che si può imparare divertendosi e che il metodo scientifico si fonda principalmente sulla curiosità verso la conoscenza e sul piacere della scoperta.
5. Offrire uno spazio attrezzato in cui gli studenti hanno l’opportunità di operare in gruppo e di essere parte attiva nella scelta delle strategie da perseguire e nei contenuti da dare.
6. Educare all’autonomia nell’affrontare problemi e imparare a risolverli, assumendosi sia il carico della ricerca delle strategie opportune, sia la necessità di “tenere duro” nel tentativo di superare le innumerevoli difficoltà che la realizzazione di un oggetto completo comporta, ma, nello stesso tempo, di assaporare la soddisfazione di aver portato a termine un progetto complesso che si traduce in un sistema reale funzionante autonomamente.
7. Praticare senza vincoli restrittivi l’idea di una didattica “laboratoriale” basata sul problem solving, in cui questa prassi di lavoro cessa di essere un concetto astratto presupposto e diventa effettivamente ciò che deve essere, cioè un metodo operativo reale in cui lo studente è costantemente coinvolto e il compito del docente diventa soltanto quello dell’orientare, consigliare e indicare possibili soluzioni.

Nel corso dei cinque anni di attività, a fronte di un successo progressivo, che ha visto una crescita costante del numero di studenti coinvolti e dell’interesse verso i contenuti trattati, sono emerse due questioni importanti che richiedono particolare attenzione. La prima consiste nel mantenere costantemente alto l’interesse e la continuità nel succedersi delle varie annate di studenti; la seconda riguarda le relazioni tra le attività del Laboratorio di Robotica con i contenuti dei programmi ufficiali svolti nella didattica ordinaria.
I due problemi non sono del tutto indipendenti e la ricerca della soluzione alla prima sfida ha fornito i criteri su cui fondare la seconda.

Alimentare l’interesse

Una soluzione al primo quesito è stata quella di progettare internamente un nuovo robot ogni anno che tenesse in conto le esperienze passate ma che fosse sempre rivolto al futuro, mantenendo inalterato l’impegno a farlo nascere e crescere nel nostro laboratorio.
Nel 2008 abbiamo iniziato le attività adottando una scelta tecnologica basata sul massimo della flessibilità e della possibilità di evolvere progressivamente, di pari passo alla maturazione della nostra esperienza e al conseguente sviluppo delle competenze.
La soluzione adottata di basare il nostro progetto su un sistema completamente riconfigurabile della famiglia Spartan 3E della Xilinx, si è dimostrata adeguata e, impiegando sempre la stessa scheda di base, abbiamo potuto rimodellare ogni anno i nostri robot, cercando di risolvere i limiti dimostrati da una soluzione in un’altra che fosse in grado di superarli.

La partecipazione a tutte le manifestazioni organizzate dalle Rete di Scuole per la Robocup Jr Italia, da Torino 2009 a Pescara 2013, è stato l’appuntamento culminante che ogni anno ha fatto, prima, da stimolo a concludere il progetto, poi, da incoraggiamento a trasformare il dispiacere della sconfitta nell’entusiasmo della scoperta che è sempre possibile migliorare, ritrovando la carica giusta per superare se stessi.

Fig. 1 – Da sinistra a destra i modelli 2008, 2009 e 2010.

I primi tre modelli sono serviti a tracciare il percorso che i nostri robot “auto-costruiti” avrebbero dovuto seguire, anche se risultano ancora piuttosto “rozzi”.

La nascita della nuova generazione: Nessie 2011

Con Nessie 2011 il lavoro dei ragazzi che man mano si alternavano nelle attività del Laboratorio di Robotica, ha iniziato ad assumere una forma più matura, cercando anche del supporto esterno per la realizzazione delle parte meccaniche, impossibili da gestire internamente con le risorse disponibili.

Fig. 2 – Il modello 2011.

Nessie 2011, presentata a Catania in occasione della Robocup Jr 2011, è dotata di una meccanica solida ma presenta alcune limitazioni. L’ingombro è un po’ eccessivo, e la rende poco agile nelle manovre negli spazi stretti; i sensori di luminosità, realizzati in laboratorio, per l’inseguimento della linea non sono sempre adeguati, specie nel caso di linee con variazioni di direzione corte e rapide.

La prima evoluzione: Nessie 2012

Partendo dai problemi rilevati a Catania, al gruppo dei nuovi partecipanti alle attività del Laboratorio di Robotica, giunti dalla precedente esperienza sulla piattaforma Lego NXT, è stata proposta la nuova sfida di superare questi difetti riprogettando interamente Nessie nell’anno successivo, iniziando dalla meccanica per finire nella dotazione dei sensori, lasciando immutata la piattaforma della scheda di gestione grazie, appunto, alla flessibilità offerta dalla FPGA. Nessie 2012 è stata interamente ridefinita nelle sue interfacce, sia verso i sensori sia verso gli attuatori, offrendo una considerevole quantità di stimoli didattici propagati alle materie d’indirizzo. Infatti i nuovi sensori introdotti (sensore di luminosità a scansione lineare di 128 pixel, accelerometro a tre assi per il controllo dell’assetto, display a colori grafico con touch-screen, gestione dei motori con controllo PID implementato via hardware) hanno offerto spunti interessanti per materie come Controlli, Informatica Industriale, Elettronica.

Fig. 3 – Nessie 2012.

Dal punto di vista dell’architettura di sistema Nessie 2012 si presenta già come sistema completo, molto distante dal primo robot degli esordi del 2008 ma, comunque, sempre basato sulla stessa scheda madre. La figura illustra la configurazione complessiva del microcomputer “embedded” nella FPGA che governa Nessie in cui si possono notare le interfacce verso le periferiche specifiche, personalizzate grazie alla ri-programmabilità hardware della piattaforma scelta e alla possibilità di rimodellarla sulle nuove esigenze.

Fig. 4 – Schema a blocchi dell’intero sistema embedded nella FPGA

Dal punto di vista didattico, con Nessie 2012 si è potuta sperimentare la realizzazione di nuove interfacce più avanzate.
Un primo esempio è stato lo studio delle problematiche concernenti il controllo automatico di velocità PID realizzato in hardware. L’argomento trova uno stretto collegamento con gli argomenti trattati nel corso di Controlli, presente ancora per questi ultimi due anni nel piano di studi dell’Erasmo da Rotterdam, prima della normalizzazione imposta dal nuovo ordinamento.
Un’ulteriore opportunità di approfondimento tecnico è stata l’introduzione dei primi elementi di manipolazione delle immagini, in occasione della valutazione di un sensore di luminosità, realizzato su una struttura lineare di 128 fotodiodi, da impiegare come inseguitore di linea.
In questo caso la sfida proposta agli studenti è stata quella di riconoscere la presenza della linea nera nella stringa dei pixel letti dal sensore e determinarne la posizione relativa per usarla come volante per la definizione della direzione del moto.

Fig. 5 – Esempi d’implementazione di interfacce “custom”, interne al modulo FPGA, per il controllo automatico di velocità e di gestione del sensore ottico lineare a 128 pixel.

Nessie 2013, la fase dell’esportazione dei contenuti: “dai robot auto-costruiti alla didattica auto-costruita”

L’idea di Nessie 2013 è nata nell’anno scolastico corrente durante il quale, alla normale attività di programmazione didattica, si è sovrapposto il problema di cambiare e rimodulare i programmi specifici, sorto in concomitanza con l’entrata in vigore del nuovo ordinamento nel triennio della Scuola Secondaria Superiore.
Il progetto di Nessie 2013, oltre a rappresentare un elemento di continuità alla parola d’ordine “Un nuovo robot auto costruito per ogni anno”, è nato con il presupposto di rappresentare un esempio concreto di come il Laboratorio di Robotica si possa porre in relazione con le materie curricolari obbligatorie ed essere integrato come ambito di sperimentazione, sia nei metodi didattici sia nei contenuti, consentendo alla robotica di entrare ufficialmente nei programmi degli insegnamenti tecnico-scientifici.
I presupposti aggiuntivi, alla base della nascita di Nessie 2013, includono la ricerca di una soluzione ai seguenti quesiti:

• I. L’organizzazione dei gruppi di lavoro per perfezionare e rafforzare l’esperienza acquisita.
• II. L’esportazione delle esperienze del Laboratorio di Robotica nella didattica curricolare sia nel biennio sia nel triennio.
• III. La sperimentazione di nuovi approcci progettuali che tengano conto delle emergenti possibilità tecnologiche proliferate in questi ultimi anni e offerte dai sistemi embedded a basso costo.

Fig. 6 – Organizzazione dei gruppi di lavoro divisi per classi di appartenenza e per piattaforma di sviluppo utilizzata in ognuno di essi.

La riorganizzazione dei gruppi di lavoro

Il Laboratorio di Robotica è stato inizialmente attivato per essere aperto a studenti che volontariamente desideravano vivere questa esperienza, senza alcun vincolo sulle classi di provenienza, proprio per dar loro la possibilità di aggregarsi secondo una ripartizione spontanea delle competenze e in funzione del grado di confidenza reciproca.
Naturalmente col passare degli anni il numero di studenti è aumentato considerevolmente fino a diventare, nel corso del corrente anno scolastico, sufficiente a formare due classi di 15 studenti ciascuna. Ciò ha reso necessaria un’analisi più dettagliata dell’organizzazione dei gruppi di lavoro e della definizione dei contenuti e degli strumenti da utilizzare per ognuno di essi. Il risultato di quest’analisi è stato il primo passo per individuare i collegamenti tra le attività del Laboratorio di Robotica e il corso di studio ordinario, in modo da poter fruire delle sinergie possibili, sia in termini di motivazione che di rafforzamento delle conoscenze, abilità e competenze poste come obiettivi da perseguire dalla programmazione delle attività didattiche.

Per i ragazzi del biennio, si può impiegare la piattaforma NXT con il linguaggio grafico NXT-G, per ovviare alle prime barriere imposte dalla conoscenza di un linguaggio formale e iniziare, fin dal primo anno, con una programmazione “intuitiva”, basate su icone, senza però togliere nulla al rigore logico necessario per utilizzarla.
Per i ragazzi del triennio, i gruppi di lavoro sono stati divisi in due livelli di complessità:

• Per gli studenti terzo anno, si prosegue con la piattaforma Lego NXT, utilizzando però un linguaggio di programmazione più professionale, C o Java, in coordinamento con l’indirizzo scelto dalla programmazione didattica e con le indicazioni dei docenti di Informatica. Per questo livello si può già proporre ai ragazzi la partecipazione alla Robocup Jr Under 19 e la messa a punto di robot autonomi, capaci di svolgere un percorso completo.
• Per i ragazzi del quarto e quinto anno, si propone il passaggio ai robot auto-costruiti, in cui sono richieste conoscenze tecniche più avanzate e una maggiore autonomia di lavoro. Il passaggio agli auto-costruiti può essere fatto in modo progressivo, impiegando i ragazzi più grandi come “tutor” dei più giovani e dividendo i gruppi in modo da sfruttare, da un lato, il progetto dell’anno precedente, migliorandone solo il software, dall’altro avviare il progetto di una nuova generazione che parte dei limiti della precedente.

Dall’esperienza di questi anni si è giunti alla conclusione che un progetto ex-novo di un membro della famiglia Nessie richiede un ciclo di due anni per essere veramente pronto a gareggiare. Il primo anno, vanno risolti tutti i problemi relativi alla sua struttura meccanica, al progetto e ai test di tutte le interfacce elettroniche e dell’assetto complessivo della architettura informatica; il secondo anno, può essere dedicato alle rifiniture strutturali e alla messa a punto di un software di qualità che sia in condizioni di affrontare appieno un regolamento internazionale della Robocup.

La robotica nel biennio degli Istituti Tecnici

Nel biennio del nuovo ordinamento degli Istituti Tecnici sono previste due materie che riguardano il primo contatto con le tecnologie dell’ICT e che possono essere un primo livello di aggancio.

Nella prima, TECNOLOGIE INFORMATICHE, può essere inserito al primo un modulo riguardante una prima introduzione alle architetture di elaborazioni dati, usando un linguaggio di programmazione molto intuitivo, come quello grafico offerto dalla piattaforma Mindstorm NXT.
In questo ambiente, senza vincoli dell’introduzione di strutture formali e procedurali astratte, può essere subito svolta la prima attività di programmazione. I ragazzi possono facilmente essere avviati alla definizione di algoritmi, concentrandosi sulla struttura logica del programma, senza filtri derivanti dalle regole di formulazione. Il linguaggio grafico, peraltro, aiuta a concepire la scrittura di un programma come un insieme di moduli gerarchici e abitua all’analisi “top-down” del problema, indirizzando i ragazzi alla necessità della scomposizione analitica di un sistema complesso e al porre attenzione alle relazioni tra le singole parti.
In questo primo anno l’uso del robot dovrebbe essere finalizzato principalmente allo studio di problemi interdisciplinari, legati non tanto al robot in quanto automa in grado di interagire con l’ambiente in modo autonomo ma, principalmente, come sistema di calcolo interattivo per sperimentare problemi legati ad altre materie scientifiche. Ad esempio, in fisica, l’interazione riguarda non soltanto la dinamica e la cinematica, ma anche tutte le discipline che studiano le leggi fisiche che governano le svariate tipologie di sensori con cui un robot interagisce con l’ambiente (luminosità, infrarossi, ultrasuoni, temperatura, voce, gravità, campo magnetico, ecc.); in matematica serve a dare concretezza a concetti che si riferiscono ai modelli di relazioni tra spazio, tempo e moto. Molto utile a tal proposito è il libro “Imparare con la robotica: applicazioni di problem solving” di M. Moro, E. Menegatti, F. Sella e M. Perona – Ed. Erickson.

La seconda, SCIENZA E TECNOLOGIA APPLICATA, può trarre un enorme vantaggio dall’uso della stessa piattaforma Lego NXT ma iniziando a sviluppare l’idea di robot nel senso più vero della parola, ovvero come progetto di una intelligenza artificiale di supporto alle attività normalmente svolte dall’uomo, dotato di una propria autonomia d’azione e di finalità del proprio comportamento. Si possono introdurre i primi problemi d’interazione con l’ambiente e i concetti di programmazione più avanzata rivolta a problematiche legate al “real time” e al “time sharing", in cui occorre fare fronte alla molteplicità degli eventi paralleli necessari a compiere un’azione finalizzata da effettuarsi nello spazio reale e, quindi, di tutte le variabili aleatorie di disturbo introdotte dall’ambiente esterno.
Si comincia a far considerare quale deve essere il livello di approssimazione necessario per adattare un algoritmo ideale alle condizioni reali. In questo ambito possono essere avviate anche ricerche collaterali, in cui si può studiare come i robot, analogamente a quanto accaduto alle altre tecnologie dell’ICT, stanno uscendo man mano dalle fabbriche per diventare sempre più “robot di servizio” che interagiranno e influenzeranno profondamente la nostra vita quotidiana, esattamente come è successo con i computer, Internet, la telefonia fissa e mobile, la televisione, ecc. Insomma, bisogna preparare i nostri ragazzi perché sappiano accogliere, in un futuro più prossimo di quanto si possa sospettare, l’ingresso dei robot nel loro “universo digitale quotidiano”, con tutti i problemi culturali, etici e sociali connessi.

La robotica nel triennio degli Istituti Tecnici

Naturalmente nel triennio il rapporto diventa più forte e articolato ed è legato alla vocazione specifica della scuola. Comunque alcuni elementi possono essere considerati validi a livello generale. Tra tutti:

• Mantenere il duplice binario: obbligatorio e volontario. Ovvero lasciare sempre uno spazio sperimentale, libero da “vincoli di programma”, in cui i ragazzi si possono organizzare per gruppi di lavoro finalizzato e lavorare con tempi e modalità “laboratoriali”. Cioè fruire di tutti i vantaggi precedentemente descritti della disponibilità di un Laboratorio Permanente di Robotica Didattica nel piano dell’offerta formativa.
• Contaminare i modelli didattici e tecnologici della didattica curriculare con le esperienze sperimentali pomeridiane. Occorre usare la robotica didattica come spazio per mettere alla prova nuovi paradigmi formativi e nuove tecnologie e poterne verificare la valenza. Ciò è particolarmente rilevante in questa fase d’incertezza nella Scuola italiana per contenere i danni di un nuovo ordinamento non ben preparato, programmato e supportato dai necessari sforzi economici per metterlo in atto e per evitare che le nuove discipline nascano su tecnologie obsolete.
• Utilizzare piattaforme di lavoro virtuali basate su tecnologie informatiche al più alto livello di astrazione. I robot devono svolgere compiti sempre più raffinati con livelli di specializzazione sempre più spinta e, inoltre, i tempi di sviluppo devono ridursi. Questo richiede l’uso di piattaforme con un maggior grado di riconfigurabilità e flessibilità, capaci di fruire di strumenti di sviluppo ad alta produttività e di riutilizzo del “know how” già acquisito.
• In ogni caso il “Physical Layer” non può essere ignorato! Nella formazione dei futuri tecnici non possono essere del tutto trascurate le tecnologie che sono alla base del funzionamento dei dispostivi e che formano il telaio su cui poggiare l’intera struttura informatica virtuale.

La sperimentazione di nuovi approcci progettuali negli Istituti Tecnici a vocazione legata all’ICT
Nel nostro caso, operando in un Istituto Tecnico a indirizzo “Informatica e Telecomunicazioni”, la declinazione delle corrispondenze e degli ambiti di sperimentazione si può sintetizzare nei punti seguenti:

• A. Abbandonare fin dal primo anno del secondo biennio, sia nella materia “Telecomunicazioni” sia in “Tecnologie dei Sistemi Informatici e di Telecomunicazioni”, l’approccio classico all’insegnamento dei sistemi digitali basato sulle tecnologie a “logica sparsa” delle classiche famiglie 74xx/4xx di porte logiche elementari, e iniziare, senza indugi, con la progettazione ad alto livello fondata su logiche programmabili, come le FPGA della Xilinx sperimentate nei nostri robot. Le classiche reti booleane, combinatorie e sequenziali, acquistano un altro significato nella formazione degli studenti, abituandoli fin da subito a una progettazione sistemistica e modulare, che tende a valorizzare la ricerca di soluzioni più generali, che forniscono risposte immediate e coerenti per abbreviare il percorso dall’idea creativa alla sua implementazione effettiva.
• B. Sviluppare ulteriormente il modello “System on chip” e/o “Embedded System” partendo da architetture allo stato dell’arte e didatticamente ricche di spunti, come le CPU ARM, usando il Laboratorio di Robotica come primo terreno di esplorazione. Un esempio valido di piattaforma robotica introduttiva, in via di sperimentazione, è il sistema Stellaris EvalBot della Texas Instruments, basato sulla CPU Cortex M3, e dotato di un ricco corredo di materiale didattico.
• C. Introdurre lo studio dei sistemi operativi, usando un ambiente come “Embedded Linux”. Molte piattaforme “low cost” e “open hardware” lo propongono come sistema “rommato” (Raspberry, BeagleBone, CubieBoard, MK800, Olimex, ecc.) e molti nuovi testi proposti nel nuovo ordinamento lo utilizzano come “case study”. Si può fruire di enormi economie di scala e si possono creare laboratori “dinamici”, facilmente riconvertibili, giacché si ha ormai l’accesso a prestazioni confrontabili con quelle di un personal computer con una spesa dell’ordine di grandezza dei 60 Euro.

Ogni studente può avere a disposizione il suo personale sistema di sviluppo, a scuola come a casa.

Nessie 2013

Nessie 2013 è stata concepita tenendo in conto tutti gli aspetti indicati e si propone come modello di riferimento con un’architettura “a livelli” in cui sono presi in considerazione tutti gli aspetti che riguardano il ciclo produttivo completo del robot, partendo dalla parte meccanica, per giungere fino al software.

Fig. 7 – Nessie 2013.

Iniziando dal “Phisical Layer”, l’uso di una stampante 3D permette il progetto meccanico e l’impiego di strumenti CAD per l’ingegnerizzazione del prodotto.
Con le FPGA possono essere sviluppate tutte le problematiche relative alla gestione dell’hardware, modellandolo alle necessità dell’applicazione e di gestione, e implementando il primo livello di protocollo “Data Link” per dialogare con la scheda di gestione su cui è presente il sistema operativo necessario a sviluppare i layers “Presentation” e “Application”.

Fig. 8 – La struttura a “layer” del progetto Nessie 2013: dal “phisical layer” all’ “application layer”. Dalla stampa 3d per il progetto meccanico all’uso di Linux Embedded per lo sviluppo autonomo dell’applicazione.

Nessie 2013 è stata completata quest’anno e competerà nella prossima manifestazione della Rete di Scuole per la Robocup Jr Italia. Essa è il frutto di un fortissimo impegno da parte dei miei studenti del Laboratorio di Robotica di quest’anno, confrontabile con quello dei tecnici di una “avanzatissima start up” operante nell’ambito delle nuove tecnologie e della collaborazione del collega Filippo Bilardo, senza il quale tutte le schede hardware non avrebbero mai visto la luce.
Vorrei infine menzionare gli sponsor del Laboratorio di Robotica senza i quali non avremmo mai potuto trovare i fondi per il nostro lavoro: Futura Elettronica per l’enorme supporto nella ingegnerizzazione della parte meccanica e per la fornitura di sensori e attuatori, Xilinx e Mirifica per il supporto hardware del materiale relativo alle FPGA e ai relativi tools di sviluppo, Texas Instruments per i sistemi Stellaris EvalBot e le schede necessarie al laboratorio di sviluppo per i microcontrollori Cortex M3.
 

di Marisa Di Luca, Ester Vitacolonna, Fiorenza Papale, Renzo Delle Monache, Filomena Mammarella

1m.diluca@unidav.it –  vitacolonna@unich.it, Università “G. D’Annunzio”, Chieti 2fiorenza.papale@istruzione.it  - dellemo@rgn.it – comune47@tiscali.it, Istituto Istruzione Superiore “A. Volta”, Pescara

Le premesse

In questi ultimi anni il mondo della scuola è stato coinvolto (in molti casi travolto) da tutta una serie di novità che, spesso, hanno cambiato la prospettiva dell’insegnamento e di conseguenza dell’apprendimento.
L’idea di una didattica soprattutto trasmissiva, cattedratica non è più adatta per i nostri studenti che hanno sempre più necessità di “guardare dentro le cose”, di “sporcarsi le mani”. La robotica può essere considerata, a tutti gli effetti, una attività innovativa che contribuisce in maniera forte all’acquisizione delle competenze non solo disciplinari, ma anche relazionali, comunicative e che tocca, quindi, aspetti non solo strettamente didattici, ma anche educativi.
Nell’organizzare un’attività di robotica sono sicuramente da privilegiare i cosiddetti “metodi attivi” che respingono il ruolo passivo, dipendente e sostanzialmente ricettivo dell’allievo, essi comportano la partecipazione sentita e consapevole dello studente. Le caratteristiche di tali metodi sono, fondamentalmente: la partecipazione vissuta degli studenti (viene coinvolta la personalità dell’allievo); il controllo costante e ricorsivo (feedback) e l’autovalutazione; la formazione in situazione; la formazione in gruppo.

Le scelte metodologiche

Analizziamo brevemente alcuni dei concetti che sono alla base di una prassi didattica di questo tipo e che si concretizzano in una attività di robotica.
Fra i metodi attivi che più si “adattano” nella impostazione di una esperienza di questo tipo ci sono sicuramente il problem solving, il brainstorming ed il cooperative learning.

Problem solving

Ovviamente in questo caso si intende il problem solving non nel senso “stretto” di risoluzione di problemi, ma nel suo significato più ampio: riuscire a risolvere in qualche modo “situazioni problematiche”. In un’attività di robotica le situazioni problematiche sono sempre presenti: dal come progettare il robot a quali strumenti (hardware e software) utilizzare, a come risolvere gli inevitabili problemi che sono sempre in agguato. Quando si costruisce un robot, si deve progettare una macchina e i problemi che si possono presentare possono essere molti e diversi.
Può trattarsi di un piccolo problema, come seguire un percorso in linea retta in un determinato tempo, oppure di un fatto complesso come, ad esempio, l’interazione con lo spazio. In ogni caso c’è bisogno di comprendere, decodificare la situazione e prendere le decisioni opportune. Tutte le fasi del problem solving cognitivo sono presenti: dalla codifica del problema, alla pianificazione del percorso, alla realizzazione del “progetto” impostato, alla valutazione del lavoro. Non sono da trascurare, però, anche le componenti metacognitive. Nella tabella seguente sono riportate le fasi del problem solving metacognitivo ed alcune domande-stimolo che possono aiutare il gruppo alla riflessione critica.

Tabella 1 – Problem Solving Metacognitivo

Brainstorming

Il brainstorming (cervelli in tempesta) è molto utile quando:

• si vuole fare una ricognizione generale,
• c’è da puntualizzare e riprendere il filo del discorso, per monitorare in ogni istante l’attività,
• si vogliono far emergere le idee per favorire anche tutti gli aspetti legati alla creatività che sono fondamentali nella progettazione di un robot.

Una interessante modalità utilizzabile nel brainstorming è il cosiddetto “pensiero verde e pensiero rosso”. Secondo questa tecnica, la prima fase di brainstorming è svolta applicando il concetto del pensiero verde che serve per far emergere all’interno del gruppo TUTTE le idee (anche quelle che possono sembrare non realizzabili o impossibili). Si stimola l’innovazione senza porre limiti alla fantasia e senza lasciarsi condizionare dai limiti reali. Successivamente, dopo aver elencato e descritto tutte le idee, si passa al secondo step chiamato del pensiero rosso. Durante questa fase si analizzano di nuovo tutte le idee generate precedentemente verificandone la coerenza, la realizzabilità, le risorse necessarie, i tempi, …
Alla fine restano solo le idee praticamente fattibili e su quelle si costruisce il progetto.

Cooperative learning

E’ utile per lo sviluppo integrato di competenze cognitive, operative e relazionali. Non si tratta di un semplice lavoro di gruppo (dove la possibilità di “imboscarsi” è alta); in questo caso ogni componente del gruppo si assume la responsabilità del proprio lavoro e deve essere consapevole che il successo o l’insuccesso di un componente condiziona il successo o l’insuccesso dell’intero gruppo. Il “motto” che caratterizza il cooperative learning è proprio la famosa frase di Dumas: “Tutti per uno, uno per tutti”.
Il metodo a gruppo cooperativo viene indicato come uno dei metodi "a mediazione sociale" (le risorse e l’origine dell’apprendimento sono soprattutto gli allievi); gli studenti si aiutano e sono corresponsabili del loro apprendimento, stabiliscono il ritmo del loro lavoro, si correggono e si valutano, sviluppano e migliorano le relazioni sociali per favorire l’apprendimento. L’insegnante è un facilitatore, un organizzatore dell’attività di apprendimento, tale metodo si contrappone a quello definito "a mediazione dell’insegnante". Le differenze tra i due orientamenti sono rilevanti perché i due punti di vista tendono a differenziare la professionalità e la conduzione della classe. C’è una contrapposizione netta a livello di luoghi e fonti delle conoscenze e delle risorse (l’insegnante o gli allievi), obiettivi e compiti (di gruppo o individuali), disciplina e modalità di partecipazione (impegno individuale o aiuto reciproco), valutazione e responsabilità (valutazione individuale e/o di gruppo). Il cooperative learning ha un sito dedicato: www.scintille.it.

Didattica laboratoriale. Ecco come!

Laboratorialità. Cerchiamo di chiarire cosa si intende in questa sede per “didattica laboratorio”. Ovviamente si parla di uno spazio fisico in cui gli studenti possano lavorare per gruppi, siano nelle condizioni di condividere e collaborare.
Attrezzare uno spazio in questo senso non è cosa complessa; come afferma Marcianò: “Certamente il setting del laboratorio è importante. Spazi e distribuzione degli alunni dovranno essere adeguati al lavoro di gruppo. Ma anche con soli pochi spostamenti dei banchi una normale aula può divenire un buon laboratorio di robotica” [Marcianò, 2011].
Il laboratorio a cui si fa riferimento non è solo un luogo fisico, ma soprattutto un atteggiamento mentale. Una attività di tipo laboratoriale presuppone che:

• possano essere create le condizioni per un apprendimento collaborativo e condiviso;
• ci sia una forte interattività fra docenti e studenti;
• docenti e studenti si trovino a vivere un processo di costruzione della conoscenza;
• si possa porre l’attenzione su alcuni aspetti fondamentali della relazione educativa quali la curiosità, la motivazione, il metodo della ricerca.

Fondamentale è l’atteggiamento nei confronti della tecnologia nella prassi scolastica. C’è ancora resistenza da parte di molti (troppi) docenti all’uso degli strumenti tecnologici nella didattica; tanti sono ancora fortemente ancorati ad un’idea più o meno tradizionale dell’insegnamento. Ma i nostri ragazzi (chiamati appunto “nativi digitali”) ne fanno molto uso e questo non può essere ignorato.
Stiamo vivendo un cambiamento che per certi versi può essere definito “epocale” e non può essere ignorato. Gabrielli focalizza bene il concetto di cambiamento come processo circolare: “Un cambiamento indica un processo, ma i processi sono a loro volta soggetti a cambiamento” [Gabrielli, 2006]. La robotica non si limita ad un utilizzo “passivo” dello strumento tecnologico, ma il suo uso finalizzato alla progettazione del robot e si può tranquillamente affermare che in un’attività del genere c’è “produzione” di tecnologia non solo utilizzo, quindi presuppone un atteggiamento consapevole e critico.
Progettare, all’interno di un curricolo, un’esperienza di robotica educativa può essere considerata un metodo per insegnare (e quindi apprendere) attraverso le attività. Un momento importantissimo del processo di apprendimento può essere considerato, a pieno titolo, quello in cui concretamente gli studenti hanno la possibilità di manipolare oggetti e informazioni, di “mettere le mani in pasta”, di verificare ciò che hanno appreso.
Lo schema seguente sintetizza quanto detto; evidenzia tutte le variabili che entrano in gioco quando si organizza un’attività di robotica.

Fig. 1 – I vari aspetti della robotica.

Tra gli elementi più importanti per una didattica innovativa c’è la competenza.
Come si può definire la “competenza”? Quando possiamo dire che c’è competenza in un determinato ambito? Cosa deve fare un soggetto perché si possa esprimere su di lui un giudizio di competenza? Non c’è uniformità nella sua definizione, ma sicuramente un soggetto competente:

• interpreta la situazione da affrontare,
• progetta le strategie che lo portano alla soluzione;
• prende decisioni coerenti;
• porta a termine il processo.

Una possibile “definizione” del termine – quella data dall’EQF – è la seguente: “Comprovata capacità di utilizzare conoscenze, abilità e capacità personali, sociali e/o metodologiche, in situazioni di lavoro o di studio e nello sviluppo professionale e personale” .
Un soggetto competente, quindi, mobilita conoscenze, abilità e capacità personali per poter affrontare e risolvere situazioni problematiche inedite e spesso contestualizzate. La competenza prescinde dalle discipline e prevede processi di recupero e messa in campo delle risorse nel compito; di integrazione delle nuove conoscenze con le vecchie; di trasferimento dei concetti acquisiti in situazioni inedite. Evidente come un’attività di robotica contribuisca in maniera forte all’acquisizione di competenze.
Appare chiaro da quanto esplicitato che “ambienti” che vedono lo studente affrontare situazioni problematiche da “decodificare”, come può essere la progettazione di un robot, siano particolarmente adatte all’acquisizione di competenze.
In relazione alle competenze chiave e a quelle indicate nel documento relativo agli assi culturali, quali sono le competenze che possono essere coinvolte in una attività di robotica? Le vediamo nello schema in Fig. 2.

Fig. 2 – La robotica e le competenze.

Il progetto

L’IIS Volta di Pescara partecipa alle gare nazionali “ROBOCUP Junior” dall’anno 2010; l’entusiasmo e l’interesse degli studenti sono andati sempre crescendo. Negli anni 2010 e 2011 la partecipazione ha coinvolto solo la specializzazione “INFORMATICA” (il primo anno con la sola classe quinta, il secondo con le classi quarta e quinta), nel 2012 anche le specializzazioni di “ELETTROTECNICA” ed “ELETTRONICA” hanno dato il loro contributo, nel 2013 anche la “MECCANICA” è stata coinvolta. Quindi, negli anni, tutte le specializzazioni hanno partecipato al questa esperienza altamente formativa.
Anche il collegio, all’inizio un po’ timido, ha percepito la valenza formativa di attività di questo tipo, tanto da chiedere per l’anno 2013 l’organizzazione della manifestazione nazionale. Lo schema in Fig. 3 mette in evidenza proprio la crescita dell’interesse e della partecipazione all’interno dell’istituto.

Fig. 3 – La robotica all’IIS Volta di Pescara.

In Fig. 4 un scorcio della manifestazione nazionale dello scorso aprile.

Fig. 4 – ROBOCUP Junior a Pescara, 17 – 20 aprile 2013.

Vediamo alcuni dettagli anche “numerici” del progetto che danno la percezione dell’importanza che tale attività ha acquistato non solo all’interno dell’istituto, ma anche sul territorio regionale tanto da diventare un vero e proprio riferimento della robotica. Il riepilogo, per quanto riguarda le specializzazioni coinvolte ed il numero di squadre partecipanti alla manifestazione nazionale, è riportato in Fig. 5.

Fig. 5 – Le squadre e le specializzazioni dell’IIS Volta di Pescara.

Obiettivi perseguiti

Favorire un uso critico e riflessivo della tecnologia

In attività di questo tipo, gli studenti non si limitano ad usare la tecnologia ma la producono; lo strumento tecnologico diventa “ambiente di apprendimento”. Gli studenti percepiranno la tecnologia non solo come uno strumento “ludico”, ma anche come una “modalità” diversa per imparare.

Far crescere negli studenti la consapevolezza dello spirito di gruppo

li studenti lavorano in piccoli gruppi, ognuno di loro ha un compito e tutti devono contribuire al raggiungimento dell’obiettivo; il lavoro di gruppo è sicuramente un “metodo didattico nel quale la cooperazione tra gli studenti è la variabile significativa” [Comoglio e Cardoso, 2002].

Individuare applicazioni e collegamenti fra le diverse discipline
La robotica NON è una disciplina, ma un’attività che sicuramente aiuta non solo la comprensione delle discipline coinvolte, ma rende significativo (nel senso di Ausbel) l’apprendimento. “La robotica educativa può rappresentare un ambiente di apprendimento per ogni disciplina scolastica”. [Marcianò, 2011].

Imparare a guardare oltre le discipline

Nella progettazione di un robot sono tante le variabili che entrano in gioco e per la sua progettazione e costruzione sono necessarie conoscenze che vanno oltre le discipline.

Sviluppare negli studenti il gusto per la scoperta

Impostare un’esperienza partendo da situazioni problematiche stimola sicuramente anche la creatività, il pensiero divergente. “Vedere la creatività come un modo particolare di pensare, un modo di pensare che implica originalità e fluidità, che rompe con i modelli esistenti introducendo qualcosa di nuovo”. [Fontana, 1996].

Sperimentare attività di peer tutoring

Come noto il peer tutoring è un metodo che vede studenti “che insegnano” ed altri “che imparano”. Risulta essere molto efficace quando si vogliono aiutare i ragazzi a superare un possibile disorientamento iniziale di fronte ad una nuova attività e a fornire aiuto per l’organizzazione e la gestione del lavoro in un contesto inedito.

Sperimentare attività di peer collaboration

Gli studenti si trovano di fronte ad una situazione problematica in cui nessuno di loro ne sa più dell’altro. E’ necessaria collaborazione, condivisione e assunzione di responsabilità. Lo studente non può essere passivo, deve assumere un ruolo responsabile, mettere in campo tutte le sue competenze comunicative, confrontarsi con i suoi compagni e valutare il lavoro di squadra.

Sperimentare attività in verticale

Dare la possibilità ai docenti di confrontarsi, progettare con colleghi di altri ordini di scuola sicuramente favorisce quel raccordo tra i diversi ordini scolastici che manca nel nostro paese. Anche per gli studenti è un’esperienza decisamente formativa; i più grandi mettono in gioco anche le loro competenze comunicative e relazionali nei confronti dei più piccoli.

Favorire un apprendimento per “costruzione” della conoscenza

Afferma Logorio quando parla della “conoscenza”: “Non si tratta più di trasferire pezzi di conoscenza da un luogo all’altro, ma di costruirla durante il processo di interazione tra le persone” [Ligorio, 2010]. Le nuove teorie (a fronte del comportamentismo, del cognitivismo e dello strutturalismo) evidenziano come l’apprendimento, oggi, avvenga non come trasmissione di nozioni, ma come “costruzione”. Risulta evidente che esperienze presentate agli studenti come: situazioni problematiche inedite, in cui devono lavorare in team e necessariamente mettere in campo, ognuno per quello che sa e sa fare, le proprie competenze siano fondamentali per un apprendimento consapevole, quindi visto come costruzione della conoscenza e non come trasmissione di nozioni. Per attività che possono contribuire alla costruzione della conoscenza, l’insegnante diventa una sorta di “ingegnere” che progetta, realizza e fa da guida all’esperienza.

Imparare le regole per una giusta competizione

Gli studenti devono abituarsi a competere, rispettando l’avversario che non deve essere un “nemico”, ma semplicemente uno da battere. Importante è anche abituare i ragazzi a capire e ad imparare dalla sconfitta.

Guidare gli studenti nella formalizzazione concettuale

Quando si organizzano attività come la robotica non bisogna fermarsi alla realizzazione del robot; c’è necessità di aiutare gli studenti a “scovare” i concetti disciplinari che hanno usato, c’è necessità di arrivare alla concettualizzazione, al formalismo.

Reti di scuole. Dimensione nazonale e dimensione locale

L’IIS Volta di Pescara, come già detto, ha organizzato una rete che va dalla scuola dell’infanzia (ultimo anno) alla scuola superiore.
L’aver coinvolto scuole di ogni ordine e grado è stato un fatto veramente importante. Costruire un progetto (un’attività) partendo dalla scuola dell’infanzia per arrivare al quinto anno della scuola superiore favorisce sicuramente quel raccordo, che oggi è fondamentale, fra i diversi ordini di scuola. Ci sono stati alcuni tentativi organizzati dal Ministero per favorire la progettazione di un curricolo in verticale che però non hanno portato i risultati desiderati.
Il riferimento, ad esempio, è ai due progetti ISS (Insegnare Scienze Sperimentali) e M@t.abel (specifico per la matematica). Sicuramente progetti ambiziosi che non hanno portato i risultati desiderati.
Questi tentativi di costruire un curricolo “in verticale” sono falliti ancor prima di nascere. Perché? Le motivazioni possono essere diverse: sicuramente c’è da dire che l’aver centrato il discorso sui contenuti disciplinari e non su un’attività non ha aiutato. I docenti sono rimasti ancorati al loro modo di “fare scuola” e la collaborazione con i colleghi è stata solo sulla carta perché si sono trovati a progettare non attività, ma percorsi prevalentemente disciplinari tenendo conto soprattutto del “programma” che, anche se non è più di fatto “IL” riferimento, assilla ancora molti docenti.
“Verticalizzare” aiuta l’acquisizione di competenze; la competenza è qualcosa che si conquista negli anni partendo dai primi anni di scuola e non solo nell’ultima parte del proprio percorso formativo.
Nella rete organizzata dall’IIS Volta sono state coinvolte le seguenti istituzioni scolastiche: Istituto Comprensivo di Spoltore (PE) (studenti della seconda e terza media), Scuola Media Antonelli di Pescara (prima media), 7° Circolo Didattico di Pescara, Liceo Scientifico M. Curie di Giulianova (TE).
Gli studenti della prima media della Scuola Antonelli e del 7° Circolo di Pescara partecipano solo all’esibizione, non alle gare. Una esperienza di questo tipo risulta importante anche per costruire, negli anni, proprio quel raccordo fra tutti gli ordini di scuola che sicuramente aiuta lo studente nel suo percorso scolastico. Gli studenti dell’IIS Volta e del Liceo Curie partecipano alle gare “Under 19”, quelli dell’Istituto Comprensivo di Spoltore a quelle “Under 14”.
Nel dettaglio, relativamente ai ragazzi che gareggiano, le classi coinvolte sono:

• a) IIS Volta partecipa con 6 classi, terza, quarta e quinta informatica, 2 classi quinte meccanica, 1 classe terza elettrotecnica;
• b) Liceo Curie con 2 seconde (scienze applicate);
• c) Istituto Comprensivo di Spoltore con una selezione fra 3 classi terze e due seconde.

Per quanto riguarda le squadre: l’IIS Volta partecipa con 3 squadre, il Liceo Curie con 2 e l’Istituto Comprensivo con 1. Tutte le squadre sono iscritte alla categoria RESCUE. Il grafico seguente sintetizza i numeri dei partecipanti alle gare Under 19 (vedi Fig. 6).

Fig. 7 – Classi & Studenti Under 19.

Ovviamente il numero degli studenti coinvolti riportati nel grafico si riferisce al numero totale degli allievi delle classi che hanno partecipato.
Le squadre dell’IIS Volta e dell’Istituto Comprensivo di Spoltore gareggiano anche alla manifestazione nazionale di robotica a Roma. Il riepilogo della partecipazione alla manifestazione ROBOCUP Junior 2013 delle scuole abruzzesi è riportato nello schema in Fig. 7.

Fig. 8 – La robotica educativa in Abruzzo.

Le risorse e l’attività

L’attività ha visto gli studenti impegnati, ovviamente in ore extracurriculari, nella progettazione e realizzazione del robot. L’IIS Volta, come scuola capofila, ha messo a disposizione delle scuole della rete le risorse strutturali ed umane.
Tutti i ragazzi hanno utilizzato gli spazi dell’istituto Volta in cui hanno potuto usufruire sia delle strutture sia dei docenti che hanno lavorato con i colleghi “ospiti”.
Per quanto riguarda il Liceo Curie, è stato organizzato anche un corso di formazione “in sede”; i docenti esperti dell’Istituto Volta con alcuni studenti particolarmente brillanti (peer education, peer collaboration), hanno preparato i docenti ed i ragazzi del Curie sulle tematiche relative alla progettazione del robot e alla partecipazione alle gare.
Gli strumenti utilizzati per i ragazzi che partecipano alle gare: il robot è costruito utilizzando il KIT LEGO NXT, software JAVA; gli studenti che partecipano solo all’esibizione hanno seguito il CORSO BASE utilizzando il BEE-BOT e un linguaggio di programmazione “iconico”.

Risultati attesi

Cosa ci si aspetta da questa esperienza?
Per quanto riguarda gli studenti:

• che imparino a competere nel modo giusto, puntando cioè sulle loro forze e sulla loro competenza;
• che facciano tesoro degli errori;
• che il contatto con ragazzi di altre scuole e soprattutto di età diversa li renda più maturi;
• che mettano a frutto quanto hanno appreso in situazioni concrete.

Per quanto concerne i docenti:

• che imparino a collaborare con i colleghi di altre scuole anche di ordini scolastici diversi;
• che imparino a capire che la tecnologia non è un nemico dell’apprendimento, ma che può essere molto utile se utilizzata con senso critico e in modo intelligente.
• Che docenti e studenti diventino una vera “comunità” di lavoro.

Conclusioni e sviluppi futuri

Sicuramente la risposta degli studenti e dei docenti, il loro entusiasmo spingono gli organizzatori a continuare sulla strada intrapresa. Ci sono, quindi, tutti gli elementi per continuare nella organizzazione di attività di robotica ampliando la rete di scuole, puntando soprattutto sulla verticalità, e potenziando il progetto didattico che ha contribuito, negli anni precedenti, alla crescita culturale ed umana dei ragazzi coinvolti.
Per il futuro: l’idea del gruppo di progetto dell’IIS Volta di Pescara è quella di abbandonare il KIT LEGO e di far costruire agli studenti, di TUTTE le specializzazioni, i diversi pezzi per assemblare il robot.