Spesso - tra i ragazzi di scuola media, e non solo - non c'e'
una comprensione profonda di molti concetti che riguardano argomenti
di ordine scientifico e tecnologico; la causa di cio' probabilmente sta nel fatto che sono relativi a fatti e fenomeni
che non sempre possono essere direttamente osservati e facilmente
sperimentati nella loro complessita'.
L'ipotesi di lavoro da cui parte un laboratorio di robotica in
ambito educativo e' che gli studenti possano far propri questi
concetti in modo piu' consapevole interagendo con oggetti concreti
e quindi migliorare il loro apprendimento: in questo caso
attraverso la costruzione, la programmazione e l’utilizzo di
oggetti artificiali (robot) che siano in grado di assumere ed
evolvere in uno specifico contesto comportamenti intelligenti.
Questi laboratori si collocano nell’ambito di una disciplina
relativamente giovane, la Robotica Educativa, uno dei settori di
sviluppo emergenti della Robotica. Date le sue caratteristiche,
la Robotica interessa oggi molteplici ambiti: dall’industria
(robotica industriale), all’ambiente domestico (domotica), alla
medicina (robotica biomedicale, che può avvalersi anche di
tecnologie di telepresenza, nursebot), alle applicazioni militari
(v. p. es. droni, robot artificieri), all’intrattenimento (v. p.
es. Sony Aibo ERS-7, il cucciolo robot da compagnia), alla
ricerca in mare (recupero relitti, archeologia sottomarina),
all’esplorazione spaziale ecc.
Finalita'
Le finalita' di un laboratorio di microrobotica sono molte:
- avvicinare gli studenti al mondo della ricerca;
- abituarli al metodo sperimentale;
- facilitare la lettura di fatti o fenomeni nell’area scientifica
e in quella tecnologica attraverso la costruzione di modelli;
- stimolare le loro capacita' di schematizzare, descrivere
"problemi", utilizzare codici sintetici e condivisi;
- incoraggiare la ricerca di scelte razionali per risolvere i
problemi e di ottimizzazione delle strategie in attivita' di
progettazione/realizzazione;
- promuovere un atteggiamento attivo (la scienza e' soprattutto
curiosita'!) basato sull’osservazione e sulla scoperta e orientato
al raggiungimento di una crescente riflessione, consapevolezza e
auto-valutazione dei propri processi;
- rinforzare le capacita' descrittive e documentative;
- potenziare la capacita' di lavorare in gruppo, migliorando le
competenze comunicative interpersonali e quelle collaborative e
cooperative;
- aumentare la propria autostima attraverso la sdrammatizzazione
dell’errore, riconsiderato semplicemente come uno dei momenti
dell’apprendere (la scienza e' fatta di prove che possono portare
a successi ma anche a errori e riconsiderazioni/ri-calibrature).
Rispetto ad altri strumenti didattici, l’utilizzo dei robot può
inoltre agire fortemente sulla motivazione dei ragazzi e favorire
la socializzazione attiva: essere nella condizione di poter
effettivamente governare una macchina intelligente e di dover
fare scelte in grado di determinarne il funzionamento puo' infatti
essere uno stimolo molto potente alla partecipazione e al lavoro
collaborativo.
Tutte queste finalita' possiedono una valenza specifica per l’area
scientifica e per quella tecnologica, ma hanno anche - dal punto
di vista metodologico, intendendo il laboratorio come un ambiente
di apprendimento dove gli studenti possono realizzare attivita' di
condivisione, riflessione, metacognizione e documentazione - un
carattere trasversale alle discipline.
Obiettivi
- saper progettare strutture complesse (elementi di logica), come
i robot, in grado di muoversi e di interagire con l’ambiente;
- saperle costruire fisicamente (manualita' fine), utilizzando i
kit Lego in dotazione (elemento principale di questo kit e' il
mattoncino intelligente NXT che può essere collegato tramite
bluetooth e porta usb al pc e via cavo a diversi tipi di
mattoncini speciali: motori, sensori ottici, sensori per il
riconoscimento sonoro, sensori di contatto, sensori di
prossimita');
- saper utilizzare correttamente i linguaggi di programmazione
(software LEGO MINDSTORMS NXT) per controllarne il funzionamento.
Attivita'
Gli incontri si svilupperanno attraverso lezioni interattive e -
soprattutto - l’esplorazione guidata e lavori di piccolo gruppo
in situazione di problem solving. Il numero dei ragazzi
partecipanti a ciascun gruppo sara' definito in base al numero dei
kit disponibili (un buon rapporto kit/ragazzi sembra essere
quello 1/3) .
Le attivita' laboratoriali saranno incentrate su due momenti
portanti:
- la soluzione di problemi di tipo meccanico e la realizzazione
di strutture;
- la programmazione al computer.
Fasi del lavoro svolto dai gruppi
- presentazione, osservazione, analisi-esplorazione della
componentistica
- familiarizzazione col linguaggio/software di programmazione
- costruzione e programmazione guidate di robot, seguendo
istruzioni date
- invenzione autonoma di robot: scelta dei traguardi da
raggiungere, formulazione di ipotesi, progettazione,
realizzazione meccanica degli oggetti artificiali, programmazione
- collaudo e verifica dei robot realizzati
- osservazione, riflessione (sul comportamento dei robot - sui
concetti scientifici e tecnologici) ed eventuale riprogettazione,
sulla base degli errori riscontrati
- collaudo e verifica definitivi
- documentazione dell’esperienza, sia in itinere che finale
Metodologia e strumenti pedagogici
Il riferimento teorico principale della Robotica in contesti
educativi (Robotica Educativa) sono i mondi artificiali
d’apprendimento e il costruzionismo di Seymour Papert, a sua
volta derivato dalla concezione costruttivista dell’apprendimento
di Piaget.
Papert - inventore anche del linguaggio LOGO e della ben nota
Tartaruga - in particolare ha messo in luce il ruolo determinante
della creazione e della manipolazione di oggetti tangibili e
condivisibili di vario tipo (gli “artefatti cognitivi”) nella
costruzione della conoscenza.
Versione evoluta di strumenti progettati per “imparare facendo”,
i set cibernetici sono “veri oggetti su cui riflettere” e possono
essere risorse importantissime in ambito didattico. Infatti,
attraverso la progettazione e la costruzione di modelli
favoriscono - in modo simile a quanto accade anche in un
laboratorio LOGO - un apprendimento:
- attivo: caratterizzato da un coinvolgimento emozionale
motivante e quindi maggiormente capace di generare conoscenze
profonde e durature;
- contestuale: non astratto, strettamente legato alle condizioni
laboratoriali concrete (in questo senso, il laboratorio di
microrobotica si caratterizza - rispetto alla simulazione - per
una stretta adesione alle situazioni reali, con tutte le loro
variabili);
- costruttivo: i ragazzi saranno incoraggiati a formulare ipotesi
(partendo dalle proprie preconoscenze e dai risultati delle
attivita' laboratoriali), a verificarle in piccoli gruppi nel
corso delle diverse sessioni di lavoro e a documentarle. In
questo modo verra' stimolata la loro capacita' di esplorare e di
diventare attivi co-costruttori di conoscenze, stabilendo anche
autonomamente traguardi individuali, rafforzando la propria
autostima, ottenendo soddisfazioni personali e - soprattutto! -
divertendosi;
- problematico: le attivita' dei ragazzi procederanno secondo il
metodo del problem solving, collaborando tra pari. Il ruolo dei
docenti sara' soprattutto quello di fornire elementi per stimolare
i processi di apprendimento e di facilitare l’instaurarsi di
condizioni favorevoli allo sviluppo di una conoscenza aperta, non
pre-definita.
Valutazione
La verifica degli obiettivi trasversali sara' effettuata nei
consigli di classe, per evidenziare gli eventuali progressi
maturati dai ragazzi nel saper lavorare in gruppo, nella
socializzazione ecc.
Quella degli obiettivi specifici sara' attuata invece attraverso:
- l’osservazione sistematica dei ragazzi nel corso delle diverse
sessioni di lavoro
- l’analisi, la valutazione e l’autovalutazione dei prodotti
(robot) realizzati in piccoli gruppi.
