team dell’innovazione digitale scuola primaria · · 2019-01-19il pensiero computazionale è...
Post on 30-May-2020
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LA ROBOTICA EDUCATIVAE IL CODING
TEAM DELL’INNOVAZIONE DIGITALESCUOLA PRIMARIA:
4 – Castellana Grotte - ITIS “Luigi Dell’Erba"
Teacher: Maria Addolorata DeleonardisEsperta in Didattica assistita dalle nuove tecnologie (Specializzazione conseguita presso il Politecnico di Milano)
I COMPUTER
I computer sono diventati parte della nostra vita quotidiana, mutandola radicalmente
In meno di dieci anni hanno trasformato per molte persone i luoghi di lavoro, le scuole, le case... tanto che è impensabile farne a meno
I ROBOT
La stessa cosa sta accadendo con i robot che, sempre più spesso, in forme diverse, direttamente o indirettamente, entrano nella nostra vita di tutti i giorni
DEFINIZIONE DI ROBOT
I robot di servizio hanno lo scopo di portare a termine compiti utili per il benessere delle persone (ad esempio, la pulizia di casa o l’assistenza agli anziani)
Nel settore industriale, i robot sono utilizzati per eseguire compiti ripetitivi (ad esempio, catena di montaggio)
• Un robot è una macchina in grado di eseguire compiti in modo più o meno autonomo
COME FUNZIONA UN ROBOT
Un robot è formato da un corpo o struttura portante, uno o più computer, sensori e motori (attuatori)
Per capire come avviene l’interazione tra sensori, computer e motori vediamo un esempio semplificato:
«Un robot esploratore si trova sul ciglio di un burrone. Il sensore di distanza verifica che la distanza è inferiore a un valore stabilito e invia il segnale al computer di bordo che mette in azione immediatamente i motori in retromarcia!
ROBOTICA EDUCATIVA: COS’ÈPer robotica educativa si intende lo sviluppo e l'utilizzo di ambienti di apprendimento basati su tecnologie robotiche.
Tali ambienti sono di norma costituiti da:Robot + software + materiale curricolare
ROBOTICA EDUCATIVA
La robotica educativa permette di far lavorare in gruppo docenti e alunni per apprendere in modo divertente e creativo come utilizzare tecniche costruttive e di programmazione
Queste tecniche serviranno per risolvere problemi e imparare meglio la matematica e altre discipline
L’idea rivoluzionaria di far gestire ai bambini i computer e fornire oggetti in movimento che potessero manipolare facilmente e con i quali sperimentare, nacque al MIT di Boston e dalle idee rivoluzionarie di Seymour Papert con il linguaggio LOGO e una prima tartaruga meccanica programmabile
Poi la tartaruga diventa virtuale e infine con MitchelResnick si realizzano i primi prototipi di LEGO/LOGO
Nei laboratori del MIT sono state realizzate attività ingegneristiche e di programmazione altamente innovative
Da queste esperienze la LEGO Education ha messo in commercio i kit MINDSTORMS (RCX –NXT –EV3) ed è possibile replicare nei laboratori scolastici le esperienze di Papert e Resnick
Proprio perché la robotica sta diventando pervasiva, è importante farla conoscere, a livello di gioco, agli alunni delle primarie e via via in modo più scientifico agli studenti delle scuole secondarie
La didattica utilizzata è quella costruttivista ovvero dell’«imparare facendo»... e sperimentando
Infatti provando e riprovando gli studenti si renderanno conto degli errori e potranno correggerli
L’errore diventa uno stimolo per trovare nuove soluzioni
PERCHÉ LA ROBOTICA EDUCATIVA?
La robotica educativa è interdisciplinare, infatti sono coinvolte almeno le seguenti discipline: Matematica Scienze Tecnologia Informatica
permette di lavorare in gruppo Si potranno assegnare compiti specifici a ogni
alunno/studente e anche quelli che hanno difficoltà (BES o DSA) potranno essere coinvolti
UN «PERCHÉ» PIÙ «CURRICOLARE»…
Processi di apprendimento «project-based» Nella scuola d’infanzia e nella primaria
l’insegnamento del pensiero computazionale fornisce un quadro entro il quale ragionare su problemi e sistemi.
Insegnare il coding significa insegnare a pensare in maniera algoritmica, ovvero insegnare a trovare e sviluppare una soluzione a problemi anche complessi.
Il pensiero computazionale è alla base di gran parte dell’informatica e la comprensione di come “pensare in modo computazionale” offre una preziosa sensibilità sul funzionamento dei computer.
IL CODING
Coding= codice informatico = programmazione
La programmazione (coding) è un’attività fondamentale della robotica educativa: i robot devono seguire le istruzioni impartite attraverso un programma (codice o code)
I nativi digitali hanno imparato a usare il computer e i tablet fin da piccoli
Usare non significa necessariamente capire come funzionano e purtroppo nella stragrande maggioranza dei casi alunni e studenti oggi li “usano” ripetendo automaticamente una serie di passaggi per collegarsi con i social network, effettuare chat, scaricare musica e giochi… senza percepire la potenzialità degli strumenti che hanno nelle loro mani
Circa il 98% dei ragazzi non conosce assolutamente cosa può fare un computer, cosa significa programmare, la differenza tra linguaggio di programmazione e programma (ad esempio Word) non solo nelle definizioni ma non sa spiegarlo nemmeno con parole proprie o praticamente
E’ questo il motivo di un vasto movimento partito dagli Stati Uniti e sponsorizzato da big dell’informatica (Bill Gates e altri) ma anche dal presidente Obama per far imparare il coding ai ragazzi
La scuola è il posto giusto per farlo, infatti nella Buona Scuola si parla esplicitamente di introdurre il pensiero computazionale
L’uso della programmazione, della robotica e del gioco servono per risolvere problemi concreti e far capire, ad esempio, che la Matematica è di fondamentale importanza in tutte le attività umane.
Il gioco è una componente che permette di verificare come i concetti matematici tradizionali non sono soltanto teoria, ma strumenti fondamentali nelle applicazioni pratiche
L’errore non è un tabù ma uno stimolo per ricercare nuove soluzioni (imparare a imparare) e acquisire nuove competenze
Imparare a programmare deve diventare una risorsa per gli alunni di oggi per farli diventare non solo utilizzatori attivi dei dispositivi ma soprattutto sviluppatori di nuove idee, di nuovi software
Gli elementi che caratterizzano la robotica sono: Didattica interdisciplinare Apprendimento per scoperta Situazioni continue di problem solving Attività laboratoriale
la robotica educativa può diventare, grazie al grandecoinvolgimento degli alunni, il modo più sempliceper creare un ambiente di apprendimentoinnovativo, creativo e divertente
ROBOTICA EDUCATIVA E CODING PERTUTTE LE ETÀ
ROBOTICA EDUCATIVA PER TUTTI
Per introdurre la robotica nella scuola primaria sarebbe utile far iniziare i bambini già dagli ultimi anni dell’infanzia con l’ape Bee-Bot / Blue-Bot
E’ la versione reale della “tartaruga” di Papert
Gli alunni dalle terze alle quinte classi della primaria potranno prendere confidenza con la costruzione di oggetti e la loro programmazione con il kit e il software LEGO EducationWeDoe WeDo2.0
Gli studenti degli ultimi anni della scuola primaria e delle scuole secondarie di primo e secondo grado potranno cimentarsi con il più complesso e coinvolgente kit LEGO Education EV3 a vari livelli, con la costruzione e la programmazione dei robot
QUANTE ORE?
Le attività di robotica possono essere inserite nell’orario curricolare perché è prevista per ogni classe un’ora settimanale di informatica
Trattandosi di un’attività trasversale, si potrebbe anche collegare con educazione motoria, musicale e geografia (ad esempio con Bee-Bot o Blue-Bot)
Un’attività di robotica per gli alunni più grandi può essere programmata in 20 -25 ore, anche pomeridiane
Al termine di queste attività l’alunno dovrebbe essere in grado di far muovere il robot in avanti, indietro, di farlo ruotare, fargli seguire un percorso e utilizzare anche qualche sensore
I KIT SPERIMENTATI IN CLASSE:
Bee-Bot -> Infanzia / Primaria (5 - 6 anni) LEGO EducationWeDo-> Primaria (7 - 9 anni) LEGO EducationEV3 -> Primaria/ Secondaria (9 -16 anni)
BEE-BOT / BLUE-BOT
Bee-Bot e Blue-Bot sono due piccoli robot programmabili, sprovvisti di sensori ed in grado di eseguire 5 semplici azioni:
AVANTI, INDIETRO (di 15 cm), GIRARE A DESTRA E SINISTRA (di 90 gradi) oppure rimanere fermi per 1 secondo
BLUE-BOT
Blue-bot riesce anche a girare di 45°(sia verso destra che verso sinistra) e oltre che «on board» si può programmare anche da tablet.
COME FUNZIONA
Il robot è in grado di memorizzare una sequenza di azioni (fino a 40)
Ogni azione è costituita da una delle cinque azioni elementari
Per programmare il robot l’utilizzatore deve semplicemente premere i 4 tasti corrispondenti in sequenza
Il robot è dotato anche di altri due tasti: -Il tasto GO, che attiva l’esecuzione della sequenza-Il tasto CLEAR che cancella la sequenza di azioni
programmata Il robot emette un suono ogni volta che un’azione
viene eseguita e gli occhi lampeggiano quando la sequenza viene completata
L’APP
L’app associata a Blue-Botscaricabile gratuitamente (in ambienti iOSe Android) consente di programmare digitalmente il robot e osservarlo poi agire o concretamente o in un ambiente di simulazione
Evidenzia: • La sequenza di azioni e i comandi
che vengono eseguiti• La possibilità di editare la
sequenza di comandi senza doverla rigenerare da capo
• La possibilità di osservare l’azione della sequenza corrente in corso di esecuzione
VANTAGGI La sua semplicità lo rende facilmente utilizzabile dai 4
anni in su Sviluppa implicitamente problem finding* e problem
solving (es: superare un ostacolo, buttare giù dei birilli, ecc)
In un contesto di «didattica tradizionale» può essere utilizzato per: Compiere le prime astrazioni di eventi ordinati Verificare la correttezza del proprio pensiero Facilitare la narrazione di storie Rappresentare lo spazio esplorato Esercitarsi con le prime operazioni matematiche,
creare ritmi, etc.
* Il problem finding è quella fase che comprende l'individuazione e la definizione di una situazione problematica a partire proprio dalla decisione di fermarsi a pensare
L’apina viene fatta muovere all’interno di un reticolo così che sia più facile calcolare il numero dei “passi” che deve compiere per spostarsi (mettendo in campo la capacità operativa)
L’apina viene fatta muovere in uno spazio “aperto” e non delimitato(mettendo in campo la capacità di astrazione)
COME IMPIEGARLO: MATEMATICA
Linea dei numeri Addizioni e sottrazioni Associazione numero / quantità CLIL
GEOMETRIA
Astrazione di figure Ragionamenti e
scoperte suscitate da esperienze pratiche
Consapevolezza fisica delle figure geometriche
NON SOLO MATERIE SCIENTIFICHE
Orientamento spaziale
Geografia Teatralità Storytelling
ALTRI BENEFICI
Comunicazione Problem-solving Lavoro di gruppo Responsabilizzazione
ECCO ALCUNE DOMANDE FATTE AGLI ALUNNI:
Cosa succede quando l'apina è nella tua stessa direzione e la fai girare a destra?
Cosa succede quando l'apina è rivolta verso di te e la fai girare a destra?
Cosa succede nella rotazione di 2 volte a destra e sinistra?
Cosa succede nella rotazione di 4 volte a destra o a sinistra?
Ovviamente si poteva provare e vedere se la risposta coincideva con l’ipotesi
In caso di difficoltà la prova sollevava ogni dubbio e c’era gioia nel verificare che la risposta era corretta
ATTIVITÀ INTRODUTTIVE
ATTIVITÀ A TEMA
Si inizia con alcune attività introduttive facendo capire agli alunni come avviene il trasferimento di energia dal computer (elettrica) tramite porta USB al motore (energia meccanica) e alle ruote dentate
Poi si spiega il software e alcuni blocchi Per le prime esperienze sono sufficienti i blocchi Via e
Motore in direzione oraria
Si può proporre una semplice costruzione con una ruota dentata piccola (8 denti) e una grande (24 denti) e far verificare a quale velocità gira la ruota piccola rispetto alla grande.
DOMANDE
1.La ruota piccola gira in senso ______ ?2.La ruota grande gira in senso ______ ?3.Le due ruote girano alla stessa velocità?4.Se non girano alla stessa velocità quale delle due
è più veloce e perché?
LE DODICI ATTIVITÀ SONO SUDDIVISE INQUATTRO TEMI:
Macchine sorprendenti (Scienze) Animali selvaggi (Tecnologia) Giocare al calcio (Matematica) Storie avventurose (Linguaggio)
LA TROTTOLA
La costruzione comprende oltre alla trottola anche la manopola per farla girare
Sulla manopola(M) c’è una ruota che si ingrana con la ruota della trottola (T). In quale caso la trottola ruota di più?
Ruota grande (M)Ruota piccola (T)
Ruota piccola (M)Ruota grande (T)
Ruota grande (M)Ruota grande (T)
L’attività sperimentale farà verificare immediatamente le ipotesi fatte e gli eventuali errori
PROGRAMMA PER LA TROTTOLA
Vai – Motore in direzione oraria – Fai sentire il rumore del motore – Aspetta che il sensore di movimento veda il movimento della trottola e se vero, spegne il motore
ROBOTICA IN CLASSE CON LA LIM
Utilizzando la tecnica del brainstorming, si fanno esaminare ai bambini i pezzi nella scatola: il motore, gli assi, le rotelline, gli ingranaggi, dando loro la possibilità di formulare ipotesi e provare a spiegarne la funzione.
Dopo aver mostrato l’animazione iniziale, si propone di costruire con i mattoncini, il protagonista: Leo.
Ogni gruppo esegue il lavoro seguendo le istruzioni sullo schermo della L.I.M. presente in aula, quindi, a turno: Osservano attentamente il disegno alla L.I.M; Cercano i pezzi indicati; Orientano correttamente il pezzo in costruzione; Attaccano il pezzo indicato.
Terminata la costruzione, i bambini, trascinando e unendo i blocchi del programma,
creano la sequenza che permette i movimenti del robot e infine collegano il cavo USB direttamente al PC.
SCRATCH E WEDO 1.2: INSTALLAREL’ESTENSIONE
PER SPIEGAZIONI ED ESEMPI SULL’USODEI BLOCCHI:
HTTPS://WIKI.SCRATCH.MIT.EDU/WIKI/LEGO_WEDO_BLOCKS
LEGO EDUCATIONWEDO 2.0 È un set per la scuola primaria con il quale si
possono costruire modelli tramite mattoncini LEGO e animarli grazie a motori, sensori e ad un software di programmazione ad icone che comunica via Bluetooth con i modellini creati.
Include 40 ore di lezione già pronte all’uso e uno strumento di editing per creare le proprie lezioni.
Età consigliata: 7 –12 anni
COMPOSIZIONE DEL KIT
Il set base WeDo 2.0 è formato da un box di mattoncini LEGO® e da un software per la programmazione
Questa configurazione risulta ideale per far lavorare assieme 2 studenti
COMPOSIZIONE DEL BOX
Il box è costituito da 280 mattoncini LEGO Education di varie forme e colori: Tecnici (ruote dentate, assi, …) Decorativi (fiorellino, ciuffi d’erba, …) Elettronici (1 motore, 2 sensori, 1 mattoncino/hub di connessione al
dispositivo di programmazione)
Inclusi nel box un vassoio contenitore per ordinare i mattoncini una volta usati ed un foglio con l’elenco di tutti i i pezzi contenuti nel kit (immagine e quantità)
ELEMENTI ELETTRONICI
Un mattoncino/hub di connessione al pc/tablet, un motore, due sensori (inclinazione e movimento), sono questi gli elementi che faranno prendere vita al vostro modellino
SOFTWARE
Il software include le attività di base per iniziare
LEGO EDUCATIONWEDO2.0 LEGO Education con il
nuovo kit hanno inserito sostanziali migliorie
Non solo si possono realizzare progetti senza essere collegati fisicamente al computer (tramite Bluetooth) ma è possibile utilizzare anche un tablet, in sintonia con le nuove Cl@ssi 2.0
Max e Mia (i personaggi che hanno guidato i progetti in LEGO Education WeDo) si trovano adesso in un laboratorio scientifico con tutta una serie di strumenti e filmati per spiegare come devono essere effettuati gli esperimenti scientifici
Come prima attività è importante far capire agli alunni il funzionamento dei motori, del sensore di inclinazione e di movimento
Per questo motivo sono suggerite, nella fase iniziale, tre costruzioni di un rover chiamato Milo
Milo con il sensore di movimento
Milo con il sensore di inclinazione
Nello Science Lab sono presentate idee innovative per far capire agli alunni come gli scienziati si occupano di risolvere problemi molto complessi quali:Inviare un rover su MarteUsare sottomarini in acque profondeFar volare droni in un vulcano
IL SOFTWARE
Il software è simile a quello di LEGO Education WeDocon alcune modifiche
I blocchi sono gli stessi, scorrono su una sola linea e ci sono più opzioni per i sensori
Un’altra grande novità è la possibilità di usare la macchina fotografica e l’introduzione di strumenti di documentazione all’interno del software Testi Foto Video Screenshot
SUGGERIMENTI PER INIZIARE
Prepara un armadio, un carrello, o altro spazio per conservare le costruzioni e sistema lo spazio necessario in aula per il progetto
Prepara strumenti di misura (righelli o metri), per la raccolta dei dati
Dai il tempo necessario agli alunni per memorizzare i modelli e metterli a posto al termine di una sessione (1 e ½ o 2 ore per ogni sessione di lavoro)
Organizza il lavoro in gruppo (3/4 alunni per ogni kit) e assegna un ruolo a ognuno in modo che siano favorite le capacità di collaborazione e cooperazione.
Suggerimento per alcuni ruoli: Costruttore: cerca e assembla i mattoncini Programmatore: realizza il programma Scrittore: documenta i passi del progetto Relatore: prepara la relazione finale mettendo
insieme foto e video e spiega il progetto
LEGO Education propone di suddividere ogni progetto in tre fasi:
Esplorazione Creazione Condivisione
Puoi ovviamente modificarle secondo le tue esigenze e dare più o meno spazio ad altre fasi
PROGETTI SCIENTIFICI IN CLASSE Dopo la costruzione di Milo
vengono proposti otto progetti con le spiegazioni per la costruzione e suggerimenti per il programma
1. Forze2. Velocità3. Costruire strutture
robuste (contro terremoti)4. Metamorfosi della rana5. Impollinazione 6. Paratia per prevenire
inondazioni7. Soccorso dopo disastrosi
eventi metereologici8. Riciclare
Forze
Metamorfosi della rana
Impollinazione
Differenziare i rifiuti
LEGO EDUCATIONWEDO2.0 ECURRICULUM
Le attività svolte con LEGO WeDo2.0 sono interdisciplinari e permettono di portare avanti e sviluppare parecchi argomenti riportati nelle indicazioni nazionali per il curricolo della scuola del primo ciclo e secondaria di primo grado: Scienze (argomenti proposti dal kit) Tecnologia (argomenti) Informatica (i robot vanno programmati) Matematica (numeri, operazioni/calcoli, logica) Italiano (messaggi del robot, comprensione dei problemi e
documentazione) Inglese (software, ricerche su Internet… i risultati sono
quasi sempre in inglese) Arte e immagine (comunicazione, aspetto del robot,
colori, suoni)
LEGO MINDSTORMS EDUCATIONEV3 Con gli studenti più
grandi si aprono spazi notevoli di attività con la robotica e anche i kit LEGO Educationdiventano più sofisticati, sia come costruzioni (pezzi Technic), sia come programmazione grafica ad oggetti..
LEGOEDUCATIONRCX –NXT –E Il primo kit di robotica LEGO MINDSTORMS
Educationè stato l’RCX(anni ’90) La versione successiva è il LEGO MINDSTORMS
Education NXT(ancora attivo in molte scuole) La versione attuale è LEGO MINDSTORMS
EducationEV3
LEGO MINDSTORMS EDUCATIONEV3
IL KIT È COMPOSTO DA:
Centinaia di pezzi LEGO Technic (travi, piastrine, ingranaggi, assi, elementi di bloccaggio, pioli)..
Il computer EV3 2 motori grandi –1 motore medio 2 sensori di contatto 1 sensore di colore/luce 1 sensore di distanza ad ultrasuoni 1 sensore giroscopico
IL SOFTWARE EV3 HA UN AMBIENTE DIPROGRAMMAZIONE GRAFICO
UN PROGRAMMA SI COSTRUISCEMETTENDO INSIEME I BLOCCHI:
3 modalità
2 valori di input
BLOCCO MOTORE GRANDE -MODALITÀ
ROBOTICA EDUCATIVA ED INCLUSIONE
La robotica è una disciplina ampiamente riconosciuta e apprezzata nel contesto della dispersione scolastica e dell’inclusione giovanile
Inoltre, il naturale appeal che i robot esercitano sui ragazzi, rende il processo di apprendimento più divertente ed appagante, permettendo di costruire un percorso stimolante, perfetto per motivare anche gli studenti meno inseriti nel contesto scolastico
La robotica è in grado di coinvolgere attivamente gli studenti nelle lezioni, aumentando il loro interesse per l’ambiente scolastico
Favorisce il dialogo, la comunicazione, il confronto attivo degli studenti su tematiche curricolari e non, agevolandone l’integrazione e la capacità di relazione e comunicazione
L’elaborazione di un processo complesso obbliga gli studenti a sviluppare il proprio pensiero critico e ad imparare ad esporre il proprio lavoro a compagni ed insegnanti
ROBOTICA COME?SCRATCH
Un linguaggio semplice, intuitivo, grafico, sviluppato dal MIT di Boston e ormai utilizzato da bambini in tutto il mondo
Utilizzando Scratch gli alunni fanno matematica (mettendo in evidenza calcoli, angoli, assi cartesiani, numeri casuali, logica)
SCHERMATA INIZIALE DI SCRATCH
SCRATCH CON ESTENSIONILEGO EDUCATION WEDO
I BLOCCHI DI SCRATCH
La programmazione è visuale Per realizzare un programma si trascinano
blocchi che hanno forme e colori diversi La risposta è immediata
alcuni esempi: Il blocco iniziale (colore
marrone), a forma di cappello, con la bandiera, rappresenta il blocco di avvio
Il blocco di colore viola serve per visualizzare le risposte
I blocchi per i calcoli aritmetici hanno il colore verde (operatori)
I blocchi sono sagomati, così possono incastrarsi uno nell’altro
SCRATCH E MATEMATICA
Attraverso Scratch si possono imparare a risolvere problemi e far avvicinare gli alunni (anche quelli che ritengono la matematica un’arida disciplina) ai concetti base della logica e della matematica in generale
Inoltre si possono far acquisire in modo sperimentale concetti che si studieranno molto più avanti negli anni (ad esempio in quarta elementare le coordinate cartesiane)
QUAL È L’ORDINE NELL’EFFETTUARE ICALCOLI?
I risultati sono diversi se moltiplichiamo 3 per la somma di (4 + 5)3 * (4 + 5 ) = 27
Se invece moltiplichiamo 3 * 4 e aggiungiamo 5 otteniamo(3 * 4) + 5 = 17
Al posto delle parentesi le operazioni fatte per prima sono quelle che si trovano in blocchi che stanno più in alto.
Siccome i risultati sono immediatamente visibili, si possono ripetere tante prove con valori diversi per far capire l’ordine dei calcoli agli alunni
SCRATCH E LA LOGICA
costrutti logici “e” / “o” True = vero
SCRATCH E LE FUNZIONI
I numeri casuali
SCRATCH E LA GEOMETRIA
La geometria locale, corporea: Avanti – Indietro – Destra – Sinistra Disegnare un quadrato (lato 50 passi)
SCRATCH E LE VARIABILI
Si possono creare facilmente le variabili Ad esempio la variabile lato
E far capire come la variabile può cambiare il valore all’interno di un programma
SCRATCH E LE PROCEDURE
Creare una procedura per disegnare quadrati o altre figure geometriche
Creare una procedura per disegnare poligoni regolari con la grandezza del lato e numero lati variabili
CREARE SPIRALI CON VARIABILILATO E ANGOLO
SCRATCH E I GIOCHI
Creare e giocare con i labirinti
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