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Robotica educativa e nuovi ambienti per l'apprendimento

Nuove tecnologie e nuovi ambienti di apprendimento

La scuola italiana negli scenari riguardanti le nuove tecnologie didattiche sta progressivamente acquistando, ai diversi livelli formativi un crescente interesse per le attività di Robotica in contesti educativi.

In un’ottica costruttivista la robotica educativa è quel settore della robotica che, attingendo a concetti e contributi di diverse aree disciplinari (tra le principali la cibernetica, l'intelligenza artificiale, la biologia, l'informatica, le neuroscienze e la psicologia ), ha sviluppato strategie didattiche e strumenti tecnologici finalizzati all’apprendimento di  conoscenze, abilità e competenze  disciplinari e trasversali, di avvicinare i giovani alle materie scientifiche e tecnologiche (STEM).

Favorisce i processi di apprendimento stimolando le diverse abilità cognitive, visuo-percettive e motorie e questo è possibile attraverso la realizzazione di robot, oggetti/organismi artificiali in grado di interagire in maniera autonoma con l'ambiente.

Le applicazioni di questo settore hanno avuto un continuo sviluppo in ambito educativo grazie alla diffusione di diverse tipologie di kit robotici con caratteristiche di utilizzo che meglio si adattano ai vari livelli dell’istruzione, ma anche altri contesti e diversi fabbisogni educativi.

Esperienze che utilizzano i diversi set come strumenti di apprendimento e l’idea portante è quella di una mente che possiamo definire “incorporata” e situata in un ambiente esterno con il quale stabilisce rapporti attivi e dialettici. In questa prospettiva i processi cognitivi non possono essere analizzati a prescindere da tale rapporto, di cui occorre invece portare alla luce i complessi meccanismi.

Quadro teorico di riferimento

“Uno dei miei punti fermi centrali è che la costruzione che ha luogo “nella testa” spesso si verifica in modo particolarmente felice quando supportata dalla costruzione di qualcosa di molto più concreto: un castello di sabbia, una torta, una casa di Lego, una società, un programma per computer, una poesia, una teoria dell’universo” (S. Papert, “I bambini e il computer”).

Seymour Papert, uno studioso che ha operato presso il prestigioso MIT (Massachusetts Institute Technology) di Boston, uno dei centri di ricerca che maggiormente si occupa di sviluppo tecnologico e degli effetti che questo ha sulle dinamiche culturali della società odierna. Agli inizi degli anni Sessanta è entrato al Mit fondando con Marvin Minsky il gruppo che si occupava di Intelligenza artificiale.

 È stato merito soprattutto del costruzionismo di Papert l’aver messo in luce il ruolo degli artefatti cognitivi nella costruzione della conoscenza: questa è il risultato di un impegno attivo col mondo attraverso la creazione e manipolazione di artefatti tangibili (siano essi castelli di sabbia, programmi di computer, costruzioni LEGO, composizioni musicali, ecc.), che rivestano un particolare significato personale. In altre parole secondo S. Papert la costruzione che ha luogo nella testa risulta più efficace se è supportata dalla costruzione di qualcosa di concreto.

L’utilizzo di set cibernetici sono risorse cruciali nei nuovi ambienti d’apprendimento, veri “oggetti su cui riflettere” che, attraverso la semplice simulazione e la costruzione di modelli, generano “integrazione cognitiva” attraverso un apprendimento attivo e costruttivo, problematico e contestuale. Una proposta che, implicitamente, tocca in modo chiaramente trasversale modelli, metodi, discipline. La mia esperienza di Robotica educativa in un contesto di scuola secondaria di I° grado si è caratterizzata sostanzialmente come attività di sperimentazione metodologica che ha tenuto conto dei seguenti criteri di organicità e coerenza: possibilità di un reale inserimento nella pratica scolastica, grado di interattività e di coinvolgimento alunni, efficace integrazione degli aspetti multimediali, apprendimento “projet-based”, coinvolgimento di più ambiti disciplinari, rilevanza concettuale e formativa dei contenuti/abilità/competenze, possibilità di organizzare i percorsi didattici per livelli, attività collaborative, “condivisione della conoscenza” (shared minds), “condivisione dei compiti” (division of labour).

Sul piano della sua spendibilità formativa il laboratorio di progettazione robotica  si è caratterizzato per: strategie di ragionamento e di problem/finding e di problem/solving implicate nelle attività di costruzione e programmazione di piccoli robot, la ricerca di scelte razionali e di ottimizzazione delle stesse in attività di progettazione/realizzazione, l’utilizzo di linguaggi specifici della tecnologia, la valorizzazione dello strumento informatico visto non solo come fine, ma mezzo per nuovi e più stimolanti apprendimenti, abituare i ragazzi a lavorare in gruppo per individuare i problemi, scegliere  soluzioni,  verificare i risultati.

Le attività

I primi laboratori di robotica li ho realizzati negli anni ottanta e i materiali a disposizione erano fondamentalmente set meccanici che hanno privilegiato il versante progettuale di apparati meccanici, strutture e macchine.

Successivamente la componentistica disponibile sul mercato si è notevolmente evoluta: 1998, Il sistema LEGO Mindstorms distribuito commercialmente come "RIS" (Robotic Invention System - "Sistema di Invenzione Robotico"), 2001 Lego RCX, 2006 NXT l’evoluzione di RCX. Infine dal 1º agosto 2013 Lego Mindstorms EV3.

Senz’altro la svolta più importante in robotica educativa ha coinciso con la disponibilità sul mercato dei nuovi set cibernetici dotati di un particolare mattoncino intelligente (RCX-NXT). In pratica un piccolo e potente computer travestito da mattoncino Lego al quale si potevano collegare sensori e motori e che rappresentava il “cervello” del robot per controllare i motori e ricevere feedback dai sensori.

Successivamente il mercato ha reso disponibile nuovi e diversificati materiali utilizzati ai diversi livelli scolastici e numerose sono le esperienze realizzate e documentate: tra gli altri  Bee-Boot e Blue-bot, due apine programmabili, per l’insegnamento del Coding per Scuola infanzia, 2008 kit Lego education WeDo, Dash and Dot, i robot amici dei bambini per coding e robotica scuola primaria, 2013 automi programmabili NAO, kit di robotica mobile BYOR basato su Arduino, 2016 Cubetto di Primo Toys start up italiana, LittleBits i “Lego” dell’elettronica.

Pur nell’artificiosità di una differenziazione di tipologie di laboratori i due momenti portanti dell’esperienza che ho sperimentato nelle mie attività di robotica educativa hanno riguardato:

-la progettazione di strutture, apparati, congegni e la soluzione di problemi;

-la programmazione per il controllo di sistemi robotici.

Sono questi gli elementi comuni ed indispensabili affinché l’esperienza evolva a conoscenza e che hanno caratterizzano le attività di robotica educativa. Il giusto dosaggio degli aspetti progettuali/strutturali rispetto ad un approfondimento della parte di programmazione resta un compito dell’insegnante che dovrà equilibrare le attività secondo il contesto in cui opera, le motivazioni, gli interessi e le dinamiche specifiche.

La robotica educativa ha senz’altro sviluppato diversi progetti significativi, ma come area di ricerca in campo educativo deve ancora lavorare su una progettualità di ampio respiro. Necessità, a mio avviso, di una sua collocazione precisa tra i saperi della scuola dell’obbligo attraverso una sua legittimazione curricolare in discipline affini appartenenti all’area scientifico-tecnologica potenziando in tal modo attività fortemente motivanti quali i laboratori scientifici e tecnologici. Nelle attività del laboratorio di robotica occorre tener conto sia del prodotto realizzato, ma soprattutto del processo cognitivo che ha sollecitato. E per far questo occorre tempo.

 

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