BAMBINI E ROBOT. Giusy Dompé, Laura Gullino, Lucia Papalia, Luisa Pezzuto

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1 BAMBINI E ROBOT Giusy Dompé, Laura Gullino, Lucia Papalia, Luisa Pezzuto Docenti di Scuola dell Infanzia e di Scuola Primaria Circolo Didattico Beinasco - Gramsci Introduzione La scuola dovrebbe riuscire a confrontarsi sempre con i cambiamenti e le innovazioni per essere in grado di fornire risposte formative adeguate alla realtà sociale e culturale che gli allievi vivono e nella quale si troveranno ad operare. 1 È a partire da queste considerazioni che cinque anni fa è stato inserito nel piano dell Offerta Formativa del Circolo Didattico di Beinasco il progetto di Robotica che prevede l uso, da parte degli alunni, di vari tipi di robot programmabili durante le attività scolastiche. Da anni avevamo cominciato a potenziare le scuole Primarie e dell Infanzia del Circolo in termini di hardware, software e formazione del personale in campo informatico. Abbiamo rilevato però che tutto ciò che con i bambini riuscivamo a realizzare (utilizzo di programmi di videoscrittura, fogli di calcolo, disegni, ecc.) rischiava di risolversi nel computer stesso. Il rischio dunque era che la macchina diventasse il fine delle attività; noi invece volevamo fortemente educare i bambini a riconoscere nelle tecnologie il mezzo. Era necessario quindi trovare uno strumento ludico che fosse per i bambini tecnologicamente appetibile, che li attirasse senza renderli fruitori passivi ma soggetti attivi che costruiscono, progettano, pensano, provano e verificano. Per la nostra generazione i robot appartenevano, per lo più, ad un mondo di fantasia e di fantascienza, per i nostri alunni i robot sono diventati molto più concreti: giocattoli che si trovano comunemente in commercio, che eseguono gli ordini che gli sono stati impartiti dai loro costruttori ma che non sono in realtà controllabili dal bambino che può giocarci solo seguendo alcune regole prestabilite. I robot proposti a scuola hanno la particolarità di essere dei giocattoli che per funzionare devono essere programmati direttamente dai bambini, alcuni anche costruiti in base a caratteristiche diverse e particolari, consone al tipo di movimento e/o di percorso che si vuole che facciano. 1 Feuerstein R., Non accettarmi come sono, Sansoni Editore, Milano, 1995

2 I bambini hanno accolto con entusiasmo la proposta dei robot in classe e la loro curiosità ci ha permesso di progettare un percorso didattico articolato che li ha visti protagonisti nell ideazione e nella programmazione dei robot. La costruzione che ha luogo nella testa spesso si verifica in maniera particolarmente felice quando supportata dalla costruzione di qualcosa di molto più concreto: un castello di sabbia, una torta, una casa di Lego, un programma per computer, una poesia, una teoria dell universo.... (Seymour Papert) Esperienze nelle scuole Le attività che prevedono l utilizzo a fine didattico di piccoli robot vengono proposte in tutte le scuole dell Infanzia e in tutte le scuola Primarie del Circolo e coinvolgono i bambini dai cinque agli undici anni. Il fascino esercitato dai robot sui bambini fa sì che anche gli alunni della scuola dell'infanzia possano fare esperienze inoltrandosi in un mondo scientifico mediante un approccio divertente. Attraverso queste esperienze abbiamo potuto constatare come i bambini mettano in gioco le loro attitudini creative, la loro capacità di comunicazione e con la regia attenta dell'insegnante, anche la disponibilità alla cooperazione. Nelle scuole dell Infanzia viene utilizzato il Bee-Bot, una piccola ape di plastica, che a prima vista sembra un giocattolo come altri ma che in realtà è un robottino. È programmabile in modo semplice e immediato, premendo in sequenza i tasti posti sul dorso, sui quali sono disegnate delle frecce che corrispondono alle direzioni avanti, indietro, destra e sinistra. Fig.1 Il Bee-Bot Ogni azione in avanti o indietro determina rispettivamente uno spostamento del Bee-Bot di 15 cm e ogni azione destra o sinistra una rotazione relativa di 90 ; si possono programmare fino ad un massimo di 40 azioni. L ape viene introdotta nell attività scolastica come elemento fantastico durante l attività di laboratorio: risulta strategico e fondamentale il numero ridotto dei bambini poiché ciò consente una migliore partecipazione ed un loro più puntuale coinvolgimento.

3 I bambini hanno la possibilità di conoscere, toccare, manipolare e sperimentare liberamente l uso dei tasti. In concomitanza a questo primo approccio con il robot, i bambini svolgono un attività di gioco motorio che permette loro di vivere con il corpo esperienze di direzione e lateralizzazione; con i bambini risulta inoltre sempre molto significativo osservare come la lunghezza del loro passo vari a differenza di quello del Bee-Bot (azione conseguente alla pressione del tasto avanti o indietro) che è sempre lungo uguale. Dopo questo primo momento di conoscenza del Bee-Bot vengono introdotti dei cartelloni (vedi figura 2), suddivisi in quadrati di 15 cm circa di lato, che propongono ambienti diversi nei quali il BeeBot si può muovere. Fig.2 Esempio di cartellone I bambini imparano quindi a programmare i movimenti dell ape per fare in modo che si sposti sul cartellone secondo un percorso stabilito, utilizz ando i tasti del Bee-Bot. Pervengono così naturalmente all utilizzo di un primo semplice codice poiché sostituiscono la freccia corrispondente alla direzione con le parole: avanti, indietro, destra e sinistra. Il Bee-Bot è sempre inserito all'interno di storie che si adattano alla progettazione didattica. È diventato, ad esempio, uno dei personaggi principali nel Progetto Ambiente. Infatti uno dei cartelloni proposti rappresenta l'orto, in alcune caselle sono disegnati gli ortaggi, in altre gli attrezzi, gli insetti o i fiori.

4 Il bambino decide autonomamente il percorso e quindi quali caselle far percorrere al Bee-Bot per raggiungere quella casella con la figura prescelta. Quasi sempre le attività vengono proposte Fig.3 Una bambina programma un Bee-Bot sotto forma di gioco. Sono possibili diverse varianti che partono spesso anche dalla fantasia e dalla creatività dei bambini. Un gioco consiste nel racchiudere in un sacchetto le figure rappresentate sul cartellone. Il Bee-Bot viene posto sulla casella d inizio, quindi a turno i bambini estraggono un immagine che il robot deve raggiungere. In seguito possono essere associate alle figure dei numeri e la scelta avviene tramite il lancio di dadi. Un'altra esperienza è incentrata sul racconto di favole: sul cartellone vengono posizionate immagini di personaggi o momenti di favole; l'insegnante legge brevi frasi che descrivono e corrispondono ad un'immagine del cartellone, il bambino deve mandare il Bee-Bot sulla casella giusta. È importante sottolineare come questo simpatico robot a forma di ape sia uno strumento didattico utile allo sviluppo della percezione spaziale e della logica, ma non solo. Il bambino è anche chiamato a mettere in atto strategie risolutive, deve ipotizzare un percorso, possibilmente il più breve, e così comincia a confrontarsi in modo spontaneo e ludico con il concetto di aggiunta e/o diminuzione riguardo alle azioni da far svolgere al robot. Il percorso attuato nella scuola Primaria propone per la classe prima ulteriori attività con il Bee Bot, che diventa anche strumento di raccordo interdisciplinare. Nella scuola Primaria, in continuità con la scuola dell Infanzia, è quindi possibile proporre nuove attività con l'apina che in tal modo diviene uno strumento di conteggio sulla retta numerica, fornendo un supporto visivo ai bambini che così possono prevedere, programmare ed effettuare movimenti in avanti e indietro. Il piccolo robot può anche essere il protagonista di storie da inventare e da scrivere, può assumere infatti ruoli e travestimenti diversi, può muoversi in scenari ideati e realizzati dagli stessi bambini. A partire dalla classe seconda e per tutta la terza, viene proposto ai bambini lo Scribbler, un robot programmabile dotato di ruote indipendenti, di led luminosi, di fotocellule capaci di rilevare e seguire fonti luminose, di trasmettitori a raggi infrarossi per Fig.4 Lo Scribbler individuare ed evitare ostacoli, di sensori di linea posti sulla base del

5 robot che gli permettono di seguire una traccia nera, su uno sfondo bianco. Di particolare utilità risulta il foro centrale presente nello Scribbler: in esso è possibile inserire un pennarello che, con il movimento effettuato dal robot, può lasciare traccia su un foglio del percorso effettuato, da questo il nome: "Scribbler Robot", ovvero robot che scarabocchia. Fig.5 Interfaccia grafica per lo Scribbler La novità introdotta dallo Scribbler è la necessità di utilizzare il computer per programmarne gli spostamenti attraverso un interfaccia grafica. I bambini sono dunque avviati ad una programmazione iconica: la programmazione del Bee-Bot avveniva con la pressione di tasti, per la programmazione dello Scribbler devono provvedere con la scelta delle icone (comandi) adatte. In modo del tutto naturale i bambini cominciano a manipolare grandezze variabili. Occorre infatti impostare in termini di grandezza la direzione, la velocità e la durata del movimento. Con gli appositi comandi, oltre al movimento, è possibile attivare l accensione e lo spegnimento delle luci, la riproduzione di sequenze sonore e, con l ausilio di procedure più complesse, è possibile impostare cicli di ripetizione o di scelta a seguito di un interrogazione (ad esempio, se c è un ostacolo, allora gira a destra ). Lo Scribbler propone 8 programmi dimostrativi. Utilizzando tali programmi si può osservare il robot in azione e avere un idea delle potenzialità; questa fase di osservazione costituisce il primo approccio al robot. In seguito i bambini, consapevoli delle possibilità di movimento dello Scribbler, possono utilizzare il software di programmazione e collegare le varie icone corrispondenti a semplici comandi. Ad una fase di progettazione, Fig.6 Lo Scribbler legge la traccia

6 nella quale sono stati stabiliti i movimenti e le azioni che si vuole far eseguire al robot, segue la fase di realizzazione che si concretizza in espliciti diagrammi di flusso. Facendo muovere lo Scribbler è possibile disegnare linee rette e/o curve oppure figure geometriche, applicando e sperimentando le conoscenze possedute. È evidente che attraverso il canale del gioco e del divertimento possono essere veicolati contenuti disciplinari, relativi all aritmetica e alla geometria, di elevato valore per quanto riguarda la maturazione delle capacità logiche e di problem solving. Nelle classi quarte e quinte viene introdotto il robot RCX della LEGO che si ottiene utilizzando i famosi mattoncini, con cui i bambini hanno familiarità, uniti all unità centrale programmabile, costituita da un blocco contenente il micro-processore (vedi fig. 7). L RCX può eseguire azioni programmabili attraverso il computer, con dei comandi molto simili a quelli usati nel LOGO e usati normalmente (avanti, indietro, ciao ). In breve tempo i bambini apprendono e padroneggiano il linguaggio, rendendosi conto dell importanza e della necessità di rispettarne le regole ortografiche Fig.7 L unità centrale dell RCX della LEGO e sintattiche (il comando avanti funziona, vai avanti no; il comando avanti (15) funziona, avanti15 no). Inutile scrivere di come questa richiesta di positivamente precisione al possa estendersi linguaggio adottato quotidianamente. L RCX favorisce quindi la creatività nella fase di costruzione e l accuratezza nella fase della programmazione. In un esperienza condotta in due classi quarte, composte da 22 alunni ciascuna, i bambini hanno operato sia in classe, che nei corridoi, che nella palestra, in situazioni e in spazi diversi che

7 hanno presentato diverse condi-zioni. Le dimensioni dei locali e le diverse tipologie di pavimento hanno richiesto continui adegua-menti nella costruzione dei robot e nella loro programmazione. I bambini hanno eseguito le attività rivelando grande creatività nella ideazione e nella costruzione dei robot, e una buona dose Fig.8 Un robot realizzato con l RCX della LEGO d intraprendenza nella fase di programmazione. Ogni classe ha lavorato in gruppi formati da tre o quattro allievi. Tale modalità ha fatto emergere in modo evidente particolari dinamiche relazionali fra i componenti del gruppo. In alcuni casi tali dinamiche sono risultate positive e funzionali al gruppo, in altri casi invece sono risultate d ostacolo al sereno svolgimento del lavoro. I docenti si sono così resi conto di come in quest attività non si trattasse tanto di bilanciare i gruppi in termini di maggiori e/o minori competenze dal punto di vista scolastico in senso stretto, quanto di formare squadre di elementi con capacità diverse, non conflittuali fra loro, in grado di contrattare le proposte dei singoli per giungere ad una soluzione di lavoro unica e condivisa. Conclusioni Dalle iniziative messe in atto in questi anni nell ambito del Progetto Robotica abbiamo constatato che gli alunni assumono un ruolo da protagonisti nelle attività e centrale nell attività, poiché non devono adeguarsi alle richieste dell insegnante, che assume il ruolo di consulente, ma devono scegliere mediando con i compagni i percorsi risolutivi. Liberi da vincoli i bambini, sulla base di poche istruzioni preliminari, hanno sempre avviato l esperienza in modo immediato. Un ruolo fondamentale ricopre il gruppo di allievi che collaborano nella costruzione e nella programmazione del robot. È importante che siano presenti in modo equilibrato capacità di intuizione, analisi, astrazione, comunicazione e realizzazione. La padronanza di un metodo collaborativo è l elemento chiave per operare. Ognuno svolge un ruolo indispensabile in base alle proprie attitudini e capacità. L insegnante è un mediatore, il suo compito non è quello di fornire risposte e/o soluzioni o trasmettere nozioni ma predisporre occasioni e stimolare gli allievi ad osservare, a porsi domande, a creare collegamenti e ad individuare strategie. Una caratteristica fondamentale Fig.9 Bambini al lavoro con l RCX della LEGO

8 della robotica è l assenza di soluzioni prestabilite. Ogni nuova situazione offre spunti e opportunità diverse, che possono essere affrontate e risolte in modo diverso. Il percorso di scoperta non è lineare ma è una ricerca continua, non procede per tappe obbligate ma per tentativi ed errori. In tale contesto anche l errore assume una nuova valenza. Quando il robot non esegue quanto previsto risulta evidente ai bambini che c è qualcosa di sbagliato, senza bisogno di una valutazione esterna al gruppo o della supervisione dell insegnante, ed è chiaro che bisogna apportare degli aggiustamenti. L errore non è il risultato dell azione di uno solo ma di un gruppo, perde quindi la connotazione fortemente negativa legata al singolo e diventa una nuova sfida e uno stimolo a ricercare insieme una strategia di risoluzione; nell attività robotica l errore diventa un occasione per raggiungere in modo più consapevole il successo. Bibliografia Feuerstein R., Non accettarmi come sono, Sansoni Editore, Milano, 1995 Marcianò G., Robotica a scuola, Rassegna dell Istruzione, Le Monnier, Milano, 2005, Papert S., The Children s Machine, Basic Books, USA, 1994 Papert S., Logo Philosophy and Implementation, Logo Computer Systems Inc., Canada, 1999; traduzione italiana a cura di G. Marcianò.

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