Ministero dell Istruzione, dell Università e della Ricerca

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1 Ministero dell Istruzione, dell Università e della Ricerca ISTITUTO COMPRENSIVO VITTORIO VENETO I Scuola dell infanzia, primaria e secondaria di I grado Via dello stadio, VITTORIO VENETO (TV) Codice fiscale Codice meccanografico TVIC Tel. 0438/ Fax 0438/ dirigente@daponte.tv.it - segreteria@daponte.tv.it - e- mail:ctpvittorio@daponte.tv.it SCUOLA SECONDARIA DI I GRADO LORENZO DA PONTE IL ROBOT TI DA UNA MANO Ins. Referente Prof. Roberto Rizzo in collaborazione con la Prof.ssa Lollo Roberta, Donatella Collodel e Sergio Zambon. 1

2 1. Quadro di riferimento. L impiego de i robot nella didattica offre interessanti vantaggi derivanti dalle caratteristiche del mezzo. L applicazione della robotica sviluppa negli studenti un atteggiamento attivo verso nuove tecnologie esaltando il lavoro di gruppo, la cooperazione fra gli studenti. I giovani apprendono rapidamente se hanno a che fare con oggetti concreti piuttosto che operare su formule e astrazioni. Il lavoro sui robot mantiene vivo l interesse scientifico sviluppando la manualità e il lavoro cooperativo, per altro la multidisciplinarietà che si può operare in tale ambito, fa assumere agli studenti un atteggiamento moderno e attivo verso le nuove tecnologie alla scoperta di attitudini personali e rispondenti ai bisogni della società contemporanea. 2. Insegnanti coinvolti. Gli insegnanti coinvolti nel progetto sono: Prof. Roberto Rizzo di Educazione Tecnica Prof.ssa Roberta Lollo di Scienze Matematiche Collodel Donatella Docente Vicario Zambon Sergio (DSGA) Borsoi Sonia insegnante di scuola primaria Petrella Maria Cristina insegnante di scuola primaria 3. Alunni coinvolti. Parteciperanno le sei classi seconde dell Istituto e gli alunni iscritti sono 73. Si fissano perciò 6 gruppi da 12, da suddividere in due turni per tre gruppi di due insegnanti con un massimo di due ore per ogni lezione. I corsi inizieranno lunedì 17/01/ Finalità ed obiettivi. La robotica è un settore che sta acquistando sempre maggior importanza scientifica, economica e culturale ed è una delle chiavi dell attuale sviluppo industriale e tecnologico. Essa riunisce competenze provenienti dai settori più disparati come la meccanica, l elettronica, l informatica, la fisica, le scienze, ecc. La finalità è quella di avvicinare i giovani alla cultura scientifica stimolandone l interesse, la curiosità curando le abilità e le competenze in settori specifici. In sintesi gli obiettivi sono: Coinvolgimento degli alunni nello studio delle materie scientifiche e tecnologiche imparando-facendo; Integrazione fra alunni di diverse origini culturali; Sensibilizzazione degli alunni su temi etici riguardanti l utilizzo dei robot nella vita dell uomo; Creazione di artefatti robotici attraverso la promozione della creatività artistica. Costruire condizioni di apprendimento contestuale e problematico; Stimolare la capacità di apprendimento attraverso il recupero dell errore; Stimolare la curiosità e il desiderio di indagare su fenomeni reali mediante, dispositivi meccanici e logici, costruiti dagli stessi studenti. 2

3 SAPERI COINVOLTI INFORMATICA MATEMATICA TECNOLOGIA ARTE LETTERATURA SCIENZE Linguaggio di Programmazione Lego NXT La comunicazione La risoluzione di problemi L analisi del moto Gli elementi Relazioni tra spazio, tempo e velocità L attrito Trasmissione del moto Fasi di progettazione e realizzazione di un progetto sul riciclo dei rifiuti Rivestimento artistico robot su tema di progetto -Visione filmato di fantascienza - Riflessioni sulla roboetica 5. Percorso didattico. Il percorso progettuale coinvolge le seguenti discipline e prevede: Ambito scientifico-matematico Matematica Le fasi di lavoro sono costantemente contraddistinte da problemi che si pongono, sia dal punto di vista concettuale che pratico e dalla ricerca continua di soluzioni. Entrano in gioco nella risoluzione di situazioni problematiche, diagrammi di flusso, sequenze logiche delle operazioni che dovranno condurre alle soluzioni, misurazioni, verifiche e valutazioni degli errori. Nell analisi del moto dei robot entrano in gioco anche i concetti di proporzionalità, di relazione tra grandezze, di movimento rigido sul piano. Il moto rettilineo viene descritto con l ausilio del concetto di vettore, il moto curvilineo viene descritto definendo, come nella rotazione sul piano, il centro della rotazione, il verso e l ampiezza. Riferimenti a contenuti di fisica. Conoscenze: condizioni di movimento di un corpo ed elementi che lo caratterizzano; moto rettilineo uniforme, il moto curvilineo e il moto vario; velocità e accelerazione; relazioni tra spazio, tempo e velocità; rappresentazione grafica dei diversi tipi di moto; risoluzione di semplici problemi sul moto dei corpi; origine e propagazione dei suoni; natura dei suoni; caratteristiche dei suoni; risoluzione di semplici problemi riguardanti i fenomeni acustici. La luce e il colore L occhio Diagrammi di flusso Circonferenza e archi di circonferenza Il quadrato 3

4 Il triangolo essere in grado di adottare strategie per la soluzione di problemi rielaborando soprattutto gli errori commessi; essere in grado di riconoscere, ordinare e classificare forme e grandezze; saper scegliere i dati utili alla risoluzione di una situazione problematica; saper utilizzare il linguaggio specifico della disciplina; saper realizzare una relazione per la presentazione dei dati finale. Ambito tecnologico Fasi di progettazione e realizzazione del progetto, da realizzare anche in orario scolastico, si alterneranno nei vari momenti di lavoro: nell assemblaggio dei robot entrano in gioco capacità, attitudini, spirito di osservazione e manualità. Conoscenze: l attrito radente e volvente; i metodi, le proprietà e gli effetti delle trasmissioni del moto; il funzionamento e le applicazioni di alcuni dei più importanti meccanismi per la trasmissione del moto da una forma all altra; rapporto di trasmissione; essere in grado di comprendere e manipolare i componenti dei robot; essere in grado di leggere e comprendere l abaco dei pezzi componenti i kit dei robot; conoscere la struttura del computer e delle periferiche; saper utilizzare il pacchetto applicativo Mindstorm; saper costruire alcuni modellini sugli organi di trasmissione del moto (Leonardo). In ambito linguistico: I riferimenti alla letteratura fantascientifica e la storia della robotica offrono una ulteriore motivazione ai ragazzi; la produzione di elaborati scritti induce all uso corretto di termini specifici anche in contesti non prettamente scientifici. essere in grado di comprendere ed analizzare le situazioni e gli argomenti; essere in grado di individuare relazioni; essere in grado di comunicare nei vari contesti scolastici e non; imparare a collaborare esprimendo il proprio parere rispettando l idee altrui al fine di raggiungere un obiettivo comune; comprendere messaggi verbali e non; saper analizzare e sintetizzare i contenuti proposti; saper esporre in modo corretto e pertinente con proprietà di linguaggio scientifico. Ambito Artistico saper usare le tecniche espressive saper inventare il soggetto del tema di progetto, con la propria fantasia saper produrre messaggi espressivi personali. 4

5 6. Metodologia di lavoro. Fasi Presentazione del progetto e prima fase di assemblaggio del robot 2 ore Strategie didattiche (cosa fa l insegnate) Presenta il percorso didattico Conduce una riflessione introduttiva sulla robotica (cenni storici, definizioni) Suddivide gli alunni/e in gruppi Visione di filmati con protagonisti i robot anche di esperienze precedenti Presenta il kit Lego Mindstorms e valuta la classificazione dei pezzi Costruzione del robot utilizzando il manuale di dotazione Cosa fa lo studente Assiste alla presentazione Interviene per la richiesta di chiarimenti Prende appunti Lavora in gruppo rispettando i tempi e l opinione dei compagni Si informa sulle modalità di costruzione dei robot Ultima la costruzione del robot come da schemi del manuale, alternando i ruoli di lavoro all interno del gruppo Progettazione e programmazione del robot 6 ore Presenta il software spiegando come il computer comunica con l NXT Illustra il linguaggio utilizzato iniziando dalle istruzioni base, descrivendo le icone relative all azionamento dei motori con l uso dei comandi di movimento in avanti, indietro, giro a dx e sx. Impartisce le modalità di inserimento dei programmi sul robot con cavo USB Introduce il concetto di direzione di marcia e di rotazione/angolo di rotazione Combinazioni di movimento usufruendo delle funzioni: direzione, sterzata, potenzavelocità, durata Sottolinea la necessità di assegnare proprietà ai motori con indicazione delle porte a cui vengono collegati e il verso della rotazione. Riflette con i ragazzi su come far curvare il robot: i due motori saranno azionati con versi di rotazione contrapposti. Propone esercizi sulla costruzione di una linea sinusoide, spezzata, di una circonferenza, di un quadrato, triangolo, stella, cuore. Introduce il concetto di sensore e del suo controllo Introduce il concetto causa-effetto Ogni gruppo assegna un nome di fantasia al proprio robot Ogni gruppo personalizza il proprio robot rispettando il tema del progetto aggiungendo pezzi di lego o altri materiali (stoffe, cartoncini colorati o manufatti in cartapesta In aula di informatica inserisce i programmi creati sul P.C. al robot con cavetto USB Avvia il robot osservandone il comportamento Svolge osservazioni relative al verso di rotazione del motore. Descrive il tipo di moto del robot: rettilineo, uniforme rappresentabile mediante un vettore. Reimposta in fasi successive il robot, per durate di 2,4,6,8,10 secondi e registra con l ausilio di una cordella metrica gli spazi percorsi dal robot. Costruisce una tabella per la raccolta dati e il diagramma lineare per visualizzare i risultati. Riflette su come la durata in cui i due motori vengono azionati in antagonismo si traduce nell ampiezza della rotazione della curva. 5

6 Propone possibili sperimentazioni con il sensore di suono, ultrasuono, tatto e luce. Propone di studiare la relazione tra la durata di accensione del motore impostata e lo spazio percorso dal veicolo. Invita a raccogliere i dati e rappresentarli in un grafico cartesiano Divulgazione dei risultati dell esperienza 2 ore Costruisce con i compagni e l insegnante una presentazione in Power Point che ripercorre, in senso metacognitivo, il lavoro svolto, utilizzando anche dati raccolti, fotografie e filmati realizzati durante le lezioni. 7. Materiali, strumenti e risorse. Materiali utilizzati e risorse interne ed esterne coinvolte. Il percorso di robotica deve tener conto nella progettazione dei seguenti strumenti: Kit di dotazione della Lego Mindstorms Aula di informatica con video-proiettore Fotocamera digitale, videocamera Materiale didattico e di segreteria Aula di laboratorio tecnico 8. Tempi di attuazione. Il corso avrà la durata di 10 ore per un totale di 12 alunni. All interno di ogni corso gli alunni saranno suddivisi in 4 sottogruppi. Nell anno scolastico saranno attivati 6 corsi di robotica educativa. 9. Valutazione. Modalità di verifica e indicatori di valutazione. La verifica del progetto verrà realizzata in itinere e nelle lezioni finali e prevede alcuni momenti diversi: 1. la verifica in itinere è relativa alla capacità di realizzare quanto previsto delle singole fasi, utilizzando in modo corretto gli strumenti a disposizione; 2. l acquisizione di competenze verrà accertata attraverso la prova finale, in cui saranno necessarie abilità di costruzione, di semplice programmazione, di verifica e di valutazione dell errore e più in generale di problem solving; 3. la capacità di comunicare il percorso effettuato in modo significativo, con l uso di un linguaggio specifico, verrà utilizzata come verifica sommativa dell esperienza. 6

7 10. Prodotti. Prodotti finali realizzati. Alla fine del corso sarà eseguita una presentazione in Power Point che ripercorre, in senso metacognitivo il lavoro svolto, utilizzando dati raccolti, fotografie e filmati realizzati durante le lezioni, e una dimostrazione pratica dei robot sul tema del riciclo dei rifiuti. Ulteriori risultati attesi Socializzazione L attività di robotica permette al gruppo di collaborare al suo interno attivamente con la distribuzione dei ruoli, l assunzione di responsabilità e la ricerca di soluzioni nel provare e riprovare durante le esperienze. Anche la fase di comunicazione delle esperienze svolte caratterizza e valorizza l attività dal punto di vista della socializzazione. Ruolo dell errore Per alunni di questa età risulta spesso difficile accettare di sbagliare ed utilizzare l errore in senso costruttivo. La classe va quindi guidata in tal senso a scegliere soluzioni in itinere che rendano minimi gli errori facendo leva sul fatto che, il non aver raggiunto i risultati prefissati, è guida per la comprensione della realtà contestuale in cui ci moviamo. 11. Documentazione. Scuola di Robotica di Genova Materiali didattici per l'organizzazione dei corsi. Testi di Scienze e Tecnica. Sito Web della scuola 7