Robotica educativa e coding

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1 Robotica educativa e coding Tra gioco e didattica Giulio Pieraccini Giunti Scuola 1 marzo 2016

2 La robotica educativa: una didattica innovativa, divertente e interdisciplinare Robotica e pensiero computazionale nella scuola d infanzia e primaria Alla scoperta delle scienze con robotica educativa e coding Robotica educativa e coding per una didattica interdisciplinare Michele Baldi 23 febbraio Linda Giannini Lisa Lanzarini 1 marzo Michele Baldi Pietro Alberti 8 marzo Michele Baldi Pietro Alberti 15 marzo

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4 Robotica e pensiero computazionale nella scuola d infanzia e nella primaria Linda Giannini 1 marzo 2016

5 Una delle molte richieste ricevute in questi giorni Sono un'insegnante di scuola dell'infanzia. mi incuriosisce il Webinar: "Robotica educativa e coding. Tra gioco e didattica" posso porle delle domande? Ho una classe di bambini di età compresa tra i due anni e mezzo e i tre e mezzo mi piacerebbe seguire il Webinar suddetto e fare delle attività con Blue-Bot. Lei può indicarmi se sarebbero realizzabili ed efficaci con bambini così piccoli?

6 Una delle molte richieste ricevute in questi giorni Partendo da questa domanda, vi porto in sezione con me ed anticipo che la mia risposta è SI

7 Due tra le molte strade possibili Spiegare a bambine e bambini il funzionamento delle apine Lasciare bambine e bambini liberi di scoprire il funzionamento delle apine

8 Con chi e dove Incontri in medesimi spazi tra bambine/i e ragazze/i di età diverse

9 Dove e come In sezione i più grandi scoprono con i più piccoli il funzionamento delle apine e guidano il gioco

10 Come La scoperta avviene in forma collaborativa

11 Come L apetta 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)

12 Come L apetta viene fatta muovere in uno spazio aperto e non delimitato (mettendo in campo la capacità di astrazione)

13 Le apine Apine reali Apine virtuali nei mondi 3D Apine fantastiche Apine robot

14 Il paese delle apine

15 Blue-Bot e Bee-Bot: Coding e robotica educativa per scuola d infanzia e primaria Lisa Lanzarini - CampuStore 1 marzo 2016

16 Robotica educativa: cos è Per 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

17 Robotica educativa e coding per tutte le età Scuola dell infanzia Scuola primaria Scuola secondaria Scuole Università Centri di ricerca Robotica industriale

18 Perché la robotica educativa Entro il 2018 il valore complessivo delle vendite di robot personali aumenterà di 12 miliardi di dollari, con circa 35 milioni di unità vendute in tutto il mondo. Il mercato dei robot industriali raggiungerà i 48,9 miliardi di dollari entro il 2021, con una crescita annua dell'11% Negli ultimi anni la robotica ha creato 3 milioni di nuovi posti di lavoro nel mondo

19 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.

20 Un «perché» più «curricolare» Capacità di adattamento e motivazione intrinseca La classe funziona come una comunità di pratiche scientifiche in cui i bambini comunicano e condividono le loro idee, giuste o sbagliate che siano Gestione dell errore: l unico modo per imparare in modo significativo è quello di prendere coscienza dei propri errori

21 Robotica educativa nella scuola d infanzia 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 Già a questo livello scolastico è possibile: Classificare, rappresentare alcune forme geometriche piane e solide fondamentali Avvicinarsi con il gioco al mondo della robotica Sviluppare la logica Programmare percorsi, liberi o obbligati Lateralizzazione astrazione Algoritmi lineari azione- reazione Capacità di collaborazione e di lavoro in gruppo

22 Robotica educativa nella scuola di primaria Attività che si possono svolgere: Comprendere le funzioni che svolgono i componenti dei kit robotici nella realizzazione delle strutture portanti, della meccanica del movimento Conoscere le caratteristiche dei sensori Legami disciplinari, concettuali e operativi, tra meccanica, fisica, informatica Saper organizzare i dati di un problema da risolvere mediante schemi o grafici e tradurre gli algoritmi con linguaggi di programmazione Saper individuare problematiche hardware e software in caso di funzionamento non corretto di un robot (strategie di problem solving) Capacità di collaborazione e di lavoro in gruppo

23 Un po di storia L origine dell interesse per l uso di tecnologie robotiche in ambito educativo può essere ricondotto al Costruzionismo di Seymour Papert Il processo di apprendimento è un processo di costruzione di rappresentazioni più o meno corrette e funzionali del mondo con cui si interagisce. L essere umano ha bisogno di avere a disposizione materiali concreti affinché la conoscenza acquisita sia tanto più vicina alla realtà Lo studente deve agire attivamente su artefatti concreti («learn-by-doing») per acquisire davvero una conoscenza Tale processo dev essere creativo, motivante e interessante

24 Artefatti cognitivi Tale processo è considerato fortemente influenzato dallo stesso Papert dalla disponibilità di ARTEFATTI COGNITIVI ovvero oggetti/strumenti concreti che sviluppino lo sviluppo di specifici apprendimenti Il bambino ha bisogno degli strumenti adeguati per sviluppare la sua conoscenza del mondo Per migliorare il processo di apprendimento bisogna quindi innanzitutto creare/utilizzare strumenti e ambienti che motivino gli studenti

25 Il LOGO Al fine di tradurre questa teoria in pratica Papert stesso si occupò direttamente dello sviluppo di ambienti di apprendimento Nacque così negli anni 60 il LOGO un linguaggio di programmazione molto semplice pensato per gli studenti più giovani Il LOGO non prevede necessariamente l utilizzo di tecnologie robotiche ma è ad esse estremamente affine

26 La tartaruga Oltre che in ambiente puramente virtuale (un triangolino da posizionare su uno schermo) il LOGO fu utilizzato per muovere un semplice robot, al quale si potevano dare semplici comandi: AVANTI INDIETRO GIRARE A DESTRA GIRARE A SINISTRA

27 La «geometria della tartaruga» Il semplice robot ideato da Papert aveva una corazza simile a quella di una tartaruga Per descriverne il movimento si è parlato perciò di «geometria della tartaruga», che si differenzia dal modo tradizionale di disegnare al computer perché descrive i percorsi «dall interno» (geometria intrinseca) piuttosto che dall esterno o dall alto

28 La «geometria della tartaruga» I comandi che le si impartivano cioè non erano comandi assoluti bensì comandi relativi all orientamento corrente della tartaruga Tale modo di comandare ha un vantaggio di carattere pedagogico: è infatti consono all esperienza del ragazzo, poiché è analogo al modo di muoversi nello spazio

29 Vantaggi del LOGO Risultati immediati anche per principianti Pensato e sviluppato come strumento educativo Incoraggia la programmazione modulare con uso intensivo di procedure algoritmiche

30 Dal LOGO ai primi robot educativi per tutti Le potenzialità del LOGO come strumento per agevolare e migliorare l apprendimento sono esplicitate in «Mindstorms», libro pubblicato negli anni 80 Da tale «fucina concettuale» ha preso avvio lo sviluppo di robot educativi di prezzo contenuto, tra cui la linea MINDSTORMS di LEGO Education che ancor oggi viene sviluppata e aggiornata proprio sulla base dei principi del costruzionismo di Papert (in parte mutuati dai principi costruttivisti elaborati da Piaget)

31 Bee-Bot & Blue-Bot: la tartaruga di Papert diventa realtà Blue-Bot e Bee-Bot sono due piccoli robot programmabili molto semplici, sprovvisti di sensori, 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

32 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.

33 I comandi «on board» Girare a sinistra 90 Avanti Indietro Girare a destra 90 Via Svuota la memoria Pausa

34 I comandi «on board»

35 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

36 Come funziona

37 L app L app associata a Blue-Bot scaricabile gratuitamente (in ambienti ios e 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

38 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.

39 Come impiegarlo: matematica Linea dei numeri Addizioni e sottrazioni Associazione numero / quantità CLIL

40 Come impiegarlo: matematica

41 Come impiegarlo: geometria Astrazione di figure Ragionamenti e scoperte suscitate da esperienze pratiche Consapevolezza fisica delle figure geometriche

42 Non solo materie scientifiche Orientamento spaziale Geografia Teatralità Storytelling

43 Non solo materie scientifiche

44 L app per Blue-Bot

45 Altri benefici Comunicazione Problem-solving Lavoro di gruppo Responsabilizzazione

46 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

47 Robotica educativa ed inclusione La robotica è in grado di coinvolgere attivamente gli studenti nelle lezioni, aumentando il loro interesse per l ambiente scolastico Favorisce inoltre 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 colleghi e insegnanti

48 La nuova estensione di Blue-bot Sequenza di istruzioni tramite tessere Più estensioni collegate in serie Concetto di subroutine / iterazione

49 La nuova estensione di Blue-bot Sequenza di istruzioni tramite tessere Più estensioni collegate in serie Concetto di subroutine / iterazione

50 Ringraziamenti Grazie a voi e, ovviamente, a tutti coloro che in questi anni hanno reso possibili queste esperienze Linda Giannini e Lisa Lanzarini

51 Le vostre domande Linda Giannini Lisa Lanzarini