Piano di studio Certificato di studi avanzati (CAS) SUPSI Opzione tecnologica SM Stato del documento: Approvato il 28 giugno 2012 dalla Direzione DFA
2 Introduzione Il Dipartimento formazione e apprendimento (DFA) della SUPSI in accordo con l Ufficio Insegnamento Medio (UIM), organizza un ciclo di studio per l ottenimento di un Certificato di Studi Avanzati (CAS) denominato Opzione Tecnologica SM. Il CAS in questione nasce dall esigenza dell UIM di preparare docenti di qualsiasi didattica disciplinare all insegnamento nella prevista opzione tecnologica di quarta media (IV SM). In accordo con l UIM, il CAS Opzione Tecnologica SM è considerato come titolo abilitante all insegnamento nell opzione. Il CAS Opzione tecnologica SM ha una durata di 4 semestri e corrisponde a 12 ECTS. L opzione tecnologica L opzione tecnologia è un opzione inserita nella fascia opzionale orientamento in IV media della durata di 2 ore, per gruppi di al massimo 15 allieve/i. In questa opzione le/gli allieve/i lavorano all'interno di più squadre con il robot NXT della Lego, risolvendo compiti complessi, indagando, pianificando, programmando, per poi presentare il loro progetto a fine opzione. Metodologia dell opzione tecnologica L opzione si basa sulla metodologia da anni proposta dalla First Lego League (FLL), che è adattata in questo caso alle esigenze del settore scolastico. La FLL è momento di confronto che offre a squadre di giovani partecipanti la possibilità di risolvere problemi in settori scientifici, utilizzando un approccio professionale. Questo approccio passa attraverso la ricerca, lo scambio, la progettazione, la costruzione e la verifica con uno strumento tecnologico. Nell ambito dell opzione tecnologica la partecipazione alla FLL non è prevista, tuttavia si riprende questa metodologia, adattandola, affinché si possano raggiungere scopi simili, interdisciplinari. Il referente pedagogico considerato è il lavoro per progetti mentre il referente tecnico risiede nell accoppiata costruzione/programmazione del robot NXT. Gli obiettivi dell opzione per l allievo di scuola media sono i seguenti: Conoscere le potenzialità del robot NXT e apprenderne il sistema di programmazione (ambito logico-analitico). Tramite l assemblaggio e la programmazione, riuscire a dare risposte concrete a progetti definiti a inizio modulo (ambito progettuale). Valorizzare le capacità di lavoro autonomo a livello personale e le relazioni interpersonali all interno di una squadra (ambito socio-relazionale). Realizzare presentazioni del progetto concluso consultabili anche oltre l ambito di classe, per esempio via web (ambito comunicativo). Imparare a creare semplici e complicate costruzioni, assemblando pezzi secondo modelli predefiniti o progettati (ambito manuale). Il perseguimento di questi obiettivi permette all allievo di sviluppare le seguenti competenze: Ambito logico-analitico: saper analizzare un progetto da eseguire con metodo, programmandolo (logica), traducendolo formalmente (programmazione), verificandone il risultato e imple-
3 mentando eventuali adattamenti (meta-riflessione). Ambito progettuale: comprendere la necessità di pianificare progetti di lunga durata con il coinvolgimento di più persone. Ambito socio-relazionale: saper interagire con più persone della stessa squadra, valorizzando le competenze e le caratteristiche dei singoli, rispettandone le individualità. Ambito comunicativo: essere in grado di essenzializzare e comunicare (via canali di diffusione sincroni e asincroni) il progetto realizzato. Ambito manuale: saper assemblare pezzi riproducendo modelli e procedure descrittive (costruzioni e ingranaggi Lego). Obiettivi del ciclo di studio Opzione tecnologica SM Il ciclo di studio Opzione tecnologica SM è stato strutturato in modo da permettere ai docenti di raggiungere gli obiettivi presentati nella sezione precedente con i loro allievi: Conoscere le potenzialità del robot NXT e apprenderne il sistema di programmazione (ambito logico-analitico). Conoscere una metodologia di lavoro per progetti (ambito progettuale). Sapere come valorizzare le capacità di lavoro autonomo e le relazioni interpersonali all interno di una squadra (ambito socio-relazionale). Saper realizzare delle presentazioni del progetto concluso (ambito comunicativo). Imparare a creare costruzioni, assemblando pezzi secondo modelli predefiniti o progettati (ambito manuale). Il ciclo di studio permette ai docenti in formazione di acquisire le seguenti competenze: competenze tecniche di programmazione del sistema NXT, competenze pedagogiche legate al lavoro per progetti, un esperienza professionale tramite lo svolgimento dell opzione tecnologica per un anno con l accompagnamento di esperti. Durata e struttura della formazione Il CAS Opzione tecnologica SM inizia a settembre e si conclude dopo 2 anni scolastici, in giugno, per un totale di 4 semestri. La formazione viene svolta fuori dall orario di insegnamento e in sedi da definire. La struttura modulare del ciclo di studi è la seguente: Modulo 1. Introduzione alla programmazione NXT (28 ore/lezione - 3 ECTS) 2. Lavoro per progetti, comunicazione e strategie didattiche (24 ore/lezione - 3 ECTS) 3. Approfondimento della programmazione NXT (20 ore/lezione - 2 ECTS) 4. Pratica professionale (2 ore/lezione la settimana 4 ECTS) I sem II sem III sem IV sem
4 I moduli di programmazione hanno obiettivi collegati con l ambito logico-analitico e manuale, il modulo inerente al lavoro per progetti agli ambiti progettuale, socio-relazionale e comunicativo, e l ultimo è un modulo centrato sul lavoro con gli allievi in classe, con accompagnamento esterno. In totale 12 ECTS. Le lezioni del CAS si svolgono al di fuori dell orario scolastico secondo un calendario annuale proposto a inizio di ogni anno scolastico. Formatori del CAS tecnologia SM Andrea Albertini, ingegnere STS in informatica, docente SAM Trevano Marco Beltrametti, responsabile Formazione continua Dipartimento formazione e apprendimento, SUPSI Aurelio Crivelli, psicopedagogista, docente Dipartimento formazione e apprendimento, SUPSI Altri docenti ed esperti Responsabile del CAS tecnologia SM: Marco Beltrametti
5 Descrizione dei moduli 1. Introduzione alla programmazione NXT (3 ECTS) Formatore: Andrea Albertini Obiettivi: al termine del ciclo di studi, il docente in formazione Conosce i componenti del kit NXT e il modo in cui possono essere utilizzati e assemblati. Conosce l ambiente di sviluppo Mindstorms NXT, i suoi elementi e funzionalità. Conosce le pratiche comuni nella realizzazione e nella programmazione di robot Mindstorms NXT. Conosce ed è in grado di applicare metodologie per utilizzare efficacemente il kit NXT in classe. Struttura del modulo: 20 ore-lezioni di approccio alla programmazione con l NXT con i seguenti temi Introduzione alla robotica. I contenuti del kit NXT: o NXT e firmware o Sensori e attuatori o Meccanica L ambiente di sviluppo Mindstorms NXT. Il linguaggio di programmazione NXT-G: o Programmazione grafica o Funzionalità di base o Introduzione alle funzionalità avanzate Esempi di attività pratiche e competizioni/collaborazioni da svolgere in classe. Il docente in formazione riproverà al di fuori delle ore-lezione le funzionalità presentate, testandole in diretta così da essere autonomo nella generalizzazione degli obiettivi. Modalità di certificazione: al docente in formazione saranno assegnati diversi compiti di programmazione da svolgere. I diversi compiti saranno valutati con la menzione acquisito/non acquisito. Il modulo è considerato come superato nel momento in cui tutti i compiti assegnati sono stati acquisiti. In caso di non superamento del modulo al primo tentativo, il docente in formazione può ripetere i compiti di programmazione non acquisiti al massimo una volta.
6 2. Lavoro per progetti, comunicazione e strategie didattiche (3 ECTS) Formatori: Aurelio Crivelli In questo modulo si stila il bilancio delle attività eseguite, dei progetti portati a termine, si introduce come presentare una comunicazione di quanto effettuato e viene attivata la riflessione sulle competenze acquisite tramite i moduli precedenti, nonché sui progetti realizzati e la didattica implementata. Obiettivi: al termine del ciclo di studi, il docente in formazione È in grado di pianificare progetti di lunga durata coinvolgendo più persone. È in grado di introdurre la progettazione per progetti in classe. Possiede un sistema condiviso e verificato utile a presentare - su supporti diversi un progetto eseguito (allievi) e gli itinerari creati (docente.) Struttura del modulo: 24 ore-lezioni di introduzione alla pedagogica per progetti La pedagogia per progetti. Progettare in classe con allievi di SM. Saper comunicare un informazione con sistemi informatici. Presentare e condividere le strategie didattiche implementate nell opzione. Modalità di certificazione: al termine del modulo, al docente in formazione sono richiesti La stesura e condivisione di almeno un piano d itinerario di classe. La redazione di un dossier inerente a un percorso attivato da un gruppo di allievi/e nel corso dell opzione con documentazione multimediale annessa Entrambi i documenti sono valutati con la menzione acquisito/non acquisito. Il modulo è considerato come superato nel momento in cui entrambi i lavori ottengono la menzione acquisito. In caso di non superamento del modulo al primo tentativo, il docente in formazione può ripresentare i lavori non acquisiti al massimo una volta.
7 3. Approfondimento della programmazione NXT (2 ECTS) Formatore: Andrea Albertini Obiettivi: al termine del ciclo di studi, il docente in formazione Conosce ed è in grado di utilizzare funzionalità avanzate della programmazione NXT-G. Conosce ed è in grado di applicare diverse metodologie di progettazione e realizzazione di robot con Mindstorms NXT. Conosce ed è in grado di applicare metodologie e pratiche utili nel debugging dei programmi NXT-G. Conosce ed è in grado di utilizzare funzionalità avanzate di manutenzione e gestione del NXT (firmware, comunicazione ). Conosce diverse possibilità di estensione dei contenuti del kit tramite dispositivi aggiuntivi (come sensori e attuatori aftermarket o semplici dispositivi realizzati in casa ). Struttura del modulo: 28 ore-lezioni di approccio alla programmazione con l NXT con i seguenti temi Programmazione: o Funzionalità avanzate NXT-G e data wires o Programmazione modulare o Pratiche e metodologie della programmazione di automi Dispositivi meccanici complessi (trasmissione, differenziale, frizione ). Elettronica dell NXT: o Ingressi e uscite o Attuatori e sensori di terze parti o Realizzazione di attuatori e sensori Esempi di attività pratiche e competizioni/collaborazioni da svolgere in classe. Il docente in formazione riproverà al di fuori delle ore-lezione le funzionalità presentate, testandole in diretta così da essere autonomo nella generalizzazione degli obiettivi. Modalità di certificazione: al docente in formazione saranno assegnati diversi compiti di programmazione da svolgere. I diversi compiti saranno valutati con la menzione acquisito/non acquisito. Il modulo è considerato come superato nel momento in cui tutti i compiti assegnati sono stati acquisiti. In caso di non superamento del modulo al primo tentativo, il docente in formazione può ripetere i compiti di programmazione non acquisiti al massimo una volta.
8 4. Pratica professionale (4 ECTS) Formatori: Andrea Albertini, Aurelio Crivelli e Marco Beltrametti Tramite la pratica professionale che corrisponde alla durata dell opzione (un anno scolastico), il docente in formazione proverà a integrare le nozioni ricevute nel suo lavoro di programmazione con gli allievi. Ogni docente in formazione sarà accompagnato durante la pratica professionale grazie a visite in classe e a colloqui formativi. Si prevedono: Momenti regolari di incontro a gruppo intero. Visite in sede come sostegno alle attività di classe con gli allievi (almeno 2 ore per semestre per docente in formazione). Colloqui formativi post-visite. Modalità di certificazione: durante la pratica professionale, al docente in formazione è richiesta la stesura di un diario che al termine del modulo è valutato con la menzione acquisito/non acquisito. Il modulo è superato nel momento in cui il diario è valutato con la menzione acquisito. In caso di non superamento del modulo al primo tentativo, il docente in formazione può ripetere la pratica professionale una sola volta.