Progetto ACARISS - Dipartimento di Matematica "Ulisse Dini"

Prof. Licia Ventavoli
Progetto ACARISS
ROBOTICA
Istituto Comprensivo “G.Galilei”
Montopoli V.A (Pisa)
Acariss
[progetto biennale]
Il Progetto ACARISS nasce per collegare il mondo della Scuola
con quello della ricerca, sviluppando approcci innovativi per
migliorare e rendere più gradevole l’apprendimento delle discipline
scientifiche.
I ricercatori dell'Istituto di Biometeorologia del Consiglio
Nazionale delle Ricerche (CNR - IBIMET), della Scuola
Superiore di Studi Universitari e Perfezionamento
Sant'Anna (SSSA) e del Dipartimento di Psicologia
dell'Università di Firenze(UNIFI) hanno sviluppato moduli didattici
applicabili in classe e basati sull’Inquiry Based Science Education,
un metodo pedagogico che stimola gli studenti a formulare
domande, capire un fenomeno e risolvere i problemi.
• ACARISS è un progetto finanziato dalla Regione Toscana
Il metodo IBSE
Inquiry Based Science Education (IBSE) o Inquiry Based Learning (IBL) è
l’approccio pedagogico promosso dalla Commissione Europea (Rapporto
Rocard 2007) basato sull’investigazione, che stimola la formulazione di
domande e azioni per risolvere problemi e capire fenomeni.
Per l’applicazione di questo metodo in classe è adottato il 5E Model attraverso
le seguenti fasi:
Engage: stimolare nello studente la curiosità per un fenomeno
scientifico
Explore: ideare e allestire una procedura sperimentale
Explain: teorie e modelli per spiegare il fenomeno
Elaborate: elaborazione e ampliamento dei concetti appresi
Evaluate: realizzazione e valutazione di un modello finale.
Anno scolastico 2011/12
Primo anno di sperimentazione:
Classe III A
• 25 alunni
• tempo impiegato: circa 12 ore
Il lavoro in classe
• Dopo una fase organizzativa abbastanza
laboriosa, il lavoro in classe ha preso avvio il
10 Febbraio 2012.
• Quel giorno la dott. Elisa Buselli ha introdotto
l’argomento ai ragazzi dapprima servendosi
di una presentazione dove si trattava degli
sviluppi tecnologici legati alla robotica e poi
ha mostrato dei piccoli robot ai ragazzi, che
hanno dimostrato tantissimo interesse fin
dall’inizio.
Alcuni robot (Scuola Superiore Sant’Anna)
• Dustbot
(il robot spazzino)
http://www.youtube.com/watch?v=wtpNCnfkKE8
• Hydronet
(per il monitoraggio delle acque marine)
Fase operativa: lo studio e
l’organizzazione del lavoro in classe
Prerequisiti
• Conoscenza di alcuni elementi di
informatica: i diagrammi di flusso.
• Sistemazione delle conoscenze e
approccio al lavoro operativo: ripasso
del concetto di velocità e della
proporzionalità.
• Suddivisione della classe in gruppi
• Predisposizione del blog sul sito Acariss
• Lavoro di ricerca sull’utilizzo dei robot
Il diagramma di
flusso
il blog
la costruzione dei robot
la programmazione del robot
• Studio del programma da parte
dell’insegnante
• Intervento dell’esperto per l’aiuto
• Scelta del compito da far fare al robot
• Prove ripetute
Il compito da far fare al robot
Configurare l’Hardware
Inserire gli elementi (sensori e motori) come sono disposti nel robot reale.
Nuovo
Apri
Salva
Pagina di programmazione
Trascinare le icone sulla griglia per creare un programma
Esempio
Programma 1 : il robot procede avanti
inizio
LEGENDA:
Begin = Inizio
End = Fine
Mot. 1 avanti
Fwd (Forward ) = Avanti
Bwd (Backward) = Indietro
Mot. 2 avanti
Slo (Slow) = Lento
Mid (Middle) = Medio
Hi (High) = Veloce
Aspetta 5 s
Fine
Diagramma di flusso
Blocchi di programma
Difficoltà e vincoli
• Classe terza (ha gli esami da affrontare)
• Numerosità e vivacità della classe
• Ristrettezza dei tempi da dedicare al
lavoro (12 ore sono state poche!)
• Difficoltà nel far eseguire il compito al
robot
Le strategie metodologiche per
superare le difficoltà
• Specializzazione di alcuni alunni nello
svolgimento del compito
• Utilizzo di 2 soli robot
• Semplificazione del compito
• ….
Le scelte dei ragazzi: la storia
• La storia di Topolino e Minnie
Minnie, dolce e raffinata alla vista di
Topolino tutto solitario se ne innamorò...
Annamaria e Greta, hanno fatto
incontrare i robot Topolino e Minnie e il
loro innamoramento li ha portati subito
alle nozze :)
Topolino e Minnie
Festa finale
• L’8 maggio 2012 si
è svolta la festa
finale e i robot
Minnie e Topolino
hanno vinto il
premio per il
miglior design.
Risultati didattici raggiunti
Risultati dell’area cognitiva
Potenziamento delle capacità di risoluzione dei
problemi
Potenziamento di alcune conoscenze di matematica
e fisica: proporzionalità, velocità, gli angoli e la loro
misura, utilizzo di sistemi di riferimento, utilizzo di
algoritmi, riproduzioni in scala, sistema metrico
decimale, la misura.
Risultati relativi all’area metacognitiva
Imparare per prove e dagli errori.
Imparare a collaborare
Lavorare con il metodo scientifico
Imparare ad argomentare
Anno scolastico 2012/13
Secondo anno di sperimentazione
Classe I A
21 alunni
Circa 20 ore
Intenti per questo secondo
anno di sperimentazione
Classe prima
Contenuti più prettamente matematici
-
Misura
Concetto di angolo
Caratteristiche dei poligoni
Sistemi di riferimento
Rappresentazioni in scala
La macchinina
La Pro-Bot
I comandi
Con Pro-Bot si può sviluppare un semplice programma usando
soltanto i tasti di direzione.
Usando il linguaggio di programmazione LOGO è possibile creare
un programma, cioè una sequenza di comandi eseguiti in uno
specifico ordine. Inoltre, sul dorso di Pro-Bot si trova un display
LCD dove compaiono i corrispondenti comandi Logo, ciascuno in
una riga. Finito di programmare basta premere il tasto “GO” e ProBot si muove. Lo schermo LCD permette di muoversi tra i diversi
comandi, cambiarli e cancellarli usando il tasto “CLEAR” e
attraverso il tasto “RPT” è possibile ripete un’operazione il numero
di volte che si vuole.
Prima fase operativa:
l’organizzazione del lavoro in classe
Il lavoro in classe è iniziato a Dicembre 2012 e anche
questa volta la dott. Elisa Buselli ha introdotto
l’argomento della robotica ai ragazzi.
Inoltre nella fase preliminare sono state sviluppate
queste attività:
• sono stati introdotti alcuni elementi di informatica come, ad
esempio, i diagrammi di flusso.
• predisposizione del blog sul sito Acariss
• lavoro di ricerca sulle caratteristiche dei robot e sul loro utilizzo
• visita al Polo Sant’Anna a Pontedera
La scelta del compito da far fare al robot
BRAIN STORMING
-assegnazione del compito ai gruppi
LA SCELTA
-la scritta
ROBOT
Prerequisiti
Il concetto di angolo
La misura degli angoli
Uso degli strumenti di misura
I diagrammi di flusso
Di quanto dobbiamo deviare?
Il problema delle unità di misura
Il problema è stato risolto in questo modo:
1 cm nel quaderno “a quadrettoni” = 10 cm nella realtà
PROBLEMI DI ORIENTAMENTO
ANDARE A SINISTRA O A
DESTRA?
x
Camminiamoci sopra…
Necessità di spostarsi nel sistema di
riferimento per capire “come funziona”
Discutiamo…e poi misuriamo
Discutiamo tutti insieme
Condividiamo le idee
… e poi ognuno sul proprio quaderno
Proviamo se “funziona”…
questa
volta..no
..e questa volta sì!!
☺☺☺
Il mega-cartellone prende forma!
Approfondiamo le conoscenze
…ecco i poligoni
Il rettangolo ovvero la “O”
I poligoni regolari
Triangolo equilatero rpt [ 3
Quadrato rpt [4
Pentagono rpt [5
Esagono rpt [6
30
30
30
30
90]
72]
60]
120 ]
autovalutazione
Nomi
Interventi nel blog
Partecipazione ad
eventi
cartelloni
Contributi al
lavoro
Stella
-
100
-
120
Carlotta
50
-
20
50
Piero
50
-
-
-
Stefano
-
100
-
50
Giovanni
-
-
80
-
Metodologia
Learning by doing, ma anche learning by thinking.
Operare pensando, riflettendo, discutendo con se stessi e con gli altri
(cooperative learning).
Fare e pensare non si può senza essere motivati.
Oggi si parla di intelligenza affettiva.
L’intelligenza, il pensiero, la stessa azione sono sempre sostenute
dall’affettività: learning by loving!
Perché gli alunni operino e pensino, debbono essere motivati: non si
impara senza motivazioni, non si comprende senza motivazioni, non si
ricorda senza motivazioni.
La scuola deve essere il luogo dell’amore del sapere (philosophia =
amore del sapere). Anche "Studium" in latino significa "passione,
desiderio, impulso interiore" e quindi studente è "colui che ama il
sapere".
La scuola è il luogo della gioia di imparare pensando e facendo.
Se faccio e se penso, capisco e ricordo. Ma non posso fare e pensare
senza amare quello che faccio e penso.
Learning by doing, by thinking and by loving!
Dal blog…
Traguardi per lo sviluppo delle competenze (2012)
dalle Indicazioni nazionali per il curricolo
In riferimento alla normativa vigente (regolamento recante indicazioni nazionali per il
curricolo della scuola del primo ciclo d’istruzione – D.P.R. n. 89 del 20 marzo 2009) e ancor
più nello specifico nelle indicazioni sul tema della Matematica: “traguardi per lo sviluppo
delle competenze al termine della scuola secondaria di primo grado”, si legge quanto
segue:
1)L’alunno riconosce e risolve problemi in contesti diversi valutando le informazioni e
la loro coerenza.
2)Spiega il procedimento seguito, mantenendo il controllo sia sul processo risolutivo
che sui risultati.
3)Confronta procedimenti diversi e produce formalizzazioni che gli consentono di
passare da un problema specifico ad una classe di problemi.
4)Produce argomentazioni in base alle conoscenze acquisite.
5)Sostiene le proprie convinzioni portando esempi e controesempi adeguati e
utilizzando concatenazioni e affermazioni: accetta di cambiare opinione riconoscendo
le conseguenze logiche di una argomentazione corretta.
6)Rafforza un atteggiamento positivo verso la matematica attraverso esperienze
significative e capisce come gli strumenti matematici siano utili in molte situazioni per
operare nella realtà.
11 maggio 2013
La festa finale
La festa finale
Prof. Licia Ventavoli
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