1 Logo e Robotica Un modo per collegare realtà fisica e realtà

Logo e Robotica
Un modo per collegare realtà fisica e realtà virtuale?
di Donatella Merlo
Sono da sempre un’appassionata del linguaggio LOGO. Ho imparato molto da sola e
studiando sui manuali e progettando attività a scuola con i miei allievi delle elementari dalla
metà degli anni ’80 fino al 2000 circa. Ho usato un po’ tutte le versioni di LOGO in commercio,
in particolare quelle per i computer Apple, e sono arrivata così fino a MicroMondi, la versione
italiana di MicroWorlds del LCSI. Con questo software ho condotto molte sperimentazioni a
livello personale e ho coinvolto anche i colleghi del 1° circolo didattico di Pinerolo, soprattutto
quando abbiamo svolto una ricerca sull’uso didattico di Micromondi presso l’ex-IRRE
Piemonte1.
Nel 2000 ho incontrato la robotica e quindi il mio interesse per la programmazione si è
naturalmente modificato. Per non tradire completamente la mia passione per il LOGO ho fatto
qualche tentativo con Microworlds EX-Robotics che permetteva di programmare i robot Lego
Mindstorms, i vecchi RCX, con cui ho iniziato la mia esperienza. Ma i pochi tentativi fatti non
mi soddisfacevano perché la programmazione in Logo di tipo testuale mi sembrava troppo
complessa rispetto a quella iconica offerta dal software della Lego. Ad esempio per far
funzionare l’oggetto2 raffigurato qui sotto occorre scrivere una procedura tipo questa che
definisce la potenza da dare al motore collegato alla porta A di un RCX e poi lo fa girare per
un certo periodo di tempo che qui viene conteggiato come 100:
Nell’esempio successivo, relativo ad un altro oggetto da costruire, si vedono invece due
procedure in cui la seconda (rattle) richiama la prima (shake):
to shake
repeat 5 [aonfor 2 ard wait 2]
end
to rattle
repeat 4 [shake aonfor 1 wait 3 aonfor 1 wait 3]
end
Anche se le procedure sono molto semplici, la loro scrittura richiede precisione ortografica e
correttezza sintattica, pena il non funzionamento del programma.
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Anche in Micromondi si mantiene questa modalità, anche se la possibilità di aggiungere
oggetti multimediali rende più accattivante i prodotti. Solo con Micromondi Junior, che io non
ho purtroppo avuto modo di utilizzare, la programmazione diventa iconica per facilitare
l’accesso a bambini in età prescolare.
Qualche anno fa una collega3, che ha svolto con me tutte le sperimentazioni di Logo e di
Robotica, ha pensato di utilizzare Micromondi, che i suoi allievi conoscevano già abbastanza
bene, per semplificare la ‘costruzione’ dei programmi per i robot Lego NXT.
A differenza dei vecchi RCX, questi robot sono programmabili anche senza computer,
semplicemente usando i tasti presenti sul mattoncino e selezionando i comandi rappresentati
da icone dal significato molto intuitivo. In pratica la collega ha trasformato in forme di
tartaruga le icone dei comandi in modo che potessero essere spostate sullo schermo e
messe in sequenza come richiesto dalle regole di programmazione. In questo modo gli allievi
hanno la possibilità di comporre i loro programmi, di verificarne il funzionamento e di scegliere
quelli che funzionano nel modo richiesto. Inoltre possono usare i campi di testo per scrivere il
significato dei diversi comandi: questa modalità di lavoro permette agli allievi di passare da
istruzioni pensate nel linguaggio naturale a quelle rappresentate dalle icone che poi vengono
interpretate dal software e diventano comandi da trasmettere al robot. Con questa ‘strategia
didattica’ si sfrutta una potenzialità di Micromondi che però non ha nulla a che vedere con la
programmazione in Logo. Oggi la stessa cosa si può fare con i software delle LIM, questa
modalità è comunque interessante.
Ma ecco che alcuni mesi fa, navigando su internet, mi sono imbattuta in Scratch4. Ho sentito
‘odore’ di Logo e mi sono incuriosita. Quando ho visto che era possibile programmare i
modellini del kit WeDo della Lego ho subito fatto delle prove e ho capito che c’erano delle
potenzialità molto interessanti, soprattutto perché potevo facilmente integrare i ‘narrativi’ che
sottostanno sempre alla costruzione dei robot e ne motivano la costruzione e la
programmazione successiva.
Bruner sottolinea l’importanza della mediazione dell’interpretazione narrativa, non solo come
mezzo per la negoziazione di significati all’interno di un processo di apprendimento ma anche
come pratica sociale che permette al bambino di essere riconosciuto all’interno della società
in cui vive. Raccontare ad altri ciò che si pensa è un modo per imparare a raccontarsi le cose
e quindi per imparare.
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Nelle attività che abbiamo condotto negli ultimi anni con Scuola di Robotica5, in diverse
occasioni ci siamo confrontati con la ‘narrazione’. Basta pensare al successo dell’evento
‘Raccontare i robot’ che si tiene da due anni alla Biblioteca De Amicis di Genova: i bambini
raccontano storie di robot oppure ‘robotizzano’ storie normali con varie finalità.
Nella mia esperienza l’attività più interessante è stata quella della storia del figlio del re e del
messaggero6, un racconto fantastico che fornisce agli allievi il ‘motivo’ per risolvere un
problema molto interessante dal punto di vista matematico che abbiamo robotizzato in alcune
classi dell’IC Verjus di Oleggio7 sfruttando anche la possibilità del nuovo software di creare
dei grafici a partire dai dati letti da un sensore. Racconto e rappresentazione della storia con i
robot ha consentito agli allievi di comprendere meglio lo svolgimento dei fatti e di giungere
con semplicità alla formalizzazione matematica e poi alla comprensione del grafico cartesiano
che mette in relazione le due variabili spazio e tempo e ‘racconta’ con uno strumento
matematico ciò che succede.
Tornando a Scratch, devo dire che ciò che mi interessa maggiormente è la possibilità, con
questo software, di creare un ponte tra il racconto e il robot che agisce, utilizzando lo
schermo del computer come mezzo per suggerire, attraverso le immagini, lo sviluppo di un
filo narrativo che coinvolga ‘cose’ che succedono fuori, nella realtà esterna, con cose che
succedono ‘dentro’ il computer e si vedono sullo schermo.
Un altro aspetto che connette la robotica con la narrazione è quello relativo alla costruzione di
oggetti di vario genere che, inseriti in un ambiente e dotati di motori e sensori, in qualche
modo vengono animati fino a diventare protagonisti di eventi immaginati e raccontati.
A questo proposito, cercando materiali su Scratch e sulla robotica, ho scoperto la scheda
Picoboard che contiene un sensore di luce, un pulsante, un sensore di suono e 4 sensori di
resistenza elettrica che attraverso quattro coppie di ‘pinze-coccodrillo’ permettono il
collegamento con qualsiasi oggetto esterno. Infine la presenza di uno slider consente di
controllare dei valori e, ad esempio, ottenere un movimento verso l’alto o verso il basso di
uno sprite azionando il cursore.
Siccome molte attività di avvio alla robotica si attuano a partire da personaggi o oggetti autocostruiti dagli allievi, è chiaro che la possibilità di inserire su un qualsiasi oggetto una
Picoboard8 amplia a dismisura la possibilità di interazione con l’ambiente... e quindi di
invenzione di storie. Con questa scheda praticamente qualsiasi oggetto può essere ‘animato’
cioè programmato per compiere delle azioni.
Un limite di Scratch è l’impossibilità di utilizzarlo con il kit NXT, ma in realtà c’è un gruppo di
appassionati di robotica canadesi9 che sta lavorando seriamente per annullare questo gap.
Pochi giorni fa è uscita la versione 0.0.4 di un software che si chiama Enchanting e che
consente, dopo aver installato LeJOS10 (Java per NXT) sul mattoncino al posto del firmware
normale, di programmarlo tramite la stessa interfaccia di Scratch.
3
L’uso di Scratch, al posto del software proprietario della Lego,
dovrebbe facilitare per gli studenti il passaggio da un
linguaggio di tipo iconico ad uno di tipo testuale. Infatti,
scrivendo gli script per gli sprite (i personaggi da animare) o
per lo stage (la pagina su cui agiscono i personaggi) e
attivando contemporaneamente i robotini all’esterno, si utilizza
la struttura classica della programmazione a oggetti, ma in un
ambiente inizialmente meno formalizzato, più intuitivo.
con
una
Anche
con
Microworlds
Ex-Robotics11,
programmazione di tipo testuale, è possibile ottenere effetti
analoghi, ma con maggiore difficoltà perché bisogna
conoscere i comandi per poter scrivere una procedura. I
comandi di Scratch, invece, sono sempre tutti a disposizione
nella barra laterale e con semplici ‘trascinamenti’ si può
costruire un programma e verificarne immediatamente il
funzionamento cliccando sulla bandierina verde. Questo
favorisce l’uso di una strategia per tentativi ed errori, che si
basa su intuizioni e analogie, non richiede una formazione
specifica e favorisce il pensiero creativo.
Un risultato si può ottenere in diversi modi, non necessariamente quelli canonici ed eleganti
dei programmatori professionisti; più spesso la soluzione ad un problema deriva da un uso
originale e creativo delle proprie capacità di ragionamento.
Un aspetto che mi interessa ancora sottolineare rispetto all’uso della robotica in contesti di
tipo narrativo, è la consapevolezza, che si acquisisce a mano a mano che si porta avanti
un’attività di robotica in questo modo, di come la storia, il narrativo fornisca veramente il
‘motivo’ e di come la tecnologia metta in grado gli allievi di trasformare la storia in gesti e
azioni. Ed è proprio con questa mente ‘embodied’ che il bambino capisce e soprattutto non
dimentica. G. Lakoff12 dice: "We are neural beings, our brains take their input from the rest of
our bodies. What our bodies are like and how they function in the world thus structures the
very concepts we can use to think. We cannot think just anything – only what our embodied
brains permit." Da qui deriva l’importanza, per poter fare ragionamenti astratti, di appoggiarsi
su potenti metafore che ci consentono di parlare di oggetti ‘mentali’ come se fossero oggetti
veri manipolabili con le nostre mani.
Un altro oggetto interessante da questo punto di vista, sempre programmabile con Scratch, è
il telecomando della playstation Nintendo, il Wiimote che, essendo dotato di accelerometro a
tre assi di rotazione, vari pulsanti e raggi infrarossi, permette di ottenere effetti ancora più
sofisticati a partire da azioni molto semplici eseguite con il proprio corpo.
Alcuni ricercatori dell’Università del Texas13 hanno creato ‘Maestro’ un’interfaccia gestuale
per la programmazione con Scratch basata proprio sull’uso di Wiimote.
Il passaggio dal reale al virtuale, consentito da questo insieme di strumenti, che spero di poter
presto esplorare con gli insegnanti e con gli allievi, amplia decisamente le possibilità di
interazione tra bambino, computer e realtà esterna e apre a nuove situazioni di
apprendimento in cui l’uso della tecnologia si coniuga con lo sviluppo della creatività. Se poi
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all’esterno ci sono robot dotati di sensori e di motori che possono interagire con l’ambiente e
muoversi, il piatto si fa ancora più allettante.
Spero che gli esempi che ho fatto contribuiscano a far riflettere chi afferma che l’uso della
tecnologia chiuda la mente. Quanto sto sperimentando da alcuni anni nel campo della
robotica mi consente al contrario di affermare che, se si crea l’ambiente giusto e si dà spazio
alle idee dei bambini, la tecnologia contribuisca piuttosto ad aprire la loro mente verso nuove
forme di pensiero, forse per noi inesplorate, ma non per questo meno valide.
Note
1 la sperimentazione è stata curata da Alessandro Rabbone ed è documentata sul sito
http://www.irrepiemonte.it/materiali/tecnologie/lem/
2 gli esempi sono tratti da www.lcsi.ca/pdf/mwexrobotics/mwex_robotics_rcx_edition_part1.pdf
3 Paola Sgaravatto, 1° circolo didattico di Pinerolo (TO)
4 Siti di riferimento per il download di Scratch, per reperire manuali e tutorial in italiano e per mettersi in
contatto con la comunità che lo utilizzo a scopi educativi http://info.scratch.mit.edu/it/Support
http://learnscratch.org/ - http://scratched.media.mit.edu/ - Pinocchio 2.0
- http://www.educationduepuntozero.it/raccontihttp://www.facebook.com/group.php?gid=139204519436108&ref=mf
ed-esperienze/geppetto-pinocchio-loro-compagni-viaggio-3080669315.shtml - http://scratched.media.mit.edu/
5 http://www.scuoladirobotica.eu/
6 La storia e l’attività matematica collegata sono presentate nel testo Matematica 2001 dell’UMI alla cui
stesura ho collaborato http://umi.dm.unibo.it/area_download—37.html
7 http://roberta.isii.it/?p=1030 contiene il filmato di una fase dell’attività
8 http://www.picocricket.com/picoboard.html
9 Southern Alberta Robotics Enthusiasts (SABRE - Canada) http://enchanting.robotclub.ab.ca/tiki-index.php ;
la mente del gruppo che sviluppa Enchanting è Clinton W. Blackmore.
10 http://lejos.sourceforge.net/
11 http://www.microworlds.com/solutions/mwexrobotics.html
12 http://www.edge.org/3rd_culture/lakoff/lakoff_p1.html
13 http://scratched.media.mit.edu/resources/maestro-gestural-interface-scratch-programming
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