Progetto ACARISS - Dipartimento di Matematica "Ulisse Dini"
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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 [email protected]