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A. Andronico, T. Roselli, B. Lamborghini (Eds.): DIDAMATICA 2008, ISBN: 978-88-902981-2-7

Come cambia la scuola con la Robotica: UN’ESPERIENZA DI RCSL (ROBOTIC

SUPPORTED COLLABORATIVE LEARNING)

Patrizia Battegazzore Membro della rete regionale del Piemonte coinvolta nel progetto di sperimentazione

sull’Uso Didattico della Robotica Docente di Scuola Primaria – Direzione Didattica Primo Circolo di Tortona

Corso Romita 18, 15057 Tortona (AL) patrizia.battegazzore@istruzione.it

Per la sperimentazione di una tecnica agli inizia è assolutamente necessaria la costante cooperazione di tutti, quindi mettiamo insieme le critiche, le scoperte, i dipiaceri ed anche gli errori al fine di aiutarci reciprocamente. (E. Freinet 1973: 63)

1. Introduzione

Il contributo intende evidenziare la valenza formativa generale dell’uso della Robotica in classe.

In particolare, facendo parte del gruppo di lavoro dell’IRRE Piemonte per la sperimentazione sull’ ”Uso didattico della Robotica” per il triennio 2005-2008 [IRRE Piemonte, sito di progetto], e ora della rete Regionale di Scuole che prosegue tale progetto, mi riferirò ad una “Robotica che è integrata in un approccio generalmente costruttivista del sapere, in un contesto di laboratorio realizzato attorno a uno o più robot, con gli alunni che possono imparare operando attraverso l’interazione sul piano fisico e materiale ( oggetto manipolabile), sul piano tecnologico (componenti attivi, ingranaggi, motori, sensori) e sul piano informatico (programmazione) con esso.” [Marcianò,Didamatica,2007]

L’intento di questo intervento è quello di chiarire come l’uso dei Robots, di tipi diversi, possa effettivamente cambiare la didattica di tutte le discipline, non limitando l’uso di una tecnologia al solo spazio del laboratorio di informatica, ma divenendo attività pregnante, che può cambiare il “modo” di pensare degli studenti.

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In conclusione, alcune riflessioni sulle esperienze di Collaborative Learning attivate per mezzo della Robotica e su come questa modalità di apprendimento abbiano modificato la qualità delle relazioni sia tra gli alunni, che tra gli insegnanti, pervadendo tutta la Didattica e l’organizzazione del Circolo Didattico in cui opero.

2. Computer e Robot

Per iniziare l’attività di Robotica non è fondamentale avere un’aula attrezzata, ma è necessario dotarsi di alcuni kit robotici. Attualmente, nella mia scuola la dotazione è costituita da numerosi Bee-bot, un buon numero di RCX (kit Lego ), alcuni Scribbler (Parallax) e altrettanti NXT (Kit Lego); essi sono kit di vario genere, utilizzabili a seconda del numero di alunni di ogni gruppo classe, tenendo conto dell’età e delle precedenti esperienze degli studenti e, naturalmente, scelti in base ai problemi che si vogliono affrontare.[Marcianò, 2007]

Per sviluppare l’attività, inoltre, non si può fare a meno di alcuni Personal Computer: su di essi, infatti, è necessario installare i software di programmazione, che permettono di definire le istruzioni da dare ai differenti Robot, perché essi assumano il comportamento desiderato.

Fortunatamente la maggior parte dei software necessari, girano senza problemi anche su macchine obsolete, per cui si possono facilmente recuperare anche macchine dismesse che, non sono più funzionali, ad esempio, per la navigazione in intenet o per certi sofware pesanti che necessitano di grandi quantità di spazio su Hard Disk o di RAM di alta capacità.

Lavorando con bambini molto piccoli, (la mia esperienza si riferisce anche ad alunni della scuola dell’Infanzia di 5 anni), è sempre raccomandabile iniziare un percorso, unificando i livelli su alcuni prerequisiti fondamentali, che saranno la base di tutti gli sviluppi futuri: occorre prestare un minimo di attenzione all’uso del mouse, all’operazione di avvio di un programma e all’utilizzo dei termini specifici del linguaggio informatico, come digitare, salvare, caricare, start oppure go, trasferire. [Talamo, 1998]

Con queste premesse, l’utilizzo di robot differenti e del loro software, diverso per interfaccia (perché strutturata prevalentemente con codice

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iconico oppure con codice scritto) non rappresenterà una difficoltà, anzi, potrà divenire, con i ragazzi più grandi, un esercizio di ricerca di connessioni e similitudini tra i diversi software di programmazione utilizzati.[Marcianò, Siega, 2005]

Alla prima apertura di un nuovo software le domande, che i miei alunni si pongono sono solitamente:

Come carico un file? Come apro un foglio nuovo? Come salvo? Come trasferisco il programma al Robot?

E su queste basi che il Personal Computer, che serve per scrivere diari di bordo, per raccogliere esempi di programmi su cui riflettere, per cercare soluzioni a problemi, per documentare esperienze (con filmati, foto e disegni), per condividere con altri (tramite Internet) esperienze fatte con i Robot, risulta essere parte integrante dell’attività di Robotica.

3. La Robotica come allenatore cognitivo

Chiamo la Robotica “allenatore cognitivo”, per come la Robotica agisce sulle menti di chi la pratica: per fare robotica è necessario riflettere continuamente sulla propria attività cognitiva, attuare un continuo controllo su quanto è stato pensato/deciso, per prove ed errori, e su quale comportamento, poi, la programmazione abbia effettivamente generato nel Robot.

Posso affermare con sicurezza, che la Robotica è diventata, prima di tutto un buon allenatore cognitivo per me, come insegnante: pensare in termini di problemi robotici ha, infatti, suscitato in me una preoccupazione diversa, nel momento della programmazione delle attività disciplinari. Ha significato pensare in termini diversi alle attività programmate, ponendo sempre in risalto i concetti sommersi nelle discipline, le connessioni tra i diversi “saperi” , le problematiche attivabili con la presentazione di un certo problema robotico .

Spesso, i miei studenti si sono dimostrati , “più consapevoli delle inferenze tra le diverse discipline di quanto lo riescano ad essere i docenti stessi” e mi hanno dato ottimi suggerimenti per le attività future.[Marcianò, Didamatica, 2007]

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Il raccordo con le insegnanti del team, la discussione, la riflessione comune, mi ha permesso di proporre stimoli, ai fruitori del laboratorio di Robotica, per produrre soprattutto un cambiamento nel loro modo di pensare.

A questo proposito, ricordo l’ attività Robotica, legata alla storia di Pollicino, nata in modo casuale, dalla richiesta di un bambino.

3.1 La Robotica di Pollicino

Si tratta di un’esperienza nata in terza, mentre si rifletteva sul testo narrativo fantastico. La fiaba di Pollicino era stata sezionata, osservata nei dettagli per scoprire struttura, personaggi, elementi magici e quant’altro si potesse.

Mentre si stavano realizzando dei cartelloni per esporre le nostre scoperte, un bambino esclamò: “E se Pollicino avesse posseduto un Robot?”.

Le risposte arrivarono in un batter d’occhio.. e il processo era ormai attivato: la mente dei ragazzi stava velocemente focalizzando il problema, qualcuno riferiva le possibilità del terreno accidentato, si ipotizzava l’uso delle ruote dentate, si pensava alla velocità, qualcuno pensava alla strada sconosciuta da registrare per ribaltare al contrario il percorso e tornare facilmente al punto di partenza…

E la risposta dopo prove, gruppi di lavoro, cartelloni contenenti osservazioni e registrazioni, fu la seguente: “ Avrebbe potuto insegnare a Robby la strada per ritornare a casa!”

Tutta l’attività è stata raccolta in un’ampia documentazione, di cui riporto solo alcuni elementi. Ad esempio il percorso raffigurato sotto ( Vedi fig. 1), è stato eseguito da Robby in un momento di drammatizzazione, con copione steso dai ragazzi, conclusivo dell’attività di Robotica di quell’anno scolastico, a dimostrare le acquisite competenze di programmazione della classe, ma anche ad evidenziare le nuovissime dinamiche che la Robotica aveva attivato nelle due classi terze ( 49 alunni in totale, che hanno spesso lavorato per gruppi misti, si sono cioè trovati in aula di Robotica, con compagni dell’altra sezione; sono tornati in classe e hanno comunicato agli altri le loro scoperte e sono ritornati a riflettere su eventuali correzioni, con i propri gruppi).

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Il risultato positivo era frutto di un lavoro fatto per piccoli gruppi organizzati, di scambi comunicativi efficaci, di divisione di compiti, di cui sono stata orgogliosa di essere stata solo coordinatrice.

I ragazzi, con il loro entusiasmo, hanno guidato le osservazioni, hanno deciso la modalità di esecuzione, programmato più volte e poi scelto la programmazione più adatta alla rappresentazione. (Vedi fig. 2)

Robby avanti (100) sinistra (50) avanti (100) sinistra (50) avanti (100)

destra (50) avanti (100) destra (50) ciao Oppure

Robby ripeti (2) avanti (100) sinistra (50) fine ripeti (2) avanti (100) destra (50) fine ciao

Fig. 1 - Il disegno della “strada di Pollicino” e la procedura semplice

scritta sul quaderno, utilizzando i comandi di NQC BABY1

Hanno recuperato competenze nella creazione di mappe e nella rappresentazione di percorsi, hanno ragionato su tempo / velocità per definire i criteri di programmazione. Tutto in un clima positivo, pianificando

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gli impegni, con un obiettivo comune. Non è mai stato necessario il mio intervento, per problemi disciplinari, se non per calmare gli entusiasmi.

Le prove e la realizzazione avevano nel Robot il miglior giudice: se il programma non era corretto, il comportamento di Robby non sarebbe stato adeguato e l’impegno di tutti sarebbe stato vanificato.

Fig.2 - Il Robot, dopo aver eseguito il programma sulla mappa del

bosco, arriva alla casa di Pollicino e posteggia in garage!

3.1 Ingranaggi e gare robotiche

In altri casi, l’attività robotica è stata inserita in un contesto disciplinare specifico, per stimolare la riflessione su significati complessi, che solo la Robotica, per sua natura, può rendere tangibili.

Si è trattato ad esempio, in scienze e tecnologie, di ingranaggi ( moltipliche e riduttori) e movimento (vedi fig. 3 – 4). E su questo argomento di difficile comprensione si è sviluppata una complessa attività robotica che è proseguita, per volontà degli alunni stessi, per alcuni mesi, perché nel momento stesso in cui compare il robot, esso diviene catalizzatore

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dell’attenzione, amplificatore di conoscenza, rafforzatore di motivazione, attivatore di processi cognitivi, fino alla piena risoluzione di un certo problema (vedi fig. 5). [Papert, 1980]

Fig. 3 - Da che parte girano le ruote?

Fig. 4 - E’ più veloce o più lenta?

Fig. 5 - Questo è il tentativo di alcuni alunni, di utilizzare le ruote dentate per rallentare o velocizzare il movimento.

In particolare lo scorso anno tale attività si è conclusa con un momento

significativo di gara che ha permesso ai ragazzi di misurare le proprie competenze in una situazione reale: la “gara di velocità”. ( Vedi fig. 6)

Le due classi, per il suo svolgimento, hanno dovuto concordare la stesura di un regolamento che la nostra scuola non aveva, perché non erano mai state fatte manifestazioni di questo genere. Una ricerca su

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Internet ci ha permesso di rintracciare i siti di altre scuole, dove erano già avvenute gare robotiche, e di reperire il loro regolamento. Si è proceduto, così, ad un confronto ragionato per capire quali fossero le norme adatte a ciò che pensavamo di realizzare. La discussione si è succeduta da una classe all’altra, e poi tutti assieme, per giungere ad una stesura definitiva.

In questo documento, i ragazzi hanno deciso di indicare, al primo articolo, lo scopo della gara, cioè imparare a lavorare in gruppo, confrontarsi.

I successivi articoli prevedevano al punto 2 le regole per la composizione delle squadre, al 3 regole per la gestione dei kit e per la costruzione, per l’utilizzo del software, il 4 per dare indicazioni sul torneo, che prevedeva una fase eliminatoria, vista la quantità dei partecipanti , e poi a chiudere il 5 e il 6 che definivano il campo da gara, l’attribuzione dei punteggi, e la giuria.

Dopo la stesura del regolamento i gruppi si sono concentrati a riflettere sulla creazione del proprio modello di Robot. E qui hanno messo in gioco tutte le competenze fino ad allora acquisite: chi pensava di utilizzare gli ingranaggi per andare più veloce, doveva però fare i conti con l’usura della plastica, di cui erano fatte le ruote dentate; qualcuno ha inventato un sistema ad accelerazione, pensando che questo avrebbe permesso una traiettoria più rettilinea: ha programmato il proprio robot in modo che la partenza fosse lenta e poi acquistasse velocità. E poi, prove su prove, per decidere l’uso delle ruote, grandi o piccole, con scelta differenziata per quelle anteriori e posteriori, tenendo conto della superficie su cui il robot avrebbe dovuto muoversi, cioè dei pannelli di cartongesso, verniciati. E poi, la gara tanto attesa!

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Fig 6 – Alcune immagini delle gare di velocità - 2006

Come in tutte le gare che si rispettino, è stato proclamato un gruppo vincitore.

Ma, durante la stessa premiazione, i gruppi sconfitti si sono immediatamente attivati per analizzare il robot dei vincitori e scoprire dove , nel programmare il proprio, avessero sbagliato. La gara, dunque, non si è conclusa quel giorno ma ha scatenato, successivamente, una “pioggia “ di riflessioni sulle situazioni affrontate durante le gare stesse, facendo nascere una forte motivazione intrinseca a ricercare nuove soluzioni [Bruner, 1974].

Sia l’esperienza delle Robotica di Pollicino , che questa, dello studio degli ingranaggi e poi le successive applicazioni nella gara Robotica, aveva prodotto un profondo cambiamento nei miei alunni, che si manifestava facendoli sembrare più responsabili e maturi. Cos’era successo?

3.2 L’errore

L’atteggiamento nei confronti dell’errore era cambiato. Intanto non veniva colpevolizzato un solo componente del gruppo, perché si diceva spesso che a vincere “ sarebbe stato il gioco di squadra”, e i ragazzi l’avevano sperimentato direttamente. Poi , probabilmente ci si sentiva più liberi dal giudizio dell’adulto, l’insegnante, che non valutava una prestazione ma era a fianco di chi sperimentava per trovare insieme la soluzione. Si era consapevoli che gli errori erano inevitabili. A dimostrazione di questo, su un quaderno, trovo l’appunto di Pietro, che dice : “ In robotica gli errori sono normali. Più il robot è programmato per comportamenti complessi più aumenta la possibilità di commettere errori. Dobbiamo diventare abili per capire dov’è l’errore e così correggerlo e far funzionare il nostro robot meglio di qualsiasi altro.” (vedi fig. 7). A seguire una lista di controlli da fare: meccanico (le ruote sono montate bene?); programmazione (i comandi sono scritti correttamente? E la velocità?); le pile (sono cariche al massimo?) ; la superficie ( è piana? ). La ricerca degli eventuali errori era diventata una sfida per migliorarsi, naturalmente insieme, perché il gruppo rendeva tutto più facile.

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Fig. 7 – Prove per il controllo degli “errori”

Avevo scoperto cos’era successo ai miei alunni : i robot e i compagni

del gruppo, erano stati validi allenatori per imparare a guardare tutto con “occhi nuovi”, desiderosi di analizzare la realtà, per cercare di capire!

4. Quale apprendimento collaborativo, mediato dai Robots (RSCL – Robotic Supported Collaborative Learning)

4.1 Dal punto di vista degli studenti

Il lavoro di Robotica si è configurato, dunque, come lavoro per piccoli gruppi,

entro i quali, competenze, capacità, conoscenze di ciascuno sono state valorizzate

e successivamente ampliate.

Tra i membri di ciascun gruppo si è creata una interdipendenza significativa,

che ha permesso impegno e perseveranza per il raggiungimento di un traguardo,

come la risoluzione di un problema, la vittoria nella gara, o anche solo la scoperta

di un errore. Le decisioni prese da ciascun gruppo sono sempre state esplicitate

agli altri gruppi, e ciò ha, solitamente, fatto nascere discussioni, riflessioni,

scambio di opinioni o anche attività di tutoring, dove cioè chi era più bravo a fare

qualcosa insegnava a chi chiedeva aiuto.

Il docente, presente all’attività, non è mai intervenuto per giudicare, ma

sempre per cercare di far emergere ciò che non era esplicito, per far nascere

successive riflessioni, o, talvolta per mettere in luce aspetti che avrebbero potuto

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divenire problematici, così da andare avanti prestando maggiore attenzione a tali aspetti critici. [Papert,1999]

E, per gli alunni, dall’attività Robotica sono nati numerosi altri innegabili vantaggi: l’ampliamento dei propri orizzonti attraverso la presa di coscienza dell’esistenza di numerosi punti di vista; lo sviluppo di abilità meta-cognitive e la riflessione sul proprio processo di apprendimento.

4.2 Dal punto di vista dei docenti

L’introduzione di nuove pratiche didattiche richiede ai docenti di agire come sperimentatori, cioè di provare nuove tecniche e modi di lavoro, di progettare esperienze diverse da quelle tradizionali, e di riflettere sul proprio operato in modo critico, per evidenziare i punti oscuri, per risolvere problemi e pianificare gli interventi futuri.

Per fare ciò, appare fondamentale la registrazione continua delle attività e il monitoraggio delle esperienze, l’osservazione e la riflessione sui processi, i comportamenti e le possibili cause dei cambiamenti.

Occorre sottolineare anche come l’attività Robotica non porti alla costruzione di “qualcosa” di quantificabile e tangibile, ma attivi processi, introduca modalità, procedure; infatti, la maggior parte dell’attività si concentra nel “pensare per decidere”.

Talvolta, proprio per questa complessità che la Robotica porta con sé, per progettare le attività, non basta essere osservatori esperti dei processi di insegnamento/apprendimento, ma occorre condividere con altri la stessa esperienza.

I primi a condividere con me quest’esperienza sono stati i colleghi del gruppo Regionale, il Prof Marcianò e l’ins. Simonetta Siega, poi le colleghe che con me hanno seguito i primi corsi di formazione: durante quel primo anno si studiava e si provava subito, e se qualcuno scopriva qualcosa lo comunicava con entusiasmo alle altre. Poi dopo Fabrizia, Silvana e Maria Grazia, sono rimaste coinvolte nell’attività le colleghe dei nostri team, che vedendo cosa succedeva nelle nostre classi, si sono avvicinate con curiosità: con Maria Assunta e Daniela, Emma e Giovanna, abbiamo cercato i punti nodali delle diverse programmazioni disciplinari e abbiamo cercato di prevedere gli eventuali agganci e le possibili attività interdisciplinari. Abbiamo steso insieme una mappa di obiettivi condivisi,

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che attualmente compare anche nel nostro Piano dell’Offerta Formativa. Il lavoro fianco a fianco ha permesso di aumentare la comunicazione, o meglio di orientare la comunicazione alla risoluzione dei problemi.

E a seguire sono arrivate un po’ tutte le colleghe, comprese quelle della materna, con cui quest’anno abbiamo iniziato un percorso di continuità, che sarà caratterizzato dai Robot. I tutor dell’attività con Bee- bot ( il robot pensato per i bambini della Scuola dell’Infanzia), saranno i miei alunni , che ora frequentano la quinta, a evidenziare che il “Collaborative Learning supportato dalla Robotica” li ha aiutati a crescere.

5. Conclusioni

In conclusione, vorrei soltanto sottolineare alcuni aspetti positivi di quest’esperienza e segnalarne gli sviluppi certi.

E’ stata sicuramente un’esperienza positiva, nella quale le attività proposte, che hanno avuto carattere multidisciplinare e sono state utili per lo sviluppo di competenze trans-disciplinari, hanno insegnato a “pensare”, senza richiedere nessun intervento da parte dell’insegnante: gli studenti hanno imparato facendo, o meglio hanno imparato facendo, in team, valorizzando competenze , capacità ma anche difficoltà e limiti di ciascuno.

Forse proprio per questo e per il fatto di essersi sentiti al centro del processo formativo, ognuno ha potuto dare il proprio contributo, secondo le proprie capacità, e anche i più insicuri e timidi si sono sentiti rassicurati, rendendo così possibile la costruzione di un sapere effettivamente “condiviso”, che ha rafforzato i legami tra i membri dei gruppi e dell’intera classe.

Per ultimo, ritengo che l’entusiasmo degli stessi ragazzi abbia condizionato notevolmente il diffondersi della Robotica nel mio contesto di scuola [Bruner,1974], e abbia altresì permesso di replicare attività ed esperienze, validandole e rendendole significative.

Che cosa ci riserva il futuro prossimo? Il prossimo mese di Maggio vedrà la nostra città protagonista del primo Meeting regionale di Robotica, per il quale giungeranno nella nostra città (grazie alla sensibilità della Fondazione Cassa di Risparmio di Tortona, dell’Associazione Lyons Club

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Castello di Tortona e del Comune di Tortona) gli studenti della Regione Piemonte, che già sperimentano la “Robotica in classe”.

6. Riferimenti Bibliografici

Bruner J.S., Verso una teoria dell’istruzione, ed. Armando, 1974.

IRRE Piemonte, Uso didattico della Robotica, Torino 2005. Sito di progetto http://robotica.irrepiemonte.it/robotica/presentazione.htm

Marcianò G., Siega S., Informatica come linguaggio. In Andronico A., Cavallo N., De Michele A., Fasano M. (acd) Didamatica 2005, Atti. Potenza 2005

Marcianò G., La Robotica quale ambiente di apprendimento, in Andronico A., Casadei G. (acd) DIDAMATICA 2007 – Informatica per la didattica, Cesena, 2007a, p. 22-32.

Marcianò G., Robotica a scuola, Lulu Press, USA, 2007b

Parola A. (acd), Territori Mediaeducativi, Erickson, Trento, 2008

Papert S., Mindstorms: children, computers and powerful ideas, Basic Books, USA, 1980

Papert S., Logo Philosophy and Implementation, LCSI, Canada, 1999

Talamo A. ( a cura di), Apprendere con le nuove tecnologie, La Nuova Italia,Firenze, 1998