La robotica educativa si basa sull’idea che l’apprendimento avviene interagendo con l’ambiente fisico e manipolando oggetti concreti.

Che cos’è la robotica?

L’utilizzo dei robot a scopi didattici ha preso il via alla fine degli anni ’60 con l’intuizione di Seymour Papert, docente presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT). Papert fu pioniere nell’identificare il potenziale dei robot nel facilitare il processo di apprendimento, introducendo il celebre robot-tartaruga «Turtle», programmabile per tracciare forme geometriche. Da quel momento, la tecnologia ha fatto passi da gigante, ampliando l’orizzonte dei robot educativi disponibili.

La robotica educativa si basa sull’idea che l’apprendimento sia un processo attivo di costruzione della conoscenza, che avviene interagendo con l’ambiente fisico e manipolando oggetti concreti. Gli studenti, per affrontare una sfida, devono applicare le loro conoscenze per formulare ipotesi, metterle alla prova costruendo o programmando robot, e poi, attraverso la sperimentazione, verificare l’efficacia delle loro soluzioni, apportando modifiche ove necessario.

Perché la robotica a scuola?

L’uso di robot didattici non solo aumenta la motivazione e l’interesse degli alunni per le materie MINT (matematica, informatica, scienza, tecnologia), ma promuove anche le competenze specifiche e interdisciplinari e il pensiero computazionale, una competenza chiave nell’era digitale.

I sistemi robotici forniscono un ambiente di apprendimento pratico e interdisciplinare che insegna i concetti fondamentali dell’informatica.

I sistemi robotici forniscono un ambiente di apprendimento pratico e interdisciplinare che insegna i concetti fondamentali dell’informatica e supporta la comprensione e l’applicazione delle conoscenze in varie materie. Inoltre, la robotica si è dimostrata uno strumento efficace per i bambini con esigenze educative speciali. Le possibilità di utilizzo della robotica in classe sono molteplici. Ecco alcuni esempi:

Robot che disegnano

Gli alunni possono disegnare forme geometriche su carta durante le lezioni di matematica programmando i robot. Con il Thymio, ad esempio, si inserisce una matita nel buco centrale del robot e si traccia una linea ovunque il robot passi. Questa attività aiuta gli studenti a sviluppare una comprensione più profonda di concetti geometrici come angoli e perimetri attraverso l’azione. 

Robot che assumono compiti

Nelle scienze, i robot educativi possono essere utilizzati per simulare gli ecosistemi. Gli alunni possono imparare come interagiscono i diversi organismi programmando i robot per simulare lo svolgimento di vari compiti. Un buon esempio è l’esecuzione della danza delle api da parte di robot. L’obiettivo è analizzare l’algoritmo su cui si basa la danza delle api e riprodurlo attraverso la progettazione e la programmazione.

Robot nell’educazione fisica

I robot, come ad esempio “Spike Prime”, possono essere utilizzati anche nelle lezioni di educazione fisica per rendere misurabili movimenti come la velocità o la distanza, creando così un collegamento pratico con la fisica.

Robot artisti

Le lezioni di arte possono essere arricchite dall’uso dei robot, consentendo agli alunni e alle alunne di creare opere d’arte. Per esempio si possono programmare i robot facendoli muovere su delle linee nere in un ambiente buio con i LED accesi di colori diversi. Attraverso la tecnica della fotografia a lunga esposizione si possono creare così dei disegni con la luce emessa dai robot.

La robotica come informatica concreta

Nel Piano di studio della scuola dell’obbligo del Canton Ticino (1), l’importanza della robotica per l’apprendimento degli alunni e delle alunne è presente sotto l’etichetta «pensiero computazionale» nella competenza trasversale «Tecnologia e media». Il pensiero computazionale è un concetto astratto. Per un insegnamento efficace a scuola, è quindi importante proporre attività sul pensiero computazionale in modo chiaro e tangibile.

Oltre all’attinenza con il mondo reale nella scelta degli esempi, è quindi importante garantire che i concetti del pensiero computazionale siano insegnati anche in modo ludico e orientato all’azione, laddove possibile. Sensori, attuatori e robot collegano il mondo astratto dell’informatica con le esperienze e l’ambiente percepito dai bambini e dalle bambine. Si tratta di una realizzazione concreta della cosiddetta Physical Computing (2), che consiste nel collegare il mondo virtuale con quello fisico

Sensori, attuatori e robot collegano il mondo astratto dell’informatica con le esperienze dei bambini e delle bambine.

Materiali e formazione continua sulla robotica

Per promuovere la robotica educativa a scuola, offrendo al contempo un solido sostegno ai docenti a lungo termine, è stata lanciata in Svizzera la piattaforma roteco.ch (3). Questo spazio online è stato concepito come un punto di riferimento per gli insegnanti, dove possono scoprire, creare e condividere risorse didattiche specifiche.

Grazie anche alla newsletter bimensile, la piattaforma serve anche da hub informativo, tenendo gli utenti aggiornati sulle ultime tendenze, novità e opportunità formative nel settore della robotica educativa. Parallelamente, al di là della piattaforma, gli insegnanti e le loro classi sono incoraggiati a esplorare opportunità esterne come la partecipazione a eventi di robotica educativa di calibro internazionale, tra cui spicca la First Lego League (FLL).

Questi eventi rappresentano un’eccezionale occasione per gli studenti di testare le competenze acquisite in un ambiente dinamico e coinvolgente, stimolando lo spirito di squadra, la risoluzione di problemi e l’innovazione tecnologica.

Prospettive

Quando imparano con i robot, gli alunni si immergono nel mondo delle MINT/STEM dando «vita» ai robot. Questo non solo promuove l’accesso alle materie scientifiche e tecniche, ma permette di sviluppare anche lo spirito di squadra, la risoluzione creativa dei problemi e la passione per la sperimentazione.

Con la recente integrazione delle tecnologie di intelligenza artificiale generativa nel processo di apprendimento, potremmo essere a un punto di svolta entusiasmante. È possibile che nel prossimo futuro le tecnologie di intelligenza artificiale generativa prendano il posto dell’esplorazione attiva e che gli studenti diventino osservatori del proprio percorso di apprendimento.

Le tecnologie di intelligenza artificiale potrebbero risolvere i problemi prima che gli studenti possano pensarci da soli. Ciò ridurrebbe la quantità di sperimentazione diretta e di esperienze di successo condivise.

La sfida ora è pensare a come le tecnologie generative basate sull’IA possano essere utilizzate come strumenti per supportare ed estendere l’esperienza di apprendimento senza sostituire l’importante esperienza personale e l’impegno diretto. In questo modo, l’apprendimento con i robot rimane un’avventura stimolante e interattiva che motiva i giovani a pensare fuori dagli schemi.

Autore: Lucio Negrini (SUPSI) & Rico Puchegger (PH Graubünden)

Approfondimento

1. Piano di studio della scuola dell’obbligo ticinese. Tecnologie e media
2. Physical Computing
3. www.roteco.ch Comunità per docenti con materiali e informazioni inerenti alla robotica educativa
4. SUPSI Quaderno didattico sulla robotica educativa
5. Discover è la competizione della FIRST LEGO League per bambini e bambine della scuola dell’infanzia
   Explore è la competizione della FIRST LEGO League per allievi e allieve tra i 6–10 anni.
   Challenge è la competizione della FIRST LEGO League per allievi e allieve tra i 9–16 anni. Robo-SI è l’associazione in Ticino che organizza le gare FIRST LEGO League per la Svizzera Italiana
6. Il modulo di apprendimento “Prospettive di informatica” tratta gli aspetti della robotica:
   Prospettive di Informatica / 4. Coordinamento / Compito pratico 2a: Guidare i robot & Compito pratico 2b: Il robot autonomo