Coding, Robotica, Making
Rappresentazione di fenomeni naturali con strisce LED
Nella pratica didattica quotidiana il docente deve favorire situazioni di utilizzo delle conoscenze e la costruzione di un modello fisico in grado di esemplificare le fasi di un dato fenomeno rappresenta un efficace strumento organizzativo delle conoscenze che, in coerenza con il sapere scientifico, porta lo studente a discriminare varianti ed invarianti, elementi essenziali e marginali di un fenomeno ai fini dell’interpretazione e comprensione della realtà che lo circonda.
La tecnologia assume il ruolo di strumento in grado di semplificare la rappresentazione della conoscenza e facilitare la comunicazione dei contenuti: grazie alla programmazione di una scheda Arduino sarà infatti possibile controllare la variazione di colore e gli effetti di “movimento” di una striscia flessibile di LED RGB indirizzati individualmente, che simuleranno nel loro insieme i processi individuati di un particolare caso di studio. Questa soluzione ben si adatta alla rappresentazione di diversi fenomeni biologici e naturali (circolazione sanguigna, trasmissione del segnale in un neurone, etc.) in un'ottica di trasferibilità e replicabilità della proposta.
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La comunicazione ad ultrasuoni: un approccio multidisciplinare al mondo degli animali
Per assecondare ed accrescere l’interesse dello studente, bisogna adottare un modello pedagogico che metta al centro del processo educativo l’alunno, coinvolto in attività dove il fare e lo sperimentare prendono il posto dell’ascoltare e ripetere modelli già costituiti. In campo scientifico inoltre, va incentivato un approccio quantomeno multidisciplinare allo studio di un fenomeno, essenziale per comprendere la natura nella sua complessità.
La presente proposta vuole esemplificare questo approccio prendendo come riferimento lo studio del comportamento degli animali, in particolare di quelli che comunicano e ricevono informazioni attraverso gli ultrasuoni. Seguendo questo modello sarà naturale intrecciare le nozioni di fisica relative agli ultrasuoni (suono) con quelle di biologia (orecchio, modelli di selezione evolutiva) e valutare possibili conseguenze del sistema nel caso di cambiamento delle condizioni climatiche del pianeta. La tecnologia assume in questo contesto il ruolo di strumento in grado di offrire un supporto nella sperimentazione del modello.
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Come funziona il nostro occhio? Costruiamo un sensore per rilevare i colori
Spesso pensiamo al colore come ad una proprietà intrinseca degli oggetti. La percezione del colore è in realtà un fenomeno piuttosto complesso, sia se lo analizziamo da un punto di vista biologico, considerando le diverse fasi che portano alla formazione della percezione del colore da parte dell’occhio, sia se cerchiamo di riprodurre questo complesso meccanismo attraverso componenti elettronici.
Il colore percepito dipende essenzialmente dalla sorgente luminosa (spettro di emissione) e dalle caratteristiche intrinseche della materia: la tipologia di luce emessa dalla sorgente è assorbita o diffusa in modo diverso dagli atomi e dalle molecole che compongono il corpo che stiamo osservando. Di fatto, quindi, vediamo la luce che non è assorbita, cioè la luce che è trasmessa o diffusa dagli oggetti che guardiamo.
In questa attività vedremo come realizzare un sensore di colore grazie alla scheda elettronica Arduino e all’utilizzo di un led RGB associato ad una fotoresistenza.
Esplorazioni STEM nell'ambiente urbano: rilevazione e monitoraggio di dati ambientali (temperatura dell'aria)
Fase 1 - 15 minuti - gruppo classe in aula
La definizione del problema da risolvere. Viene attivato l’interesse degli studenti con la presentazione di una tematica di loro interesse e oggetto di studio, proposta in chiave di sfida/problem solving: “Gli effetti del riscaldamento globale non interessano solo grandi aree del globo terrestre, ma si fanno sentire anche a livello di microclima e nell’ambiente urbano. Sei stato incaricato dal Comune di Fermo di monitorare la situazione nella tua scuola e di produrre un resoconto da illustrare alla cittadinanza”.
Fase 2 - 20 minuti - gruppo classe in aula
Ipotesi di risposta al problema. Gli studenti interagiscono fra loro e con l’insegnante facendo emergere delle domande sul tema proposto. Ciascun alunno viene invitato a postare in una bacheca virtuale condivisa le proprie ipotesi di risposta al problema.
Fase 3 - 20 minuti - spazio di gruppo
Divisione in gruppi di lavoro. Sulla base delle risposte inserite in bacheca virtuale (si può scegliere il criterio dell’affinità delle risposte o quello della diversità), vengono formati i gruppi di lavoro che avranno il compito di definire la propria proposta investigativa. All’interno di ogni gruppo (3-4 studenti) viene scelto un “documentatore”, colui che realizza un report/relazione dell’attività nel formato scelto (cartaceo, multimediale, misto).
Fase 4 - 2 ore - Laboratorio informatica, ambiente di programmazione on-line con simulatore scheda a microcontrollore.
Facilitiamo il lavoro di investigazione. È la fase di trasmissione delle conoscenze per la rilevazione dei dati ambientali. Piuttosto che una lezione frontale, si preferisce un approccio laboratoriale per scoperta guidata. Viene presentata la scheda elettronica a microcontrollore e l’ambiente di programmazione on-line. Attraverso semplici esempi di utilizzo, gli studenti vengono sfidati nella realizzazione di progetti attinenti alla problematica da risolvere: termometro digitale, convertitore di scale termometriche, data logging seriale delle informazioni provenienti dai sensori “on-board”, collegamento di sensori esterni e loro taratura/programmazione.
Fase 5 - 1 ora - spazio di esplorazione
A partire dalla proposta investigativa, ciascun gruppo procede con il lavoro di ricerca e sperimentazione, nel rispetto dei compiti e dei ruoli assegnati.
Fase 6 - 1 ora - spazio di gruppo
Presentazione/condivisione dei percorsi. Ogni gruppo, richiamando il problema e le ipotesi iniziali, descrive il percorso seguito, illustra il prodotto realizzato ed espone le proprie conclusioni. Durante la presentazione dei risultati dell’indagine è suggeribile promuovere l’attività di autovalutazione fra pari (peer evaluation). Tale attività stimola la riflessione metacognitiva, che completa la formazione.
Fase 7 - 1 ora - spazio di gruppo, spazio informale, spazio individuale
Valutazione di prodotto e di processo - autovalutazione.
Vengono utilizzate rubriche di valutazione e check-list di osservazione in itinere per monitorare e guidare i progressi degli studenti. Questi dati possono essere integrati da un diario di bordo individuale affinché si documenti il percorso di apprendimento. Sempre attraverso rubrica viene inoltre valutata la qualità del prodotto realizzato e l’esposizione dello stesso. Fra gli indicatori sono stati individuati la capacità di argomentare, di organizzare ed elaborare e la capacità di risolvere problemi.
Coding - Pattern recognition: intossicazioni alimentari e DNA
Anche nel campo della sicurezza alimentare, le tecniche di riconoscimento di particolari pattern consentono di portare a tavola cibi di qualità e soprattutto non contaminati da agenti patogeni. In questa attività assumerai il ruolo di un bioinformatico alle prese con i controlli alimentari. Saprai già che anche i microrganismi che infettano il nostro cibo hanno un ben definito codice di riconoscimento, rappresentato dal sequenziamento del proprio DNA. Il sequenziamento è una tecnica evoluta rapidamente negli ultimi anni che permette di individuare l’ordine esatto in cui le basi azotate di un organismo (Adenina, Timina, Guanina e Citosina) si susseguono lungo la catena del proprio DNA.
Osserva qui sotto il sequenziamento del genoma di due batteri che possono mettere a rischio la nostra salute causando disturbi di diversa gravità (effettua una ricerca in rete per conoscere più da vicino questi microrganismi: sono tutti patogeni? Quali sono i sintomi della loro infezione nell’uomo? Quali le cause? È possibile prevenire il loro attacco?)
Escherichia coli
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Salmonella enterica
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Dopo l’ennesima segnalazione di intossicazione alimentare legata al consumo di carne di pollo, decidi di realizzare un programma in grado di determinare l'organismo patogeno.
