Acquisire i concetti di robot e robotica

Obiettivi:

• Introdurre gli alunni ai concetti base nelle discipline STEM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria e Matematica) attraverso attività di tinkering e robotica  coinvolgenti. 

• Sviluppare il pensiero critico e la risoluzione di problemi.

• Incoraggiare la creatività e la collaborazione.

• Promuovere l'apprendimento pratico e l'esplorazione.

INTRODUZIONE AL PERCORSO con

https://www.mentimeter.com/

Nuvole di parole per BRAINSTORMING 

Visione del video e confronto rispetto a quanto era emerso nel brainstorming iniziale 

PANORAMICA sulle diverse tipologie di Robot (umanoidi, mobili, domotici, di servizio, compagni...) che negli anni a venire entreranno con forza nella vita di tutti i giorni

www.raiplay.it/video/2019/01/toolbox4-pt1-robotica-cosa-e-un-robot-storia-e-futuro-2019-c82905e0-b617-48fd-a6b2-de0dc88dab28.html?wt_mc=2.www.cpy.raiplay_vid_ToolBox4. 

La robotica come ingegneria di robot, che sono macchine in grado di eseguire azioni complesse. 

Introduzione ai componenti di base (meccanica, motori, sensori, attuatori, AI etc)  

ToolBox4 - Che cosa è un robot, storia e futuro - Video - RaiPlay

In questa prima puntata scopriremo la storia, il presente e il futuro dei robot. Analizzeremo la loro struttura e faremo un viaggio tra scienza, fantascienza. Abstract lungo prima puntata. Quando è stato inventato il nome robot? Che struttura hanno queste macchine sofisticate, come caratterizzeranno la nostra vita nei prossimi anni? In questa prima puntata scopriremo la storia, il presente e il futuro dei robot, tra scienza e fantascienza. Utilizzando una affascinante metafora biologica, poi, analizzeremo le parti costituenti di ogni robot, scoprendo somiglianze impressionanti con gli organismi viventi prodotto della natura.

LABORATORI

MOTORI/ELETTRICITA'

Circuiti elettrici semplici

• Introdurre i concetti base di elettricità (corrente, tensione, resistenza).

• Costruire un circuito semplice con una batteria, un LED e fili.

• Spiegare il flusso di corrente e la funzione di ciascun componente.

• Costruire circuiti da disegni schematici.

• Determinare se gli oggetti comuni sono conduttori o isolanti.

LABORATORIO: realizzazione di un circuito per accendere un led. 

• Conduttori e non conduttori

• Prove online in laboratorio virtuale su conduttori e non conduttori. 

• Simulazioni di circuiti con Tinkercad

Ingranaggi

Cogliere la funzione degli ingranaggi: trasmettere il movimento rotatorio, o potenza, da un albero all'altro. L'albero è solitamente posizionato al centro dell'ingranaggio. 

• Gioco di logica online con ingranaggi 

• Collegare tutti gli ingranaggi per farli muovere tutti.  

1. Cosa osserviamo 

Gli elementi di un circuito elettrico: un generatore di corrente (pila), cavi metallici e un utilizzatore (lampadina). Il Cosa fare Dividiamo la classe in gruppi di 3-4 bambini. Consegniamo a ciascun gruppo il materiale. Comportamento della lampadina quando il circuito è aperto o chiuso.

2. Il comportamento di diversi oggetti: una penna di plastica, una gomma per cancellare, un pezzo di ceramica, un cacciavite, una lamina di rame, una lamina di zinco, un pezzo di carta, un pezzo di cartone, un pezzo dei Lego, la mina di una matita

Cosa abbiamo capito 

La corrente elettrica è un flusso di elettroni, che ha bisogno di un percorso per poter funzionare. 

Il circuito elettrico è proprio un percorso dove può circolare la corrente elettrica quando esso è chiuso.

Quando l’oggetto è un conduttore, il circuito elettrico si chiude, la corrente elettrica passa e la lampadina si accende. Quando l’oggetto è un isolante, il circuito elettrico è aperto, la corrente elettrica non può passare attraverso di esso e la lampadina non si accende.

RISORSE

Cos'è l'elettricità? - ⚡ Episodio 1 💡 - Scienza per bambini

ELETTRICITÀ per bambini ⚡ Episodio 3 💡 Crea un circuito 🔌 Materiali conduttori e materiali isolanti

Tipi di ELETTRICITÀ per bambini - ⚡ Episodio 2 - Elettricità statica, dinamica e circuiti elettrici

Circuiti e conduttori 

PHET Laboratorio virtuale di costruzione circuiti   e/o tinkercad circuits   

Gioco di logica con ingranaggi  

NOTE

• È importante adattare le attività al livello di abilità e agli interessi degli alunni.

• Garantire un ambiente di apprendimento sicuro e inclusivo per tutti gli studenti.

• Promuovere la sperimentazione, l'errore e l'apprendimento continuo.

2) Sfida di coding unplugged su tappeto CodyRoby: percorsi sul reticolo senza e con ostacoli, utilizzando 

concetti di base:

• la sequenza (ovvero svolgere un'azione dopo l'altra) sequenze di passi elementari. Il coding ci esercita a descrivere procedimenti complessi come sequenze di istruzioni talmente chiare che potrebbero essere eseguite da altri;

• la ripetizione (ovvero decidere di ripetere un’azione, "ripeti ... volte" e "ripeti fino a che". Quando un’operazione richiede di essere ripetuta più volte tendiamo ad ottimizzare impartendo l’istruzione una sola volta specificando quante volte debba essere  ripetuta; 

• l'alternativa (ovvero decidere di svolgere un'azione oppure un'altra),"se" e "se-altrimenti" , legata ad una condizione che dobbiamo verificare. 

3) Sfida a squadre su reticolo con Bee-bot

Gioco: il robot parte da uno degli angoli del reticolo, deve raggiungere la torre nel minor numero possibile di azioni e riuscire ad abbattere la torre

4) LABORATORIO programmazione a blocchi

Trasformare il diagramma di flusso in algoritmo e in programma.

Attività di coding con la programmazione a blocchi su piattaforma online. 

Per blocchi si intende porzioni di codice che si incastrano tra loro a mo’ di puzzle, andando poi a comporre un codice di programmazione. All’interno dei blocchi la sintassi del linguaggio di programmazione è già corretta in modo che l’utente non debba preoccuparsi di eventuali errori dovuti alla mancata conoscenza del linguaggio specifico. Sarà, quindi, sufficiente inserire i blocchi secondo una corretta successione. Ciascun blocco può adattarsi ad un altro solo se ha senso da un punto di vista computazionale. 

• playground.robogarden.ca/hourofcode/steam/all?authuser=0  il percorso prevede diversi argomenti e rilascia un certificato alla fine dell'attività

• code.org/minecraft con l'ambientazione del video-gioco Minecraft propone avventure che richiedono creatività e competenze di problem solving per esplorare e creare mondi grazie alla potenza della programmazione. Rilascia un certificato alla fine dell'attività

TERZA giornata

TERZA GIORNATA

Introduzione alla robotica

Costruiamo un robot con materiali riciclati

• Combinare le nozioni di tinkering e robotica per costruire un robot usando materiali riciclati e componenti elettronici.

• Incoraggiare il design creativo e la risoluzione di problemi ingegneristici.

• Testare i robot programmandoli per eseguire compiti specifici.

Spiegare che la robotica è l'ingegneria di robot, che sono macchine in grado di eseguire azioni complesse. 

• Presentare il kit di robotica educativa e le sue funzioni.

Attività di robotica:

• Introdurre il kit di robotica educativa

• Mostrare agli alunni come utilizzare i componenti del kit per costruire un robot semplice.

Valutazione:

• Osservare la partecipazione, la collaborazione e l'impegno degli alunni durante le attività.

• Valutare la comprensione dei concetti STEM acquisiti attraverso domande e discussioni.

• Apprezzare la creatività, la risoluzione dei problemi e le capacità di progettazione dimostrate dagli alunni.

LABORATORIO 

• Costruzione in gruppo del robot/macchina progettato/a, con materiale di recupero per gruppi

• Assemblaggio e costruzione di Robot Gino 2.0 per fasi e per gruppi

• Attività di coding con la programmazione a blocchi, l'Artista su code.org (disegnare figure geometriche) al termine della costruzione

Attività per gruppi

LABORATORIO Costruzione di un robot con materiale di recupero

Fase di costruzione

Lavoro di gruppo

• Il gruppo con i progetti realizzati nell'incontro precedente procede al costruzione del robot/macchina

• Si divide i compiti

• Realizza le varie componenti

• Assembla il robot/macchina

• Procede alla verifica del funzionamento

• Interviene sui difetti o rivede alcune parti del progetto

Contemporaneamente i gruppi si alternano e ruotano nelle fasi di  costruzione del kit di Robot Gino 2.0

Si avvalgono di un tutorial per i passaggi più complessi

www.youtube.com/watch?v=FhvhoEfuaRg 

Attività di coding

LABORATORIO programmazione a blocchi

Attività di coding con la programmazione a blocchi su piattaforma online.

Per blocchi si intende porzioni di codice che si incastrano tra loro a mo’ di puzzle, andando poi a comporre un codice di programmazione. All’interno dei blocchi la sintassi del linguaggio di programmazione è già corretta in modo che l’utente non debba preoccuparsi di eventuali errori dovuti alla mancata conoscenza del linguaggio specifico. Sarà, quindi, sufficiente inserire i blocchi secondo una corretta successione. Ciascun blocco può adattarsi ad un altro solo se ha senso da un punto di vista computazionale. 

L'attività proposta prevede di disegnare figure geometriche semplici e complesse utilizzando la programmazione a blocchi su piattaforma code.org

Gli alunni operano su pc individualmente o a coppie ma collaborano tra di loro quando incontrano degli ostacoli o non riescono a rosilvere un problema

• Lezioni: L' Artista su code.org

• Lezioni: L'artista forme su code.org 

QUARTA GIORNATA

Robotica e coding

• Guidare gli alunni nella programmazione del robot per eseguire movimenti semplici (es. avanti, indietro, sinistra, destra).

• Discutere l'importanza delle sequenze e della precisione nella programmazione.

Attività di robotica e coding:

• Insegnare agli alunni come programmare il robot utilizzando un software di programmazione a blocchi.

• Far sperimentare agli alunni la programmazione del robot per eseguire diverse azioni (es. andare avanti, indietro, girare a destra o a sinistra).

Attività di tinkering:

• Dividere gli alunni in piccoli gruppi.

• Fornire a ciascun gruppo materiali e componenti elettronici semplici.

• Sfidare i gruppi a costruire un oggetto utilizzando i materiali forniti.

• Incoraggiare gli alunni a essere creativi e a sperimentare con diverse combinazioni di materiali.

• Suggerire idee di progetto come un robot semplice, un giocattolo o un oggetto decorativo.

• Aiutare i gruppi a risolvere eventuali problemi che incontrano durante la costruzione.

Valutazione:

• Osservare la partecipazione, la collaborazione e l'impegno degli alunni durante le attività.

• Valutare la comprensione dei concetti STEM acquisiti attraverso domande e discussioni.

• Apprezzare la creatività, la risoluzione dei problemi e le capacità di progettazione dimostrate dagli alunni.

• Chiedere a ciascun gruppo di presentare il proprio progetto di tinkering alla classe.

• Discutere le sfide e i successi incontrati durante le attività.

• Riflettere sull'importanza delle discipline STEM nel mondo di oggi.

• Incoraggiare gli alunni a continuare ad esplorare e sperimentare con concetti STEM.

RISORSE

CIRCUITI ELETTRICI ED APPLICAZIONI

CIRCUITI MORBIDI 

CIRCUITI CON TINKERCAD 

QUINTA GIORNATA

LABORATORIO 

• i sensori di un robot attività con Scratch 

Con i sensori di Scratch è possibile gestire gli input ricevuti dall’utente attraverso la tastiera, il mouse, il microfono e così via. 

ISTRUZIONI QUI https://resources.scratch.mit.edu/www/cards/en/video-cards.pdf  e nel VIDEO successivo.

L'attività che abbiamo realizzato e l'esempio del gioco che si realizza con le istruzioni precedenti 

MACHINE LEARNING esperienza

L'Intelligenza Artificiale per il mare 

https://studio.code.org/s/oceans/lessons/1/levels/1

Gli studenti classificano gli oggetti come "pesce" o "non pesce" per tentare di rimuovere la spazzatura dall'oceano. Quindi dovranno espandere il loro set di dati di addestramento per includere altre creature marine che appartengono all'acqua.

Nella seconda parte dell'attività, gli studenti sceglieranno le proprie etichette da applicare alle immagini di pesci generati casualmente. Questi dati di addestramento vengono utilizzati per un modello di apprendimento automatico che dovrebbe quindi essere in grado di etichettare le nuove immagini autonomamente. 

• Addestrare l'intelligenza artificiale

• Utilizzo dei dati di apprendimento

• IA: impatto sulla società

• Apprendimento automatico IA

Attività con Makey Makey

Realizzare un disegno che suona 

• Assegnare un  minimo  di tre suoni a tre tasti sulla tastiera

• Collegare Makey Makey ed il disegno per controllare quei suoni. Materiali per questo progetto: carta e matita.

• Registra l'audio con l'app Sampler o riproduci suoni con l'app Piano.  

Ispirazione 

• Disegnare il proprio nome in modo che ogni lettera rappresenti una nota sul pianoforte.

• Disegnare uno strumento musicale.

• Disegnare un biglietto di auguri per le feste.

Rendere i disegni più scuri e spessi per ottimizzarli per Makey Makey.

• Disegnare fino al bordo del foglio.

• Tracciare una linea più larga sul bordo del foglio su cui agganciare la molletta a coccodrillo.

• Collegare ogni sezione del disegno a una pinza a coccodrillo in modo che corrisponda al suono che si vuole riprodurre. 

• Condivisione finale dei lavori realizzati: analisi dei successi e degli insuccessi, riflessioni sull'importanza degli errori nelle sperimentazioni.

• CARRIERE STEM (vengono presentate a bambini e bambine alcuni profili professionali)