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Fasi dell'attività


PRIMA FASE: montaggio guidato.

Una primissima fase d’approccio può consistere semplicemente nell’esame del contenuto di una scatola standard di LEGO Mindstorms Robotica Invention System.

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Una confezione standard di robotica LEGO, oltre ai mattoncini “tradizionali”, contiene:
• un modulo RCX programmabile, con tre ingressi per i sensori e tre uscite per gli effettori

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• due sensori di tocco
• un sensore luminoso
• due motori

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• un fascicolo di istruzioni
• un CD con le procedure d’installazione, una guida multimediale e il software ad interfaccia visuale per la programmazione dell’RCX (RCXCode)
• un trasmettitore a raggi infrarossi, da collegare a una porta USB, per trasferire i programmi dal PC all’RCX

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Sia il fascicolo sia il CD propongono alcuni esempi di realizzazione guidata passo per passo di robot a vario livello di complessità.
Il più semplice è Roverbot, un veicolo a quattro ruote. Volendo rimandare la questione della programmazione ad una fase successiva, ci si può limitare a montare il veicolo senza utilizzare i sensori, che potranno essere aggiunti in un secondo momento.

La fase di montaggio non va sottovalutata. Già a questo punto, se si lavora in piccoli gruppi come sarebbe auspicabile, si può organizzare un’opportuna divisione dei compiti. La modularità stessa delle costruzioni Lego consente facilmente di individuare singoli compiti significativi alla portata di ogni componente del gruppo.
Contrattata la ripartizione dei moduli, il montaggio vero e proprio è un’occasione interessante per esercitarsi con abilità cognitive di importanza fondamentale:
• identificazione e selezione dei singoli pezzi
• confronto tra immagini e oggetti e degli oggetti tra di loro
• valutazione delle misure e delle dimensioni
• conteggio degli oggetti e delle loro parti
• manipolazione di oggetti e assemblaggio funzionale delle parti
• coordinamento di singole operazioni finalizzate a un progetto complessivo

SECONDA FASE: programmazione senza sensori.

Per cominciare a familiarizzare con l’ambiente e la procedura di programmazione è consigliabile realizzare un robot privo di sensori, in grado di eseguire una semplice sequenza o un ciclo elementare di istruzioni.

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L’ambiente visuale di programmazione dell’RCX è molto intuitivo; il CD di autodistruzione, inoltre, guida passo per passo alla realizzazione di alcuni programmi d’esempio.

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Ci si può sbizzarrire a combinare in varie sequenze le macroistruzioni (i cosiddetti Blocchi grandi nella metafora del software) più divertenti: zigzag, scuoti, balla…

Un’altra possibilità interessante è quella di limitarsi in un primo momento a quelle istruzioni di base che, nel codice dell’RCX, replicano esattamente le istruzioni più elementari della grafica della tartaruga LOGO: avanti, indietro, destra e sinistra. Se nella classe il LOGO è già strato introdotto ed utilizzato, può infatti essere sfruttato come ambiente di progettazione e di verifica “virtuale” del comportamento dell’automa su schermo, prima di passare alle vere e proprie prove “sul campo”.

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Come risposta all’esigenza di ottenere un movimento continuo, sia con la tartaruga LOGO sia con la LEGO Robotica, viene naturale l’introduzione di cicli di ripetizione. Particolarmente intuitiva, anche in questo caso, è la rappresentazione visiva del concetto nell’ambiente di programmazione dell’RCX (fig. 8).

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TERZA FASE: programmazione con sensori.

Il passo successivo è l’introduzione dei sensori e delle apposite strutture di controllo (variabili e decisioni).
Robotics Invention System fornisce due sensori di tocco da utilizzare con l’RCX. Si tratta di semplici interruttori a pressione che possono rilevare urti e contatti con ostacoli esterni comunicando all’RCX lo stato di una variabile a due valori (aperto/chiuso).
La programmazione dei sensori è guidata passo per passo dall’interfaccia grafica dell’RCXCode, che ricorre anche in questo caso ad un’efficace metafora visiva (fig. 9): il salto condizionato è rappresentato come una sequenza separata di istruzioni, che viene eseguita in sostituzione della sequenza o del ciclo principale a patto che si verifichi una certa condizione (se premuto…).

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L’RCX ha tre alloggiamenti per sensori, ma è bene cominciare a lavorare con uno solo, montandolo ad esempio su un paraurti e programmando il robot in modo che sia in grado di aggirare un ostacolo. Con un altro sensore si possono montare due paraurti, uno anteriore e uno posteriore, e così attrezzati affrontare la classica sfida di insegnare al robot come uscire da un piccolo labirinto.

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Se  non si riesce a trovare una buona soluzione in tempi ragionevoli, si può ricorrere ai suggerimenti del CD, che spiega come programmare il sensore di luce in modo da ottenere che il robot segua una linea scura tracciata sul pavimento (Pathfinder).
I bambini possono poi provare a introdurre variazioni nei programmi proposti dal CD, o essere lasciati liberi di sbrigliare la loro fantasia.

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QUARTA FASE: documentazione delle esperienze.

Le esperienze di robotica possono essere documentate attraverso strumenti tradizionali, come relazioni scritte, cartelloni, fotografie  o filmati.
La documentazione, realizzata tutta a posteriori o anche durante lo svolgimento delle diverse tappe delle esperienze stesse, è un’occasione preziosa per riflettere sul lavoro proprio o altrui, per riorganizzare concetti e conoscenze in modo più sistematico, per ragionare da un punto di vista metacognitivo sulle strategie adottate nell’affrontare i diversi problemi posti dalla programmazione degli automi e sulla loro efficacia o possibili miglioramenti.
Considerazioni di opportunità (che vanno dalla disponibilità di ragazzi che hanno già svolto compiti di questo genere, e che quindi sono diventati degli “specialisti”, all’esigenza di coinvolgere elementi della classe che si sono auto-emarginati dall’attività di robotica vera e propria) possono suggerire di affidare la documentazione ad un gruppo “esterno”, che affianchi i gruppi di lavoro fotografando o filmando le diverse fasi: montaggio degli automi, programmazione, prove, modifiche.
I vantaggi del gruppo esterno sono evidenti: completezza, possibilità di ottenere uno standard più elevato nella realizzazione del prodotto, possibilità di fare interviste ai membri del gruppo di lavoro da un punto di vista più “neutrale”…
Ma ci si può accontentare altrettanto bene di una documentazione realizzata all’interno dei singoli gruppi di lavoro; bastano in fondo alcune foto o alcuni filmati delle prove o dei robot finiti.

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Disponendo di apparecchiature digitali, foto e filmati possono essere facilmente montati e pubblicati in formato multimediale. Se ne può fare addirittura oggetto di un progetto collaterale e parzialmente autonomo. Semplici presentazioni multimediali, ad esempio, possono essere ottenute utilizzando Micromondi Logo, PowerPoint o un software analogo (per maggiori dettagli cfr. i laboratori 2 e 8).
Si potranno infine organizzare nella scuola delle esposizioni periodiche, realizzare dei CD dimostrativi o allestire un’apposita “vetrina” delle esperienze di robotica sul sito della scuola.

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