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ISTITUTO TECNICO TECNOLOGICO

“GIORDANI – STRIANO” VIA CARAVAGGIO, 184 – 80126 NAPOLI – TEL. 081644553 – FAX

0812472312 Dist. Scol. N. 40 – Cod. Mec. NATF05000N – www.itigiordaninapoli.com

E-mail: natf05000n@pec.istruzione.it – natf05000n@istruzione.it – info@itigiordaninapoli.it

Il presente progetto viene presentato come un ampliamento dell’offerta formativa per il corso di studi con specializzazione in informatica

Triennio sez.C

Informatica per l’innovazione tecnologica La Robotica e la Domotica

-MOTIVAZIONI-

L’istituto tecnico, oggi come in passato, fornisce i quadri dirigenti e intermedi del

sistema produttivo, del settore dei servizi e dell’amministrazione pubblica. Il suo

apporto all’economia nazionale è indispensabile in un momento in cui il progresso

scientifico e tecnologico richiede figure professionali con una specializzazione

sempre più raffinata, soprattutto in un Paese, come l’Italia, che ha una forte

vocazione tecnica e manifatturiera.

L’istituto tecnico è una scuola ad elevata terminalità, nel senso che il diploma che

rilascia consente un inserimento diretto nel mondo del lavoro senza dover seguire

ulteriori segmenti di istruzione. Non preclude tuttavia il proseguimento degli studi a

livello universitario, prevalentemente in facoltà tecniche inerenti all’indirizzo scelto

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(informatica, ingegneria, meccanica, elettronica, etc.): a livello nazionale circa il 50%

dei diplomati di istituti tecnici prosegue gli studi.

In tale ottica l’automazione e la robotica essendo entrate prepotentemente

nelle aziende di diversi comparti rappresentano, una realtà solida con grandi

prospettive per il futuro (a livello nazionale ed internazionale), uno sbocco

molto interessante sia nel mondo del lavoro che a livello di orientamento

universitario, essendo discipline insegnate all’università.

Va sottolineato, infatti, che la domotica, la Building Automation ed in generale tutte

le nuove tecnologie relative alla gestione degli edifici stanno registrando in questi

ultimi anni una lenta, ma costante crescita. Il grande sviluppo e la conseguente

diffusione su larga scala delle tecnologie digitali, dell'informatica e delle

telecomunicazioni hanno reso possibile nuove e più efficaci tecniche di controllo e di

gestione degli impianti domestici, consentendo di guardare agli edifici ed agli

impianti che li costituiscono non più come alla somma di singoli dispositivi

completamente autonomi, ma come un grande unico organismo che interagisce con

le varie componenti e queste ultime tra di loro. Al centro della crescita del settore ci

sono richieste pressanti di nuove figure professionali, con conoscenze e

competenze più ampie e trasversali rispetto al tradizionale bagaglio culturale del

progettista di impianti tecnologici. Senza la formazione di queste nuove figure

professionali non ci può essere la creazione di una filiera di settore funzionale e

credibile, irrinunciabile presupposto questo per una crescita rapida e duratura del

mercato.

Dal punto di vista di una futura professione, e del proseguimento degli studi,

studenti che abbiano lavorato su progetti di domotica e di robotica a scuola

sono avvantaggiati nella comprensione e nella pratica di diverse materie

scientifiche e di una pratica su tecnologie up-to-date, oltre ad aver acquisito

una grande abilità nella risoluzione dei problemi.

Il recente Schema di direttiva del Parlamento, per l'anno 2009, “recante gli interventi

prioritari, i criteri generali per la ripartizione delle somme, le indicazioni sul

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monitoraggio, il supporto e la valutazione degli interventi previsti dalla legge n. 440

del 1997, concernente l'istituzione del fondo per l'arricchimento e l'ampliamento

dell'offerta formativa e per gli interventi perequativi”, indica che, per la prima volta,

“l'ampliamento dell'offerta formativa dovrà, tra l'altro, garantire la promozione

dell'insegnamento di Cittadinanza e Costituzione - anche attraverso la

realizzazione di percorsi multidisciplinari -, del potenziamento della cultura

scientifica e tecnologica - in particolare, progetti su domotica, robotica

educativa (..).

La programmazione, la progettazione e l’utilizzo di impianti, e di reali robot

mobili o industriali consente, pertanto, agli studenti di apprendere le materie

curricolari comuni a tutti gi indirizzi e di acquisire competenze utili sia nel

mondo del lavoro che nel mondo universitario.

-ASPETTO DIDATTICO E FORMATIVO-

La domotica e la robotica educativa coinvolgono facilmente ogni tipo di studente,

avendo un notevole grado di attrazione verso i giovani ed essendo accessibili a tutti

ma allo stesso tempo senza limitarne l’eccellenza. Inoltre, possono essere

proficuamente adottate per un ampio spettro di discipline e di competenze (non solo

di carattere tecnico/scientifico).

* Destinatari

Alunni del triennio informatico corso C

*Competenze in uscita

Creare una figura professionale che sia in grado di programmare e progettare

dispositivi propri dell'automazione e dell'innovazione tecnologica.

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La figura deve essere in grado lavorare per la parte di competenza all’ interno di un

team di gestire la parte progettuale, saper leggere la parte impiantistica, usare i

software di programmazione, modellazione ed eventuale rendering per la

presentazione dei progetti.

*Possibili sbocchi professionali:

I Diplomati possono svolgere la propria attività come liberi professionisti all'interno di

studi e di società di progettazione, di istituzioni pubbliche e private, di imprese e di

aziende, come progettisti in uffici tecnici di industrie operanti in più settori

merceologici .

E’ possibile proseguire gli studi della curvatura con un corso di laurea o un master in

ingegneria dell’automazione e in Robotica e sistemi intelligenti.

*Finalità

La curvatura proposta vuole fornire le basi per un uso consapevole del robot

didattico e dell’attrezzatura per la domotica, utilizzando una metodologia adeguata

al loro uso e degli strumenti sia pratici che teorici nell’ambito di una progettazione e

implementazione di unità didattiche interdisciplinari.

I concetti vengono progressivamente sviluppati e verificati fino alla modellazione

fisica e virtuale del prototipo. È un processo lungo e articolato che richiede

l’acquisizione di competenze diversificate, un alto livello di impegno e flessibilità

personale, capacità di organizzazione e gestione del tempo, attitudine al lavoro di

gruppo.

*Obiettivi formativi per la Domotica

-L’allievo dovrà acquisire gli elementi di base della domotica, quali le conoscenze principali su: la centrale di controllo, le tipologie di sensori e di attuatori, i sistemi

di comunicazione, le interfacce utente, i livelli d’integrazione

-L’allievo dovrà acquisire il significato di “casa intelligente” o, usando la terminologia inglese, di “smart house”. Una casa la si potrà considerare

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veramente intelligente se la si realizza attraverso un processo d’integrazione tra i diversi impianti e le diverse tecnologie adottate e tra gli stessi impianti e l’edificio

- L’allievo dovrà acquisire la capacità di descrivere l’architettura di un sistema integrato e le sue diverse applicazioni e saper sviluppare le fasi della progettazione e realizzazione.

*Obiettivi didattici per la Domotica

-L’allievo dovrà acquisire dimestichezza e familiarità con l’uso dell’ambiente integrato di Arduino (IDE), ed in particolare avere sufficiente confidenza con la creazione di sketch adatti agli scopi dell’automazione industriale sviluppando particolari abilità su aspetti della domotica quali, ad esempio, quelli per il controllo di piccoli dispositivi elettrici. -L’allievo dovrà essere in grado di sviluppare o modificare uno sketch per il controllo di apparati elettrici (in bassa tensione) e di integrare il funzionamento con l’uso del bluetooth, magari per accendere e spegnere apparati con l’uso del cellulare,utilizzando una o più App per Android, già disponibili gratuitamente su Google Store e/o sviluppando nuove App. -L’allievo potrà apportare modifiche, anche radicali, alla funzionalità dei progetti proposti, anche per migliorarne le caratteristiche e integrarli in nuovi e più ampi progetti. Alla fine del corso, ogni allievo presenterà al CdC una breve relazione sugli aspetti che sono stati (a suo giudizio) più importanti, integrandoli con progetti e/o miglioramenti ai progetti proposti, anche in funzione delle prove finali del corso di studi. Queste relazioni potranno essere valutate dai Docenti del CdC per l’eventuale attribuzione di bonus formativi.

*Obiettivi formativi per la Robotica

-saper progettare strutture complesse (elementi di logica), come i robot, in grado di muoversi e di interagire con l’ambiente;

-saper utilizzare correttamente i linguaggi di programmazione Pyton, Java ecc .oltre che software specifici quali lego mindstorms nxt per controllare il funzionamento di eventuali prototipi.

-saper realizzare un prototipo di robot con l'uso del Kit Arduino

In collaborazione con i corsi di meccanica e di elettronica nell'ambito del laboratorio di fablab si attueranno i seguenti obiettivi.

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- saper costruire fisicamente (manualita' fine), utilizzando i kit Lego in dotazione : elemento principale di questo kit e' il mattoncino intelligente NXT che può essere collegato tramite bluetooth e porta usb al pc e via cavo a diversi tipi di mattoncini speciali: motori, sensori ottici, sensori per il riconoscimento sonoro, sensori di contatto, sensori di prossimita');

*Metodologie

Si realizzeranno i principi metodologici più adatti all'introduzione della Domotica e

della Robotica Educativa .

Gli incontri si svilupperanno attraverso lezioni interattive e , soprattutto, con

l’esplorazione guidata e lavori di piccolo gruppo in situazione di problem solving.

Le attivita' laboratoriali saranno incentrate su due momenti portanti: - la

soluzione di problemi di tipo meccanico e la realizzazione di strutture; la

programmazione al computer.

Saranno progettate, costruite ed implementate unità didattiche mono e

multidisciplinari per integrare gli impianti e i robot nella didattica curriculare.

*Attività

Fasi del lavoro svolto dai gruppi per la Domotica:

Incontro divulgativo sull'ambiente integrato Arduino e uso dell' IDE di Arduino.

Sviluppi futuri del mondo Arduino. I primi sketch. Il codice morse. Come fare e

modificare uno sketch per trasmettere segnali col codice morse. Controllo del

modulo dei relè. Come controllare i carichi elettrici con i relè. Controllo di luci con il

modulo relè. L'utilizzatore meno problematico: la lampadina. Funzionamento del

modulo bluetooth HC-06. Come collegarlo ad Arduino UNO R3 e controllare il suo

funzionamento. Controllo di luci dal cellulare col bluetooth e semplici applicazioni di

domotica

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Fasi del lavoro svolto dai gruppi per la Robotica:

Introduzione alla programmazione di robot didattici e di impianti domotici;

presentazione, osservazione, analisi-esplorazione della componentistica;

familiarizzazione col linguaggio/software di programmazione; far acquisire il

linguaggio utilizzato per programmare i robot; costruzione e programmazione

guidate di robot, seguendo istruzioni date; invenzione autonoma di robot:

scelta dei traguardi da raggiungere, formulazione di ipotesi, progettazione,

realizzazione meccanica degli oggetti artificiali, programmazione; collaudo e

verifica dei robot realizzati; osservazione, riflessione (sul comportamento dei

robot, sui concetti scientifici e tecnologici) ed eventuale riprogettazione, sulla

base degli errori riscontrati; collaudo e verifica definitivi; documentazione

dell’esperienza, sia in itinere che finale.

*Discipline coinvolte

Lingua e letteratura italiana: Introduzione alla robotica in campo letterario; analisi

della figura del Robot nella letteratura fantascientifica internazionale; redazioni di

schede tecniche per potenziare il linguaggio su registri diversi.

Storia: Svolgimento di un percorso storico relativo all’evoluzione della tecnica e alle

rivoluzioni industriali.

Lingua inglese: Acquisizione di una terminologia specifica relativa alla manualistica

per il funzionamento di impianti per la domotica e per la programmazione dei robot.

Matematica: la progettazione e la programmazione di un robot prevedono l’utilizzo

di nozioni di matematica curricolari secondo il programma annuale previsto.

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Sistemi- Utilizzo di software per simulare una produzione automatizzata

Microprocessori e memorie; progettazione di un end effector con l’utilizzo di schede

open source ( Arduino e/o Rasperry PI);

sistemi acquisizione dati da sensori; colloquio tra dispositivi per scambio

informazioni.

Elettrotecnica e Elettronica: Progettazione e programmazione di piccoli robot auto

costruiti.

Informatica La programmazione dei robot industriali può avvenire attraverso diversi

linguaggi informatici: PHP e HTML; elaborazione dati; programmazione in Java. Contenuti Classe Terza

ALGORITMI E LINGUAGGIO C++.

- Informatica e informazione. - Algoritmi. - Linguaggi di programmazione - Il linguaggio di programmazione C++. - Le funzioni in C++. - Gli array in C++. - Le strutture in C++. - Ordinamento e ricerca. - La ricorsione. - I file. - Introduzione alla programmazione orientata agli oggetti. - Strumenti di sviluppo in ambiente Linux e Windows. PAGINE WEB - Il linguaggio HTML - CSS per pagine Web.

Classe quarta PROGRAMMAZIONE ORIENTATA AGLI OGGETTI E LINGUAGGIO JAVA

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- Introduzione alla programmazione e alla progettazione orientate agli oggetti. - Il linguaggio di programmazione JAVA. - La programmazione orientata agli oggetti in JAVA. - Struttura dati. - Ereditarietà e polimorfismo. - Tipi generici e collezioni nel linguaggio JAVA. - Introduzione alle Graphic User Interface in Java. - Ambiente di sviluppo NetBeans e applicazioni JAVA con GUI Swing. - Gestione della concorrenza nel linguaggio JAVA. - Applicazioni di JAVA alla robotica. PAGINE WEB CON JAVASCRIPT - Il linguaggio JAVASCRIPT. - JAVASCRIPT e il DOM, jQUERY e Google Maps. - Strumenti per lo sviluppo di pagine web con JAVASCRIPT.

Classe Quinta

BASI DI DATI RELAZIONALI E LINGUAGGIO SQL. LINGUAGGIO XML. - Sistemi informativi e sistemi informatici. - Le basi di dati relazionali. - Il linguaggio SQL. - Accesso a una base di dati in linguaggio JAVA con JDBC. - Il linguaggio XML per la rappresentazione dei dati. - Gli strumenti per la gestione dei dati rappresentati in linguaggio XML. - I sistemi di gestione delle basi di dati Microsoft Access e Oracle My-SQL. PAGINE WEB DINAMICHE CON LINGUAGGIO PHP - Il linguaggio PHP e le form HTML - La programmazione a oggetti nel linguaggio PHP. - Accesso a una base di dati in linguaggio PHP. - Sviluppo di pagine web dinamiche con IDE NetBeans.

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*VERIFICA

-Analisi della situazione iniziale.;

comportamento

-Osservazione sistematica grado di approfondimento delle tematiche svolte

registrazione dati emersi

-Uso prove aperte Relazioni delle attività svolte

schede di analisi

-Uso prove specifiche e strutturate scalette

-ASPETTO ORGANIZZATIVO-

Il progetto prevede:

-un corso di aggiornamento dei docenti (effettuato o dal dipartimento di ingegneria

dell’automazione o da un ente privato) ;

-iniziative : per creare raccordi fra scuola, mondo del lavoro ed università; per

favorire le scelte formative e lavorative dei ragazzi; per realizzare percorsi di

orientamento per gli studenti; per promuovere visite aziendali e informarsi sulle

figure professionali richieste dalle aziende; per organizzare stage durante e dopo il

periodo scolastico.

-ore di incontro multidisciplinare con docenti di meccanica e di elettronica;

-eventuali ore aggiuntive con docente esterno al corso.

-acquisto di materiali e supporti informatici ( Vedi scheda Finanziaria )

-organizzazione di un laboratorio Fablab;

DOCENTI PROPONENTI

Tutti i docenti del triennio corso C informatica

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SCHEDA DESCRITTIVA PROGETTO DIDATTICO

CURVATURA IN ROBOTICA E DOMOTICA

TRIENNIO INFORMATICO CORSO C

BENI E SERVIZI CHE SI PREVEDONO UTILIZZARE NELLA REALIZZAZIONE DEL PROGETTO:

ORE DI AGGIORNAMENTO DOCENTI DURANTE LE ORE CURRICULARI

UTILIZZO IN QUINTA DEL LABORATORIO DI ELETTRONICA FABLAB CON DOCENTI INTERNI ALLA SCUOLA

STRUMENTAZIONE DA ACQUISIRE PER IL LABORATORIO DI SISTEMI

Prodotto q.tà prezzo orientativo totale

Arduino starter kit 5 € 98,00 € 490,00

Fishino uno 5 € 36,00 € 180,00

Raspberry PI 2 starter kit Mod B quad core 5 € 72,00 € 360,00

Kit Raspberry PI OSMC media center 5 € 89,00 € 445,00

UDOO starter kit 5 € 33,00 € 165,00

Minitastiera USB 5 € 12,00 € 60,00

Mouse USB 5 € 5,00 € 25,00

Scheda di memoria SD 8 GB 5 € 8,00 € 40,00

Modulo con 8 Relè foto-accoppiati (HL-58S) 5 € 15,00 € 75,00

Modulo bluetooth (HC-06) 5 € 13,00 € 65,00 Fili di collegamento (gruppo di 40 fili Maschio-Maschio) 10 € 3,00 € 30,00 Fili di collegamento (gruppo di 40 fili Maschio-Femmina) 10 € 3,00 € 30,00 Fili di collegamento (gruppo di 40 fili Femmina-Femmina) 10 € 3,00 € 30,00 Breadboard 170 x 60 mm 5 € 5,00 € 25,00 Alimentatore - Ingresso 230 Volt Uscita 12V 2A c.c 5 € 8,00 € 40,00 Alimentatore - Ingresso 230 Volt Uscita 5V 2,5A c.c 5 € 12,00 € 60,00 Lampadina a 12 Volt da 3 o 5W 20 € 1,00 € 20,00 Porta-lampadina per le lampadine precedenti 20 € 1,00 € 20,00

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Connettori tipo "mammuth" da 3A 10 € 1,00 € 10,00 Robot Arduino Kit completo 1 €206,18 €206,18

FORMAZIONE DOCENTI:

10 ORE €50,00 €500,00 N° 1 FORMATORE

TOTALE COSTO PROGETTO: 2876,18€

Ulteriore componentistica sarà ACQUISTATA successivamente DALLA SCUOLA