Robolaboratorio

Laboratorio Di Robotica: Proposta Per Alcune Attività Didattiche

Cristiana Bianchi

Descrizione dell’unità di lavoro e apprendimento

L’unità di lavoro viene programmata e realizzata con l’intento di introdurre un modo coinvolgente e attivo per avvicinare gli alunni allo studio delle nuove studio delle nuove tecnologietecnologie, in particolare per:

1. Acquisire i concetti di robot e roboticaconcetti di robot e robotica

2. Comprendere i benefici/aspetti negativibenefici/aspetti negativiconseguenti all’utilizzo di robot in vari contesti

3. Fare esperienza su robot didatticiesperienza su robot didattici, che permettano un primo approccio alla loro struttura e al loro funzionamento

Classi con cui è stata realizzata l’esperienzaScuola Media D. Chiesa – Istituto Comprensivo Rovereto Est

Primo modulo: classe terza (alunni di 13-14 anni)

Secondo modulo: classe seconda (alunni di 12-13 anni)

Insegnanti coinvoltiInsegnante di matematica e scienze, insegnanti di lettere

Tempi di realizzazioneL’unità di apprendimento è stata proposta in due periodi e con due classi distinte.

- primo modulo – 17 ore

- secondo modulo – 13 ore

Esperti che hanno partecipato Il progetto è stato svolto in collaborazione con Stefano Monfalcon, collaboratore del Museo Civico di Rovereto

Obiettivi e contenuti specifici dell’attività

Obiettivo è far muovere i robot seguendo le istruzionifar muovere i robot seguendo le istruzioni date dai ragazzi, presentando agli alunni il set di istruzioni di montaggio e programmazione man mano si verifichi la necessità per proseguire nel progetto.

Al termine dell’attività gli alunni dovranno essere in gradoalunni dovranno essere in grado didi: 1. Definire e descrivere la struttura del robot utilizzato2. Lavorare in gruppo per realizzare/programmare un robot secondo

precise indicazioni3. Osservare il comportamento del robot4. Realizzare semplici esperienze didattiche sul moto del robot5. Comunicare le proprie esperienze

Ulteriori risultati attesi saranno relativi alla socializzazionesocializzazione all’interno dei gruppi di lavoro e al ruolo dellruolo dell’’erroreerrore da utilizzare in senso costruttivo, per un’attività che necessariamente procede in alcune fasi per tentativi.

Strumenti di lavoro• Gli strumenti di lavoro sono, in

un primo momento i robot robot MovitMovit messi a disposizione dal Museo Civico di Rovereto, e quindi i kit kit MindstormsMindstormsdella Legodella Lego acquistati dalla Scuola.

•Le attività vengono svolte nell’aula di scienze e nell’aula di informatica della nostra Scuola

I SAPERI COINVOLTII SAPERI COINVOLTII SAPERI COINVOLTII SAPERI COINVOLTII SAPERI COINVOLTII SAPERI COINVOLTII SAPERI COINVOLTII SAPERI COINVOLTIINFORMATICA MATEMATICA SCIENZE TECNOLOGIA LETTERATURA

LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE

LA COMUNICAZIONE

LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI

L’ANALISI DEL MOTO

RAPPORTI TRA GRANDEZZE

PROPORZIONALITA’

IL MOTO

COMPORTAMENTISIMULATI

VARI TIPI DI MOTO

L’ATTRITO

FASI DIPROGETTAZIONE E

REALIZZAZIONEDI UN PROGETTO

LETTERATURA FANTASCIENTIFICA

CONTESTUALIZZAZIONESTORICA

FUNZIONI MATEMATICHE

MOVIMENTI RIGIDI SUL PIANO

TRASLAZIONE

VETTORE

ROTAZIONE

Il lavoro degli alunni: la prima fase LE PAROLE DELLA ROBOTICA

• Definiamo cos’è la roboticarobotica• Definiamo che cos’è un robotrobot• Cerchiamo differenze e analogiedifferenze e analogie tra un

computer e un robot• Leggiamo brani relativi alla robotica tratti

dalla letteratura fantascientificaletteratura fantascientifica• Analizziamo le tre leggi della roboticatre leggi della robotica (da

Asimov)• Ricerchiamo il significato di alcuni terminisignificato di alcuni termini

ricorrenti

Il lavoro degli alunni: la seconda faseCOSTRUIAMO IL NOSTRO ROBOT - 1

• apriamo i kitkit della Lego Mindstorm

• riordiniamo i pezzi seguendo le istruzioni

• descriviamo i pezzi a disposizione e rileviamo la presenza di pezzi particolari: i motorimotori, i sensorisensori, i collegamenti, la lampadina, l’RCXRCX e la tower

Il lavoro degli alunni: la seconda faseCOSTRUIAMO IL NOSTRO ROBOT - 2

• apriamo e cominciamo a studiare il programma RobolabRobolab

• verifichiamo che il computer comunica con il robot mediante la towertower

• Impariamo a conoscere le istruzioni base di Robolab: le iconele iconerelative all’azionamento dei motori, al tempo-durata e all’utizzo dei sensori

Il lavoro degli alunni: la seconda faseCOSTRUIAMO IL NOSTRO ROBOT - 3

• costruiamo il nostro robot come un veicolo a tre ruote con un motore collegato ad una ruota posteriore

• inizializziamo i nostri veicoli utilizzando il programma Robolab

• apriamo la sezione pilot 1 del Robolab

Prima Esperienza Sul Moto: il moto rettilineo uniforme

• scarichiamo il programma Pilot 1 del Robolab nel robot• azioniamo il robot facendolo correre lungo una cordella metrica• registriamo la distanza percorsa• variamo la durata di accensione in Pilot 1, scaricando di volta in

volta il programma e registrando i percorsi relativi a ciascuna durata

Viene proposta la prima attività: studiare la relazione tra la durata relazione tra la durata delldell’’accensione del motore accensione del motore e lo spazio percorsoe lo spazio percorso dal robot

Rappresentazione grafica del moto• Elaboriamo i dati e costruiamo

il grafico relativo in Excel• Osserviamo il grafico ottenuto

e deduciamo il tipo di relazione di proporzionalità che intercorre tra spazio e tempo in questo tipo di moto

lunghezza (cm) tempo (secondi)

30 1

60 2

117 4

177 6

235 8

290 10

il moto rettilineo uniforme del robot

0

50

100

150

200

250

300

350

1 2 3 4 5 6

tempo (secondi)lu

ng

hez

za (

cen

tim

etri

Seconda Esperienza Sul Moto:il moto curvilineo

• Viene proposto il seguente problema: come il nostro veicolo come il nostro veicolo può curvare?può curvare?

• Vengono introdotti i concetti di rotazione e concetti di rotazione e angolo di rotazioneangolo di rotazione

• Costruiamo ora un robot con due motoridue motori collegati singolarmente alle due ruote posteriori

• Programmiamo il robot osservando che la rotazione del robot viene ottenuta azionando i due motori con versi di rotazione contrapposti

• Programmiamo i nostri robot con il programma Inventor1 di Robolab, per seguire un percorso misto, composto da tratti rettilinei e varie curve

• Concludiamo l’attività sul moto con una gara di gara di slalom paralleloslalom parallelo tra robot

Terza Esperienza Sul Moto:il moto vario

• Dopo aver studiato le relazioni tra durate di accensione, versi di rotazione e potenza dei due motori, viene proposto ai ragazzi di programmare i robot per seguire una traiettoria mistatraiettoria mista tracciata sul pavimento

Difficoltà incontrate nell’attività

Il lavoro con il kit della Lego si è svolto senza particolari intoppi: il materiale, rispetto ad altri utilizzati precedentemente si è rivelato più“robusto”, versatile e stimolante.

Le difficoltà maggiori si sono riscontrate non tanto nella costruzione di robot, che è avvenuta con divertimento e creatività, ma nella programmazione: il linguaggio di Robolab èintuitivo ma richiede comunque dei tempi abbastanza lunghi per l’acquisizione anche dei concetti base.

Ci sono stati infine dei momenti di sconforto, quando i risultati attesi non si sono raggiunti nei tempi previsti o non sono stati raggiunti affatto da alcuni gruppi, soprattutto per mancanza di ulteriori momenti da dedicare a questa attività

ConclusioniL’attività ha riscosso molto successo nelle mie

classi: gli alunni, durante il periodo in cui ho proposto l’attività, non vedevano letteralmente “l’ora” di dedicarsi alla robotica.

Proporre non solo lezioni frontali o attivitàvirtuali durante l’ora di informatica, ma anche giochi applicativi con i robot per vedere concretamente il risultato del proprio lavoro di programmazione e progettazione si è rivelata una scelta felice.

La novità che la robotica ha offerto a me e ai miei alunni è che l’oggetto robot si è rivelato come il più concreto ed immediato strumento in grado di farci vivere esperienza tangibile del processo di applicazione appena elaborato dalle nostre mani e menti .

Il robot, lanciato ad affrontare il problema con la struttura fisica (meccanica), sensoriale e motoria (componentistica elettronica) e comportamento specifico (programma informatico) che noi gli abbiamo dato, ci mostra subito il livello della nostra performance, in modo diretto e inequivocabile.

Non c'è bisogno che “… altri soggetti (superiori o colleghi) debbano esprimere un giudizio.”

(da LA ROBOTICA QUALE AMBIENTE DI APPRENDIMENTOdi Giovanni Marcianò)