Robotica educativa: cos’è e quali sono i robot didattici più usati?

Cos’è la robotica educativa

La robotica educativa è una metodologia didattica che utilizza robot programmabili per sviluppare competenze scientifiche, tecnologiche, ingegneristiche e matematiche (STEM) in modo interattivo e pratico.

Usare la robotica per insegnare, e di conseguenza per apprendere, rende la classe più interattiva e creativa, dando agli studenti la possibilità di vedere e toccare concretamente concetti che hanno solo letto nei libri.

Vantaggi dei robot educativi nelle scuole

Diversi istituti hanno inserito tra i propri percorsi didattici la robotica educativa. Le ragioni sono molteplici: facilita l’apprendimento da parte degli studenti e quindi anche il lavoro dell’insegnante risultando innovativa, motivante e coinvolgente e, se ben integrata, diventa un grande strumento di inclusione. È anche uno stimolo alla creatività, perché i robot possono essere utilizzati per risolvere problemi reali o creare storie interattive.

L’uso di robot educativi nelle scuole consente agli studenti di sviluppare competenze di base come i concetti della programmazione per computer non solo per entrare nel posto di lavoro del futuro, ma anche per risolvere problemi e migliorare la loro vita quotidiana. Infatti grazie a questo tipo di didattica i ragazzi riescono a sviluppare importanti skills e competenze trasversali, tra cui:

• il problem solving
• il pensiero computazionale
• la creatività
• il lavoro di squadra
• il rispetto delle regole
• il pensiero critico
• la capacità di analizzare le relazioni tra causa-effetto
• la produzione di documenti e la presentazione di progetti
• l’osservazione dei micro-eventi per inserirli in un contesto più ampio.

I progetti con i robot spesso richiedono lavoro di squadra e condivisione delle idee. Passare dall’usare al fare, imparando a programmare in generale e realizzando progetti di robotica educativa in particolare, sviluppa negli studenti nuove e diverse capacità per la comprensione della realtà, come:

• progettare sequenze di azioni
• ideare loop per eseguire la stessa sequenza più volte
• usare il parallelismo per far accadere le cose contemporaneamente
• identificare gli eventi e le cause che determinano gli effetti
• gestire le condizioni in base alle quali prendere decisioni
• comprendere l’importanza dei dati.

Robotica per ordini e classi scolastiche

Nella scuola dell’infanzia e primaria i bambini possono iniziare a esplorare la programmazione con strumenti visivi intuitivi come Bee-Bot e Lego Education SPIKE Essential, che combinano la struttura creativa dei prodotti con una facile programmazione per blocchi (avete mai visto i giochi doodle educativi di Google per la programmazione a blocchi?) e molti altri prodotti, oltre all’artigianato e alla robotica creativa.

Alla scuola secondaria di primo grado si introducono concetti più avanzati con robot programmabili come Thymio, Ozobot e Makeblock mBot. Poi ci sono i piccoli corsi di coding e unplugged coding.

Nelle classi delle scuole secondarie di secondo grado la difficoltà aumenta con l’età e gli attrezzi cambiano. Gli studenti possono cimentarsi in linguaggi di programmazione avanzati con Lego Spike Prime, Arduino, Raspberry Pi e robot umanoidi come Nao di SoftBank Robotics.

Nei laboratori delle classi superiori e delle università, invece, si può già contare su robot più complessi, spesso addirittura robot idustriali veri e propri, come nel caso dei robot collaborativi della Universal Robot o della robotica mobile con Jobot. In questo caso i robot vengono impiegati in progetti di ricerca e applicazioni industriali, ad esempio con soluzioni come Boston Dynamics Spot e sistemi avanzati basati su ROS (Robot Operating System).

Best Practice per l’integrazione della robotica nei programmi scolastici

Preparazione iniziale

Prima di iniziare qualsiasi attività di robotica in classe, è importante:

• Garantire che gli insegnanti ricevano una formazione adeguata sui materiali e le metodologie per sfruttare al meglio la robotica educativa. Programmi come i corsi di aggiornamento del PNSD (Piano Nazionale Scuola Digitale) offrono supporto in questo ambito.
• Fare un inventario realistico delle risorse disponibili (dispositivi, spazi, tempo).
• Definire obiettivi didattici chiari che si integrino con il curriculum esistente. Un metodo potrebbe essere l’apprendimento per progetti: in questo caso le attività di robotica saranno basate su problemi reali, incentivando la sperimentazione e la collaborazione.

Questi passaggi preliminari sono essenziali per evitare problemi durante l’implementazione e per assicurarsi che l’introduzione della robotica porti benefici concreti all’apprendimento.

Durante l’implementazione

Quando si introducono attività di robotica in classe, sarà fondamentale anche tenere traccia dei progressi degli studenti con strumenti di valutazione appropriati, per essere pronti ad adattare le attività in base alle esigenze specifiche della classe.

La flessibilità in questa fase è cruciale per rispondere alle sfide che potrebbero emergere durante il percorso.

Valutazione e miglioramento

La fase finale, ma non meno importante, riguarda la valutazione e il miglioramento continuo: prevede raccogliere feedback strutturati da studenti e insegnanti, analizzare i risultati di apprendimento rispetto agli obiettivi iniziali, e utilizzare i dati raccolti per perfezionare le metodologie nei percorsi formativi successivi.

È importante ricordare che l’integrazione della robotica educativa non è un evento isolato ma un processo continuo che richiede monitoraggio e adattamento costanti.

Alcuni esempi di robot per la didattica infantile

Ecco una selezione di robot citati in questo approfondimento e utilizzabili in ambito didattico:

• Bee-Bot è un piccolo robot a forma di un ape creato da TTS Group per favorire l’apprendimento delle basi di logica e calcolo ai bambini delle scuole primarie. Può eseguire fino a 40 diversi movimenti e viene programmata tramite pulsanti.
• Thymio: Robot educativo con diversi livelli di programmazione, da blocchi visivi a linguaggi testuali.
• Ozobot: Robot compatto che segue linee colorate e può essere programmato con OzoBlockly.
• Lego Education SPIKE Prime: Evoluzione di Mindstorms EV3, basato su blocchi Lego e compatibile con Python.
• Makeblock mBot: Robot programmabile ideale per introdurre la robotica nella scuola media.
• Nao è uno dei robot umanoidi più famosi e presente in diversi istituti presenti in tutto il mondo. Alto 58 centimetri, è dotato di sensori e videocamere che gli permette di comunicare ed interagire con il mondo esterno. In ambito didattico viene utilizzato in diversi modi: oltre ad essere poliglotta, può essere utilizzato per l’insegnamento di materie come l’informatica, la matematica e scienze. Inoltre, grazie al software ASK (Autism Solution for Kids), sostiene metodi di insegnamento legati a tali condizioni. Per programmarlo si utilizza Choregraphe, un ambiente di programmazione intuitivo e adatto ai più giovani, dove non è necessario sapere alcun codice informatico.

Esempi di implementazione in classe

L’applicazione pratica della robotica educativa si concretizza attraverso progetti didattici strutturati e mirati, altrimenti il robot rischia di diventare solo un costoso giocattolo. Ecco due esempi significativi di come questa tecnologia può essere implementata efficacemente.

Scuola secondaria: progetto “Smart Home”

Un esempio interessante per le scuole secondarie di primo o secondo grado prevede l’integrazione della robotica nel curriculum scolastico in un percorso formativo di almeno 12 ore distribuite strategicamente. Il fine, l’otcome di progetto, di questo percorso è lo sviluppo di un piccolo sistema di automazione domestica che sfrutta la piattaforma Arduino. Detto semplicemente, gli studenti di diverse classi vengono coinvolti tramite un approccio collaborativo nella creazione di un sistema domotico in miniatura che controlla da remoto luci temporizzate di diversi colori.

Questo tipo di progetto non solo introduce gli studenti ai principi fondamentali dell’elettronica e della programmazione, ma li può coinvolgere attivamente nella risoluzione di problematiche reali legate alla sostenibilità energetica, creando un ponte significativo tra apprendimento teorico e applicazione pratica.

Jobot nell’ambito educativo

Pur essendo un robot industriale, anche Jobot ha dato il suo apporto nell’ambito educativo: infatti, dei Jobot sono già stati installati per scopi didattici all’interno dell’ITS A. Volta di Trieste e nei laboratori di robotica del Politecnico di Milano.

D’altronde, le collaborazioni con insegnanti e istituti scolastici sono un punto saldo della nostra cultura e storia aziendale.