Robotica Educativa

Tommaso Masini

Copyright © 2016 by Tommaso Masini

Nella stesura del libro si ringrazia il Professore Antonio Leoni per il suo grande contributo nella progettazione delle attività di robotica e l'istituto comprensivo Custer De Nobili di Lucca per aver reso possibile la documentazione delle esperienze all'interno del laboratorio.

Nonostante ogni precauzione è stata presa in fase di preparazione di questo libro, l'autore non si assume alcuna responsabilità sulla presenza di errori, omissioni o imprecisazioni nelle informazioni contenuto nel testo.

Questo ebook è sotto licenza Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Introduzione

Il libro raccoglie una serie di attività didattiche da sperimentare nelle classi primarie e secondarie inferiori con due robot, Sphero e Ozobot. Gli esperimenti coinvolgeranno argomenti del programma della classe di riferimento descrivendo un’attività da affrontare in classe, come la costruzione di forme geometriche piane, storytelling e così via. Tali esperienze hanno un valore che non si esaurisce con l'obiettivo di imparare il Coding e il Pensiero Computazionale. Le varie Attività descritte vogliono essere una proposta per il docente su come poter inserire realmente questi 2 aspetti nel contesto scolastico.

Robotica Educativa

Storicamente la Robotica Autonoma nasce con l’Intelligenza Artificiale, secondo cui i dispositivi robotici, oltre alla rappresentazione interna del mondo in cui agiscono, possiedono una gamma di azioni possibili, da attuare con opportune combinazioni in base al contesto di azione, per giungere a soluzione dei problemi sui quali sono stati costruiti.

Nell’incontro con il mondo dell’educazione, la Robotica si fa Educativa, costituendo un ambito di ricerca orientato alla realizzazione di artefatti “che introducono metodologie educative in grado di migliorare le condizioni che facilitano il processo di apprendimento” - Lancia I.S. e Rubinacci F., 2007. I robot possono diventare supporto di metodologie didattiche

Esperienze Didattiche

Nella scuola primaria la robotica può essere introdotta attraverso la narrazione, che diventa strumento di progettazione ma anche mezzo per affinare competenze legate ad obiettivi di apprendimento quali ascoltare e parlare.

L’intersezione tra narrazione e sceneggiatura può, inoltre diventare utile spunto didattico per la realizzazione di singole esperienze di robotica educativa, nella creazione di storie in cui i robot sono attori di una trama. E, questa, una digital tale, narrazione di un evento che prevede una propria sceneggiatura la quale si sviluppa anche nel mondo reale, attraverso l’interazione tra personaggi (i robot) e con il narratore.

In ambito scolastico, in sostanza lo studente realizza la propria narrazione mediante una sceneggiatura , affinando e sviluppando competenze di comunicazione, di comprensione e produzione di testi, abilità tecnologiche e produzione artistica. Attraverso la narrazione si costruiscono storie per lo sviluppo di esperienze e progetti robotici. Il vantaggio di questo approccio sta nel favorire l’interiorizzazione del senso di quello che si apprende a scuola, cioè del fatto che le conoscenze e abilità apprese in tale contesto hanno un ruolo e un significato, possono servire per raggiungere uno scopo più vasto. Mettere in atto esperienze di robotica, impone necessariamente il lavorare per progetti; inoltre significa inevitabilmente proiettarsi verso l’esterno, giacché essi vengono realizzati con identiche modalità anche al di fuori della scuola

1. Ozobot

Ozobot è un piccolo robot prodotto dalla ditta Evollve Inc., disponibile in più versioni e reperibile in Italia su Amazon.

Poco più grande di una pallina da ping pong, alla base è equipaggiato di 2 ruote motrici e 5 sensori ottici che gli consentono di percorrere una traccia disegnata su un piano e leggere istruzioni codificate nei diversi colori.

I 2 sensori agli estremi | I 2 sensori adiacenti agli estremi | Il sensore centrale
Riconoscimento macroscopico della traccia mentre il robot è in moto indicando grandi cambiamenti di orientamento. Non riconoscono i colori | Riconoscimento di precisione della traccia mentre il robot è in moto indicando piccoli cambiamenti di orientamento. Non riconoscono i colori | Riconosce i colori, indica la presenza di una traccia e il suo colore. Non ha funzione di orientamento

Ozobot non è radiocontrollato, ma può essere programmato disegnando con un pennarello su un foglio bianco un circuito che il robot seguirà e leggendo le sequenze di colori scelti eseguirà determinate istruzioni. Il nero rappresenta sempre per il robot il percorso da seguire.

Due sequenze di colori prese dal reference code chart di Ozobot:

Indica al robot di girare a destra alla prossima intersezione

Decrementa di 1 il contatore chiamato ozopill inizializzato ad ogni accensione del dispositivo con 5. Quando giunge a 0 il robot entra in stand-by segnalando la sua attività come terminata

Un’altro metodo di programmazione di Ozobot diverso dal pen coding appena visto è attraverso l’ambiente Ozoblockly.

Ozoblockly

Ozoblockly è una web application che permette di programmare Ozobot attraverso il coding visuale a blocchi. Essa prevede 5 livelli di gradi che vanno dal principiante all’esperto, offrendo un esperienza personalizzata.

La costruzione di un programma è simile a quanto già visto per il robot Sphero, ovvero si assemblano di più blocchi di codice che vanno a costituire una serie di istruzioni da far eseguire al robot.

Per trasmettere l’intero codice sorgente occorre appoggiare la base del robot dove risiedono i sensori sullo schermo del dispositivo in cui è aperto il browser web e avviare il processo di trasferimento che prevede una rapida successione di colori

Ozobot - 1° e 2° Elementare

1.2 Ozobot e il Pen Coding

Ozobot segue il percorso disegnato dai bambini

Etichetta | Descrizione
Durata | 2 - 3 ore
Discipline coinvolte | Arte e immagine; Tecnologia ed informatica

Obiettivo

In questa area viene inserito un riassunto di poche paole dell’attività che si andrà a svolgere

Presentazione di Ozobot e prima esperienza di visual coding disegnando

Descrizione

In questa area viene descritto l’intero esperimento, che può comprendere, a seconda dell’attività, la narrazione, formule matematiche ecc.

Il coding visuale attraverso i colori è una forma con cui Ozobot può essere programmato senza saper scrivere o utilizzare un tablet; è sufficiente infatti disegnare un tratto con un pennarello nero su un foglio bianco per dare la prima istruzione di seguire il tracciato e fermarsi quando finisce, non importa se la linea è retta, curva o si interseca con un’altra.

Illustrare dove è posto il sensore di riconoscimento della traccia e il suo funzionamento, facendo riferimento a come si tara e alla dimensione delle linee che costituiscono il percorso. I bambini saranno liberi di disegnare percorsi colorati a loro piacimento ed osserveranno il comportamento di Ozobot in presenza di intersezioni, il quale prenderà una via in modo casuale, il cambiamento di colore della luce posta sulla testa del robot a seconda del colore riconosciuto e i suoi limiti nel leggere il tratto impresso.

Il robot è distribuito a ciascun gruppo di 4 o 5 bambini dove per ogni disegno fatto può essere testato a turno con il robot assegnato.

Suggerimenti

Lezioni successive possono avere come tema una forma di dialogo con il robot basato sui colori. Istruzioni semplici come vai a dritto, gira a destra, sinistra e torna indietro.

Un ulteriore approfondimento sono i colori primari e la creazione dei colori secondari

Materiale

In questa area viene descritto il materiale necessario ma in alcuni casi non obbligatorio per condurre l’esperimento.

Pennarelli colorati

Fogli A4

Ozobot

Ozobot - 4° e 5° elementare

1.3 Riproduzioni in scala

Ozobot conta i quadretti

Etichetta | Descrizione
Durata | 6 - 8 ore
Discipline coinvolte | Geografia; Matematica

Obiettivo

La riduzione in scala attraverso la trasposizione delle figure su carta e la loro unità di misura trattata da ozobot

Descrizione

La scala di riduzione è un rapporto che esiste tra una dimensione di un oggetto rappresentato su un supporto e la sua dimensione reale: entrambe le dimensioni espresse nella stessa unità di misura. Nella esperienza descritta il rapporto sarà verificato contando le unità di misura e misurando i tempi di percorrenza.

Si introduce il concetto di riduzione in scala partendo da oggetti reali e piccoli, come una gomma o una figura geometrica come un quadrato e si riporta la loro proiezione su un foglio di carta a quadretti o millimetrata.

Disegnate le figure con differenti scale, si fanno contare a Ozobot le unità di misura contrassegnandole con un colore diverso dalla traccia in modo che siano emessi dei brevi impulsi colorati ad ogni unità. Questi impulsi saranno conteggiati e sommati per se osservare se la rappresentazione è avvenuta correttamente seguendo il rapporto della scala.

Successivamente con un cronometro si misura il tempo con cui il robot percorre la figura nelle differenti scale e si ripete la prova su diverse velocità di Ozobot. Potrà essere notato che l’insieme dei tempi raccolti in relazione alla velocità impostata seguiranno il medesimo rapporto della scala scelto

L’esperienza può essere organizzata a gruppi in cui ci siano ruoli differenti tra i componenti, come ad esempio un alunno addetto al calcolo e alla misurazione, uno addetto al disegno e un’altro dedicato a documentare tutti i dati e i passi dell’attività.

Suggerimenti

Le unità di misura conteggiate in una figura possono essere più di una utilizzando colori diversi. In questo modo il robot è utilizzato come “sensore” con possibilità di sceglierne il grado di sensibilità conteggiando un solo colore.

Materiale

La carta utilizzata può essere anche millimetrata ma occorre tener presente la dimensione del tratto del pennarello che riduce sensibilmente la precisione del disegno nelle piccole porzioni di spazio.

Pennarelli colorati

Fogli A3 o A4

Gomma e lapis

Righello

Ozobot

Ozobot - 4° e 5° elementare

1.4 Fiabe animate

Ozobot funge da motore dei personaggi

Etichetta | Descrizione
Durata | 12 - 14 ore
Discipline coinvolte | Italiano; Arte e immagine; Tecnologia ed informatica

Obiettivo

Passare dalla narrazione al coding rendendo il robot antropomorfo; il robot una volta mascherato con la figura dei personaggi assume il ruolo di animatore del comportamento di quest’ultimo. Oltre a fungere da motore del personaggio rende le emozioni attraverso colori e sequenze di movimenti

Descrizione

Il Digital Storytelling è l’atto del narrare attraverso diversi strumenti tecnologici e supporti. L’attività descritta di seguito mira a creare un prodotto che racconta una storia attraverso i robot, il coding, l’audio e le immagini.

Partendo dal racconto di una storia si può coordinare una rappresentazione grafica di una parte della storia con i robot. Prendiamo in esame un estratto di Biancaneve dei Fratelli Grimm

“…Possedeva uno specchio e, quando vi si specchiava, diceva:-Specchio fatato, in questo castello, hai forse visto aspetto più bello?-E lo specchio rispondeva:-E' il tuo, Regina, di tutte il più bello!-Ed ella era contenta, perché‚ sapeva che lo specchio diceva la verità. Ma Biancaneve cresceva, diventando sempre più bella e, quand'ebbe sette anni, era bella come la luce del giorno e più bella della regina stessa. Una volta che la regina interrogò lo specchio:-Specchio fatato, in questo castello, hai forse visto aspetto più bello?- Lo specchio rispose:-Il tuo aspetto qui di tutte è il più bello, ma Biancaneve dalla chioma corvina è molto più bella della Regina!-All'udire queste parole, la regina allibì e sbiancò per l'ira e l'invidia…”

Selezionata la scena si delineano i personaggi da rappresentare costruendo costumi su misura per Ozobot che saranno applicati sul vestito dato a corredo. In questa fase operativa gli studenti disegneranno le maschere e la loro sagomatura, ricercando soluzioni tecniche su come installare la struttura sul piccolo robot.

Ricostruita l’ambientazione della scena su un cartoncino si procede delineando il percorso da far fare a Ozobot e le sue relative istruzioni. Il percorso diversamente dalle altre esperienze seguirà l’arco di sviluppo degli eventi, ovvero i vari momenti della narrazione. Perciò dovrà prevedere possibili pause di sospensione, l’atto del dormire, il dialogo con altre persone (in questo caso, lo specchio), gli stati emotivi del personaggio, ecc.

Quest’ultimo aspetto lo si può rendere con il colore della luce del robot e con l’utilizzo delle istruzioni speciali che sono una sequenza rapida di movimenti (vedi Ozobot reference code). Es. Una luce rossa e un avvitamento su sé stesso può indicare uno stato d’animo furioso

L’esperienza può essere affrontata formando gruppi di 4 o 5 studenti dove ogni gruppo avrà il compito di realizzare una fase della rappresentazione: la costruzione delle maschere dei personaggi, la creazione del set, la programmazione di Ozobot e così via.

Suggerimenti

Utilizzare carta e scotch applicati direttamente sul vestito poiché quest’ultimo è lavabile e la creazione può essere rimossa agevolmente. Ricordarsi che Ozobot è un robot molto piccolo, i pesi superiori ai 30 gr possono sovraccaricare i motori

Materiale

In questa area viene descritto il materiale necessario ma in alcuni casi non obbligatorio per condurre l’esperimento.

Pennarelli colorati

Fogli A4

Cartoncino

Scotch

Ozobot

Ozobot - 4° e 5° elementare

1.5 Poligoni convessi

Ozobot percorre una figura

Etichetta | Descrizione
Durata | 10 - 12 ore
Discipline coinvolte | Matematica; Tecnologia ed informatica

Obiettivo

Analisi di poligoni convessi semplici attraverso Ozobot

Descrizione

I poligoni convessi sono figure geometriche piane chiuse con gli angoli interni minori o uguali ad un angolo piatto. Fanno parte di essi alcune forme geometriche semplici da rappresentare ed analizzare con Ozobot, come i triangoli e i quadrilateri.

Disegnare il perimetro di una figura geometrica già affrontata in classe su un foglio bianco. Successivamente, senza dare indicazioni sulla tipologia di angoli e lati, far percorrere a Ozobot il tracciato.

Far riflettere il gruppo classe sul comportamento nello spazio di Ozobot. Quale azioni avrei dovuto impartire al robot se non vi fosse stata alcuna traccia da seguire? Per rappresentare la figura geometrica scelta in modo che Ozobot non legga alcuna linea si possono ritagliare i fogli per darli la forma desiderata, disegnare due tracciati paralleli distanti 5 - 6 cm che delimitano la via da percorrere o soluzioni analoghe. A questo punto si avvia la classe a riflettere su quali istruzioni in sequenza possono far percorrere a Ozobot l’intera figura.

Una volta ideato l’algoritmo gli alunni potranno iniziare a implementarlo nell’ambiente OzoBlockly testando i movimenti di Ozobot sulla figura disegnata su un foglio A4. La procedura sarà documentata e prevederà delle verifiche ripetute più volte per prove ed errori sino a che l’obiettivo non viene raggiunto.

Ogni gruppo di 3 o 4 studenti avrà un Ozobot e dei ruoli al suo interno; una suddivisione dei compiti può essere la seguente:

Tecnico di misurazione e calcolo

Programmatore

Reporter e Disegnatore

Suggerimenti

Per rendere le attività diverse tra loro possono essere utilizzate sul medesimo poligono angoli e sensi di marcia differenti per ciascun gruppo.

Essendo per Ozobot impossibile orientarsi nello spazio senza una traccia, si possono utilizzare dei riferimenti, come ad esempio dei punti colorati agli angoli.

Esaltare il ruolo del reporter è importante perché condividerà l’esperienza con il gruppo classe sull’approccio e le istruzioni utilizzate per raggiungere l’obiettivo

Materiale

Goniometro

Fogli A4

Metro

Pennarelli

Ozoblockly

Ozobot

Ozobot - 1° e 2° Media

1.6 Il Planetario

Ozobot percorre un moto di rivoluzione

Etichetta | Descrizione
Durata | 6 - 8 ore
Discipline coinvolte | Matematica; Scienze

Obiettivo

Comprensione dei periodi di rotazione dei corpi celesti e pratica del moto di rotazione e rivoluzione con Ozobot

Descrizione

Si disegna su un foglio A3 o più grande le orbite percorse dai pianeti del nostro sistema solare, una per ogni robot.

Per il moto di rotazione occorre tenere presente la velocità con cui sono percorse le orbite lasciando lo spazio per l’inserimento del codice dove si vuole effettuare una variazione della velocità. Il moto di rivoluzione può essere non controllato, utilizzando l’apposita istruzione con cui il robot compie rotazioni su se stesso, o controllato, utilizzando un bicchiere di carta o un oggetto analogo trasparente in cui Ozobot al suo interno percorrerà la circonferenza ad una data velocità, illuminandosi. Ciascuna squadra, composta da 2 o 3 alunni, avrà assegnato un pianeta e dovrà occuparsi della sua orbita, velocità, colore, condividendo le informazioni con le altre concordare le varie velocità differenti che possono essere frutto anche di più combinazioni di codice.

L’esperimento crea un insieme visibile e simultaneo dei movimenti dei pianeti rappresentati.

Suggerimenti

Si possono mascherare i robot con le rappresentazioni dei pianeti, attribuendo i colori della pista alla predominanza di un colore dei pianeti, in modo da far illuminare Ozobot del colore desiderato.

Materiale

Foglio A3 o più grande

Pennarelli

Ozobot

2. Sphero

Sphero è un Robot a forma di palla prodotto dalla ditta americana Orbotix, distribuito in Italia da Euronics e Campus Store.

La sfera, nella versione più recente, ha una superficie liscia e trasparente in policarbonato che la rende impermeabile e resistente all’acqua. Al suo interno è presente un controllore con 2 motori elettrici, una batteria da 350mAh, un led RGB ad alta luminosità, un led blu per la segnalazione dell’orientamento e 3 sensori:

Odometro | Giroscopio | Accelerometro
Misura la distanza percorsa espressa in metri | Misura il cambiamento di direzione e rotazione per muoversi in uno spazio a 3 dimensioni | Misura l’accelerazione impressa

Un ulteriore dispositivo denominato sensore inerziale di movimento (IMU) è implementato su Sphero grazie all’utilizzo dei sensori Giroscopio e Accelerometro allo scopo di descrivere l’insieme delle rotazioni del robot rispetto agli assi di riferimento del sistema cartesiano; rispettivamente rollio sull’asse x , beccheggio su y e su imbardata su z

La palla è controllata dall’utente con un software che comunica via radio attraverso il protocollo Bluetooth. Tali programmi sono disponibili gratuitamente nelle versioni consumer sugli store dei sistemi operativi iOS e Android, mentre per gli sviluppatori sono disponibili SDK per linguaggi come Python, C++, NodeJS ecc.

Lightning Lab è il software sviluppato dalla medesima ditta di Sphero per programmare il robot da tablet o smartphone. Appositamente sviluppata per il mondo educational offre infatti anche una piattaforma di condivisione dei programmi creati, permettendo di scaricare, modificare ed eseguire gli algoritmi costruiti da altre persone.

Lightning Lab

Lightning Lab è un ambiente di sviluppo per Sphero con un linguaggio visuale a blocchi simile a Scratch.

La costruzione di un programma si avvale dell’assemblaggio di più blocchi di codice che vanno a costituire una serie di istruzioni da far eseguire al robot in sequenza (programmazione imperativa).

Si riassumono le caratteristiche principali del ambiente di programmazione:

Strutture di controllo if-then, if-then-else, ciclo for e while

Operatori matematici e di confronto (moltiplicazione, modulo, uguale a, ecc.)

Lettura dei sensori del robot

Esecuzione di istruzioni event driven

Sphero - 5° elementare e 1° Media

2.2 Poligoni convessi

Sphero percorre una figura geometrica piana

Etichetta | Descrizione
Durata | 8 - 10 ore
Discipline coinvolte | Matematica; Tecnologia ed informatica

Obiettivo

Analisi di poligoni convessi semplici attraverso Sphero

Descrizione

In questa attività si presume una conoscenza base delle caratteristiche di Sphero e il suo funzionamento con il tablet/smartphone. Utilizzare il capitolo dedicato a Sphero per introdurlo.

I poligoni convessi sono figure geometriche piane chiuse con gli angoli interni minori o uguali ad un angolo piatto. Fanno parte di essi alcune forme geometriche semplici da rappresentare ed analizzare con Sphero, come i triangoli e i quadrilateri.

Rappresentare il perimetro di una figura geometrica, già affrontata in classe, su una superficie piana con un nastro di carta. Successivamente, senza dare indicazioni sulla tipologia di angoli e lati, far percorrere da un solo Sphero la figura guidandolo con il joystick virtuale dal proprio tablet.

Il gruppo classe a questo punto deve riflettere sul comportamento di Sphero nello spazio descrivendo come ha fatto il robot a percorrere la figura, ovvero i passi in sequenza delle azioni compiute.

Una volta ideato l’algoritmo gli alunni potranno iniziare a implementarlo nell’ambiente Lightning Lab testando i movimenti di Sphero sulla figura. La procedura sarà documentata e prevederà delle verifiche ripetute più volte per prove ed errori sino a che l’obiettivo non viene raggiunto.

Ogni gruppo di 3 o 4 studenti avrà uno Sphero e dei ruoli al suo interno; una suddivisione dei compiti può essere la seguente:

Tecnico di misurazione e calcolo

Programmatore

Reporter, addetto a documentare i dati e le prove effettuate

Suggerimenti

Per rendere le attività diverse tra loro possono essere utilizzate sul medesimo poligono angoli e sensi di marcia differenti per ciascun gruppo.

Esaltare il ruolo del reporter è importante perché condividerà l’esperienza con il gruppo classe sull’approccio e le istruzioni utilizzate per raggiungere l’obiettivo

Materiale

Scotch di carta

Goniometro

Metro

Lightning Lab

Sphero

Sphero - 1° e 2° Media

2.3 La probabilità

Sphero si illumina di un colore casuale

Etichetta | Descrizione
Durata | 8 - 10 ore
Discipline coinvolte | Matematica; Tecnologia

Obiettivo

Analisi di frequenza di un evento, calcolo della probabilità semplice e composta con Sphero

Descrizione

In questa esperienza Sphero sarà programmato per illuminarsi di un colore a caso tra 7 possibili mentre viene pilotato e nel caso vada a sbattere contro un ostacolo si illuminerà momentaneamente di rosso: si è fatto male! Successivamente si colorerà di nuovo a caso

Una avviato il programma sugli Sphero disponibili, distribuire i tablet o smartphone per consentire agli alunni di provare e annotare il comportamento di Sphero sulle schede che avranno quesiti come:

Di quanti colori si illumina Sphero?

Cosa succede quando Sphero si scontra con uno ostacolo?

Che probabilità ha ogni colore di apparire?

Che probabilità ha Sphero di illuminarsi di rosso prima e dopo lo scontro?

Che probabilità ha Sphero di illuminarsi di rosso prima e nello scontro?

Suggerimenti

Si può realizzare l’attività in modo diverso facendo creare il programma agli alunni dopo aver detto loro quali sono i comportamenti che Sphero deve avere.

Inoltre cambiando qualche istruzione del programma si possono ottenere ulteriori eventi come il colore casuale anche con lo scontro con un ostacolo approfondendo il tema della probabilità congiunta e condizionata

Materiale

Fogli e penne

Sphero

Lightning Lab

Sphero - 1° e 2° Media

2.4 Il codice Morse

Sphero manda un messaggio morse

Etichetta | Descrizione
Durata | 6 - 8 ore
Discipline coinvolte | Matematica; Tecnologia

Obiettivo

Utilizzo del codice a morse con Sphero temporizzando l’illuminazione

Descrizione

Per praticità si consiglia di stampare la scheda dell’alfabeto a morse presente nel Materiale

L’alfabeto morse è un sistema per trasmettere lettere, numeri e segni di punteggiatura per mezzo di un segnale in codice ad intermittenza. Nell’attività si programma il tempo di accensione e spegnimento della luce di Sphero per trasmettere un messaggio.

Come prima fase si introduce l’alfabeto morse agli alunni, spiegando il suo impiego e come si codifica un messaggio. Si prosegue descrivendo un sistema per mandare messaggi attraverso la luce del robot Sphero, concordando un tempo di trasmissione dei 3 segni in 5 fasi:

Linea = 1,5 secondi

Punto = 0,5 secondi

Intervallo breve (tra elementi che forma la stessa lettera) = 0,5 sec

Intervallo medio (tra lettere di una parola) = 1,5 sec

Intervallo lungo (tra parole di una frase) = 3,5 sec

Si assegna a gruppi di lavoro di 3 o 4 studenti il compito di mandare un messaggio morse con Sphero utilizzando il sistema sopra descritto e una scheda dell’alfabeto morse come riferimento. Come riprova dell’avvenuta codifica i gruppi si scambieranno tra loro il messaggio pensato con Sphero

Suggerimenti

Per riflettere sulla caratteristica del codice morse di poter comunicare a grandi distanze anche visivamente, i gruppi nella fase finale di scambio del messaggio potranno essere ben distanti tra loro in un ambiente con poca luce.

Oltre a considerare la quantità di tempo di uno stato come veicolo dell’informazione è interessante osservare le conseguenze dell’aggiunta di un colore per trasmettere i 3 segni;

Materiale

Fogli A4

Penne

Scheda alfabeto morse

Lightning Lab

Sphero

Sphero - 2° e 3° Media

2.5 Moto rettilineo uniforme

Sphero accelera lungo una discesa

Etichetta | Descrizione
Durata | 14 - 16 ore
Discipline coinvolte | Matematica; Tecnologia

Obiettivo

Misurazioni di velocità, spazio, tempo e il loro rapporto con Sphero.

Descrizione

Il moto rettilineo uniforme può essere introdotto ed elaborato con Sphero attraverso l’esperienza di velocità, spazio e tempo. Per l’esperimento si consiglia uno spazio grande con una superficie piana il più regolare possibile come una palestra. La configurazione iniziale può essere svolta dal solo insegnante per motivi di precisione e praticità: tracciata una linea di partenza, disporre lo scotch di carta in modo perpendicolare a quest’ultima formando un segmento lungo almeno 6 metri che rappresenterà la direzione e il verso che Sphero deve avere. Suddividendo in 3 o più parti la linea principale appena tracciata con delle sigle, es. A1, A2, A3, avremo dei punti di riferimento per la distanza percorsa e il tempo di spostamento. Se si possono avere delle squadre possiamo ripetere le stesse operazioni per avere più percorsi

Esperimenti sullo spazio e il tempo quindi la velocità Con carta e penna, far misurare e annotare agli alunni le varie linee. Iniziare il test di Sphero attraverso MacroLab o Lightning Lab lungo la linea principale a varie velocità, calcolando con un cronometro il tempo impiegato per raggiungere l’arrivo dalla partenza e successivamente il tempo per raggiungere ogni sottovettore. E’ preferibile far partire Sphero almeno 1 metro prima della linea di partenza, facendo partire il cronometro non appena varca la linea di partenza. Le varie velocità da sperimentare sulla scala che arriva sino a 255, possono essere ad esempio multipli di 25.

Attraverso il tempo di spostamento e la distanza percorsa possiamo introdurre gli alunni alla velocità con la quale Sphero si muove nello spazio

Suggerimenti

L’attività può partire anche dalla costruzione del percorso di Sphero con il nastro di carta.

Essendo un’attività che comprende vari argomenti si possono introdurre più gradualmente gli alunni facendo esperimenti sulle forze, il movimento, l’energia ecc.

Materiale

Cronometro

Metro

Nastro di carta

Lightning Lab

Sphero

Sphero - 2° e 3° media

2.6 Poligoni complessi

Sphero percorre un poligono complesso

Etichetta | Descrizione
Durata | 18 - 20 ore
Discipline coinvolte | Matematica; Tecnologia ed informatica

Obiettivo

Riconoscimento e scomposizione di poligoni complessi attraverso Ozobot. Qui viene mostrato un approccio induttivo iniziando dal Visual Coding

Descrizione

Con uno scotch su una superficie piana, realizzare un poligono complesso composto dalle figure già affrontate in classe come triangoli, quadrilateri ecc. Una volta realizzato disporre i bambini in piccoli gruppi dove, muniti di carta e penna, penseranno e descriveranno attraverso un diagramma di flusso il percorso da far fare ad Ozobot per percorrere tutto il perimetro della figura.

Se il punto di partenza è anche il punto di arrivo possiamo non stabilire il senso di marcia o diversamente assegnarne uno ad ogni squadra

Una volta abbozzata la procedura gli alunni potranno programmare Ozobot attraverso l’applicazione web Ozoblockly o Ozobot.

Giunti al traguardo con il robot possiamo chiedere di calcolare il perimetro della figura e la sua area. Quest’ultima rappresenterà sicuramente un problema che può essere risolto introducendo il concetto di poligoni complessi e la loro scomposizione.

Utilizzare a questo punto, lo scotch con gli alunni per rendere evidenti i poligoni “nascosti”. Riutilizzando i programmi che hanno creato è possibile far percorrere ogni poligono a Ozobot aggiungendo i gradi mancanti o sottraendo quelli in eccesso ad una sola istruzione per ogni figura.

Come ulteriore riprova, si possono sommare gli angoli di ogni figura descritti nel programma e aggiungere ulteriori informazioni come se la figura realizzata è concava o convessa, cosa sarebbe accaduto se i segmenti non fossero stati tutti rettilinei, se la figura fosse stata aperta e non chiusa ecc.

Suggerimenti

L’attività può partire più gradualmente dalla costruzione di un labirinto da parte degli alunni per poi proseguire utilizzando il tracciato per uscirne come perimetro del poligono complesso una volta eliminato il labirinto

Materiale

Goniometro

Fogli A4 o A3

Ozoblockly

Ozobot

3. Reference Code

Il codice di riferimento programmare i robot riassume le istruzioni per il Pen Coding con Ozobot e per l'ambiente Lightning Lab con Sphero, utilizzate nei moduli di attività proposti. Per la documentazione completa ufficiale si rimanda rispettivamente al sito edu.sphero.com e ozobot.com/stem-education/education-getting-started

Ozobot

I tratti di colore da disegnare devono essere in sequenza con una area grande quanto il percorso nero o leggermente inferiore. Il robot accetta discrete tolleranze su tutti i tratti mostrando difficolta solo con percorsi di larghezza inferiore ai 6 mm o che formano angoli interni acuti inferiori ai 20°.

Segnala di girare a sinistra al prossimo incrocio

Segnala di girare a destra al prossimo incrocio

Segnala di proseguire dritto al prossimo incrocio

Segnala di fare inversione a U

Segnala a Ozobot di procedere lentamente

Segnala a Ozobot di procedere velocemente

Segnala a Ozobot di procedere a velocità massima

Segnala a ozobot di fermarsi per 3 secondi

Segnala a Ozobot di compiere una sequenza di azioni speciale, ovvero girare su se stesso velocemente cambiando di colore

Segnala a Ozobot di contare i cambiamenti di colore del percorso. Giunto a 5 (estremo compreso) il robot si arresta sino al prossimo riavvio.

Sphero

Quando viene avviato il programma esegue il codice al suo interno

Quando avviene una collisione esegue il codice al suo interno

Imposta la direzione in gradi sessadecimali

Imposta la velocità di rotolamento. Essa è espressa in una scala da 0 a 255, dove 255 sono 7 KmH

Imposta un ritardo tra l'esecuzione dell'istruzione precedente e quella successiva al ritardo

Riassume le 3 istruzioni precedenti impostando la durata in secondi, la velocità di rotolamento e la direzione

Interrompe tutti i movimenti del robot e porta la sua velocità a 0. Il resto del programma continua ad essere eseguito

Imposta la direzione attuale aggiungendo 90°; Nell'operazione di somma il primo addendo è il valore della lettura del sensore di direzione.

Operatore condizionale if

Itera una serie di istruzioni per n volte

4.0 Riferimenti e credits

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Colophon

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