Bee-bot, fare robotica con un giocattolo
programmabile a banalità limitata
Patrizia Battegazzore
Membro della Rete Regionale Piemonte per l’uso didattico della Robotica
Docente della Direzione Didattica Primo Circolo di Tortona
Corso Romita 18, 15057 Tortona, Alessandria
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Si analizzano gli utilizzi di questo giocattolo programmabile,
all’interno di un percorso tra gli anni ponte della scuola
dell’infanzia e la scuola primaria. Si definisce il come e il
perché tale oggetto è stato individuato come strumento
didattico, non banale, valido per l’introduzione della
Robotica, nella scuola di base, capace di creare i prerequisiti
per gli sviluppi futuri degli apprendimenti di carattere
tecnologico e non solo.
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1. Introduzione
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A partire dalle prime intuizioni di Seymour Papert, un prestigioso
studioso entrato, negli anni sessanta, al MIT (Massachusset Institute
Techhnology) di Boston, uno dei centri di ricerca che ha visto l’avvento dei
pionieri dell’Intelligenza artificiale, la Robotica educativa è “cresciuta” e si è
affermata come disciplina e metodologia capace di “costruire“ la conoscenza.
Il Costruzionismo di cui egli formulò l’idea, l’invenzione del linguaggio
Logo e la prima produzione di Kit Robotici, alla portata dei bambini, sono stati
elementi fondamentali per lo sviluppo di questa nuova disciplina.
Un buon patrimonio di ricerca e
valide esperienze,
si sono
successivamente sviluppate anche in Italia; tra queste, intorno alla seconda
metà degli anni 90, la realizzazione di un progetto che ha portato le tecnologie,
e tra esse anche la Robotica, per la prima volta all’interno della scuola
dell’Infanzia di Reggio Emilia, per opera di Augusto Chioccariello, quale
ricercatore dell’Istituto di tecnologia e didattica del Cnr di Genova.
Sono passati diversi anni ma l’esperienza realizzata allora è ancora di
estrema attualità. Essa può essere ampliata e maggiormente diffusa nelle
scuole, per mezzo di nuovi strumenti tecnologici a basso costo, facilmente
reperibili sul mercato (grazie anche ad una maggiore sensibilizzazione della
società, in genere, verso il mondo tecnologico), perché un numero sempre
maggiore di bambini possa apprendere in modo attivo
e costruttivo,
problematico e contestuale, come può avvenire quando si hanno a disposizione
degli “oggetti su cui riflettere”.
Bee-bot, che vado a presentare, vuole essere uno di questi.
A. Andronico, L. Colazzo (Eds.): DIDAMATICA 2009 – ISBN 978-88-8443-277-3
DIDAMATICA 2009
2. Prima esperienza con Bee-bot
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Arrivato alla Rete Regionale del Piemonte per l’uso Didattico della
Robotica [Sito della rete di scuole ] [IRRE Piemonte], per merito di Giovanni
Marcianò, presente al WorldDidac 2006 di Basilea, Bee-bot è stato inizialmente
sperimentato a Baveno, con una progettazione mirata alla continuità materna
– primaria [Marcianò, 2007b], dall’insegnante della rete Regionale, Simonetta
Siega (già sperimentatrice di didattica innovativa [Marcianò G., Siega S.,
2005]), nel periodo a cavallo tra l’anno scolastico 2006/07 e il 2007/08.
Anche nella mia scuola, un istituto di scuola primaria e dell’infanzia,
facente parte della Rete regionale Piemonte, il progetto di sperimentazione, è
stato avviato nell’a.s. 2007/08 con più classi: due sezioni di scuola dell’infanzia
dei 5 anni, due classi prime, ora prima e seconda della scuola primaria.
La caratteristica che ha fatto scegliere di provare Bee-bot, a noi
insegnanti già abituate ad utilizzare la Robotica in classe, è stata la sua
estrema semplicità d’uso: è una piccola ape di plastica, sulla cui schiena sono
presenti dei tasti funzione, con i quali attivare dei semplici movimenti, molto
precisi. Il passo in avanti o indietro è fisso e misura 15 centimetri; le rotazioni a
destra e a sinistra sono di 90 gradi esatti. Ad ogni movimento corrisponde un
lampeggiamento dei grandi occhi di Bee-bot, caratteristica che lo rende
particolarmente amichevole. E’ possibile scegliere di accompagnare ogni
movimento con un bip sonoro, che si diversifica alla conclusione di una
sequenza; questa può essere formata fino ad un massimo di 40 step.
Inoltre, con questo oggetto, la programmazione avviene alla pressione
di ogni tasto e ognuno ha una sola funzione, quindi non è necessario imparare il
funzionamento di hardware e software connessi, rendendolo accessibile ai
bambini più piccoli ma anche ai diversamente abili.
L’intuizione di una possibile integrazione con la didattica tradizionale
per compiere le prime astrazioni di eventi ordinati e verificare la correttezza del
proprio pensiero con qualcosa di tangibile, per rafforzare, ad esempio, la
lateralità, per narrare storie, per rappresentare lo spazio esplorato, lo hanno
reso estremamente interessante dal punto di vista didattico.
Fig.1 – Bee – bot e la sua casetta
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2.1 Bee – bot e i bambini
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Per presentare Bee-bot ai bambini, solitamente, è stato organizzato un
momento particolare dell’attività didattica quotidiana, dove far comparire le
piccole scatole a forma di casetta (fig. 1), dentro le quali sono riposte le apirobot.
Invitati dall’insegnante ad esplorare il loro funzionamento, i bambini,
divisi in gruppi, ciascuno dei quali con un solo Bee-bot, iniziano a pigiare
pulsanti per far muovere l’ape casualmente (fig. 2); l’interesse cade dopo poco,
quando presi dall’affanno di volere l’ape tutta per sé, cominciano i primi litigi.
Fig.2 – Prima conoscenza
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Occorre l’intervento dell’insegnante per riportare ordine e per iniziare a
riflettere. In un clima costruttivista [Papert,1980] , [Marcianò, 2007a], si
pongono interrogativi, invitando i piccoli a rispondere con ordine. Importante in
questa fase è riuscire a creare un atteggiamento di ascolto, dove non ci sia solo
il silenzio necessario per sentire le parole, ma una capacità più profonda di
udirle e connetterle ai propri significati, così da sviluppare il primo nucleo di
linguaggio comune relativo all’argomento Bee bot.
Ci si ferma, si ascolta.. I bambini cominciano a parlare poco per volta e
a dire ciascuno le proprie osservazioni. Pongono interrogativi, provano a
rispondere, ciascuno secondo il proprio punto di vista, favorendo la
comprensione, da parte dell’insegnante, di qualcosa in più del loro mondo
[Perticari, 1996]. L’insegnante interviene solo per riprendere il discorso, per
riformulare quesiti dei bambini rimasti sospesi; annota le osservazioni , chiede
conferma delle decisioni prese dal gruppo, conferma le ipotesi fatte dai piccoli.
Al termine di questa prima fase di familiarizzazione con Bee-bot, i
bambini decidono di scegliere un nome per l’ape, come si fa con un animale
vero che ci appartiene. I diversi gruppi classe si organizzano per fare delle
votazioni; i più piccoli utilizzano dei simboli con cui scegliere, tra una serie di
nomi, il preferito: Maja, Occhi dolci, Lucas, Gaia.. eccone alcuni.
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2.2 La motivazione
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La voglia di imparare, di conoscere viene facilmente conquistata se
l’insegnante è capace di imparare con i propri alunni, se ha il coraggio di porre
delle domande di cui non si conoscono le risposte [Von Forester, 1987] e se si
coinvolgono i bambini nella loro ricerca. Inoltre, la possibilità per tutti di
utilizzare il proprio stile cognitivo, di intervenire con i propri interessi, le
competenze, le storie di ognuno e persino gli imprevisti, le confusioni, le brutte
figure, gli sbagli rendono l’attività di robotica coinvolgente, non banale, capace
di smuovere gli entusiasmi di piccoli e grandi.
Da questa metodologia di ispirazione costruttivista, nascono le storie
inventate dagli alunni, dove Bee-bot viene mascherato da personaggio
protagonista. Su tabelloni quadrettati, 4 x 4 quadrati da 15 centimetri, è stato
possibile posizionare ostacoli da aggirare per arrivare da un punto di partenza
ad uno di arrivo, sorteggiando le figure, come se si trattasse di una tombola.
I bambini “insegnano” a Bee-bot ad aggirarsi nell’orto alla ricerca di fiori
su cui posarsi. Lo “portano” allo zoo, per fare amicizia con altri animali. E
ancora lo “istruiscono” per l’esecuzione delle operazioni di addizione o
sottrazione.
Il contesto in cui viene posto l’insegnamento è sempre di tipo
mentale/sensoriale [Perticari, 1996]: il corpo vive le esperienze della mente
perché il bambino pensa, agisce per programmare ed esegue con il suo corpo
le operazioni, poi riflette e, con la mente e con il linguaggio, opera il confronto
tra la previsione e ciò che accade veramente. Credo che questa sia la vera
forza di Bee-bot.
Fig. 3 – Esperienze strutturate con Bee-bot alla Scuola dell’infanzia
3. Analisi Critica
Dopo quasi due anni di osservazioni dirette e sperimentazioni di
percorsi con i bambini, credo sia opportuno raccogliere i materiali prodotti per
una prima verifica dell’uso di questo piccolo giocattolo programmabile, così da
evidenziarne pregi e difetti.
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Bee-bot, fare robotica con un giocattolo programmabile a banalità limitata
Per realizzare questo lavoro ho predisposto una scheda di
osservazione, dove, con le colleghe del mio circolo, ho cercato di definire le
possibili criticità riscontrate nella presentazione o nell’uso di certi tasti-funzione
del Bee-bot. Dalla quantità di osservazioni raccolte appare evidente come dietro
ad un semplice giocattolo, si nasconda, in realtà, un oggetto che permette di
affrontare la complessità di un percorso di robotica: Bee-bot, ci ha dato la
possibilità di prendere coscienza del dominio d’azione, entro il quale è
possibile sviluppare le competenze di base della Robotica della scuola primaria.
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3.1 Presentazione e prima conoscenza
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3.2 Il tasto GO
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Secondo una visione olistica, Bee-bot viene esplorato e conosciuto
nella sua interezza; il primo approccio avviene attraverso la casualità, i
suggerimenti dei compagni, la descrizione dell’insegnante e la sua
comprensione dipende dalle abilità del ricevente [Bateson, 1977].
I bambini non procedono in modo sequenziale ordinato, ma
percepiscono globalmente Bee-bot come oggetto capace di accompagnarli
nell’esplorazione dello spazio. Per prove ed errori arrivano ad una conoscenza
approssimata dei vari comandi: se vengono lasciati liberi di scrivere una lista di
istruzioni, utilizzano, fin dall’inizio, tutti i pulsanti, anche se non sanno ancora
bene quale sarà il comportamento globale conseguente.
In questa prima fase i bambini comprendono l’uso di ogni tasto singolo; questo
rimane ancora contesto-indipendente rispetto a quello che potrà fare o non fare
insieme a tutti gli altri tasti.
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Il comando GO viene dato mediante il tasto verde, rotondo , posto al
centro della piccola tastiera sulla schiena dell’ape.
Si differenzia dagli altri tasti per colore, forma e dimensione.
Generalmente è stato oggetto di liti tra i bambini, perché tutti vorrebbero
schiacciarlo, dopo aver programmato l’ape, per vedere partire l’esecuzione di
Bee-bot. Premuto dopo una sequenza di comandi, permette la loro esecuzione,
per un numero infinito di volte.
Se Bee-bot viene spento, però, al momento della riaccensione,
schiacciando GO, non succede nulla. Solo un lampeggiamento degli occhi o
eventualmente un bip a segnalare che la memoria è completamente vuota.
3.3 I tasti AVANTI e INDIETRO
I comandi AVANTI e INDIETRO sono frecce arancioni poste l’una in
direzione opposta all’altra; la prima, rivolta verso il muso dell’ape; l’altra, verso
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3.4 I tasti DESTRA e SINISTRA
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la parte posteriore. Significative sono state le osservazioni fatte sul davanti e il
dietro del nostro corpo, sul significato di avanti inteso come movimento in
direzione del nostro sguardo, sul significato di indietro inteso come movimento
verso il lato dove non ci sono gli occhi.
Una sequenza fatta con un numero N di AVANTI permette di avanzare
di quel numero preciso di passi. I bambini della scuola dell’infanzia si sono
divertiti a contare i passi dell’ape, facilitandone la memorizzazione, mentre nella
scuola primaria, utilizzando una linea dei numeri da 1 a 10, costruita su carta
quadrettata di 15 centimetri, è stato possibile esercitarsi con l’esecuzione delle
prime operazioni di addizione e sottrazione. Con due Bee-bot che camminano
affiancati sulla linea dei numeri in direzione avanti, ma per una quantità
differente di passi, è stato possibile effettuare dei confronti e quindi apprendere
i concetti alla base della sottrazione come differenza.
Un Bee-bot programmato per compiere tre passi in avanti, ha segnato
sulla linea dei numeri quelli appartenenti alla tabellina del 3 e ha avviato così al
concetto di moltiplicazione.
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Con questi tasti prende vita la vera e propria esplorazione dello spazio
e si aprono discorsi relativi all’acquisizione della lateralità. In tutti i casi è stato
importante riflettere sul significato di destra e sinistra intesa come destra o
sinistra di qualcuno. Grande valore hanno assunto le esperienze con il corpo,
per cui l’aula di robotica, il corridoio , la classe si sono trasformate per eseguire
esercizi di psicomotricità.
L’ape è stata programmata per svolgere i percorsi fatti dai bambini ma
anche i bambini hanno eseguito percorsi fatti dall’ape, in un clima di scambio e
di insegnamento/apprendimento simmetrico.
3.5 I comandi PAUSE e CLEAR
Inizialmente questi tasti non sono stati oggetto di molte domande
perché i bambini non ne hanno intuito l’utilità. Inoltre essendo posizionati ai lati
della tastiera, in modo simmetrico, uno a destra e uno a sinistra, con i comandi
scritti in inglese, è stato necessario confrontarli e riflettere su di loro in modo
mirato, per individuarli con maggior facilità e sperimentarne l’uso.
PAUSE è stato utilizzato soprattutto nelle storie, per fermare
momentaneamente l’avanzamento di Bee-bot. Nell’attività musicalepsicomotoria, con il tasto pause sono stati creati dei ritmi alternando movimento
e pause, eseguiti dai bambini in gruppo. Talvolta sono stati utilizzati anche
strumentini musicali e ciò ha permesso di rendere estremamente piacevoli
questi momenti, interessanti anche per lo sviluppo delle competenze musicali.
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CLEAR si è rivelato un tasto di notevole complessità: istintivamente i
bambini hanno iniziato a cliccarlo tutte le volte che iniziavano una
programmazione.
Spesso la lista dei comandi era scritta su un foglio di carta e veniva
inserita, un comando dopo l’altro, dall’inizio alla fine. In un gruppo classe i
bambini hanno imparato a scrivere i comandi utilizzando una lista di simboli
(che si sostituivano alle parole AVANTI INDIETRO DESTRA SINISTRA GO)
producendo un primo esempio di codice per la stesura di un algoritmo. Solo
con l’acquisizione di una maggior sicurezza, il tasto CLEAR è stato cliccato con
minor frequenza: la capacità di memorizzazione aumentava con l’esercizio e
veniva supportata sempre di più dal ragionamento.
Nel caso preciso di un percorso più complesso, realizzato sul foglio
quadrettato 5x5 , i bambini hanno proceduto cliccando una prima serie di tasti
per poi verificarne la correttezza; in un secondo momento hanno fatto
percorrere a Bee-bot la prima parte del percorso e successivamente hanno
cliccato sui successivi tasti per avanzare di un’altra parte di percorso, tutto ciò
per piccoli tratti, aggiungendo uno o due step per volta e poi verificandone la
correttezza, fino al raggiungimento della posizione d’arrivo.
Tale modo di procedere e le considerazioni sul perché non era mai
stato cliccato il tasto CLEAR, ha permesso di comprendere, a livello
essenziale, il concetto di memoria. I bambini hanno rilevato che la memoria di
Bee-bot era maggiore di quella di qualsiasi compagno ed era meno soggetta
all’errore.
4. Valutazione
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Per valutare quanto realizzato con Bee-bot, fino ad ora, credo sia
importante procedere con una rilevazione delle competenze raggiunte dai
bambini, non solo in campo tecnologico , ma estese all’aspetto del sapere
curricolare. Si consideri che nelle attuali prime e seconde della scuola primaria,
Bee-bot è uno strumento in uso, integrato nell’attività curricolare, quindi non
“relegato” alle ore di informatica o ai laboratori facoltativi opzionali, come invece
succede in altre esperienze. [Pekarova,2008]
Dalla discussione con il gruppo di lavoro delle insegnanti della mia
scuola, pare interessante confrontare le competenze a fine prima, con quelle di
un gruppo di controllo.
Si decide così di definire il tipo di prova, a cui sottoporre i bambini delle
due prime, che hanno realizzato il percorso di Robotica, e la classe prima che
non ne ha mai fatto uso.
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La somministrazione del test viene effettuata da un’insegnante
competente in Robotica che non sia l’insegnante di classe.
Le prove riguardano il curricolo dell’ ambito spazio-temporale, in
particolare sono indirizzate alla valutazione intermedia di classe prima e
riguarderanno la percezione spaziale (in particolare destra sinistra) , la capacità
di ordinare una sequenza composta da almeno tre step, la definizione di un
percorso per andare da un punto A ad un punto B, su fogli quadrettati da 1
centimetro. I risultati saranno riportati, nelle date del prossimo Convegno
Didamatica 2009.
Un’altra valutazione necessaria riguarda la competenza tecnologica
raggiunta dagli alunni; la valutazione è rivolta a ciascuna classe del progetto
Robotica e vuole essere una riflessione sul modo di procedere degli alunni e sul
metodo di lavoro dell’insegnante: si vuole valutare se all’interno delle classi si
impara in modo efficace. I dati, rilevati dalle osservazioni sistematiche, possono
essere tabulati in momenti diversi dell’attività (inizio, intermedio, finale), per
consentire correzioni e cambiamenti di marcia, relativi a un certo dominio
d’azione, ben definito (tipico di ogni di robot utilizzato).
Si è osservato, infatti, che gli studenti procedono nel raggiungimento
dei livelli di competenza immediata secondo una scala a livelli, che provo a
definire, in uno dei tanti modi possibili, così come li ha proposti a più riprese
Hubert Dreyfus [Dreyfus, Dreyfus, 1987]. In questo caso specifico, penso ad
una serie di livelli, da utilizzare come analizzatori ( non come classificatori) che
permettano di raccontare come si è imparato quel che si è imparato.
Livello 1: Esordiente
Si può definire esordiente colui che non si accorge di non sapere
ancora fare pienamente delle cose in un dominio di azione in cui gli interessa
agire efficacemente. E’ un esordiente colui che impara a leggere, a nuotare,
colui che va a scuola-guida per imparare a guidare l’auto. Egli impara le regole
ma è ancora impacciato nella loro applicazione.
Livello 2: Principiante
Principiante può essere considerato chi ha preso la patente; conosce
le regole e cerca di applicarle prendendo le decisioni in modo autonomo,
imparando a riconoscere quegli aspetti che sono portati dalle diverse situazioni
da affrontare. E’ colui che comincia a fare esperienza e a confrontare le
esperienze fatte per migliorare il suo modo di agire.
Livello 3 : Competente
Per rapportarsi alle diverse situazioni problematiche, la persona
competente seguirà solo quelle regole di comportamento che l’esperienza gli
avrà dimostrato essere più rilevanti. In questo modo sarà in grado di
semplificare i ragionamenti e di migliorare l’efficacia delle sue scelte.
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5. Conclusioni
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Tutte le azioni saranno percepite come contesto-dipendenti, cioè
concatenate tra loro passo passo e coniugate con la visione d’insieme di una
situazione o di un problema. Per il competente sarà possibile prevedere le
azioni e anticipare possibili sbagli relativi alla complessità del compito da
risolvere, sarà in grado di intervenire con accortezza anche nel proprio gruppo
di lavoro, consigliando e discutendo per ottenere il miglior risultato.
Livello 4: Efficiente (competenza di alto profilo)
Il livello dell’efficienza permette all’individuo di cogliere gli aspetti
globali di una situazione, intervenendo sulla sua soluzione in modo immediato,
anche intuitivo, dimostrando di saper utilizzare tutta la sua esperienza per
fronteggiare qualsiasi tipo di situazione con scioltezza.
Tale livello può giungere all’eccellenza (livello 5), quando l’individuo fa
la cosa più giusta, quando va fatta, come va fatta, talvolta intuendo la soluzione
senza completa consapevolezza. Tale livello può essere raggiunto solo con
una profonda conoscenza del dominio d’azione in cui si opera e ritengo che,
nella scuola primaria, questo possa avvenire solo dove si opera, per un numero
di anni consecutivi, sempre con lo stesso robot. Attualmente nella mia realtà si
preferisce , invece operare con Robot diversi ( Bee-bot, Scribbler/Parallax,
RCX, NXT della serie LEGO), per analizzare aspetti differenti della Robotica
(linguaggi, costruzione finalizzata all’uso, programmazione,..) . Pertanto non
inserisco tale livello nella tabella di valutazione degli alunni della mia Scuola.
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Il lavoro di analisi dei possibili funzionamenti di tutti gli elementi di un
Robot è stato realizzato e concluso solo con Bee-bot.
Con questo “oggetto”, penso, infatti, sia stato molto più semplice
perché, come già affermato in apertura di questa relazione, è un Robot molto
“elementare”, in cui le variabili di funzionamento sono veramente limitate.
Questa, però, potrebbe essere una strada anche per gli altri Robot, che
vengono utilizzati nelle classi dove si realizzano esperienze di Robotica
educativa e dove questa disciplina vuole essere occasione di apprendimento
per tutti gli studenti, in egual misura.
Per concludere, ritengo opportuno ricordare quanto, in Piemonte, sta
avvenendo sul fronte della Robotica: a Torino, dal 21 al 23 maggio, per la prima
volta in Italia, approderà una manifestazione di RobocupJunior under 19 [H.H.
Lund, L. Pagliarini], frutto dell’esperienza consolidata di chi con la Robotica
lavora da anni: il prof. Andrea Bonarini, Professore straordinario presso il
Dipartimento di elettronica e informazione del Politecnico di Milano, uno dei
massimi esperti di studi sull’Intelligenza Artificiale; il già citato prof Augusto
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Chioccariello, Ricercatore dell’Istituto Tecnologie didattiche del CNR di Genova,
e il Dirigente Scolastico dell’ITIS S. Lirelli – IPSIA G. Magni di Borgosesia,
Giovanni
Marcianò, già Ricercatore dell’ANSAS Piemonte (ex IRRE),
conduttore del “Progetto per l’uso Didattico della Robotica”, da cui è nata la
Rete Regionale di cui fa parte anche il mio Istituto.
Sarà sicuramente un’occasione di crescita, dove vincerà chi avrà
imparato ad imparare.
Per gli alunni della Scuola dell’Infanzia e della Scuola primaria, e per i
loro insegnanti, non resta che cominciare a prepararsi, per non arrivare
impreparati alla prossima prima edizione italiana della RoboCupJunior under
14.
Bibliografia
pj
Bateson, G. Verso un'ecologia della mente, Milano, Adelphi, 1977
cu
Demo, G.B., Marcianò G., Contributing to the Development of Linguistic and Logical
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Forester H. von, Sistemi che osservano, Astrolabio, Roma, 1987
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IRRE Piemonte, Uso didattico della Robotica, Torino 2005. Sito di progetto
http://robotica.irrepiemonte.it
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Marcianò G., La Robotica quale ambiente di apprendimento, in Andronico A.,
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Marcianò G., Robotica a scuola, Lulu Press, USA, 2007b
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Papert S., Logo Philosophy and Implementation, LCSI, Canada, 1999
Pekarova Janka, Using a Programmable Toy at Preschool Age: Why and How?,
SIMPAR 2008 (Venezia) pp.112-121
Perticari P. , Attesi imprevisti, Bollati Boringhieri,1996
10