Linee di scienza

«Dalla Corea agli Usa si diffonde l’uso di androidi come professori»: se trovate una frase così nel sommario di un articolo continuate a leggere di sicuro, no? È quello che appunto è capitato a me e devo dire che non mi sono pentita. Mi riferisco a un articolo risalente a luglio 2010 e scritto da Federico Rampini, nel quale si parla dell’introduzione di robot-insegnanti (per le lingue straniere) in 4800 scuole materne della Corea del Sud…

Robotica educativa
Ho pensato che quella intrapresa in Corea può essere una strada, ma non l’unica, per amalgamare il mondo delle macchine che esiste “là fuori” con il mondo della scuola nel quale ci troviamo “dentro” ogni mattina. Ad esempio, un altro modo a mio parere molto costruttivo e fertile di sperimentare questa ibridazione a scopo didattico-educativo, è la cosiddetta robotica educativa.
«L’educational robotics (Leroux, 1999) è un nuovo settore di ricerca che, ispirandosi alle elaborazioni del ben noto paradigma costruttivista (Piaget e Inhelder, 1966), successivamente rivisitato dall’approccio costruzionista di Papert (1980; 1993), considera le tecnologie robotiche come “oggetti-con-cui-pensare” (Harel e Papert, 1991)» si legge in un articolo on line di Barbara Caci, Antonella D’Amico e Maurizio Cardaci del Dipartimento di Psicologia dell’Università degli Studi di Palermo, intitolato La robotica educativa come strumento di apprendimento e creatività. Nei laboratorio dove si sperimenta la robotica educativa, i ragazzi possono progettare e costruire piccoli sistemi robotici dall’assemblaggio delle parti fino alla programmazione del comportamento dell’oggetto artificiale.
Sul sito della scuola dell’infanzia “Gaslini” di Genova ho trovato una buona sintesi che presenta la disciplina: «La robotica educativa è una disciplina integrata, che trae la sua origine dalla confluenza di più saperi scientifici e umanistici (Automazione, Meccanica, Informatica, Elettronica, Cibernetica, Intelligenza Artificiale, attingendo contributi da Biologia, Fisica, Matematica, Filosofia, etc.); didatticamente consente, a livello curricolare, la trasversalità dei saperi e un metodo di ragionamento e di sperimentazione del mondo, al di là delle differenze di genere (Progetto Roberta)».
Come spesso succede anche in altri campi (penso alla Lim, la Lavagna interattiva multimediale) nel nostro Paese, anche per la robotica educativa, le scuole dei primi gradi sono già molto più avanti nella sperimentazione rispetto alle secondarie superiori di secondo grado.

Fisica e robot
Per quanto riguarda i legami fra le “scienze dure” e i robot, a Genova, nell’ambito della manifestazione “Raccontare i robot” nel maggio 2010 si è svolto un corso per studenti delle scuole secondarie inferiori e superiori intitolato La fisica e la matematica dei robot. La presentazione del corso è la seguente: «Nel progettare i robot, si applicano necessariamente molti concetti di fisica e matematica. In questo laboratorio, impiegando robot didattici messi a disposizione da Scuola di Robotica, sarà possibile esplorare il mondo della fisica e della matematica da un punto di vista un poco diverso da quello dei programmi scolastici.
Dalle unità di misura fino alle leggi del moto, dai concetti di piano inclinato all’attrito, dal suono alla luce, saranno molti i concetti di fisica e di matematica che dovremo applicare per programmare i robot. Per esempio, la matematica verrà impiegata per calcolare rapporti, di derivate e integrali, e si capirà l’importanza di padroneggiare le equazioni.
I temi che verranno trattati saranno modulati sulla base delle esperienze dei partecipanti».
Altro esempio: a Pistoia il 12 novembre dell’anno scorso è stato inaugurato presso l’Istituto Tecnico Industriale “S. Fedi” di Pistoia, il laboratorio di robotica educativa, nel quale si svolgono percorsi didattici strutturati attraverso la realizzazione di esperienze divertenti e creative, indirizzate alla scoperta dei meccanismi logici e cognitivi della matematica, della fisica, dell’informatica e delle scienze in generale.

La settimana robotica europea
Dal 28 novembre al 4 dicembre 2011 si festeggia la “eurobotics week” della Commissione Europea e in Italia è coordinata dall’associazione Scuola di Robotica . Il sito web dell’associazione contiene molte informazioni ed è costantemente aggiornato: è un ottimo punto di partenza per esplorare e conoscere la rete delle attività che si svolgono per e nelle scuole italiane.

Link: materiali didattici on line per approfondimento e/o contatti

• Il sito web Tecnologia educativa, fondato vent’anni fa da un gruppo di docenti di Padova e Venezia
• Il progetto in Toscana rivolto a elementari, medie e superiori della Valdera, in provincia di Pisa
• Il progetto partito il 20 settembre 2011 Robot Work la tecnologia che fa futuro per promuovere la robotica educativa in Calabria
• Il progetto IIS Telesi@: laboratorio di robotica educativa a Telese Terme in provincia di Benevento
• L’accordo di rete Robotica per la didattica: protocollo d’intesa per la creazione di una strategia nazionale di lungo termine per la robotica educativa. Siglato in Campidoglio il 16 marzo 2011.
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• La manifestazione Udine robot
• La manifestazione genovese curata dalla Scuola di Robotica Raccontare i robot
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• Corso di aggiornamento a Cinisello Balsamo (Mi): Dal 7 al 28 novembre 2011 al 4 incontri pomeridiani rivolto agli insegnanti della scuola primaria e secondaria, di primo e di secondo grado, per discutere ed approfondire il tema della robotica educativa
• Corso di formazione per insegnanti a Trento sulla robotica educativa, di 24 ore
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• Articoli divulgativi che parlano di robotica educativa, su La Stampa e Le Scienze
• Rimando anche al breve post che avevo scritto qui: il robot pedagogico , nel quale segnalo la gara di robotica per le scuole Minirobot e l’importante articolo di sintesi sull’argomento di Andrea Mameli
• Dimenticavo: le Olimpiadi di robotica!! Nel 2012 si terranno a Londra.

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In due libri che sto leggendo ho trovato due esempi molto originali di come si possono portare i logaritmi in classe.

Il primo è tratto da un classico della scienza: “Introduzione alla cibernetica” di Norbert Wiener, pubblicato nel 1953 e che ho la fortuna di avere nella mia libreria. Ho passato allo scanner le due pagine, così potete leggere l’originale (basta cliccare sull’immagine a lato). Wiener parla dell’informazione contenuta in un messaggio e della probabilità del messaggio stesso e aggiunge che l’informazione si combina per addizione mentre le probabilità indipendenti si combinano per moltiplicazione: «se la serie dei primi numeri procede per addizioni mentre i numeri corrispondenti della seconda serie procedono per moltiplicazioni, in linguaggio matematico si dirà che la prima serie consiste del logaritmo della seconda serie, con base opportuna». Molto chiara anche la nota esplicativa a piè di pagina.

Il secondo esempio si trova nel libro di Alex Bellos “Il meraviglioso mondo dei numeri” (Einaudi, 2011) e riguarda la maniera di concepire spazialmente i numeri da parte degli esseri umani. In una ricerca del linguista francese Pierre Pica, che ha chiesto di visualizzare i numeri distribuiti su una linea ai munduruku dell’Amazzonia, tramite test con insiemi di pallini su uno schermo, è risultato che non li distribuivano in maniera equidistante come invece capita a noi! «Pensavano che gli intervalli fra i numeri fossero inizialmente più grandi e si riducessero progressivamente con il crescere dei numeri. Per esempio, la distanza tra i segni per un pallino e due pallini, e due pallini e tre pallini era molto più grande di quella tra sette e otto pallini, o otto e nove pallini. […] Quando i numeri sono distribuiti in modo uniforme su un righello, la scala è detta lineare. Quando i numeri si avvicinano man mano che diventano più grandi, la scala è detta logaritmica. Si è scoperto che l’approccio logaritmico non è esclusivo degli indios amazzonici». Trovate l’argomento a partire da pagina 9. A pagina 12-13 il discorso diventa sempre più interessante con le tesi di Pica sul nostro “istinto logaritmico” per valutare in fretta le quantità rilevanti per la nostra sopravvivenza e quindi per poterle confrontare, fare approssimazioni e giudicare rapporti. Si legge inoltre «la scala logaritmica rispecchia anche il modo in cui vengono percepite le distanze, e forse è per questo che è così intuitiva: tiene conto della prospettiva» e ancora «i numeri esatti ci forniscono una struttura lineare che contraddice le nostre intuizioni logaritmiche. […] Viviamo con una concezione sia lineare sia logaritmica della quantità». Per quanto riguarda l’insegnamento della Matematica, Pica sostiene che «può darsi che, nella nostra dipendenza dalla linearità, abbiamo esagerato nel mettere a tacere le nostre intuizioni logaritmiche. Forse è per questo che tanti trovano difficile la matematica. Forse dovremmo prestare maggiore attenzione alla valutazione dei rapporti anziché alla manipolazione dei numeri esatti».

Avevo infine già citato un esempio molto bello di come i logaritmi entrino nella percezione del suono da parte dell’orecchio umano, nel post dedicato al libro “Insalate di Matematica 3″ di Silvia Benvenuti.

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Giocare a risolvere problemi è a volte divertente a volte difficile, ma se ci si impegna non è mai frustrante ed è di sicura soddisfazione. Oggi voglio parlare di alcune iniziative, note e meno note, che vanno in questa direzione.
La prima è un progetto dell’ Università di Ferrara che propone problemi di matematica alle scuole da risolvere mese per mese: si chiama Flatlandia (con sottotitolo “un’attività sulla geometria per motivare, ragionare, discutere”) e la modalità di partecipazione è semplicissima, basta iscriversi mandando una mail e poi collegarsi al sito che il primo lunedì di ogni mese avrà un nuovo problema di geometria tutto per voi. Le soluzioni devono pervenire entro il terzo lunedì del mese seguente.

Poi ci sono le tante Olimpiadi, che vale la pena di ricordare: quelle Internazionali di Matematica (la prima fase, i cosiddetti “Giochi di Archimede”) organizzate ogni anno in una nazione diversa, a partire dal 1959, e vedono la partecipazione di più di 80 nazioni. In Italia, la manifestazione è curata dall’Unione Matematica Italiana, in collaborazione con la Scuola Normale Superiore di Pisa. Tutte le informazioni sul sito web.

Le Olimpiadi Internazionali di Fisica organizzate in Italia dall’Associazione per l’Insegnamento della Fisica per conto del Ministero della Pubblica Istruzione. Lo scorso anno 648 scuole secondarie superiori hanno partecipato alle Gare di Istituto di Fisica ed alle successive Gare Locali e in quasi quattrocento si sono organizzate le prove dei “Giochi di Anacleto” rivolte a studenti che stanno muovendo i primi passi nello studio della fisica.

Le Olimpiadi di Astronomia (termine per iscriversi il 29 novembre) promosse, sostenute e organizzate dall’Istituta Nazionale di Astrofisica (INAF), dalla Società Astronomica Italiana (SAIt) e dal Ministero della Pubblica Istruzione e della Ricerca. Queste olimpiadi sono anche un’ottima occasione per incontrare i ricercatori e coltivare la passione per l’astronomia. Il tema da svolgere questo anno è: “Altri mondi sono possibili”: negli ultimi anni sono stati scoperti quasi 500 pianeti intorno a stelle diverse dal Sole. Come sono stati scoperti? E quali sono le loro caratteristiche? Vi sono pianeti simili alla Terra? Secondo te, quali condizioni dovrebbe soddisfare un pianeta per essere in grado di ospitare una qualche forma di vita?”

Finisco con con le Olimpiadi di problem solving e con le Olimpiadi di Informatica, che hanno appena terminato la fase italiana a Sirmione questo ottobre (sul sito troverete tutte le informazioni, archivio di esercizi compreso).

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Ecco un mappa interattiva che userò sicuramente in classe. Sulla falsariga della mappa della metropolitana di Londra, l’autore Crispian Jago, un informatico inglese, ha ricostruito gli ultimi 500 anni di storia della scienza attraverso i nomi e le biografie dei suoi protagonisti.
Utilissima con la Lavagna Multimediale (Lim): basta un click e siamo sulla pagina di Wikipedia dello scienziato, oppure basta seguire una linea per avere un rapido quadro della scienza di un’epoca, per scoprire contemporaneità o per vedere come molti scienziati stavano allo stesso tempo su più linee scientifiche: Lagrange, ad esempio, è un “nodo metropolitano” nel quale confluiscono la linea blu di Matematica (e Informatica), la linea rossa di Fisica (e Meccanica Quantistica) e la linea bianca e rossa di Filosofia Naturale.
L’autore non si è occupato solo delle scienze “dure” ma anche di Microbiologia, Genetica, Fisiologia, Geologia e Paleontologia …
Inoltre ha raccolto anche i nomi di chi attualmente lavora nel campo della ricerca, come Stephen Hawking o Stephen Wolfram, per citarne solo due.

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È una studentessa della Quenn’s University di Ontario in Canada, si chiama Alice Wismath e insieme al professor Selim Akl ha inventato un gioco degli scacchi nel quale i pezzi cambiano identità ogni qual volta si posizionano sulle caselle nere, seguendo le leggi della meccanica quantistica. Quale modo migliore di avvicinarsi a questa parte della fisica, se si è già esperti nel gioco classico? Io purtroppo, come mi è successo ai tempi con il cubo di Rubik, ho avuto seri problemi anche con il gioco degli scacchi, mi ricordo che avevo spiegato le regole a un bambino, figlio di amici, di otto anni e quando abbiamo fatto la prima partita… ha vinto lui!! Insomma, me la cavo meglio con la meccanica quantistica
Se però l’idea di provare questo nuovo gioco vi ispira, basta andare nella pagina dei Quantum Chess, leggere bene le regole e cliccare sul link del gioco on line.
Per quanto riguarda l’Informatica teorica, l’aspetto interessante è che il gioco si basa sul calcolo parallelo e non su quello delle cpu standard dei nostri calcolatori, che funzionano come unità centrali. Nel calcolo parallelo invece le operazioni sono svolte allo stesso instante e contemporaneamente in ogni singola cella. Molto più veloce e funzionale, soprattutto nel caso della scacchiera.
Il 13 agosto si è svolto il primo torneo di Scacchi quantistici, che ha visto fronteggiarsi computer ed esseri umani.

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