Il potenziamento dei concetti di relazione spazio temporale

Il conoscere le lacune da colmare consente all’insegnante di dirigere la propria attività didattica; dunque il recupero/potenziamento può avvenire in modo mirato e in tempi brevi, compatibili con le attività da svolgere, e la robotica può essere uno strumento didattico efficace ed efficiente per ottenere ottimi risultati.

Renato Grimaldi*, Silvia Palmieri**1

Premessa

L’uso della robotica educativa nella scuola primaria e il pensiero computazionale che tale uso si trascina dietro, è utile per il potenziamento della conoscenza dei concetti di relazione spazio temporale che sono alla base dei processi di apprendimento e di acquisizione di competenze? E’ questo ‘interrogativo cui intendiamo dare risposta.

I risultati presentati in questo contributo fanno riferimento all’attività scientifica e didattica svolta presso il Dipartimento di Filosofia e Scienze dell’Educazione, in particolare nei corsi del prof. Renato Grimaldi presso la laurea triennale in Scienze dell’Educazione (Metodologia e tecnica della ricerca sociale) e la specialistica (Metodi avanzati della ricerca sociale), nei corsi dei Master sui Disturbi specifici di Apprendimento e nei Laboratori di robotica educativa per il Corso di Studi in Formazione Primaria tenuti dalla prof. Silvia Palmieri. Sono stati attivati gruppi di studio e tesi di laurea in particolare di Formazione Primaria che hanno portato risultati interessanti per un controllo scientifico dell’uso della robotica educativa per il potenziamento della conoscenza dei concetti di relazione spazio temporale. Cosa emerge con forza è la buona pratica di una strategia didattica (potenziamento cognitivo) che mediante il TCR (Edmonston, Thane, 1988)2 mette a fuoco le lacune che l’insegnante poi si impegna a colmare, secondo un approccio Evidence Based (Trinchero, 2013).

I lavori esposti nelle sezioni successive sono stati impostati con gruppo sperimentale e gruppo di controllo e con test pre e post. L’esperimento descritto nella sezione 2 è stato condotto in una classe V della scuola primaria per cui il test è stato ideato appositamente (sia perché la ricerca aveva un oggetto molto specifico – la comprensione del concetto di angolo – sia perché la classe di età è fuori dalla portata del TCR che ricordiamo è validato per alunni dai 3 agli 8 anni). In questo caso la classe sperimentale ha usato robot Scribbler. Gli esperimenti condotti nelle sezioni che seguono utilizzano, come pratica didattica del gruppo sperimentale, il robot BeeBot che ha sempre avuto un’ottima accettazione da parte degli alunni. Unica eccezione è il lavoro svolto nell’esperimento descritto nella sezione 4 dove il potenziamento svolto nel gruppo sperimentale è stato condotto senza l’uso di robot ma semplicemente intervenendo con metodi classici su quelle lacune che il TCR aveva evidenziato nel pre test.

I numeri dei casi delle sperimentazioni qui presentate sono contenuti e anche la scelta delle scuole non consente una copertura sufficiente per poter fare affermazioni di ampio raggio. Si tratta però di “trivellazioni” con esiti che vanno nella direzione della strategia didattica che andiamo perseguendo, ossia che il conoscere le lacune da colmare consente all’insegnante di dirigere la propria attività didattica; dunque il recupero/potenziamento può avvenire in modo mirato e in tempi brevi, compatibili con le attività da svolgere, e la robotica può essere uno strumento didattico efficace ed efficiente per ottenere ottimi risultati. Notiamo pure che sono efficaci gli interventi con didattica tradizionale se guidati dai risultati del TCR. Emerge con forza anche un altro aspetto, nel confronto tra i dati delle classi I primaria e II primaria e dal confronto tra pre test e post test: rimanere fermi nella conoscenza anche solo per pochi mesi, a volte poche settimane, significa per i nostri alunni arretrare nel complesso sistema dell’educazione. Una compiuta analisi su questi aspetti si può confrontare in Grimaldi (2015).

Direzione Didattica “Marconi” di Collegno (TO), V classe primaria

Questa ricerca è stata svolta nella stessa scuola di Collegno (TO) dove è stata fatta l’indagine descritta nei capitoli precedenti. Si tratta di un piano sperimentale dato che si è fatto un pre e un post test sia del gruppo sperimentale sia di controllo (Giordano, 2013-14). Obiettivo del lavoro era di controllare se l’introduzione di un laboratorio di robotica educativa potesse migliorare l’apprendimento del concetto di angolo in una classe V della scuola primaria, rispetto al metodo tradizionale.

L’esperimento è stato condotto tra ottobre 2013 e dicembre 2013. In questo caso sono stati usati robot Scribbler 2 e non BeeBot in quando era necessario fare compiere percorsi con ogni tipo di angolo.

Il gruppo di controllo era costituito da una classe V composta da 26 alunni. Il risultato numerico (valore medio) del pre test è stato di 19,83 su 48, ottenuto da un test costruito appositamente da Giordano. Quindi sono state condotte 10 ore di ripasso sull’argomento degli angoli, utilizzando matita, righello, compasso e il proprio corpo. Il risultato numerico (valore medio) del post test è stato di 26,21 su 48.

Il gruppo sperimentale era una classe V composta da 25 alunni. Il risultato numerico (valore medio) del pre test è stato di 16,16 su 48. L’attività è consistita in 10 ore di attività laboratoriale di robotica educativa, utilizzando il robot Scribbler per spiegare e ripassare l’argomento degli angoli. Il risultato numerico (valore medio) del post test è stato di 34,76 su 48.

La sperimentazione dimostra come attraverso la robotica educativa ci sia stato un miglior apprendimento del concetto di angolo, rispetto al metodo tradizionale. Infatti il gruppo sperimentale è passato dal valore 16 al valore 35 (su di un max di 48), mentre il gruppo di controllo è passato dal valore di 20 a 26. Inoltre, si è potuto osservare come anche gli studenti con più difficoltà abbiano ottenuto risultati più soddisfacenti rispetto alla didattica tradizionale.

Istituto Comprensivo “Pestalozzi” di Torino, II classe primaria

Si tratta di un piano sperimentale svolto su due classi della II primaria dell’Istituto Comprensivo “Pestalozzi” di Torino (Pellone, 2013-14). Come test si è somministrato il TCR; il pre è stato condotto nell’ottobre 2013 mentre il post nel novembre 2013. Del gruppo di controllo si ha solamente il post test (Fig. 1).

Nella classe sperimentale Pellone ha svolto un laboratorio di robotica con BeeBot su 4 concetti che il TCR nel pre test ha dimostrato carenti (in fondo-in cima, tra, intorno, attraverso); sono state svolte attività per problemi seguite da una riflessione linguistica e rielaborazione grafica del concetto affrontato. In tutto 8 ore circa complessive di attività (4 incontri a cadenza settimanale).

La classe di controllo ha svolto la regolare attività curriculare con l’insegnante ufficiale.

Fig. 1 – Statistiche delle variabili punteggio grezzo, punteggio standard e rango percentile, per gruppo sperimentale e gruppo di controllo. Istituto Comprensivo “Pestalozzi” di Torino, II classe primaria

gruppo

 statistiche

punteggio_grezzo

punteggio_standard

rango_percentile

II gruppo sperimentale – test iniziale

Media

38,52

31,9

13,62

N

21

21

21

Deviazione std.

7,626

13,935

13,622

II gruppo sperimentale – test finale

Media

48,14

47,67

43,71

N

21

21

21

Deviazione std.

4,953

10,317

27,765

II gruppo controllo – test finale

Media

39,5

30,32

12,86

N

22

22

22

Deviazione std.

8,478

14,127

17,423

Per prima cosa occorre dire che le classi oggetto della ricerca hanno un indice di presenza di alunni stranieri molto elevato, circa i due terzi del totale. Infatti il pre test condotto col TCR mostra che il rango percentile medio del gruppo sperimentale si colloca sul valore 14, dovuto appunto alla presenza di alunni che non avevano ancora il controllo della lingua italiana e quindi la padronanza dei concetti di relazione spazio temporale. Il lavoro svolto da Pellone nel gruppo sperimentale in appena 8 ore di laboratorio con i BeeBot ha portato la classe – nel post test – a un valore medio del rango percentile pari a 44; un notevole incremento dunque. Si tenga conto che la classe di controllo di cui si possiede – come già detto – solo il post test, ha registrato un rango percentile medio pari a 13, quindi pari a quello del pre test del gruppo sperimentale. Il linguaggio logico, formale, del BeeBot ha dunque avuto un ottimo effetto sul gruppo sperimentale, superando anche l’handicap della scarsa conoscenza linguistica degli alunni.

L’analisi della varianza e in particolare la statistica dell’Eta quadrato informa che il 33 per cento della variabilità del rango percentile è spiegato dal passaggio dal pre al post, ossia dall’intervento formativo con BeeBot.

Direzione Didattica “Marconi” di Collegno (TO), II classe primaria

Questo lavoro è stato svolto con un piano sperimentale nella seconda classe primaria della Direzione Didattica “Marconi” di Collegno (Croce, 2013-14), il medesimo dove si sono raccolti i risultati illustrati nei capitoli precedenti.

Il pre test (mediante TCR) è stato somministrato a novembre 2013, il post test a febbraio 2014. Per il gruppo di controllo abbiamo solo il post test.

Il gruppo sperimentale è composto da una II classe primaria della scuola “Cervi” dove lavora come insegnante la maestra Croce, che ha svolto un laboratorio di 20 ore tra dicembre 2013 e febbraio 2014, con attività di potenziamento, in particolare sui concetti destra-sinistra e sul quantificatore pochi/molti/uno.

La classe di controllo è una II primaria della medesima Direzione Didattica affidata alla maestra ufficiale che nel periodo dell’esperimento ha svolto la normale attività curriculare. Quindi è stato somministrato il TCR come post test.

Fig. 2 – Statistiche delle variabili punteggio grezzo, punteggio standard e rango percentile, per gruppo sperimentale e gruppo di controllo. Direzione Didattica “Marconi” di Collegno (TO), II classe primaria

gruppo

 statistiche

punteggio_grezzo

punteggio_standard

rango_percentile

II primaria – sperimentale – pre test

Media

47,8

47,16

39,76

N

25

25

25

Deviazione std.

4,619

8,168

28,021

II primaria – sperimentale – post test

Media

52,8

55,92

70,68

N

25

25

25

Deviazione std.

3,571

6,788

25,844

II primaria – controllo – post test

Media

49,12

46,64

38,2

N

25

25

25

Deviazione std.

3,930

9,169

24,042

La Fig. 2 illustra i risultati del piano sperimentale. Il gruppo sperimentale è passato dal rango percentile medio pari a 40, al rango percentile medio pari a 71 dopo l’intervento formativo. Occorre dire che il gruppo sperimentale, come ha documentato l’insegnante Croce, oltre al lavoro di laboratorio, ha approfittato di ogni momento della presenza in aula per azioni di potenziamento; addirittura la presenza dell’insegnante durante la mensa è stato un continuo ripasso dei concetti, dalla posizione delle posate sul tavolo, etc. Questo spiegherebbe il valore molto alto raggiunto dal gruppo sperimentale che per l’appunto non si è limitato al solo laboratorio.

Il gruppo di controllo invece è rimasto nel post test al valore 38, si presume il medesimo valore quando il gruppo sperimentale aveva condotto il pre test.

L’analisi della varianza e in particolare la statistica dell’Eta quadrato informa che il 26 per cento della variabilità del rango percentile è spiegato dal passaggio dal pre al post, ossia dall’intervento formativo con BeeBot.

Istituto “Maria Immacolata” di Pinerolo (TO), I classe primaria paritaria

Il piano sperimentale è stato effettuato presso l’Istituto “Maria Immacolata” di Pinerolo (TO) con alunni di due classi della I primaria (Caneva, 2013-14). Il pre test si è svolto a marzo 2014 mentre il post test a maggio 2014; come test si è impiegato il TCR.

Fig. 3 – Statistiche delle variabili punteggio grezzo, punteggio standard e rango percentile, per gruppo sperimentale e gruppo di controllo. Istituto “Maria Immacolata” di Pinerolo (TO), I classe primaria

scuola

statistiche

punteggio_grezzo

punteggio_standard

rango_percentile

I classe

sperimentale

pre test

Media

47,47

50,67

54,33

N

15

15

15

Deviazione std.

4,406

5,563

18,931

I classe

sperimentale

post test

Media

52,87

58,67

84,2

N

15

15

15

Deviazione std.

1,846

2,87

12,662

I classe

controllo

pre test

Media

48,68

52,2

56,44

N

25

25

25

Deviazione std.

4,914

8,221

26,168

I classe

controllo

post test

Media

51,17

55,63

69,75

N

24

24

24

Deviazione std.

4,29

6,56

24,263

Tra il pre e post test nella classe sperimentale è stata presentata il BeeBot dal punto di vista del funzionamento, e si è svolto un laboratorio seguito da Caneva che ha utilizzato l’ape robot per potenziare concetti evidenziati come lacunosi dal TCR (in particolare destra-sinistra, sopra-sotto), mediante percorsi che gli alunni hanno programmato sia in piccoli gruppi sia individualmente, per un totale di 5 ore.

Il gruppo di controllo invece ha svolto un lavoro tradizionale, con schede prese dal libro di testo. Anche questo per una durata di 5 ore e sempre coordinato da Caneva.

Si tratta di un piano sperimentale che possiede tutti gli elementi per l’analisi ossia il pre e post test sia per il gruppo di controllo sia per il gruppo sperimentale. La Fig. 3 ne illustra i risultati. Come si può osservare il rango percentile medio nel gruppo sperimentale passa da 54 a 84 mentre nel gruppo di controllo passa da 56 a 70. Quindi abbiamo un delta pari a +30 per il gruppo sperimentale e un delta pari a +14 per il gruppo di controllo.

L’analisi della varianza e in particolare la statistica dell’Eta quadrato informa che il 48 per cento della variabilità del rango percentile è spiegato dal passaggio dal pre al post, ossia dall’intervento formativo con BeeBot, mentre – sempre l’Eta quadrato – indica che solo il 7 per cento della variabilità del rango percentile è spiegato dal passaggio dal pre al post, ossia dal lavoro curriculare (tradizionale, senza robot) svolto in classe.

Istituto Comprensivo “Galileo Galilei”, scuola Solaro, di Livorno Ferraris (VC), II classe primaria

Il piano sperimentale è stato effettuato presso due II classi della primaria “Solaro” dell’Istituto Comprensivo “Galileo Galilei” di Livorno Ferraris (VC); il pre test è stato svolto nel marzo 2014 e il post test nell’aprile 2014 (Pasteris, 2013-14).3

Il gruppo sperimentale ha lavorato con BeeBot con gruppi di 4-5 alunni, un’ora al giorno per 3 giorni successivi. Ogni giorno si è affrontato un concetto tra quelli evidenziati come critici dal TCR, rispettivamente, destra-sinistra, subito dopo (temporale), in alto-in basso.

Il gruppo di controllo ha lavorato con schede prese dai libri di testo, per il medesimo tempo dedicato al gruppo sperimentale. Entrambi i gruppi sono stati condotti da Pasteris.

La Fig. 4 illustra i risultati dell’esperimento. Come si può osservare il rango percentile medio nel gruppo sperimentale passa da 32 a 42 mentre nel gruppo di controllo passa da 38 a 37. Quindi abbiamo un delta pari a +10 per il gruppo sperimentale e un delta pari addirittura a -1 per il gruppo di controllo.

L’analisi della varianza e in particolare la statistica dell’Eta quadrato informa che il 4 per cento della variabilità del rango percentile è spiegato dal passaggio dal pre al post, ossia dall’intervento formativo con BeeBot, mentre – sempre l’Eta quadrato – indica che solo 1 per mille della variabilità del rango percentile è spiegato dal passaggio dal pre al post, ossia dal lavoro curriculare (tradizionale, senza robot) svolto in classe.

Fig. 4 – Statistiche delle variabili punteggio grezzo, punteggio standard e rango percentile, per gruppo sperimentale e gruppo di controllo. Istituto Comprensivo “Galileo Galilei”, scuola Solaro, di Livorno Ferraris (VC), II classe primaria

gruppo

 statistiche

punteggio_grezzo

punteggio_standard

rango_percentile

II primaria sperimentale

pre test

Media

46,78

41,89

31,78

N

18

18

18

Deviazione std.

6,620

14,183

25,265

II primaria sperimentale

post test

Media

48,72

45,67

42,22

N

18

18

18

Deviazione std.

6,037

13,293

26,636

II primaria controllo

pre test

Media

47,65

44,82

38,41

N

17

17

17

Deviazione std.

5,454

12,411

30,606

II primaria controllo

post test

Media

48,31

44,88

36,5

N

16

16

16

Deviazione std.

4,827

11,2

31,998

Siamo nel caso dove una classe parte da un livello più basso dell’altra ma la supera mediante l’uso di BeeBot; addirittura il gruppo di controllo rimane fermo a 48 nel punteggio grezzo e dunque a 45 nel punteggio standard per cui nel giro di appena un mese arretra quasi di due posizioni nel rango percentile.

Nella scuola – come nella vita – stare fermi con la conoscenza, significa arretrare.

*Direttore del Dipartimento di Filosofia e Scienze dell’Educazione dell’Università degli Studi di Torino e professore ordinario di Metodologia e tecnica della ricerca sociale.

**Pedagogista, è docente a contratto presso il Dipartimento di Filosofia e Scienze dell’Educazione dell’Università di Torino.

Bibliografia

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1 Il paragrafo 1 è di Silvia Palmieri, i restanti 2, 3, 4, 5 e 6 sono di Renato Grimaldi.

2 Il TCR (Test of Relational Concepts) è stato validato in USA e normalizzato su di un campione di 1.000 alunni. L’utilizzo del TCR su di campione italiano consente di misurare le conoscenze degli alunni attraverso il punteggio grezzo (le risposte a 56 items) e di compararle con quelle dei pari USA mediante punteggio standard e rango percentile ricavati da tabelle normative. Il punteggio standard USA è ottenuto dal punteggio grezzo mediante una trasformazione in punteggi T (con una distribuzione che ha media 50 e deviazione standard 10); tale trasformazione è stata fatta per ciascuna delle 10 classi di età previste dal TCR (utilizzando media e deviazione standard del punteggio grezzo della classe di età, ovviamente del campione USA) che copre da 3 a 8 anni in classi che crescono progressivamente di sei mesi in sei mesi di età. Dunque, a partire dal punteggio grezzo che restituisce la performance di ciascun alunno di Collegno, è stato attribuito il relativo punteggio standard e rango percentile presi dalle tavole normative USA; in tal modo è stato reso possibile valutare il punteggio standardizzato di ciascun caso e la sua posizione nella distribuzione dei pari età USA. Il punteggio standard consente anche di controllare i progressi di un singolo alunno nel tempo; dato che è normalizzato in classi di sei mesi di età, è possibile seguire lo sviluppo di un singolo caso, dai 3 agli 8 anni. L’applicazione del TCR nella scuola dell’infanzia e nelle prime classi della scuola primaria permette un monitoraggio dell’acquisizione delle conoscenze e può fornire utile supporto nella formazione delle classi oltre a contribuire all’individuazione di alunni con difficoltà di apprendimento. Inoltre il TCR è uno strumento pedagogico importante per l’insegnante in quanto non richiede per la somministrazione della presenza di uno psicologo, neuropsichiatra infantile o logopedista; per la somministrazione necessita di un tempo contenuto, che va dai 10 ai 15 minuti.

3 Questo piano sperimentale è stato svolto da Pasteris nell’ambito di una tesi di laurea di cui è relatrice la prof.ssa Marisa Pavone, delegata del Rettore per la Disabilità (Università di Torino), che ringraziamo per aver messo alla prova il valore della robotica educativa finalizzata al potenziamento delle abilità cognitive, spaziali e temporali, in un bambino autistico, aggiungendo un tassello importante al progetto complessivo.