I robot nella Scuola Secondaria di Primo Grado e gli stili di conduzione degli insegnanti

In questo contributo sarà presentato uno studio di caso collettivo con strumenti qualitativi realizzato in tre Scuole Secondarie di Primo Grado che aderiscono a una rete di scuole del territorio milanese (Amicorobot) e che da più di vent’anni organizzano esperienze laboratoriali di robotica educativa

Luisa Zecca, Edoardo Datteri*

Introduzione

Le idee e gli stimoli scaturiti dal seminale lavoro di Seymour Papert (1980) trovano oggi ampio sviluppo nelle miriadi di esperienze laboratoriali, condotte in Italia e nel resto del mondo in vari contesti di educazione formale e non formale, basate sull’impiego di robot a scopi didattici. Alcune di queste esperienze sono state oggetto di studi empirici (Benitti, 2012; Mubin, Stevens, Shahid, Mahmud, & Dong, 2013) volti a indagare le spiegazioni del comportamento dei robot da parte di bambini tra i 7 e i 12 anni (Datteri, Bozzi, & Zecca, 2015; Datteri & Zecca, 2016). La letteratura è invece ancora carente di studi finalizzati allo studio della robotica educativa dal punto di vista dell’analisi delle pratiche didattiche che si realizzano nelle scuole.

In questo contributo sarà presentato uno studio di caso collettivo con strumenti qualitativi (analisi documentale, osservazioni sul campo, video-osservazioni, interviste, focus group) (Yin, 2013) realizzato in tre Scuole Secondarie di Primo Grado che aderiscono a una rete di scuole del territorio milanese (Amicorobot) e che da più di vent’anni organizzano esperienze laboratoriali di robotica educativa (una versione estesa di questa analisi è stata presentata in Zecca, 2016). L’obiettivo dell’indagine è quello di identificare differenti tipologie di laboratorio mettendo in relazione variabili di contesto istituzionale, dati di progettazione ex-ante e stili di conduzione degli insegnanti. I laboratori presi in esame vengono svolti in preparazione delle gare del festival della robotica organizzate dalla rete in collaborazione con il Dipartimento di Scienze Umane per la formazione dell’Università di Milano Bicocca.

I soggetti e il contesto

Il professor M. 1, insegnante di tecnologia, lavora in una scuola secondaria di primo grado a indirizzo tecnologico. Sono stati osservati incontri con studenti di seconda impegnati a realizzare un progetto di domotica basato su Java, e con studenti di terza in cui solo due gruppi lavorano con i robot. I laboratori vengono svolti nell’aula di tecnologia. Lo spazio è molto ampio e i materiali abbondanti: molti kit robotici Mindstorms, diversi computer (più di uno per gruppo) e ogni gruppo ha un suo tavolo in cui si riunisce sia per le lezioni frontali, sia per i laboratori pomeridiani. Il laboratorio viene considerato un’esperienza utile e di qualità da tutto il collegio docenti.

La professoressa S. è un’insegnante di matematica e scienze. I suoi laboratori si svolgono nel pomeriggio in ore extracurricolari e anche in questo caso si utilizza un’aula apposita, l’aula di informatica, in cui sono presenti diversi computer. Al contrario del laboratorio del professor M. il laboratorio della professoressa S. anche se inserito nel Piano dell’Offerta Formativa è facoltativo.

D. è un professore di lettere che nel corso del tempo ha coltivato una sempre crescente passione nei confronti dell’uso didattico dei robot. I laboratori che organizza, assieme alla professoressa V., si svolgono nel pomeriggio in un’aula di grandezza normale e fornita di diversi kit robotici. Partecipano studenti che hanno scelto di optare per il tempo prolungato.

Dall’analisi del contesto organizzativo (criteri d’accesso, orari, spazi, tipologia dei gruppi) svolta sulla base delle interviste preliminari emergono alcune differenze significative tra i 3 laboratori:

Prof. M.

Prof.ssa S.

Prof. D.

Alunni

I suoi alunni del corso H, seconda e terza, circa 20 ragazzi (della stessa classe)

Alunni di classe prime miste, più di 25 ragazzi

Alunni di classe terze miste, circa 15 ragazzi

Tempi

2 ore per laboratorio

2 ore per laboratorio

2 ore per laboratorio

Spazi

Aula di tecnologia (che utilizza solo il prof. M. con il corso H)

Aula di informatica

Aula di robotica (utilizzata solo per i laboratori di robotica)

Tipo di laboratorio

Inserito nelle attività didattiche della sezione

Extracurriculare opzionale, dedicato solo alle prime

Curriculare e opzionale

Modalità di accesso

Iscrizione all’indirizzo tecnologico della scuola

Facoltativo, scelto dagli studenti

Iscrizione al tempo prolungato della scuola

Continuità

I laboratori vengono svolti per i tre anni e durante entrambi i quadrimestri

È possibile accedere ai laboratori solo alle classi prime e solo nel secondo quadrimestre

I laboratori sono assicurati tutti e tre gli anni, o nel primo o nel secondo quadrimestre

Valutazione

Sommativa, presente nella scheda quadrimestrale

Formativa, presente nella scheda quadrimestrale

Formativa, presente nella scheda quadrimestrale

Queste differenze forniscono primi elementi per attribuire diversi livelli di strutturazione in termini di grado di pianificazione da parte dell’insegnante dei contenuti e delle proposte e di numerosità delle pratiche attive e passive: il laboratorio di M. ha un alto livello di strutturazione, un livello intermedio il laboratorio di D. e un livello basso quello di S.

La dimensione organizzativa è inoltre fortemente correlata alle attese degli insegnanti sugli apprendimenti degli studenti nei laboratori. Il prof. M. insegna la programmazione durante le ore di informatica e tecnologia e in laboratorio punta “all’autonomia, al lavoro di gruppo, alla capacità di organizzarsi, fermo restando (…) che fare un progetto di robotica senza basi di meccanica e qualche base di algoritmica, è difficile.” (M.). Il laboratorio rappresenta lo spazio in cui si sperimentano ‘le teorie’, le abilità e conoscenze acquisite a lezione.

S. dichiara di non avere obiettivi di conoscenza informatica e meccatronica elevati, ma di volere sviluppare “conoscenza interdisciplinare, una modalità di lavoro di gruppo diversa (intende dalle pratiche didattiche tradizionali che non prevedono lavoro di gruppo), uno spirito di squadra che cresce (…) perché quello che mi piace è che ci sia condivisione, soprattutto degli errori e che si rifletta su di essi, bisogna stimolare un po’ la creatività” (S.).

Per D. gli obiettivi sono cognitivi trasversali connessi alla capacità di problem posing e problem solving e di ragionamento logico: “far lavorare in modo tale che si acquisiscano una serie di abilità trasversali alle discipline.” In secondo luogo il senso di appartenenza ad un gruppo che ha un progetto comune verificabile: “verificare direttamente il risultato di ciò che fanno e la robotica è perfetta in questo senso: il robot si muove? Fa quello che vorrei?” (D.).

Lo stile di conduzione dei laboratori

Per l’analisi dello stile di conduzione dei laboratori ci si è serviti di un sistema di categorie di classificazione delle interazioni verbali tra docente e studenti (osservazioni sul campo e dieci ore di video-riprese in classe). In particolare è stata presa in esame la circolarità del feedback tra insegnanti e studenti. Vediamo qualche esempio:

Dialogo tra il professor M. e il ragazzo del gruppo che sta progettando sul braccio robotico:

D: “Stavo guardando, stavo cercando di sistemare perché è un po’…”

M: “Ma come, funzionava benissimo!” [Il lavoro andava già bene prima]

D: “E, ho guardato, era un po’…”

M: “Aspetta prima di toccare, questo andava bene! Dobbiamo toccare solo quello che dobbiamo rimontare… [Guarda e sistema alcune cose] adesso cerca di rimontare tutto, che ci abbiamo impiegato… No, io ti avevo detto “oggi facciamo le dita”, quindi adesso devi metterti a vedere come fare le dita, anche perché andava bene, andava tutto bene” [Io ti avevo dato delle indicazioni che non hai seguito]

M: “Il lavoro va compattato, se non è ben compattato non funziona, vedi, visto? Basta mezzo millimetro… Ho messo qui, per passare dalla vite senza fine alla rotellina, e poi c’è questo, vedi? Che permette di passare dal movimento così a così… Mentre qua, questo dovrebbe servire per si, le corse, per cui dobbiamo vedere” [Ti mostro come si fa]

D: “Ma dov’è che lo mettiamo?”

M: “Ecco, le corde o si mette qui o un rocchetto centrale qua o due laterali” [Ti mostro dove si mettono]

D: “No, ma io intendevo proprio questa struttura qua, com’è, dove…” [Il professore lo interrompe]

M: “Qua, sale qua, coi due fili che almeno stanno fuori… Io direi che per completare dobbiamo studiare come metterli… Mancano del tutto le dita, perciò oggi devi proprio fare questo, ti guardi il filmato e vedi, è chiaro, vedrai che per le dita si parla di trasformare il movimento, quindi… Te la studi un attimo e poi dovrai costruire il blocco dita e montarlo…” [Devi studiare il modo di fare le dita]

Quello che segue è un dialogo tra il professor D., tra parentesi è indicata la prima analisi dell’intervento descritta brevemente (etichetta).

R: “Prof., ma se noi usassimo il sensore ottico?”

D: “Ma perché avete tolto quello di prima?”

R: “Perché volevamo provare a fare così… L’idea è che vede il muro non parte, quando il muro va giù, il robot parte…”

D: “Ho capito cosa volete fare… Praticamente collegate i due… È un’idea geniale eh! È una cosa che proprio… Vogliono utilizzare il sensore, il robot non vede più il muro davanti e parte.” [Avete avuto una bella idea]

P: “Però non so se va bene… Il problema forse è che con le ombre”

R: “Ma si, ombre…”

D: “Beh, guarda che non è sbagliato quello che dice P… Prova a pensarci… Bisogna provare, dai! Provate!” [Pensare e provare]

[Dopo qualche tentativo]

R: “Facciamo fatica prof…”

D: “E ma lì dovete studiare un po’ il programma eh… Perché… La distanza è compatibile? L’avete misurata?” [Siete sicuri che sia tutto a posto? Eteroregolazione]

R: “Si…”

D: “E quanto è distante?”

P: “E… 139!”

R: “Forse si è attivato prima…”

D: “Non so… Sapete forse cos’è successo? Allora, come funziona un sensore ottico?” [indica le informazioni da recuperare per risolvere il problema]

P: “Che vede la luce…”

D: “Appunto… No, percepisce che cosa? Non vede proprio la luce…”

R: “Chiaro o scuro”

D: “Esatto, e quindi?”[Dovete arrivare voi alla risposta]

P: “Quindi bisogna stare attenti che non percepisca male”

D: “Esatto…”

Le descrizioni brevi sono state riunite in categorie più generali già validate in letteratura, fino a ottenere la seguente tassonomia con cui sono stati quantificati i tipi di interventi di ciascun docente al fine di individuare le ricorrenze tra le tipologie di interventi degli insegnanti e i comportamenti degli studenti:

– Interventi direttivi;

  • Interventi di guida/facilitazione;

  • Interventi di incoraggiamento;

  • Interventi di stimolazione;

  • Interventi direttivi rivolti alla classe;

  • Interventi esplicativi rivolti alla classe;

  • Domande aperte;

  • Domande chiuse;

  • Risposte aperte;

  • Risposte chiuse.

Lo stile del professor M. è uno stile più direttivo, volto a lasciare spazio di sperimentazione più limitato agli alunni. Non c’è grande differenza tra lezione normale e laboratorio, perché l’apprendimento della disciplina rimane comunque il fine principale. Predominano le abilità tecniche come la programmazione del robot. Inoltre, il fatto che il laboratorio venga svolto con la classe fa sì che sia soggetto a valutazione formale. Lo stile della professoressa S. emerge come uno stile volto alla stimolazione della creatività dei ragazzi. Non c’è la centratura sugli aspetti più tecnici, come la programmazione, ma viene proposto come un laboratorio in cui sperimentarsi, in cui provare e in cui è sollecitata la risoluzione creativa dei problemi. Anche in questo caso il contesto è una cornice non indifferente: avendo una bassa strutturazione ed essendo un laboratorio fuori dalle attività curricolari gli studenti non sono sottoposti al voto. Lo stile del professor D. ha lo scopo di facilitare il lavoro dei ragazzi nella progettazione, incitandoli al dialogo tra di loro e a provare da soli, senza indicazioni precise da parte del docente. È un contesto in cui sperimentare le competenze acquisite nei precedenti laboratori di robotica e in cui i ragazzi stessi devono mettersi in gioco.

I laboratori di robotica, modelli e prospettive.

Abbiamo individuato tre diversi approcci che possono essere messi in relazione con i diversi gradi di strutturazione (dimensione di contesto) e con i diversi stili di conduzione (dimensione dell’interazione) discussi nella sezione precedente.

  1. Content based learning (Professor M.): la gestione del gruppo avviene con uno stile direttivo, lo spazio di sperimentazione autonoma è finalizzato all’applicazione di conoscenze e abilità. Per l’insegnante il laboratorio è un momento per verificare l’acquisizione di informazioni e concetti e la capacità di applicarli. Gli aspetti predominanti sono quelli tecnici di costruzione e programmazione del robot;

  2. Cooperative based learning (Professoressa S.): in questo caso lo stile dell’insegnante è volto alla stimolazione della creatività dei ragazzi nella progettazione e incita a trovare una soluzione creativa ai problemi. La centratura è sulla capacità di lavorare in gruppo e sull’apprendimento cooperativo;

  3. Problem based learning (Professor D.): lo stile dell’insegnante ha lo scopo di facilitare il lavoro dei ragazzi nella progettazione, incitando il dialogo tra di loro e a provare da soli, senza indicazioni precise. È un contesto in cui sperimentare le competenze acquisite nei precedenti laboratori di robotica.

Lo studio ha fatto luce sulle diverse valenze formative di laboratori che utilizzano come mediatori didattici i robot, e che, anche se ad un primo sguardo sembrano molto simili tra loro, sviluppano capacità differenti a seconda del progetto didattico sotteso nelle pratiche degli adulti che li conducono. Questa riflessione invita a proseguire l’indagine in questa direzione per dar risposta alla necessità di rendere sempre più esplicite le metodologie didattiche utilizzate perché possano diventare strumenti di sviluppo professionale di docenti e operatori.

*Dipartimento di Scienze Umane per la Formazione ‘Riccardo Massa – Università degli studi di Milano Bicocca.

Bibliografia

Benitti, F. B. V. (2012). Exploring the educational potential of robotics in schools: A systematic review. Computers and Education, 58(3), 978–988. http://doi.org/10.1016/j.compedu.2011.10.006

Chambers, J. M., & Carbonaro, M. (2003). Designing, Developing, and Implementing a Course on LEGO Robotics for Technology Teacher Education. Journal of Technology and Teacher Education, 11(2), 209–241. Retrieved from http://www.editlib.org/p/14607

Datteri, E., Bozzi, G., & Zecca, L. (2015). Il “Gioco dello Scienziato” per l’apprendimento del metodo scientifico nella Scuola Primaria. Tecnologie Didattiche.

Datteri, E., & Zecca, L. (2016). The Game of Science: An Experiment in Synthetic Roboethology with Primary School Children. IEEE Robotics & Automation Magazine, 23(2), 24–29. http://doi.org/10.1109/MRA.2016.2533038

Mubin, O., Stevens, C. J., Shahid, S., Mahmud, A. Al, & Dong, J.-J. (2013). A Review of the Applicability of Robots in Education. Technology for Education and Learning, 1–7. http://doi.org/10.2316/Journal.209.2013.1.209-0015

Papert, S. (1980). Mindstorms: Children, computers, and powerful ideas. New York, NY, USA

Basic Books, Inc.

Yin, R. K. (2013). Case study research: Design and methods. Sage publications.

Zecca, L. (2016). Didattica laboratoriale e formazione. Bambini e insegnanti in ricerca, Milano, Franco Angeli.

1 Ai tre docenti con cui è stata condotta l’analisi ci riferiremo con M., S., e D. I docenti hanno più di trent’anni di esperienza professionale e da una ventina svolgono attività con l’uso di robot. La ricerca nasce dalla loro richiesta di mettere a punto un contesto di riflessione sulle loro stesse pratiche.