La robotica educativa: quando i robot aiutano l'apprendimento

Un nuovo metodo di apprendimento coinvolgente ma soprattutto inclusivo: queste sono le promesse della robotica educativa, la nuova frontiera della smart education ovvero di quel sistema educativo "intelligente" e flessibile finalizzato al potenziamento e allo sviluppo globale dell’individuo. In questo articolo vedremo in cosa consiste la robotica, come si applica in ambito scolastico e quali sono i vantaggi per lo sviluppo socio-cognitivo dei ragazzi.

Cos’è la robotica?

Prima di illustrare i vantaggi dell’introduzione della robotica in un percorso di apprendimento, è necessario comprendere l'essenza stessa di questo concetto che nasce in ambito ingegneristico. La robotica è una scienza finalizzata allo sviluppo di sistemi in grado di riprodurre alla perfezione quelli che sono i movimenti umani. Il fine è chiaro: un robot può semplificare l’esecuzione dei cosiddetti compiti ripetitivi: pensiamo, ad esempio, a una catena di montaggio industriale.

Semplificando quindi possiamo definire la robotica come quella branca dell'ingegneria che permette di progettare, programmare e infine sviluppare un robot. Una delle caratteristiche più importanti di tale scienza è la capacità di riunire e lavorare con una serie di discipline molto diverse tra loro: informatica sicuramente, ma anche meccanica, biologia, automazione e psicologia.

Da un punto di vista strettamente pratico, i campi di applicazione della robotica sono tre. La robotica umanoide è senza dubbio l’ambito che cattura maggiormente l’interesse. Il fulcro di tale disciplina lo si deduce dal nome: studiare i modi per realizzare robot caratterizzati da sembianze umane come Pepper, il piccolo robot semi-umanoide, progettato dalla SoftBank Robotics, in grado di leggere le emozioni sui volti umani.

La robotica industriale invece, è la capostipite della categoria in quanto i primi robot in grado di svolgere lavori pesanti e ripetitivi al posto degli uomini furono creati intorno alla metà degli anni ‘70. In questo periodo iniziarono a comparire i primi bracci meccanici, utili soprattutto in ambito automobilistico.

Dall’unione della robotica umanoide con quella industriale nasce la terza branca ovvero la robotica spaziale. Il cuore di questa disciplina consiste nello sviluppo di robot umanoidi dotati di intelligenza artificiale (AI), in modo tale che possano essere "comandati" da remoto per svolgere compiti complessi e specifici in orbita, durante le missioni spaziali.

La robotica educativa

Utilizzare la robotica educativa in ambito scolastico non è pura utopia ma rappresenta l’attuazione di quanto già stabilito dal Piano Nazionale Scuola Digitale (PNSD) pubblicato nel 2015. In particolare, quello che ci interessa è la cosiddetta azione #17 che afferma che a tutti gli studenti, facenti parti di classi caratterizzanti ovvero con finalità specialistiche, siano offerti percorsi come il making, ad esempio, l’internet delle cose o la robotica educativa.

Per comprendere i numerosi vantaggi della robotica in ambito scolastico occorre partire da un dato di fatto: questa disciplina sta compiendo passi da gigante e si avvia verso un futuro promettente sotto molti punti di vista. Questo vuol dire che la richiesta di figure specializzate in questa branca non conoscerà probabilmente battute d'arresto. Lo scopo dell'applicazione della robotica però non si esaurisce qui.

La robotica educativa può essere qualificata senza dubbio come un mezzo che facilita l'apprendimento. Attenzione però: l'applicazione concreta non consiste certamente nell’introduzione di una nuova materia o nello stravolgimento dei programmi ministeriali. In ambito scolastico, questa disciplina si trasforma semplicemente in una metodologia finalizzata alla facilitazione dell’apprendimento.

La sua applicazione permette infatti di abbandonare il concetto della classica lezione frontale a favore di un nuovo tipo di insegnamento che mette al centro del processo educativo lo studente. Il robot e la sua costruzione diventano semplicemente un mezzo che permette di raggiungere traguardi dotati di un’importanza notevole per lo sviluppo socio-cognitivo dello studente.

Obiettivi e vantaggi della robotica educativa

Uno dei traguardi della robotica scolastica consiste nel permettere allo studente di sviluppare le cosiddette skills, ovvero una serie di competenze digitali, necessarie per entrare nel mondo del lavoro. Pensiamo, ad esempio, al coding, ovvero l’insieme delle capacità legate alla programmazione informatica, quindi all’ideazione e sviluppo dei software, oppure al pensiero computazionale.

Soffermiamo la nostra attenzione proprio su quest’ultimo concetto. Il pensiero computazionale non è altro che la totalità delle operazioni attuate in maniera passiva e meccanica per trovare la soluzione migliore per risolvere un problema. La robotica educativa, grazie alla sua natura interdisciplinare, aumenta e diversifica la capacità di risolvere quesiti, difficoltà o problemi (problem solving).

Applicata sin dalle classi elementari, la robotica aiuta ad ampliare tutte quelle competenze trasversali che saranno necessarie per affrontare sfide e problematiche di varia natura. All’inizio la robotica educativa era concentrata esclusivamente sulle materie STEM, acronimo che sta per Science, Technology, Engineering and Mathematics. Questo vuol dire che la sua applicazione riguardava esclusivamente l’ambito scientifico. Oggi il raggio d’azione di questa branca dell’ingegneria si è ampliata fino a inglobare anche le materie umanistiche, necessarie per poter avere una visione completa e non parziale del problema da risolvere.

La robotica scolastica permette di sperimentare una diversa metodologia di apprendimento basata sul fare, sul mettere le mani in pasta e imparare sperimentando. Si tratta, in sostanza, di applicare i principi fondamentali del learning by doing ovvero abbandonare la pura teoria per imparare "facendo". Le lezioni diventano il campo della sperimentazione, del gioco, della comunicazione efficace ma anche dell’errore che da fallimento diventa un nuovo punto di partenza.

Uno degli obiettivi di questa disciplina prevede la creazione di un pensiero attento ma soprattutto critico, qualità che spesso è resa dormiente dal delirio di informazioni mediatiche che bombardano quotidianamente i ragazzi. Semplificando il lavoro della robotica possiamo affermare che questa disciplina regala una delle capacità che saranno indispensabili nella vita professionale e, perché no, anche in quella personale. Stiamo parlando della facoltà di cogliere al volo i microeventi, di analizzarli e di comprenderli successivamente in un contesto più ampio, andando ad analizzare le relazioni che sussistono tra causa ed effetto.

Le modalità con cui si svolge una lezione di robotica stimolano l'apprendimento sotto molteplici punti di vista. I ragazzi imparano a lavorare, a relazionarsi con il gruppo ma anche ad apprezzare il lavoro di squadra. I principi sui quali si basa questa disciplina sono la trasparenza, la collaborazione ma anche la condivisione di meriti e difficoltà. La robotica quindi parla un linguaggio universale e inclusivo, capace di coinvolgere sia etnie diverse sia studenti con disabilità.

Come si svolge una lezione di robotica educativa?

Il laboratorio di robotica educativa si articola essenzialmente in un lavoro di gruppo. Ai ragazzi, supportati da un docente o da un animatore digitale, viene assegnato un risultato da raggiungere in un determinato intervallo di tempo. L’insegnante si pone a lato: dà semplicemente qualche spiegazione, parla il minimo indispensabile proprio per mettere lo studente al centro dell'attività didattica. Il suo compito infatti è quello di spiegare regole e obiettivo da raggiungere, il resto del lavoro lo faranno gli alunni che in maniera autonoma o meno (in base all’età) dovranno capire come arrivare alla soluzione del problema.

Ogni gruppo, composto al massimo da 4 o 5 ragazzi, quindi si troverà ad affrontare un problema e a dare una o più soluzioni. Uno dei momenti più importanti della lezione di robotica sarà infatti il confronto che permetterà di ragionare sui risultati e sugli eventuali errori in modo tale da gettare le basi per un continuo miglioramento.

Il processo di apprendimento è ovviamente diversificato in base all’età dei ragazzi.
Alle scuole elementari la lezione di robotica è incentrata sulla meccanica quindi sulla costruzione di robot che mostreranno ai bambini come sia possibile assemblare piccoli componenti per generare un movimento. Lo step successivo prevede la programmazione quindi l’introduzione di pc e tablet che, alle scuole medie, serviranno per imparare a utilizzare i codici a blocco, il tutto in una prospettiva didattica fatta di continuità, efficacia, peer learning e inclusione.