Newton e la mela (secondo noi, avendone la possibilità, avrebbe mangiato la mela e programmato l’EV3!)

Con quest’ultima attività mi sono posto due obiettivi: attuare l’UDA facendo ricorso all’Atelier in orario curricolare ed evidenziare che, così come la matematica è ancella di tutte le Scienze (La serva padrona, Boncinelli/Bottazzini RaffaelloCortina editore, 2000),  la Robotica non è disciplina a sé stante, ma strumento che attiva processi cognitivi.

In questo caso il ricorso alla Robotica potenzia la comprensione di un argomento di Fisica della classe 2^ SS1: il lavoro e la potenza.

Questo argomento, che spesso viene trattato in ambito esclusivo teorico, trova una propria dimensione pratica se attuato facendo ricorso alla Robotica.

Agli allievi è stata presentata una tabella nella quale raccogliere i dati oggettivi (Forza, spostamento, tempo) ed effettuare i calcoli necessari per determinare il Lavoro svolto dal robot e la sua Potenza.

Problemi relativi alla riduzione dell’attrito sono stati risolti brillantemente dai ragazzi “inventando” e costruendo una piccola slitta sulla quale viene caricata la mela (la mela è un corpo fisico che ha una massa: esercita quindi una F, forza-peso).

Gli studenti, diretti dai compagni che avevano partecipato al corso base di Robotica, hanno dapprima assemblato il robot LEGO EV3 MINDSTORM e successivamente programmato lo stesso: l’obiettivo della programmazione è quello di far percorrere al robot esattamente il percorso di 1 m (s); fatto questo sono state eseguite le attività, misurando il tempo (t) necessario al robot per compiere il Lavoro (L) di spostamento della forza (F).

Dopo aver calcolato il Lavoro e la Potenza (L/t) hanno modificato la potenza del motore dell’EV3 per 5 volte: in questo modo hanno cercato conferma del significato di Potenza.

Attività svolta in 2 ore in ambito di Cooperative Learning.

Anche se ovviamente non tutti gli argomenti possono essere affrontati in questo modo è giusto e doveroso ricordare come esistano esperienze significative che dimostrano come la robotica educativa giochi un ruolo rilevante nell’aumentare la motivazione e il coinvolgimento, nel favorire l’apprendimento learner-centered, le abilità di problem-solving, la creatività, la curiosità e il lavoro di squadra. La robotica permette di osservare  e sperimentare concetti e teorie attraverso l’esperienza diretta e può essere considerata una sorta di “serious game”, infatti costruire o usare un robot è un modo per imparare giocando.

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Atelier “curricolare”

Si, perché se quest’anno in Atelier sono state proposte oltre 100 ore di attività progettuale extracurricolare e curricolare (Primaria), dall’anno prossimo come ricaduta della formazione dei docenti effettuata quest’anno, ci attendiamo un utilizzo curricolare,  anche alla Secondaria di 1° grado, di questo superbo ambiente di apprendimento.

Nel video una compresenza svolta in classe 3D che mostra agli allievi l’uso delle tecnologie digitali in astronomia: specificamente la simulazione del diagramma H/R, diagramma che svela la classificazione delle stelle.

Ora, sequenza principale, luminosità, radius, Temperatura superficiale Kelvin, giganti e supergiganti rosse, nane bianche…non hanno più segreti!

IBSE e Scienze: lucertole delle Canarie e biologia molecolare

L’attività proposta è mutuata da una lezione di biologia della Secondaria di II grado, adattata ad una classe 3^ della Secondaria di I grado.

Ho semplificato il percorso iniziale proponendo agli allievi di costruire un albero genealogico relativo alle tre specie di lizards e non a tutte le sette popolazioni.

Nell’ultima fase, quella propria della genetica molecolare, si è tenuto conto invece anche della possibile speciazione in atto a Tenerife fra Gallotia galloti Nord Tenerife e Sud Tenerife.

 Obiettivi dell’attività:

  • rendere consapevoli gli alunni delle 5 fasi della metodologia IBSE
  • utilizzo sul campo del metodo sperimentale con particolare attenzione alle fasi “ipotesi, verifica sperimentale, nuova ipotesi”
  • prendere consapevolezza della relazione fra biologia molecolare,mutazione ed evoluzione
  • conoscere, costruire ed elaborare un albero genealogico e prendere atto che anche la soluzione finale è pur sempre da considerarsi aperta.

 NB: al link  http://www.ucmp.berkeley.edu/fosrec/Filson.html#TAB2 seguente trovate la fonte del documento; fate attenzione perché la mappa 2 riferita alla distribuzione delle popolazioni riportata è corretta, ma quando scaricate l’immagine, in essa è presente un errore grave: è invertita la distribuzione della specie G. atlantica con G. stehlini.

 

IBSE “Mutazione del DNA ed evoluzione”, utilizzo della genetica molecolare per risolvere un puzzle filogenetico.

A conclusione degli studi relativi al DNA e al tema dell’evoluzione si propone la seguente attività (Inquiry strutturato) che consenta agli allievi di fare una sintesi dei due argomenti scientifici, esplorando e verificando sul campo come questi temi siano strettamente connessi fra loro.

Gli allievi operano nel contesto del Cooperative Learning, in 5 gruppi distinti, facendo uso delle tecnologie digitali e di strumenti più tradizionali.

Engage

 Nelle Isole Canarie sono presenti tre specie e sette popolazioni di lucertole (lizards) del genere Gallotia.

Quale potrebbe essere la loro storia filogenetica?

La presenza di ben quattro popolazioni morfologicamente differenti di Gallotia galloti nelle quattro isole più occidentali implicano una possibile continua evoluzione?

 Gli allievi utilizzano Google Earth sui propri dispositivi e ricercano la posizione delle isole.

Con l’incluso software Age of Ocean Floors.kmz verificano che

  • il loro allineamento si sovrappone alla linea di faglia che prosegue verso le montagne dell’Atlante
  • ricavano l’età della crosta oceanica

I geologi ipotizzano un hot spot attivo da circa venti milioni di anni che ha dato origine all’arcipelago.

NB: a ogni gruppo viene distribuita la mappa 1 delle Isole Canarie

Fanno quindi una ricerca per immagini relativa alle lucertole e tramite Wikipedia studiano la tassonomia del sauro.

Viene chiesto agli studenti di confrontarsi sul significato di affermazioni già incontrate quali:

  • le isole possono essere laboratori viventi dell’evoluzione
  • Isolamento geografico e Speciazione
  • Gene flow ed effetti sulla popolazione ricevente (l’isolamento geografico riduce il gene flow tra le popolazioni)
  • Sequenze dei nucleotidi nel DNA
  • Hot spot

L’intervento del docente è teso a eliminare eventuali residui erronei di conoscenza scientifica e a informare che si lavorerà su dati reali (geografici, geologici, morfologici e di genetica molecolare) di popolazioni reali.

L’obiettivo finale è ricostruire un possibile albero genealogico fra le tre specie e le sette popolazioni (il docente presenterà alla lavagna un esempio di albero genealogico)

Explore

  • Filogenesi basata sulla distanza geografica

In questa fase verranno investigati i dati geografici.

Usando lo strumento righello o direttamente dalla mappa 1 misurano la distanza di ognuna delle sette isole dal continente africano e riportano tali valori in una tabella.

Rispondono quindi alle domande:

  • quale isola probabilmente è stata la prima ad essere colonizzata? E quale l’ultima?
  • Come può essere avvenuta la colonizzazione?
  • Utilizzando la mappa 2 (distribuzione di Gallotia atlantica, G. stehlini e G. gallotiche ha colonizzato le quattro isole più occidentali e le cui popolazioni sono morfologicamente distinte e identificate come galloti Tenerife, Palma, Gomera, Hierro) e relativa Tavola 1 (età in milioni di anni delle Isole Canarie) e ragionando sulla geografia, disegnano un ipotetico albero filogenetico delle tre specie del genere Galloti
  • Filogenesi basata sui dati geologici

In questa fase verranno investigati i dati geologici forniti con la Tavola 1.

Rispondi alle domande:

  • spiega come i dati geologici confermano l’albero genealogico ipotizzato in precedenza
  • Quali cambiamenti eventualmente apporteresti e perché?
  • Filogenesi basata sui fatti morfologici

In questa fase verranno investigati i dati morfologici forniti con la Figura 2.

  • confronta la dimensione dei loro corpi con la distribuzione delle tre specie e quattro popolazioni (i ricercatori hanno verificato sperimentalmente che le differenze di taglia sono genetiche e non ambientali)
  • Disegna un nuovo albero genealogico basato sulle somiglianze e differenze morfologiche
  • Confronta i tuoi due alberi genealogici: descrivi come sono differenti

 

Explain

L’insegnante fa riflettere gli studenti sul come la loro comprensione diventi sempre più chiara e si modifichi grazie alle attività riflessive.

Fa da tutor al debateche consegue al confronto dei risultati illustrati dai singoli gruppi.

Partendo dalle loro spiegazioni introduce nuovi concetti e il relativo lessico specifico.

 

Elaborate

Si espande e si rafforza la comprensione del concetto esplorato applicandolo in un nuovo contesto reale.

Filogenesi basata sui dati della genetica molecolare

In questa fase verranno investigati i dati genetici forniti con la Tavola 3 (confronto fra la sequenza delle basi nucleotidi del genoma mitocondriale del citocroma b delle tre specie del genere Gallotiae delle popolazioni) e Tavola 2.

Il gene che esprime il citocroma b (sostanza importante per il metabolismo cellulare) è codificato dal DNA mitocondriale.

I cambiamenti nella sequenza delle basi nucleotidi (A, T, C, G) fungono da orologio evolutivo: quando due popolazioni sono isolate e il gene flow tra loro è ridotto, le mutazioni si accumulano.

Più lungo è l’isolamento più grande è la differenza.

Va aggiunto in questa fase che studi effettuati sulla popolazione di Tenerife attestano alcune differenze genetiche, tali da considerare l’esistenza di una popolazione di G. galloti Sud Tenerife e G. galloti Nord Tenerife.

 

I 5 gruppi di Cooperative Learning:

  • investigano i dati forniti contando le differenze tra le popolazioni appaiandole a due a due. Ci sono 21 diverse combinazioni possibili utilizzando 7 popolazioni.

I 5 gruppi operano nel modo seguente:

Gruppo Galileo: 1/3, 1/4, 1/5, 1/6

Gruppo Newton: 1/7, 2/3, 2/4, 2/5

Gruppo Leonardo: 2/6, 2/7, 3/4, 3/5

Gruppo Einstein: 3/6, 3/7, 4/5, 4/6

Gruppo Lavoisier: 4/7, 5/6, 5/7, 6/7

Il confronto 1/2 è già eseguito.

 

  • riportano il numero delle sostituzioni nella tabella a doppia entrata
  • Usano tali dati per costruire un albero genealogico finalebasato sulle somiglianze e differenza genetiche
  • L’insegnante fa da tutor al debateche consegue al confronto dei risultati illustrati dai singoli gruppi.

 

 Evaluate

Verifica della comprensione scientifica corretta del fenomeno esplorato e di eventuali generalizzazioni

Rispondono alle seguenti domande:

  • tra le sei popolazioni ci sono tre specie: quante differenze tra le coppie di basi rappresentano il minimo necessario per separare due specie di lucertole? (Non confondere popolazioni con specie). Fai un esempio
  • Quali popolazioni sono più correlate (vicine)? Fai un esempio
  • Le popolazioni S. Tenerife e N. Tenerife aumenteranno o diminuiranno le loro differenze?
  • Quale popolazione è meno correlata con le altre? E perché?
  • Confronta i due alberi genealogici: quali differenze rilevi?
  • Quali specie, G. stehlini o G. atlantica è l’antenata di tutte le altre? Spiega perché.
  • Prova a prevedere cosa accadrà alle quattro popolazioni di G. galloti delle quattro isole occidentali

 

Prof. Carabelli Claudio

Sesto Calende, 24 aprile 2018

Robotica educativa in Atelier digitale, creativo

I robot generano stupore e interesse nei ragazzi
i robot generano nei ragazzi un transfert emotivo per cui queste macchine vengono viste come degli “esseri” di cui bisogna avere cura
La robotica ha la capacità di stimolare l’attenzione degli studenti e di mantenerla per un tempo molto lungo
La robotica educativa offre la possibilità di “recuperare” ragazzi con problemi di attenzione e/o di comportamento che sono quelli che fanno più fatica a seguire una lezione teorica
La sorpresa del docente nel constatare come i ragazzi apprendano velocemente.

La lezione 8 chiude questo primo corso di Robotica Educativa.
Il video vuole essere testimonianza non tanto di ciò che è stato fatto, ma dell’approfondimento che ci attende l’anno prossimo.

 

Robotica educativa in Atelier

Educazione del 21° secolo per insegnare a scuola non solo le discipline tradizionali ma anche le competenze per la vita. Pensiamo che la robotica educativa sia importante nel percorso di apprendimento di ciascuno studente. Giocare e imparare a programmare un robot significa infatti sviluppare quelle competenze e abilità utili allo studente non solo dal punto di vista tecnologico – matematico ma anche da quello della risoluzione dei problemi, della creatività, del lavoro di gruppo. Si tratta di un processo che permette ai giovani di plasmare il proprio futuro e costruire un nuovo approccio alla vita.
Da quando Isaac Asimov ne parlava negli anni Sessanta, la robotica da letteratura è diventata disciplina. E grazie agli studi di Seymour Papert, se ne sono scoperte le applicazioni educative. Papert – studioso del MIT di Boston e padre del costruzionismo – ha messo in luce il ruolo degli artefatti cognitivi nella costruzione della conoscenza: questa è il risultato di un impegno attivo col mondo attraverso la creazione e manipolazione di artefatti tangibili (siano essi castelli di sabbia, programmi di computer, costruzioni, composizioni musicali, ecc…), che rivestano un particolare significato personale e che siano oggetti su cui riflettere. In altre parole, Papert sostiene che la costruzione che ha luogo nella testa risulta più efficace se supportata dalla costruzione di qualcosa di concreto. I robot diventano quindi “veri oggetti su cui riflettere” che, attraverso la simulazione e la costruzione di modelli, favoriscono un apprendimento attivo e costruttivo, problematico e contestuale. Da queste premesse nasce la Robotica Educativa, ovvero l’applicazione dei kit meccanici alle teorie dell’apprendimento. 
Il nostro progetto coinvolge anche un ex studente, oggi liceale al “Dalla Chiesa” che, grazie alle sue competenze in robotica, affianca il professore come tutor. Per lui sono previsti crediti da utilizzare nel suo percorso liceale.

Da Pitagora a Weils

Approccio alternativo al teorema più famoso della Matematica.

Alla spiegazione teorica, successivamente applicata alla soluzione del problema, si è preferito insistere su un approccio basato sull’astrazione e in particolare sul concetto di “relazione di equivalenza fra superfici di figure piane”.

Ci si è chiesto se il teorema di Pitagora potesse valere indipendentemente dal poligono regolare  costruito sui lati del triangolo rettangolo.

GeoGebra ancora una volta ci è da aiuto; è anche occasione per ribadire l’importanza dell’utilizzo dello strumento “slider”: in questo modo e ricorrendo alla “animazione attiva” è possibile verificare la validità del teorema. Ci siamo posti come limite l’icosagono (20 lati). Gli allievi usufruendo del comando “area” sono stati in grado di rispondere affermativamente.

A seguire un tuffo nella storia della matematica con visione di una breve intervista a André Weils: l’ultimo teorema di Fermat e la sua dimostrazione, oltre 300 anni dopo, da parte del matematico britannico.

Non esistono soluzioni intere positive dell’equazione
x^n + y^n = z^n  quando n è maggiore di 2.

A questo punto si possono affrontare i problemi, magari partendo dalla applicazione del teorema al…trapezio!

 

 

 

La classe in tasca con Edmodo

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Noi insegnanti ci chiediamo ogni giorno quale metodo sia più efficace per coinvolgere i nostri alunni e, a dispetto di chi pensa che il nostro lavoro sia noioso, trovare le risposte è una sfida sempre stimolante.

Investire tempo e fatica usando le nuove tecnologie per la didattica, a mio avviso, ripaga. Certo, bisogna essere disposti a reinventarsi e quindi a studiare nuove strategie comunicative perché siamo noi, in fondo, a dare senso e significato agli strumenti che utilizziamo.

Edmodo è uno di questi strumenti: una vuota piattaforma web, almeno finché non viene popolata da una classe formata da studenti, insegnanti e anche dai genitori; un luogo virtuale in cui ci si possono scambiare informazioni, spunti di riflessione e materiale didattico in varie forme (video, immagini, links, documenti di testo). Se aggiungiamo che i materiali di cui sopra possono essere autoprodotti dai ragazzi e condivisi con un clic, otteniamo un mix di competenze, comprese quelle digitali, spendibili in vari ambiti, anche extrascolastici.

L’idea, del resto, è quella di formare studenti sempre più consapevoli delle potenzialità che la rete offre, fornendo loro modelli alternativi di fruizione del web che è soprattutto strumento (finalmente) democratico di condivisione di conoscenze, e non solo luogo virtuale in cui esprimere un senso distorto di libertà a tutti i costi, carico di rischi.  

A questo proposito, la piattaforma, oltre che utile, è anche sicura perché vi si può accedere solo provvisti di un codice univoco fornito dall’insegnante e i ragazzi non hanno bisogno di una e-mail per registrarsi; inoltre i messaggi pubblici vengono moderati mentre quelli privati possono essere inviati solo all’insegnante. In generale, il registro elettronico mantiene il suo ruolo “istituzionale”, affiancandosi a questo nuovo strumento.

Quest’anno l’utilizzo di Edmodo in III C mi ha dato la possibilità di distribuire ai ragazzi il materiale delle lezioni, spesso realizzato ad hoc per o da loro.

Ad esempio, grazie a Google Docs e a Google Presentation, è stato possibile condividere esercizi, schemi e mappe ma anche lavorare in team, con piccoli gruppi, al progetto Figure retoriche in musica, volto ad avvicinare i ragazzi al linguaggio poetico attraverso le canzoni che amano. Usando Picktochart, software di impaginazione online, è stato invece possibile realizzare le schede di approfondimento sui film visti in aula durante le ore pomeridiane.

I ragazzi, forse all’inizio un po’ disorientati, stanno facendo progressi e, passo dopo passo, stanno diventando sempre più autonomi e partecipi.

Del resto all’inizio dell’anno, alla domanda “cosa ti aspetti dalle lezioni di italiano?”  (ebbene sì, questa è la mia disciplina) qualcuno ha risposto chiedendo un maggior uso delle nuove tecnologie: detto fatto!

Indirizzi utili

Edmodo: istruzioni per la registrazione.

Picktochart: software online gratuito per creare schede e infografiche online. 

EdPuzzle: software online gratuito per modificare video, ad esempio, inserendo dei quiz.