Per molte e diverse ragioni, l’organizzazione di un laboratorio di robotica a scuola non può essere vista come la scelta personale di un insegnante (anche se questo può essere un legittimo punto di partenza), ma come un consapevole impegno dell’istituzione ad offrire alla propria utenza una situazione di apprendimento ritenuta particolarmente valida e innovativa. Infatti questo impegno si sostanzia in un investimento che va nella direzione di attrezzare uno spazio adeguato.
E’ utile qui ricorrere al concetto di interfaccia: così come l’interfaccia di un software rende possibile e condiziona l’interazione tra utente e programma, i laboratori possono essere visti come interfacce che creano e condizionano le interazione tra utenti e ambiente e/o tra utilizzatori e strumenti.
Una prima caratteristica del laboratorio di robotica è di essere un’interfaccia con il mondo degli atomi: da ciò discende che lo spazio di lavoro deve essere adeguato e funzionale alla manipolazione di oggetti. Una possibile soluzione è di attrezzarlo con un adeguato numero di grandi tavoli attorno ai quali prendono posto piccoli gruppi di studenti che hanno così a disposizione una ampia e comoda superficie di lavoro.
Un secondo carattere del laboratorio di robotica è di essere anche un’interfaccia con il mondo dei bit: da qui la necessità che lo spazio di lavoro sia attrezzato anche con computer, pochi e posti magari ai margini dei tavoli, o comunque in modo da non limitare lo spazio necessario per interagire con gli oggetti. (1)
Per quanto riguarda la strumentazione, l’offerta sul mercato di kit per la costruzione di robot è ampia. Tuttavia i materiali utilizzati nelle esperienze a cui faccio riferimento, sono esclusivamente costituiti da kit Lego, per almeno due ragioni: una più pratica, la facilità d’acquisto; l’altra più sostanziale, le caratteristiche del prodotto.
I kit Lego sono distribuiti in Italia e quindi facilmente acquistabili. Altri kit di costruzione robotica invece andrebbero comprati in rete o ordinati all’estero, e questo fatto in genere per le scuole è una complicazione non facilmente superabile.
Per quanto riguarda le caratteristiche del prodotto, invece, quelli Lego sono, come tutti i prodotti Lego, kit di costruzione che utilizzano elementi modulari: partendo da un insieme limitato di elementi base si possono realizzare strutture complesse di vario tipo e natura. Modularità significa versatilità.
Al contrario i kit di costruzione robotica reperibili in rete sono in genere kit per la costruzione di una determinata struttura che, una volta assemblata, non può più essere de-costruita e ri-costruita. Questo limita fortemente le possibili esperienze di costruzione.
Mindstorms è una tradizionale scatola Lego che contiene una gran quantità e varietà di mattoncini, assemblando i quali si possono costruire strutture di vario tipo. In più Mindstorms contiene l'RCX che è un piccolo computer travestito da mattoncino Lego. In quanto mattoncino l'RCX può entrare a far parte della struttura che viene assemblata, in quanto computer l'RCX può eseguire i programmi che riceve da un normale PC attraverso un dispositivo di trasmissione a raggi infrarossi. Il kit Mindstorms, infine, contiene sensori ed attuatori, cioè dispostivi di ingresso e uscita per interagire con l'ambiente.
Queste tre componenti fanno di Mindstroms un vero e proprio kit di costruzione robotica. Possiamo infatti pensare ad un automa come ad un dispositivo composto da tre elementi base:
- un corpo, cioè una struttura che dovrà essere funzionale allo scopo che deve assolvere;
- una comportamento, quindi un computer che esegue programmi;
- un sistema di input/output, come sensori di luce e di contatto e motori e lampadine.
Mindstorms naturalmente non è l'unico kit di costruzione robotica presente sul mercato. Molte aziende, perlopiù non presenti in Italia ma facilmente raggiungibili via internet, offrono prodotti per assemblare automi: si tratta di un mercato in forte espansione sia nella forma dell'automa-cucciolo da coccolare, sia nella proposta del kit di assemblaggio. Tuttavia l'abbinamento di computer, sensori ed attuatori con i tradizionali mattoncini Lego ha creato un prodotto che offre una possibilità di costruzione molto ricca, varia e diversificata.
Uno dei personaggi che indubbiamente si sono più distinti nel tentativo di rinnovare idee e strumenti in ambito educativo è S. Papert, il padre del linguaggio Logo, che negli anni settanta ha provocato una vera e propria rivoluzione nel modo di pensare l'utilizzo del computer nell'apprendimento con lo slogan "non sono i computer che devono programmare i bambini, ma i bambini che devono programmare i computer".
Uno dei punti principali attorno a cui ha ruotato la ricerca di Papert è quella di micromondo, inteso come ambiente liberamente esplorabile che aiuta, facilita, promuove nel bambino la costruzione di conoscenze. Papert infatti, allievo di Piaget, continua ed espande la prospettiva costruttivista secondo la quale la conoscenza non può essere semplicemente trasmessa, ma viene in modo più o meno autonomo e felice costruita dal soggetto che apprende interagendo con gli oggetti e i soggetti della realtà che lo circonda. Una realtà che lo sviluppo dei mezzi di comunicazione di massa e più di recente delle Nuove Tecnologie ha ormai enormemente dilatato.
Dentro una prospettiva costruttivista, Papert definisce il suo approccio come costruzionista: "uno dei miei punti fermi centrali matetici è che la costruzione che ha luogo "nella testa" spesso si verifica in modo particolarmente felice quando è supportata dalla costruzione di qualcosa di molto più concreto; un castello di sabbia, una torta, una casa di Lego o una società, un programma di computer, una poesia o una teoria dell'universo."
La messa a punto del mattonicino programmabile è frutto di un progetto di ricerca del MIT del quale Papert è stato ispiratore, nella prospettiva di espandere gli ambiti di applicazione del concetto di micromondo. I ricercatori dell'MIT hanno poi sperimentato i loro prototipi con centinaia di ragazzi con risultati apprezzabili.
Costruire un automa innanzituto mette un ragazzo a diretto contatto con il mondo dell'esperienza reale, con le sue imperfezioni (mentre nel mondo della simulazione virtuale tutto è completamente guidabile e definibile dall'esterno) e potenzialmente gli permette di esplorare e sperimentare alcune importanti idee e/o pratiche tecnico-scientifiche, come ad esempio: la rilevazione di misure, la costruzione di strutture, il funzionamento di ingranaggi, la messa a punto di programmi, l'utilizzo del feed back (concetto che appartiene alla cibenrnetica del primo ordine), la scoperta del comportamento emergente (concetto che appartiene alla cibenrnetica del secondo ordine).