Insegnare a progettare il proprio apprendimento. Migliorare le competenze matematiche e logiche degli allievi con la programmazione

Insegnare a progettare il proprio
apprendimento
Migliorare le competenze matematiche e logiche degli
allievi con la programmazione
Prof. Michele Maffucci
CC-BY-SA Prof. Michele Maffucci

CC-BY- Prof. Michele Maffucci
Argomenti
● Introduzione
● Perché?
● Soluzione 1: Light-bot
○ Il linguaggio
○ L’ambiente di programmazione
● Soluzione 2: Bee-Bot
○ L’esperienza dell’IC Vittorino da Feltre
○ Il software BeeBot
● Soluzione 3: Blocky
● Soluzione 4: Scratch
● Soluzione 5: connessione al mondo reale con MakeyMakey
● Soluzione 6: Blockly
● Soluzione 7: Crunchzilla
● Soluzione 8: Hackety Hack
● Soluzione 9: Kids Ruby
● Soluzione 10: Stencyl
● Realizzare un laboratorio di informatica con Raspberry PI
● Soluzione 11: Coder
● Soluzione 12: Lego Mindstorms NXT
● Qualche libro da acquistare
● Idee ispiratrici
● Allievo demotivato?
Le slide utilizzate sono suscettibili di variazioni/correzioni che potranno essere fatte in ogni
momento.
Struttura della lezione
CC-BY-SA
Apprendimento e programmazione

Introduzione
Prof. Michele MaffucciCC-BY-SA

La seguente presentazione nasce dal mio contributo al “69° carnevale della matematica” con tema:
“Macchine matematiche antiche e moderne” e si sviluppa con ulteriori contributi.
Il mio intervento si è concentrato su esempi pratici, sperimentati durante le mie lezioni, in cui espongo
suggerimenti ed idee su come insegnare ai bambini e agli adolescenti a programmare questa “macchina
matematica” (il computer), in modo che possano da grandi imparare a programmare “macchine
matematiche” più complesse.
Il metodo adottato per lo svolgimento delle lezioni è assolutamente sperimentale, e queste slide
condurranno il lettore a provare alcuni software e giochi di facile utilizzo che potrebbero essere utilizzati
in un percorso di informatica nella scuola elementare e media e nel biennio della scuola superiore.
Per contatti ed ulteriori informazioni rimando alle ultime pagine di questa lezione.
Grazie
Ulteriori approfondimenti e risorse a questo corso possono essere trovate sul mio sito personale al
seguente link:
http://www.maffucci.it/
Apprendimento e programmazione Introduzione
CC-BY-SA

Perché?

Apprendimento e programmazione Perché?
CC-BY-SA
Osservazione 1
Perché accade?
Perché in generale non si insegna ad
imparare
difficoltà degli studenti
nell’affrontare la programmazione
della loro apprendimento

CC-BY-SA
Osservazione 2
Queste azioni, informatiche, sono da
insegnare, non nascono naturalmente
si da per acquisito che lo studente
impari da solo a studiare, a
memorizzare

CC-BY-SA
non solo nozioni
Lo studente, ma soprattutto l’insegnante, dovrebbe aggiungere alla propria
azione didattica il modulo:
che in altro modo può essere tradotto in:
impara ad ordinare i tuoi pensieri
impara a risolvere i problemi
impara a programmare
in questo modo lo studente avrà la competenza nel formalizzare
logicamente qualsiasi tipo di progetto.
impara a pensare

Perché?
Perché la dispersione è da prevenire!
CC-BY-SA
Quando?
Ma quando iniziare questa azione?
Subito!
Dalle scuole elementari

Soluzione 1: Light-bot

Apprendimento e programmazione Soluzione 1: Light-Bot
CC-BY-SA
Un robot virtuale
Light-Bot è un gioco particolarmente adatto per allievi della scuola elementare e
media che consente di apprendere concetti di programmazione senza dover
digitare nessuna linea di codice.
Mediante istruzioni grafiche bisognerà comandare il movimento di un piccolo robot.
Il gioco è largamente usato in molte scuole americane e russe, è un modo perfetto
far apprendere con divertimento la programmazione senza scontrarsi con un muro
fatto di linee di codice.
Software multipiattaforma:

Il linguaggio di
programmazione

CC-BY-SA
Il linguaggio è costituito dalle seguenti istruzioni:
a sinistra vedete il simbolo grafico
a destra la traduzione in “informatichese”
Le istruzioni
Il linguaggio

CC-BY-SA
Il primo programma
main:
forward();
forward();
light();
main:
avanti();
avanti();
accenti_luce();
linguaggio grafico
linguaggio “informatichese”
linguaggio “informatichese -
italiano”
Le istruzioni
Il linguaggio

CC-BY-SA
Il secondo programma
main:
jump();
turnRight();
forward();
light();
main:
salta();
gira_a_destra();
vai_avanti();
accendi_luce();
linguaggio grafico
linguaggio “informatichese”
linguaggio “informatichese -
italiano”
Le istruzioni
Il linguaggio

CC-BY-SA
Nella vita di ogni giorno ogni singola azione può essere scomposta in procedure
più semplici e le procedure in Light-bot vengono così indicate:
Esempio:
main:
forward();
proc1();
proc1();
proc1:
jump();
jump();
light();
Le istruzioni
Il linguaggio

L’ambiente di
programmazione

CC-BY-SA
Le istruzioni
Incominciamo!
Segui il link o fai click sull’immagine per
incominciare a programmare all’interno della
tua finestra browser.
L’ambiente di prg.

CC-BY-SA
Per avviare la programmazione click sull’icona verde “>”. Per cancellare i
progressi effettuati click sul cestino.
Programmazione

CC-BY-SA
Tre percorsi possibili:
● Base
● Procedure
● Loop
I tre percorsi possono
essere i tre moduli
didattici principali su cui
costruire le vostre lezioni
di informatica.
Alla conclusione di tutte
le lezioni si riceve il
diploma.
Programmazione

CC-BY-SA
Prima di incominciare il robot vi spiegherà come funziona l’interfaccia di
programmazione.
All’inizio il robot vi dirà:
1. “Ho bisogno del tuo aiuto per illuminare tutte le piastrelle blu!”
2. “Il comando “light” mi dice di illuminare una piastrella”
Programmazione
1 2

CC-BY-SA
1. “per programmarmi premi sui comandi che trovi sotto per aggiungerli nello
spazio MAIN”
2. “quando hai finito premi >”
Programmazione
1 2

CC-BY-SA
1. “se vuoi che io ti ripeta queste istruzioni premi sul pulsante ?”
2. “buona fortuna”
Programmazione
1 2

CC-BY-SA
Nel primo programma viene chiesto di effetuare due passi in avanti ed accendere
la luce
Programmazione 1/2

CC-BY-SA
Se il risultato è giusto si accenderà la luce.
Programmazione 2/2

CC-BY-SA
Nel sesto programma viene chiesto di eseguire un percorso con più salti e più
accensioni di luce:
Programmazione 1/2

CC-BY-SA
Il programma sarà:
Programmazione 2/2

CC-BY-SA
La realizzazione dei programmi potrà essere fatta tutti insieme su una LIM oppure
da soli o per gruppi su computer o chi potrà su tablet.
Programmazione

CC-BY-SA
Light-bot è anche disponibile per smartphone iOS e Android.
Programmazione

Esercizio

CC-BY-SA
Completare il livello Basics in non più di 15 minuti
Esercizio

BeeBot

Apprendimento e programmazione Soluzione 2: BeeBot
CC-BY-SA
L’ape robot
Per i più piccoli: imparare la programmazione con la robotica.
Bee Bot una piccola ape robot in grado di essere programmata dal bambino mediante pulsanti posti sul
dorso della piccola ape.

L’esperienza dell’IC
Vittorino da Feltre

CC-BY-SA
L’ape robot
Ottimo, sia per migliorare le competenze logiche matematiche, ma anche per migliorare l’orientamento
spaziale ma anche nello studio della geometria elementare.
Il rapporto di collaborazione didattica nato con l’IC Vittorino da Feltre di Torino ha avviato una serie di
sperimentazioni informatiche, tra queste la progettazione di un percorso didattico con BeeBot realizzato
dalla maestra Bruna Moresco per i suoi allievi della classe 4’C (a.s. 2013/14).
Queste le schede gentilmente prodotte dalla maestra per documentare l’attività didattica.
“Bee-bot” ha la forma di un’ape un po’ arrotondata, sul dorso si
notano quattro frecce con i comandi: AVANTI, INDIETRO, DESTRA,
SINISTRA.
Al centro vi è il pulsante “GO” e , sotto alle frecce, vi sono due
pulsanti blu, uno a destra e l’altro a sinistra, che servono
rispettivamente per mettere il robot in pausa e resettare i comandi
dati.
Questo strumento è servito in un primo momento per imparare le
moltiplicazioni e le divisioni per 10- 100- 1000 con i numeri decimali e,
in un secondo momento per progettare e costruire percorsi più
complessi.
L’esperienza

CC-BY-SA
Matematica
MOLTIPLICAZIONI E DIVISIONI PER 10-100-1000
Procedimento:
Costruire un percorso lineare, composto da sette blocchi rettangolari a forma di freccia, della lunghezza
di 15 cm (corrispondente al passo del robot) e della larghezza di 7,5 cm.
1/3
L’esperienza

CC-BY-SA
Matematica
● Su ogni casella scrivere i simboli per identificare la posizione delle cifre: migliaia, centinaia, decine, unità, decimi,
centesimi, millesimi, separando la parte intera dalla parte decimale con la virgola.
● Applicare una virgola di cartoncino, con il nastro adesivo, alla bocca dell’ape e sistemarla nella casella delle unità.
● Posizionare il numero di partenza sul percorso, ad esempio 3,18 X 100= il 3 in corrispondenza delle unità, l’1 dei
decimi e l’8 dei centesimi.
2/3
L’esperienza

CC-BY-SA
L’ape robot
● Programmare il robot, in modo che proceda in avanti o all’indietro, di tanti passi quanti ne richiede l’operazione da
svolgere.
● Premere il tasto “GO”.
● L’ape, avanza lungo il percorso, trasporta la virgola applicata sulla bocca e, al termine del tragitto, gli allievi leggono
il risultato ottenuto.
3/3
L’esperienza

CC-BY-SA
Percorsi con BeeBot
A piccoli gruppi gli alunni creano un percorso
condiviso, composto da più caselle che preveda l’
utilizzo di tutti i comandi dell’ape robot.
Dopo aver ideato e concordato il circuito, si passa alla
fase di realizzazione, le frecce disegnate sul
cartellone, devono avere le seguenti dimensioni: 15
cm di lunghezza e 7,5 di larghezza.
L’esperienza

CC-BY-SA
Percorsi con BeeBot
Durante le prove gli allievi si accorgono che Bee-bot
ruota a destra o a sinistra con un angolo di 90° e per
proseguire con il disegno di una nuova freccia,
bisogna lasciare circa un cm di spazio, altrimenti l’ape
esce dal tracciato.
Dopo varie prove e correzioni, si passa alla coloritura
del percorso e alla programmazione dei vari passaggi
tramite le frecce posizionate sul dorso del robot.
L’esperienza

CC-BY-SA
Percorsi con BeeBot
Ogni alunno, poi, verifica la propria capacità di programmare l’ape in modo
che percorra esattamente sia il tragitto creato con i compagni del gruppo di
lavoro, sia quello degli altri gruppi.
L’esperienza

Il software BeeBot

CC-BY-SA
Il software BeeBot
Per chi però non dispone dell’
oggetto fisico è possibile
utilizzare un software gratuito
per iPad e iPhone che
permette di svolgere in
virtuale le medesime
operazioni che si farebbero
con la versione reale del
robot.
Con il programma Bee Bot
bisogna far seguire un
percorso all’ape dirigendola
nella posizione in cui è
presente un fiore. La
programmazione iniziale
avviene anche in questo caso
mediante le frecce direzione,
una volta inserite la sequenza
di istruzioni il programma
viene eseguito mediante il
pulsante “Go”.
Sito di riferimento.
Il software BeeBot

Blocky

Apprendimento e programmazione Soluzione 3: Blocky
CC-BY-SA
Linguaggio visuale
Blockley è un linguaggio di
programmazione visuae in cui per
scrivere codice si trascinano e
rilasciano blocchi logici a forma di
puzzle che devono essere incastrati
per costruire il programma.
Ogni "blocco" corrisponde ad una riga
di codice reale.
In 20 brevissime lezioni possono
essere appresi i concetti informatici di
base utilizzati in ogni tipo di
applicazione.
L'obiettivo è quello di programmare il
movimento di un ucellino (Angry Bird)
attraverso un labirinto.

CC-BY-SA
Linguaggio visuale
Sul lato sinistro viene visualizzato il labirinto attraverso cui il programma deve
guidare Angry Bird. Le spiegazioni per ciascun puzzle sono scritte al di sotto del
labirinto.

CC-BY-SA
Linguaggio visuale
La "cassetta degli attrezzi" visualizzata nel mezzo, contiene le istruzioni per guidare
Angry Birds. Devono essere usate per costruire il programma.
Ogni lezione prevede l’uso di
un limitato numero di blocchi
(istruzioni) su cui è possibile
modificare il valore di alcuni
parametri.

CC-BY-SA
Linguaggio visuale
Sulla destra è presente l’area di lavoro, nella quale dovranno essere spostati i
blocchi prendendoli dalla cassetta degli attrezzi. Unendo i blocchi si costruisce il
programma. Per eliminare un blocco è sufficiente spostarlo nel cestino situato nell’
angolo superiore destro.
Alcuni esercizi prevedono
l’uso obbligato di
istruzioni che vengono
presentate subito nell’
area di lavoro e che non
possono essere
cancellati.

CC-BY-SA
Linguaggio visuale
Per fare più di un'azione, spostare più blocchi nell'area di lavoro mettendoli uno
sotto l'altro. Angry Birds eseguirà le istruzioni associate ai blocchi procedendo
dall'alto verso il basso.
Dal pulsante mostra
codice sarà possibile
visualizzare la traduzione
da blocchi logici a
JavaScript, tra i linguaggi
di programmazione più
usati.

Esercizio
Eseguire i 20 esercizi di Blocky in non più di 20 minuti
Soluzione 3: Blocky

Scratch

Apprendimento e programmazione Soluzione 4: Scratch
Per usare scratch non è
necessario avere
competenze da
programmatore.
L’utilizzo è completamente
grafico e programmare
vuol dire operare con
mattoncini colorati che
uniti insieme costituiscono
la struttura del
programma.
L’atto dell’imparare a
programmare avviene
costruendo storie
interattive, giochi in
generale programmi
multimediali.
1
2
3

Storie interattive
Animazioni
Giochi
Attività musicali
Attività artistiche
1
2
3
4
5
“...Mentre creano e
condividono progetti i ragazzi
imparano concetti matematici
e computazionali
fondamentali, imparano nel
contempo a pensare più
creativamente, a ragionare
sistematicamente e a lavorare
collaborando…”
dalle parole del team di sviluppo di Scratch
Cosa si può costruire

Come incominciare
scratch.mit.edu

Corso introduttivo
Breve corso introduttivo sull’uso di Scratch reperibile ai seguenti link: link1 - link2

Connessione al mondo
reale con MakeyMakey

Apprendimento e programmazione Soluzione 5: MakeyMakey
Connessione al mondo reale
MakeyMakey è un oggetto in grado di rendere “fisica” l’interazione tra programmi
realizzati dagli studenti ed ambiente circostante.
Con MakeyMakey si potrà ad esempio creare periferiche in grado di interagire con i
programmi realizzati in Scratch e rendere gli oggetti più diversi oggetti interattivi.
Fare musica usando come tastiera delle banane o usando le scale o ancora
giocare a Super Mario con un block notes. Tutto ciò con MaKey MaKey costituito
da un circuito elettronico che si connette al computer via USB e alla periferica
esterna (vegetali o oggetti inanimati… quello che si vuole )

Non bisogna farsi spaventare dall’elettronica! Nulla di complesso.
La scheda si utilizza collegando dei fili ad oggetti fisici e un cavo USB al
computer.

Video

Per imparare ad utilizzare MakeyMakey ho realizzato un tutorial in cui
vengono dati suggerimenti su possibili utilizzi.

Blockly

Apprendimento e programmazione Soluzione 6: Blokly
Puzzle per programmare
Blockley è un ambiente di programmazione
grafico, l’utente sposta dei blocchi, simili a
tasselli di un puzzle, per realizzare le proprie
applicazioni. Similitudini di programmazione a
Blocky e Scratch.
Non è necessario avere una connessione ad
internet per usare Blockley, infatti se a scuola
si possiede una connessione lenta, o
inesistente, nessun problema, scaricate il
tutorial in un unico file da 3MB e poi eseguite
il tutto o sul computer o su una chiavetta USB.
Sul sito di riferimento: https://code.google.
com/p/blockly/ potrete trovare gli ultimi
aggiornamenti con più esercizi.

Un buon modo per insegnare ai bambini ad usare Blockley è quello di eseguire il tutorial “labirinto”

10 esercizi guidati di programmazione in cui dovrete spostare, utilizzando i comandi messi a
disposizione, un omino all’interno di un labirinto.
Una volta che avrete unito i blocchi, potrete eseguire il programma facendo click sull’apposito pulsante:

Nel caso venga commesso un errore, sarete avvertiti e vi verrà richiesto di riprovare a riscrivere il
programma:

Alla decima lezione bisognerà manipolare istruzioni di cicli e scelte:

In fondo a sinistra della schermata di editing trovate i due pulsanti:
Rispettivamente:
● visualizzare il codice JavaScript generato;
● condividere il programma con altri utenti.

Crunchzilla

Apprendimento e programmazione Soluzione 7: Crunchzilla
Imparare JavaScript
Crunchzilla, tre percorsi di apprendimento alla programmazione JavaScript, per
allievi delle scuole elementari, medie e superiori.

Hackety Hack

Apprendimento e programmazione Soluzione 8: Hackety Hack
Imparare Ruby
Hackety Hack, insegna le basi della programmazione in Ruby partendo da zero.
Non è necessaria nessuna precedente esperienza di programmazione.

Kids Ruby

Apprendimento e programmazione Soluzione 9: Kids Ruby
Imparare Ruby
Con Kids Ruby gli studenti realizzeranno divertentissimi programmi in Ruby in
modo estremamente semplice e coinvolgente, adatto per allievi di scuola
elementare e medie. Il software multipiattaforma funziona su: Mac, Windows,
Linux, Raspberry Pi.

Stencyl

Apprendimento e programmazione Soluzione 10: Stencyl
Creare giochi
Stancyl è una piattaforma di sviluppo di videogiochi, particolarmente adatta per studenti di scuola
media e scuola superiore. Lo sviluppo del gioco non avviene digitando lunghissime linee di codice, ma
strutturando programmi che ricordano quelli sviluppati con Scratch. Nella versione gratuita è possibile
creare giochi in Flash che funzionano in qualsiasi browser, mentre con le versioni commerciali in
abbonamento annuale, sarà possibile creare programmi che funzionano su qualsiasi computer, tablet e
smartphone.

Realizzare un laboratorio
di informatica con
Raspberry PI

Apprendimento e programmazione Lab. informatica
Raspberry PI
Il Raspberry Pi è una single-board computer di dimensioni ridottissime ad un costo di circa 30€,
progettato e realizzato dalla Raspberry pi foundation. La scheda è stata realizzata per stimolare
l'insegnamento dell'informatica e della programmazione per i bambini, dando loro un ambiente aperto
e stimolante.
Connessioni USB, Ethernet, video HDMI e composito, audio. Per le caratteristiche tecniche consultare
il link. Allestire un laboratorio realizzato con questa scheda potrebbe esse estremamente conveniente
e pratico, o ancora per gli studenti: “In ogni zainetto un Raspberry PI per il proprio apprendimento”.

Coder

Apprendimento e programmazione Soluzione 11: Coder
Diventare programmatori
Per gli studenti delle superiori interessante utilizzare Raspberry PI come piattaforma di sviluppo. Lo
studente potrebbe portare con se una memoria SD su cui è installato Coder un ambiente di sviluppo
OpenSource, gradevole, semplice, isegnato per la scuola, fatto per chi vuole imparare la
programmazione.
Coder trasforma un Raspberry Pi in un semplice e piccolo server web personale, un ambiente di
sviluppo web-based, l’ambiente ideale per l’apprendimento dell’HTML, CSS e Javascript. Dieci minuti
per configurare il sistema e sarete pronti per sperimentare e costruire applicativi web.
Coder è stato realizzato dal Google Creative Lab di New York.
Video

Lego Mindstorms NXT

Apprendimento e programmazione Soluzione 12: Lego Mindstorms NXT
Robotica
LEGO Mindstorms NXT è un
kit robotico programmabile sia
da computer che manualmente
rilasciato dalla Lego. Viene
utilizzato soprattutto con il
linguaggio di programmazione
NXT-G, linguaggio di
programmazione grafico
costituito da blocchi funzionali
che permettono di operare su
motori e sensori. Il tal modo l’
azione dell’imparare la
matematica e l’informatica si
traduce nella realizzazione di
un robot. L’NXT può essere
programmato anche con altri
linguaggi tra cui: NXC, NBC,
RobotC, e BricxCC.

Robotica

Robotica
In occasione del seminario di formazione del PP&S (Problem Posing&Solving) dedicati agli insegnanti di
matematica, informatica e materie scientifiche delle scuole secondarie di secondo grado, ho realizzato un
breve corso introduttivo sull’uso di di Lego Mindstorms NXT e vuole essere un esempio pratico sul modo
con cui insegnare matematica ed informatica con la robotica. Le slide sono reperibili ai seguenti link: link1 -
link2

Qualche libro da
aquistare

Apprendimento e programmazione Libri
Suggerimenti
● JavaScript for Kids
● Super Scratch Programming Adventure!
● Learn to Program with Scratch
● Python for Kids
● Think Like a Programmer
i libri sono disponibili sia in formato elettronico che cartaceo.

Idee ispiratrici

Insegnare a programmare
“Insegnamo ai bambini a programmare” di Mitch Resnick del MIT Media Lab.
Resnick spiega, in modo divertente e attraverso esempi e dimostrazioni, quali siano i vantaggi che si
ottengono insegnando ai bambini a programmare, in modo che possano essere in grado non solo di
“leggere” le nuove tecnologie ma anche di crearle.
Programmare non è solo per fanatici dell’informatica, ma è qualcosa che possono fare tutti.
Video
Idee ispiratrici

Allievo demotivato?

Apprendimento e programmazione Allievo demotivato?
CC-BY-SA
Pensieri
Utilizzando un linguaggio da informatico, per chi conosce la programmazione C, l’insuccesso
scolatico nasce perché nel proprio “programma di apprendimento” non vengono incluse le
librerie (funzioni operative) necessarie per affrontare risolvere i problemi.
#include (meraviglia.h)
#include (precisionePignoleria.h)
#include (umilta.h)
#include (openSorce.h)
#include (dream.h)
in altro modo:
guardare al mondo con meraviglia
essere precisi nelle proprie azioni di progetto
tanta umiltà
pensiero ed azioni didattiche open
sognare

Grazie
www.maffucci.it
michele@maffucci.it
www.twitter.com/maffucci/
www.facebook.com/maffucci.it/
plus.google.com/+MicheleMaffucci/
it.linkedin.com/in/maffucci
Licenza presentazione:

Insegnare a progettare il proprio apprendimento. Migliorare le competenze matematiche e logiche degli allievi con la programmazione

More Related Content

What's hot

Similar to Insegnare a progettare il proprio apprendimento. Migliorare le competenze matematiche e logiche degli allievi con la programmazione

More from Michele Maffucci

Insegnare a progettare il proprio apprendimento. Migliorare le competenze matematiche e logiche degli allievi con la programmazione