Il potenziamento delle discipline STEM si propone di sviluppare un nuovo paradigma educativo basato su applicazioni reali ed autentiche, partendo dal presupposto che ciò che differenzia lo studio delle STEM dalla scienza tradizionale e dalla matematica è il differente approccio.

Alla base dell’idea progettuale risiede la volontà di offrire agli alunni la scoperta di come il metodo scientifico possa essere applicato alla vita quotidiana insegnando loro il pensiero computazionale e a concentrarsi sulle applicazioni del mondo reale in un’ottica di problem solving.

L’unità si propone anche di sviluppare e di approfondire l’eventuale trasformazione delle STEM in STEAM e in STREAM per adottare un approccio ancor più interdisciplinare che renda gli studenti capaci di assumere un atteggiamento sistematico e sperimentale, oltre che a ricorrere all’immaginazione e a fare nuovi collegamenti tra le idee. Gli studenti possono giocare con i concetti di estetica e con l’impegno sensoriale ed emotivo, nell’ambito di una riflessione critica, di un’indagine logica o di una produzione creativa sul mondo che li circonda.

STREAM: Science, Technology, Robotics, Engineering, Arts, Mathematics

La formazione STEM impiega il coding, la robotica educativa ed il tinkering come risorsa di lavoro per i docenti e si propone di mettere a loro disposizione attività e percorsi didattici innovativi, secondo metodologie quali Cooperative Learning, Learning by Doing, Didattica per Scenari, PBL Project o Problem Based Learning, TMI Think Make Improve, Ideal e Gamification, attraverso l'uso di materiali già strutturati e di sperimentata efficacia in linea con le indicazioni del Piano Nazionale Scuola Digitale PNSD e per gli Atelier Digitali dei progetti PON.

I moduli prevedono attività che si rivolgono agli insegnanti di tutte le discipline, non solo a quelli dell’ambito scientifico, diversificate per ordini di scuola (infanzia, primaria e secondaria di primo e secondo grado) e si articolano in brevi momenti introduttivi, attività laboratoriali a gruppi in cooperative learning, pensare con le mani, laboratorio del fare FABLAB, condivisione tra i gruppi e restituzione finale.

Dettaglio dei contenuti di un corso STEM

Tra modalità sincrona e asincrona, dai quali attingere per strutturare il percorso formativo

• Introduzione al percorso formativo con presentazione degli argomenti

• coding unplugged con reticolo sul pavimento, nastro adesivo e segnaposto di carta, cartoncini, pennarelli, forbici, realizzazione maxi carte cody roby

• breve introduzione alla pixel art, carta e pennarelli, chiodini quercetti o Pyssla Ikea), il coding unplugged con i bambini come robot (roby) e le maxi carte per il codice (code), CODE WAY e l’algoritmo per spostarsi nella scuola, il linguaggio di programmazione, verso il coding, impiego di computer portatili o BYOD per utilizzo del CODING on LINE, code.org, CSFirst, Google Blockly Games; il robot cubetto nella scuola dell’infanzia, integrazione con altri materiali; i robot DOC, BEEBOT, BLUEBOT, PROBOT, INOBOT; il kit SCOTTIE GO! nella scuola primaria, integrazione con altri materiali; il simulatore on line per BEEBOT, le APP per programmare BLUEBOT, la programmazione ed i sottoprogrammi di BLUEBOT; il codice da toccare di SCOTTIE GO!; presentazione del kit PHOTON; Scratch Junior

• progettazione di unità didattiche con i principi della Gamification

• i kit LEGO WEDO 1.0 o 2.0 con esempi per scuola primaria secondo il modello del progetto Scienza Ludica che ha ricevuto il premio La Toscana dei PEZ AWARDS a Didacta 2018, LA TOSCANA FA SCUOLA premiazione best practices territoriali per il successo scolastico

• il linguaggio di programmazione Lego Mindstorms

• la Gamification nella robotica educativa

• verso il coding on line, impiego di computer portatili o BYOD per utilizzo del CODING on LINE, code.org, CSFirst, Google Blockly Games, Scratch Junior e Scratch

• i social robot che comunicano emozioni

• presentazione di OZOBOT : programmazione con i codici colore

• presentazione di THYMIO : utilizzo dei comportamenti preinstallati

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• introduzione al percorso formativo con presentazione degli argomenti

• kit lego wedo 1.0 o 2.0 con esempi per scuola secondaria di primo grado

• il kit lego NXT o EV3 con esempi per scuola secondaria di primo grado

• secondo il modello del progetto Scienza Ludica che ha ricevuto il premio La Toscana dei PEZ AWARDS a Didacta 2018, LA TOSCANA FA SCUOLA premiazione best practices territoriali per il successo scolastico

• la Gamification nella robotica educativa

• utilizzo del CODING on LINE, code.org, CSFirst, Google Blockly Games, Scratch e l’ambiente di simulazione on line Open Lab Roberta

• il kit MBOT Makeblock per la scuola secondaria di primo grado

• presentazione di OZOBOT : programmazione con i codici colore, programmazione con OzoBlockly Games e OzoBlockly Editor

• presentazione di THYMIO : utilizzo dei comportamenti preinstallati, introduzione alla programmazione da scegliere tra SCRATCH, BLOCKLY, VPL Visual Programming Language (ASEBA STUDIO è per scuola secondaria secondo grado); l’ambiente di simulazione on line per THYMIO

• la Gamification nella robotica educativa

• il tinkering e le metodologie didattica laboratoriale;

• TMI think make improve

• IDeAL Iterative Design for Active Learning

• Project o Problem Based Learning

• creazione di artefatti con materiale di riciclo

• carte e robot per scuola infanzia - primaria

• costruzione di piccoli circuiti elettrici

• creazione di un gioco sapientino

• scarabot e bruschino, macchinina e barchetta

• circuiti con pasta conduttiva

• circuiti nel tessuto

• penna conduttiva

• il kit makey makey e l’integrazione con i linguaggi di programmazione al computer, Scratch

• la stampa 3d nel primo ciclo, i programmi per il disegno 3d, lo slicing e la stampa

• doodle 3d

• tinkercad

• sugarcad

• slic3d

• il coding nella stampa 3D

• il coding per la progettazione di un pezzo 3D

• il coding nel processo di stampa

Dettaglio dei percorsi formativi STEM proposti (dal coding, pensiero computazionale, robotica educativa fino al tinkering e alla stampa 3D)

Partendo dalla scuola INFANZIA E PRIMARIA si inizia con l’approccio al coding con attività propedeutiche quali la PIXELART e semplici sequenze (prima, dopo, davanti, dietro) con l’obiettivo di rafforzare le abilità visuospaziali e per introdurre il concetto di algoritmo senza doverlo spiegare vista l’età dei bambini.

Tra i kit di robotica idonei all’utilizzo con i bambini più piccoli sono presentati CUBETTO e BEE BOT accompagnando questi percorsi con sviluppo del pensiero computazionale con il CODING UNPLUGGED utilizzando prima il corpo, movimenti dei bambini su una grande scacchiera, poi le carte tipo CODY ROBY facendole realizzare e colorare dai bambini. In questa fase particolare attenzione e data dall’utilizzo di materiali di riciclo e integrazione dei kit di robotica con altri materiali.

L’attività di robotica con BEEBOT crea il bisogno di visualizzare il codice (CUBETTO ce l’ha) quindi è necessario sottolineare l’importanza di rappresentare graficamente il codice con le CARTE (CODY ROBY) meglio ancora con MAXI CARTE, realizzate dagli studenti, che saranno attaccate nella classe durante le attività (corda e mollette per panni) anche per esperienze di CODE WAY (indicazioni per genitori e visitatori con il coding).

Per questo tipo di attività si impiega lo STORYTELLING, la didattica per scenari Learning story, passando dalla fase di libera esplorazione, alla scoperta guidata. Ciò che viene disegnato (dai bambini) sul tabellone grigliato di caselle 15x15 è di fondamentale importanza per una attività di robotica. La robotica educativa è pertanto da intendere come metodologia didattica per trattare vari argomenti disciplinari e per acquisire nuove competenze oltre che sviluppare le competenze trasversali, in relazione alla caratteristica del lavoro di gruppo in cooperative learning.

Insieme a BEE BOT può essere presentata BLUE BOT e la programmazione con il TABLET. Successivamente DOC, PROBOT, INOBOT, PHOTON, se disponibili e per i ragazzi più grandi, consentono il disegno di figure geometriche. In questa fascia vanno bene tutti i robot che consentono l’inserimento di un pennarello al centro dell’asse di rotazione tra le due ruote così da poter disegnare figure geometriche il più possibile corrette.

Questa fase può essere accompagnata, oltre che da Coding UnPlugged, anche da coding on line con percorsi a scelta dentro CODE.ORG, Programma il Futuro e CSFirst, il nuovo programma di Google per lo studio dell'informatica che rende la programmazione semplice da insegnare e divertente da imparare. Vengono presentati anche altri ambienti e linguaggi BLOCKLY basati su Developers Google Blockly, Blockly Games. Particolare riferimento ai programmi Scratch e ScratchJR e integrazione con i vari kit di robotica.

Altro kit di roobotica educativa interessante per un curricolo verticale di robotica educativa, vi è MBOT MAKEBLOCK, con particolare riferimento alla scuola secondaria di primo grado.

OZOBOT consente la programmazione per codici colore e per questo si presta molto bene ad essere utilizzato a partire dalla scuola dell’infanzia/primaria ma è fantastico anche con i ragazzi di scuola secondaria di primo grado perchè la programmazione può essere fatta con gli ambienti on line OZOBLOCKLY e OZOBLOCKLY GAMES.

Con THYMIO si possono esplorare le emozioni vista la sua capacità di colorarsi e assumere diversi comportamenti a seconda del colore. Entrambi sono seguilinea e si prestano molto bene per proporre svariate attività didattiche disciplinare e multidisciplinari.

Proseguendo con altri KIT, per la primaria vi sono LEGO WEDO1.0 e WEDO2.0 evidenziando vantaggi/svantaggi e criticità dell’impiego dell’uno o dell’altro kit in classi di scuola primaria. A partire dagli ultimi anni della primaria LEGO NXT e LEGO EV3 evidenziando punti di forza ed anche alcune criticità dei kit Lego da tenere in considerazione per approcciare ad un mondo fantastico ma che richiede una attenta pianificazione e organizzazione scolastica e laboratoriale.

Il mondo LEGO consente di parlare di missioni e della preparazione e la partecipazione ai concorsi di robotica ad esempio il Concorso Internazionale di Scienza e Robotica First Lego League. First Lego League Junior per la scuola primaria e First Lego League dai 10 ai 16 anni di età.

Particolare riferimento ai concorsi di scienza e robotica quali FLL, per il quale mi sono occupato della preparazione del team First Lego League che ha vinto l’edizione nazionale 2015 e sono stato il referente FLL e FLLjr per il centro Italia per 8 edizioni del concorso, dal 2011 al 2019.

La proposta formativa porta l’attenzione a metodologie di didattica attiva, dove gli studenti sono i protagonisti del processo di apprendimento. Altre metodologie di apprendimento attivo impiegate sono la didattica laboratoriale, learning by doing, cooperative learning e peer tutoring, con la costante del gioco e dell’apprendimento ludico al centro delle proposte didattiche secondo i principi della Gamification e del PBL.

Lo sviluppo del pensiero computazionale viene perseguito sia con la modalità di programmazione unplugged che con i linguaggi di programmazione visuale a blocchi.

Circa gli argomenti making, tinkering, e stampa 3D la proposta è di lavorare sul processo di apprendimento con metodologie didattiche PBL (Project o Problem Based Learning), TMI (Think-Make-Improve) e IDeAL (Indire), cercando di stimolare con il processo, il bisogno di disegnare, progettare e vedere realizzato con la stampa 3D un proprio artefatto.

La diffusione in ambito scolastico di attività come il making, il tinkering, il coding, la robotica e la modellazione 3D porta con sé un ripensamento profondo delle pratiche didattiche e rende necessario un loro inquadramento in percorsi metodologici che sappiano promuovere lo sviluppo di nuove strategie cognitive.

Il docente in questo contesto assume il ruolo di facilitatore e accompagna l’intero percorso di apprendimento; gli studenti lavorano in piccoli gruppi, anche confrontandosi con l’intera classe. Nel gruppo di lavoro le decisioni, la responsabilità, gli errori e i processi realizzativi sono condivisi.

L’attività di progettazione diventa il punto centrale del processo di insegnamento-apprendimento e lo studente è coinvolto in prima persona nell’ideare e nel realizzare un prodotto e nel valutare le possibili soluzioni a un problema. In questo processo lo studente attiva conoscenze pregresse (disciplinari e non) e allo stesso tempo ne sviluppa di nuove, anche confrontandosi con i propri errori.

Il percorso IDEAL (Indire) guida il docente a utilizzare strategie didattiche utili a organizzare il gruppo classe in modo tale che siano promossi la discussione, la condivisione delle idee e lo sviluppo di competenze trasversali, in un ambiente centrato sullo studente e adatto a sviluppare l’apprendimento significativo e profondo.

Durante il corso sarà possibile acquisire nozioni di tinkering attraverso la progettazione di oggetti che possano insegnare ai partecipanti, aspiranti maker, a “pensare con le mani”, per avvicinare bambini e ragazzi allo studio delle STEM, STEAM, STREAM (Science, Technology, Robotics, Engeenering, Arts, Mathematics) in modo pratico, giocando.

Questi percorsi consentono di sviluppare la riflessione, la progettazione, la verifica e la gestione degli errori in autonomia. La progettazione grafica 3D sarà presentata rispettavamente con i programmi DOODLE3D (infanzia-primaria) e TINKERCAD / SUGARCAD (secondaria primo grado) con l’impiego di programmi SLICER (affettatori) per la preparazione dei files per la stampa 3D.

La robotica educativa, il coding ed il pensiero computazionale e la stampa 3D stanno assumendo un ruolo sempre più rilevante nella didattica di molti ambiti disciplinari oltre che nella matematica e nelle scienze sperimentali integrate.

Molte scuole impiegano la robotica educativa e le attività laboratoriali come modalità di apprendimento attivo nei propri piani di lavoro oltre che per favorire l’inclusione di alunni con disabilità, DSA/BES e disagio in genere. Il corso intende offrire le basi e le prime conoscenze necessarie ad un eventuale inserimento graduale e consapevole della robotica e del coding nella didattica, attraverso Kit didattici diversificati per fasce di età (Cubetto, Bee-Bot, Blue Bot - LEGO® Educational, MBlock, Stampa3D) in ambiti multidisciplinari e interdisciplinari.

Slide autoprodotte, foto, video, materiali in formato digitale

Durante la ricerca – azione, con particolare riferimento alle modalità di interazione, anche a distanza, con i corsisti

Apertura di una Google Classroom ad uso esclusivo del corso

Assegnazione di compiti da svolgersi a casa e caricare nella piattaforma Google Classroom

Invio di feedback tramite la correzione compiti di Google Classroom

Invio domande, materiali, compiti su Classroom

Apertura di un forum / FAQ / domande&risposte per interazione a distanza con i corsisti

Il corso è organizzato in modalità blended.

L’organizzazione prevede una parte di attività in presenza (oggi sostitutita da momenti sincroni in formazione a distanza a causa delle misure di prevenzione anti-Covid), e una parte asicrona on line di E-tivity da svolgere su piattaforma Google Suite for Education.

Nella Classroom del corso sono pubblicati materiali digitali a supporto della didattica, da utilizzare nel corso dell’attività in presenza e on line, e sono proposte le attività da svolgere.

I candidati sono tenuti a svolgere le attività (e-tivities) per certificare le ore / attività asincrone.

Etivity significa “attività online", si tratta di un compito assegnato dal formatore, che deve essere svolto e consegnato in piattaforma nel formato digitale.

Ogni e-tivity tiene conto degli argomenti di volta in volta presentati nei momenti sincroni ed è strutturata per coinvolgere i discenti e aiutarli a raggiungere un risultato di apprendimento specifico.

Le e-tivity possono essere riutilizzate, se avete una buona idea e la preparate bene, essa potrà essere riciclata apportando solo piccoli adattamenti in base.

Le e-tivity sono adatte ai programmi interamente online e alle attività miste supportate dall’e-learning.

Nel caso di lavoro di gruppo, in ogni e-tivity possono essere evidenziati gli elementi di interazione con gli altri discenti e/o con il formatore, ad esempio feedback, casi studio, documentazione di attività effettivamente svolta in classe.

Le e-tivity devono essere consegnate entro il termine del corso

Ogni e-tivity vale 1 ora di attività asincrona di formazione a distanza.

1) CODY ROBY costruzione e documentazione di un kit per la robotica ed il coding unplugged tipo CODY ROBY

2) DOCUMENT CAMERA costruzione e documentazione di un porta smartphone da scrivania

3) LIM UNPLUGGED ideazione e documentazione di un gioco da fare alla LIM (magari anche magnetica) tipo CODY ROBY

4) STORYTELLING UNPLUGGED ideazione e documentazione di una storia da utilizzare per il campo di gara per un robot : ROBY, CUBETTO, BEEBOT, BLUEBOT, etc

5) BEEBOT EMULATOR documentazione di una attività didattica da svolgere on line con l'emulatore Bee-Bot

6) CODING ON LINE documentazione di una attività didattica da svolgere on line con uno dei siti di CODING

7) ZAPLYCODE documentazione di una attività didattica da svolgere con il sito https://www.zaplycode.it/ o altri strumenti simili

8) PIXEL ART ideazione e documentazione di una attività didattica di Pixel Art

9) CODING IN CUCINA istruzioni e descrizione di una ricetta "oggi cucino io"

10) SCRATCH JUNIOR illustrare e documentare, tramite un breve video, un documento con alcune immagini, una jamboard, una breve presentazione, etc., un progetto realizzato con SCRATCH JUNIOR

11) PAPERA LEGO inventa una papera con i pezzi Lego e realizza le istruzioni per il montaggio. E' possibile utilizzare il software Lego Digital Designer.

12) LEGO WEDO 1.0 ideazione e documentazione di una attività didattica da svolgere con il kit Lego Wedo1.0. Evidenziare punti di forza del progetto e del kit.

13) LEGO WEDO 2.0 ideazione e documentazione di una attività didattica da svolgere con il kit Lego Wedo2.0. Evidenziare punti di forza del progetto e del kit.

14) LEGO NXT ideazione e documentazione di una attività didattica da svolgere con il kit Lego NXT Evidenziare punti di forza del progetto e del kit.

15) LEGO EV3 ideazione e documentazione di una attività didattica da svolgere con il kit Lego EV3 Evidenziare punti di forza del progetto e del kit.

16) THYMIO ideazione e documentazione di una attività didattica da svolgere con il kit THYMIO. Evidenziare punti di forza del progetto e del kit.

17) OZOBOT ideazione e documentazione di una attività didattica da svolgere con il kit OZOBOT. Evidenziare punti di forza del progetto e del kit.

18) SCRATCH 3.0 ON LINE ideazione e documentazione di una attività didattica da svolgere con il l'ambiente di programmazione Scratch 3.0 On Line.

19) TINKERING ideare e documentare una attività di tinkering per il proprio ordine di scuola

20) STAMPA3D progettare una lezione che preveda l’impiego della stampa 3d nel processo di apprendimento