La piattaforma hardware più utilizzata nelle scuole è il cuore di un progetto di “Cittadinanza digitale”
Abstract
E’ difficile inserire questo progetto in una specifica categoria didattica , data la ricchezza e varietà di attività coinvolte e di obiettivi raggiunti. Nato come progetto (un po’ “sui generis”) da presentare alle Olimpiadi della Robotica di Genova del 2019, si è via via arricchito di contenuti ambientali e di educazione civica che lo hanno reso, nello stesso tempo, unico ed interessante. Il premio speciale ricevuto a Genova è il riconoscimento dello sforzo prodotto dal nostro gruppo per realizzare una tecnologia veramente al servizio dell’uomo e dell’ambiente che fosse anche a portata di studente.
IL PROGETTO
PARTE PRIMA
Il progetto “TEAM ROSA: cinque ragazze eco-friendly”, nasce nel dicembre 2018 a seguito di una mia proposta lanciata, quasi per gioco, in classe terza: riuscire a partecipare alle finali delle Olimpiadi di Robotica patrocinate dal MIUR. L’idea viene subito raccolta, ammetto con mia felice sorpresa, da cinque ragazze (diventate poi quattro) disposte a mettersi in gioco in una avventura nuova e stimolante: infatti, nel nostro Liceo robotica, programmazione, stampa3d, IoT e le altre tecnologie digitali sono insegnate esclusivamente nell’ambito di una attività extracurriculare chiamata “Logos&Techne” di cui sono il coordinatore. In particolare robotica e programmazione sono proposte su entrambe le piattaforme Arduino e Raspberry in modo da far comprendere agli studenti le similitudini e le differenze delle due piattaforme, tanto nell’aspetto hardware che in quello software. Ho subito proposto ad Alessandra, Anita, Federica e Martina di realizzare una idea su cui stavo riflettendo da un po’ di tempo: applicare la robotica all’agricoltura per farla diventare sempre più ecosostenibile e “circolare”. Ricevuto il ”Si” delle quattro studentesse l’idea si è rapidamente trasformata in un progetto operativo.
Per questo progetto, dopo una breve analisi dei pro e dei contro, la scelta è caduta su Arduino, data la sua maggiore flessibilità di interfacciamento a sensori sia digitali che analogici e di pilotaggio degli attuatori: il prezzo da pagare in questo caso è stato una più complessa gestione della trasmissione dei dati in remoto.
Le ragazze del “Team rosa” hanno cominciato a lavorare in biologia, studiando il “ciclo dell’azoto” applicato ad un sistema biologico di pesci e piante (biomassa vegetale) come schematizzato in figura:
Le ragazze hanno imparato che in un sistema biologico biomassa animale e biomassa vegetale possono coesistere mediante un equilibrio che dipende da parametri ambientali dell’acqua e dell’atmosfera quali temperatura, ph, umidità, disponibilità di cibo.
Successivamente ci siamo chiesti come un sistema naturale potesse essere riprodotto e mantenuto in scala ridotta e così abbiamo cominciato a sperimentare in laborato, proponendo e confrontando modelli e soluzioni diverse.
Ecco che il progetto operativo ha preso forma:
- dalla necessità di controllare parametri ambientali che richiedono sensori sia analogici che digitali è emersa la preferenza verso Arduino;
-dallo studio teorico della “nitrificazione” e dall’esame della bibliografia sulla gestione degli acquari e dei sistemi di acquacoltura è risultato necessario monitorare come parametri dell’acqua temperatura, pH e livello di solidi disciolti (TDS);
-dallo studio della bibliografia sulle coltivazioni in ambiente controllato è risultato opportuno far crescere la biomassa vegetale fuori terreno, cioè con tecniche simili all’idroponica, controllare temperatura e umidità dell’aria del locale piante, garantire un regolare e controllato ciclo luce/buio ottenibile solo con il ricorso a illuminazione artificiale con lampade fitostimolanti;
-dal vincolo di far circolare continuamente l’acqua tra le vasche dei pesci e delle piante è risultato necessario automatizzare il controllo delle pompe;
-per garantire una crescita equilibrata dei pesci è risultato necessario automatizzare la loro alimentazione.
Il passo successivo è stato quello di progettare il “layout” del sistema e di acquisire tutto l’hardware necessario, con una particolare attenzione all’utilizzo, dove possibile, di materiale “povero” e/o di recupero.
L’azienda Agricola Tommaso Torchia di Tiriolo ha messo a disposizione il locale presso il quale è stato installato il modulo pilota di acquaponica tuttora operativo con alcuni pesci orifiamma e diverse piantine di ortaggi ( cavolo, pomodori, lattuga).
OBIETTIVI E COMPETENZE
Il Piano Nazionale Scuola Digitale sottolinea a più riprese che tecnologie digitali, connettività e comunicazione devono mirare a sviluppare spirito critico, consapevolezza e responsabilità negli studenti. La dimensione fortemente tecnica del cambiamento che queste tecnologie stanno introducendo richiede lo sviluppo di competenze specifiche: consapevolezza e competenza sono le dimensioni chiave da sviluppare in sinergia nei nostri studenti per renderli veramente “cittadini digitali”, facendo ricorso alle metodologie più appropriate.
Questo progetto, valutandone a posteriori i risultati didattici e formativi, si è dimostrato esattamente in linea con le richieste del PNSD in quanto ha consentito di raggiungere gli obiettivi e le competenze richieste.
- Cooperative Learning
Il lavoro di gruppo è particolarmente utile nelle fasi di ricerca delle informazioni, definizione delle strategie operative, ottimizzazione delle scelte, analisi dei risultati.
- Learning by doing
L’esperienza diretta, soprattutto nella fase di realizzazione pratica del sistema pilota di acquaponica, consente di fissare nella mente le informazioni e le linee operative combinando il “fare” con la consapevolezza delle azioni.
- Imparare ad imparare
Contribuire attivamente alle attività, sia individuali che di gruppo, apportando elementi personali ed originali e mostrando la capacità di fare scelte e prendere decisioni in modo consapevole ed autonomo. Essere capace di reperire, organizzare ed utilizzare nuove informazioni acquisite da fonti diverse.
- Competenze logico-matematiche
Saper utilizzare il linguaggio ed i metodi propri della matematica per organizzare e valutare informazioni sia quantitative che qualitative. Saper utilizzare i metodi propri del pensiero razionale per lo sviluppo di algoritmi risolutivi di situazioni problematiche.
- Competenza digitale
Saper utilizzare la piattaforma Arduino per il monitoraggio e la gestione del sistema di acquaponica. Saper utilizzare e produrre strumenti di comunicazione multimediale anche utilizzando strategie espressive e dispositivi tecnici propri della comunicazione in rete.
- Competenze sociali e civiche
Avviare un progetto che sia utile alla comunità e sensibilizzi gli studenti rispetto alle problematiche ambientali ed al tema della solidarietà.
- Spirito di iniziativa
Saper affrontare i problemi che si presentano proponendo soluzioni, valutando rischi ed opportunità, scegliendo tra opzioni diverse, agendo con flessibilità, progettando e pianificando
La descrizione della realizzazione della parte tecnica del progetto pilota di acquaponica con particolare riferimento agli strumenti e alle metodologie digitali utilizzati sarà oggetto della seconda parte dell’articolo.
Francesco Scerbo – insegnate di matematica e fisica – Liceo Scientifico “Luigi Siciliani” - Catanzaro
