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Il robot come strumento di apprendimento
L'esperienza dell'Università degli Studi di Padova
prof. Emanuele MenegattiIAS-Lab
18/11/2013 Modena
Il robot come strumento di apprendimento
L'esperienza dell'Università degli Studi di Padova
prof. Emanuele Menegatti e prof. Michele MoroLab
18/11/2013 Modena
Persone
Staff
Enrico Pagello, Full Professor of Computer
ScienceScience
Emanuele Menegatti, Associate Professor
Michele Moro, Assist. Professor
Students
Stefano Michieletto, PhD
Matteo Munaro, PhD
Filippo Basso, PhD
Mauro Antonello, PhDMauro Antonello, PhD
Riccardo Levorato, PhD
About 10 Master-level students
-doc
Alberto Pretto, Post Doc
Stefano Ghidoni, post-doc
Persone
Enrico Pagello, Full Professor of Computer
Collaboratorations
• Antonio D’angelo and Claudio Mirolo,
Assist. Prof.s at Udine UniversityAssist. Prof.s at Udine University
• Stefano Carpin, Assoc. Prof. at Univ. of
California (USA)
• Hiroshi Ishiguro, Prof. Univ. of Osaka
(JAPAN)
•Tamio Arai, Prof. Univ. of Tokyo (Japan)
• Frank Dellaert, Prof. Georgia Teach • Frank Dellaert, Prof. Georgia Teach
Inst. (USA)
• Wolfram Burgard, Prof. Univ. of
Freiburg (Germany)
• Gostai URBI (France)
Research topics
Personal robotAutonomous roboticsHumanoid robotics
D & 3DCamera network applicationsapplications
Lab equipmentrobot manipulatorshumanoid robotsmobile robots
General information
1. Ricerca e Didattica della Robotica a livello Universitario con due corsi uno sulla “Percezione dei Robot” ed uno sulla “Robotica Autonoma”
2. Ricerca accademica e formazione degli insegnanti su "Robot come Strumento di Apprendimento"
Robot e robotica
Un robot è un coacervo di competenze diverse
Scientifiche (matematica/geometria, fisica, informatica, elettronica, Scientifiche (matematica/geometria, fisica, informatica, elettronica,
teoria dei controlli, meccanica, ecc.)
Metodologiche (definizione e realizzazione di una logica e di una
strategia, modelizzazione delle interazioni con il mondo esterno)
‘Sociologiche’ (caratterizzazione del dialogo robot/umano e robot/robot)
La robotica coinvolge emozionalmente l’uomo e ne simula i
comportamenti al punto di offrire una serie di questioni aperte sulla
sua corretta utilizzazioneAllora perchè non usare i robot per imparare?
... ma imparare cosa?
Robot e robotica
Un robot è un coacervo di competenze diverse
Scientifiche (matematica/geometria, fisica, informatica, elettronica, Scientifiche (matematica/geometria, fisica, informatica, elettronica,
teoria dei controlli, meccanica, ecc.)
Metodologiche (definizione e realizzazione di una logica e di una
strategia, modelizzazione delle interazioni con il mondo esterno)
‘Sociologiche’ (caratterizzazione del dialogo robot/umano e robot/robot)
La robotica coinvolge emozionalmente l’uomo e ne simula i
comportamenti al punto di offrire una serie di questioni aperte sulla
Allora perchè non usare i robot per imparare?
... ma imparare cosa?
Robot industriali
looj
Roomba (6 M pz.!!!)
Navibot (a casa mia!)
BigMOV taglia l’erba
Robot di Servizio
Navibot (a casa mia!)Looj pulisce le grondaie
BigMOV taglia l’erba
Rovio
LEGO NXT
RoboSapiens
intrattenimento
Rovio
LEGO NXT
Robotica come strumento
Robotica come disciplina
strumento curriculare
Robotica come strumento di
robotica educativa
Robotica
strumento strumento curriculare
Robotica come attivitàextracurriculare
Robotica
strumento di
Problem solvingAttività guidata dal problema
Project based learning
Fondamenti metodologici di UNIPDFondamenti metodologici di UNIPD
Project based learningAttività organizzata a progetto strutturato o parzialmente strutturato
Didattica esperienziale
Attività di tipo laboratoriale (non necessariamente in un laboratorio strutturato) con un problema, un modello da creare e/o valutare, una validazione, un consolidamento della nuova conoscenza
Costruttivismo/costruzionismo (Piaget, Papert)
Costruzione attiva dell’apprendimento per successioni discontinue
Costruzione di artefatti condivisibili
Praxeologia didattica (Chevallard, 1999)
Fatti � Leggi ‘tecniche’ (modello) � Tecnologia
Fondamenti metodologici di UNIPDFondamenti metodologici di UNIPD
Attività organizzata a progetto strutturato o parzialmente strutturato
Attività di tipo laboratoriale (non necessariamente in un laboratorio strutturato) con un problema, un modello da creare e/o valutare, una validazione, un consolidamento della nuova conoscenza
Costruttivismo/costruzionismo (Piaget, Papert)
Costruzione attiva dell’apprendimento per successioni discontinue
Praxeologia didattica (Chevallard, 1999)
Tecnologia
Prime esperienze Robotica Educativa:robot manipolatore con LEGO RCXLinguaggio Logo e LEGO MindstormLinguaggio Logo e LEGO MindstormUso di robot umanoidi per educationalCorsi di Orientamento per studenti delle
superiori usando la robotica educativa
Il progetto europeo TERECoP:(Teacher Education on Robotics - enhanced Constructivist Pedagogical Methods (2006Constructivist Pedagogical Methods (20062009))http://www.terecop.eu/6 partner di diverse nazioni europeeObiettivo: sviluppare un corso di formazione
Corsi di Orientamento per studenti delle
enhanced Constructivist Pedagogical Methods (2006-Constructivist Pedagogical Methods (2006-
Obiettivo: sviluppare un corso di formazione
I risultati del progetto TERECOPI risultati del progetto TERECOP
In breve:
1. Un libro liberamente scaricabile (CC)
2. Un curriculum completo per gli insegnanti...
... per introdurre la Robotica nella Scuola come Strumento di Apprendimento.
Corsi di Formazione di Robotica Educativa per insegnanti:SchioRoveretoPamplona (Spagna)Padova
Collaborazione con prof.ssa D. Lucangelidel Dipartimento di Psciologia UNIPDdel Dipartimento di Psciologia UNIPDProgetto di validazione in classe della Robotica
EducativaLibro per gli insegnanti
Corsi di Formazione di Robotica Educativa
Collaborazione con prof.ssa D. Lucangelidel Dipartimento di Psciologia UNIPDdel Dipartimento di Psciologia UNIPDProgetto di validazione in classe della Robotica
• capitolo 1La robotica educativa e i suoi fondamenti
Indice:
• capitolo 2 Familiarizzare con il robot educativo
• capitolo 3 La robotica finalizzata alle La robotica finalizzata alle discipline scientifiche– 12 attività di diverso grado di
complessità
• Appendice: NXT-GTD: un
Finalità del libro
1.Raccogliere in un’unica 1.Raccogliere in un’unica pubblicazione i saperi sviluppati
2.Riassumere i fondamenti metodologici e pedagogici della robotica educativa
3.Fornire, attraverso una serie di 3.Fornire, attraverso una serie di esempi, una guida per la costruzione da parte degli insegnanti di progetti e unità
Finalità del libro
Raccogliere in un’unica Raccogliere in un’unica pubblicazione i saperi sviluppati
Riassumere i fondamenti metodologici e pedagogici della robotica educativa
Fornire, attraverso una serie di Fornire, attraverso una serie di esempi, una guida per la costruzione da parte degli insegnanti di progetti e unità
1° Corso per l’apprendimento permanente“Introduzione della Robotica Educativa nella Didattica
Scolastica Istituzionale”Scolastica Istituzionale”settembre 2013
22 insegnanti da: scuola primaria scuole medielicei scientifici/linguisticilicei scientifici/linguisticiIstituti tecnici
(ma 35 richieste di iscrizione)
Corso per l’apprendimento permanente“Introduzione della Robotica Educativa nella Didattica
Scolastica Istituzionale”Scolastica Istituzionale”settembre 2013
International WorkshopsInternational Workshopssince: 2008, 2010, 2012, ...
Ricerca accademica su strumenti didattici
per la Robotica per la Robotica Educativa
Ricerca accademica su strumenti didattici
per la Robotica per la Robotica Educativa
Kit robotico completo con due board,Kit robotico completo con due board,
Simulatore di beebot su labirintoSimulatore di beebot su labirinto
Simulatore probot con sottoproceduraSimulatore probot con sottoprocedura
Sistemi
sensoritzzati
Robot mobili
Robot Umanoidi: il robot più affascinante e
sogno ultimo di creazione dell’uomo...sogno ultimo di creazione dell’uomo...
Robot Umanoidi: il robot più affascinante e
sogno ultimo di creazione dell’uomo...
nella Robotica Educativanella Robotica Educativa
sogno ultimo di creazione dell’uomo...
RGBRGB--D D SensorSensor
Skeleton Skeleton trackingtracking
SensorSensor
Veloce panoramica
Joint Joint
Robot controlRobot control
Joint Joint mappingmapping
Joint map from human to humanoid
Riassumendo
La Robotica sollecita riflessioni multidisciplinari in un’ottica esperenzialeun’ottica esperenziale
Possono essere sfruttati collegamenti con diverse discipline anche di natura artistica e/o umanistica
È di facile accesso ma non limita l’eccellenza (apprendimento ‘aperto’)
Favorisce il lavoro di gruppo e il Favorisce il lavoro di gruppo e il learning
Non richiede grandissimi investimenti né spazi laboratoriali complessi
Riassumendo
La Robotica sollecita riflessioni multidisciplinari in
Possono essere sfruttati collegamenti con diverse discipline anche di natura artistica e/o umanistica
È di facile accesso ma non limita l’eccellenza
Favorisce il lavoro di gruppo e il project based Favorisce il lavoro di gruppo e il project based
Non richiede grandissimi investimenti né spazi
Occorre costruire curricoli con un apprendimento
partecipato e a partire dall’esperienza
L’allievo è invitato a esplorare, osservare,
manipolare, porsi domande, formulare ipotesi,
raccogliere dati e sviluppare ragionamenti,
la propria crescita nell’apprendimento disciplinare
Contestualmente si rafforza la professionalità dei
docenti che assumono un maggior ruolo tutoriale e docenti che assumono un maggior ruolo tutoriale e
di facilitatori dei processi di apprendimento avviati
Il tutto si può completare con attività esterne
collaborazioni con istituzioni di divulgazione
con un apprendimento
partecipato e a partire dall’esperienza
ConclusioniConclusioni
L’allievo è invitato a esplorare, osservare,
manipolare, porsi domande, formulare ipotesi,
raccogliere dati e sviluppare ragionamenti, costruire
nell’apprendimento disciplinare
la professionalità dei
che assumono un maggior ruolo tutoriale e che assumono un maggior ruolo tutoriale e
di facilitatori dei processi di apprendimento avviati
attività esterne e
collaborazioni con istituzioni di divulgazione
Michele MoroEducational Chair
Emanuele MenegattiGeneral Chair
Questions?Questions?
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