Gruppo di ricerca sulla Robotica Educativa

Panoramica generale

La robotica educativa è un metodo didattico innovativo che integra robot, computer e strumenti digitali di programmazione nelle attività scolastiche, con l’obiettivo di migliorare l’apprendimento. Il suo approccio pratico, interattivo e multidisciplinare la rende applicabile a tutti i livelli scolastici, dalla scuola dell’infanzia fino alla scuola secondaria di secondo grado.

L’impiego dei robot a scuola rende l’esperienza educativa più coinvolgente e stimolante per tutti. Attraverso attività pratiche e sfide da affrontare in modo collaborativo, gli alunni acquisiscono competenze preziose come il problem solving, il pensiero critico e la capacità di lavorare efficacemente in gruppo. Questa metodologia facilita inoltre l’integrazione di contenuti provenienti da diverse discipline, favorendo un apprendimento autenticamente interdisciplinare.

Un aspetto fondamentale della robotica educativa è lo sviluppo del pensiero computazionale, ovvero la capacità di analizzare problemi complessi suddividendoli in fasi semplici e sequenziali. Utilizzando robot e linguaggi di programmazione, gli studenti imparano a ragionare logicamente, a pianificare e a sviluppare soluzioni efficaci. Questo metodo si basa sui principi delle teorie costruttiviste e costruzioniste, secondo le quali creare concretamente oggetti come robot o modelli digitali permette agli alunni di comprendere meglio e interiorizzare le conoscenze.

Inoltre, la robotica educativa costituisce un potente strumento di inclusione scolastica, poiché offre modalità di apprendimento che rispondono alle esigenze diversificate degli studenti, inclusi quelli con bisogni educativi speciali o con difficoltà nel contesto scolastico tradizionale. Grazie al carattere concreto, intuitivo e coinvolgente delle attività, ognuno può imparare secondo il proprio stile e ritmo, aumentando così motivazione, competenze e autostima.

In sintesi, la robotica educativa rappresenta oggi una componente essenziale della didattica contemporanea, capace di promuovere competenze scientifiche, tecnologiche, creative e sociali. Il suo utilizzo prepara gli studenti a rispondere con sicurezza e spirito critico alle sfide future, formandoli come cittadini attivi, collaborativi e creativi.

Contesto del gruppo di ricerca

Struttura e composizione: il gruppo di ricerca è costituito da docenti ed educatori di tutti i gradi scolastici – dalla scuola dell’infanzia, primaria, secondaria di primo grado fino alla secondaria di secondo grado – riflettendo una composizione eterogenea e interdipartimentale. Questa varietà permette di avere uno sguardo verticale sul curricolo, favorendo lo scambio di esperienze tra insegnanti di livelli diversi. Il gruppo è coordinato dalla docente e formatrice Debora C. Niutta, esperta in coding e robotica educativa, nota per coinvolgere moltissimi docenti in attività innovative. La durata prevista del gruppo di ricerca è annuale, con incontri periodici e attività distribuite lungo questo arco temporale.

Collocazione nella rete: il gruppo opera all’interno del Polo Europeo della Conoscenza. Il gruppo di ricerca si inserisce quindi in un contesto dinamico e collaborativo, orientato alla ricerca-azione e al miglioramento continuo delle pratiche didattiche.

Finalità del gruppo: lo scopo generale è di creare una comunità professionale di pratica sulla robotica educativa. In particolare il gruppo intende:

• condividere e sviluppare conoscenze e competenze nell’ambito della robotica educativa tra i docenti di vari ordini di scuola.
  
  
• Coordinare sperimentazioni didattiche sul campo e raccoglierne evidenze e risultati per valutare l’impatto della robotica sul processo di insegnamento-apprendimento.
  
  
• Elaborare linee guida e proposte didattiche innovative, da diffondere successivamente ad altre scuole e reti (funzione di laboratorio di innovazione).
  
  
• Favorire la crescita professionale dei partecipanti attraverso il confronto, la riflessione e la formazione reciproca.

Ambiti e azioni di ricerca

Il gruppo esplorerà diversi filoni di ricerca, con un duplice approccio: da un lato l’uso innovativo di tecnologie già esistenti nella robotica educativa, dall’altro la sperimentazione di tecnologie emergenti o finora poco esplorate in ambito formativo. Questa prospettiva garantirà al gruppo di restare ancorato alle pratiche efficaci attuali, ma allo stesso tempo di anticipare e studiare le tecnologie che domani potrebbero entrare in classe. Nello specifico, gli ambiti principali saranno:

• Innovazione con strumenti consolidati: rivalutare e ampliare l’uso di robotica educativa “classica” (già presente in molte scuole) in contesti nuovi. L’obiettivo è scoprire metodi didatticamente creativi per strumenti già noti, in modo da massimizzarne l’impatto educativo.
• Tecnologie emergenti e frontiere inesplorate: sperimentare soluzioni nuove o poco diffuse nell’educazione. Ciò include l’introduzione di elementi di Intelligenza Artificiale educativa – ad esempio utilizzare semplici piattaforme di machine learning a misura di studente, chatbot educativi o riconoscimento vocale – per arricchire i laboratori di robotica e favorire il pensiero computazionale aumentato dall’AI. Si esploreranno anche la Realtà Aumentata (AR) e la Realtà Virtuale (VR) applicate alla robotica: ad esempio ambientare le sfide dei robot in scenari AR interattivi, oppure usare simulatori virtuali per programmare robot in ambienti immersivi.
• Tinkering e making: un’ulteriore direzione trasversale sarà l’approccio del tinkering e del making. I partecipanti esploreranno attività in cui gli alunni costruiscono dispositivi artigianali o prototipi con materiali di recupero, componenti elettronici semplici e sensori, per poi dar loro vita attraverso la programmazione. Questo approccio “make it yourself” incoraggia la creatività tecnica e la resilienza nell’errore, elementi chiave del pensiero computazionale e scientifico.

Obiettivi principali

• Sviluppare e condividere buone pratiche: il gruppo produrrà linee guida, protocolli o raccolte di attività verificate sul campo, che costituiranno un patrimonio comune. Ciò aiuterà altri docenti ad adottare metodologie già sperimentate, evitando improvvisazioni e puntando su ciò che funziona. Saranno incoraggiati lo scambio e l’osservazione reciproca per individuare insieme gli elementi chiave di successo (es. come introdurre un robot in classe per la prima volta, come guidare la discussione/riflessione dopo un’attività di coding, ecc.).
  
  
• Sperimentazione didattica e ricerca-azione: progettare e realizzare esperienze pilota nelle classi, allo scopo di valutare l’impatto delle tecnologie e metodologie innovative. Ogni partecipante sarà coinvolto in cicli di ricerca-azione: pianificazione di un intervento (laboratorio, progetto interdisciplinare, ecc.), implementazione in aula, osservazione/raccolta dati, e riflessione collegiale sui risultati. Questa sperimentazione controllata servirà sia a migliorare in corso d’opera le attività, sia a trarre conclusioni al termine dell’anno. L’approccio scientifico nella didattica permetterà di validare – o correggere – le ipotesi di partenza sull’efficacia della robotica educativa nei vari contesti.
  
  
• Promuovere il pensiero computazionale in tutti gli ordini di scuola: un obiettivo cardine è diffondere la cultura del computational thinking fin dalla tenera età fino agli adolescenti, adattando strumenti e linguaggi alle diverse fasce d’età. Attraverso la robotica e il coding, si vogliono sviluppare nei bambini e ragazzi le abilità di problem solving, logica algoritmica, pianificazione e creatività informatica. Questo va di pari passo con la promozione delle competenze digitali di base e avanzate. Il gruppo porrà attenzione a come il pensiero computazionale cresce in verticale: ad esempio partendo da semplici giochi unplugged e robot giocattolo, fino a giungere alla programmazione di robot più complessi o piccoli progetti di intelligenza artificiale al secondario. L’acquisizione di queste competenze viene vista non solo come apprendimento tecnico, ma come nuovo alfabeto del futuro per tutti gli studenti.
  
  
• Favorire l’inclusione scolastica: un obiettivo trasversale fondamentale è sfruttare la robotica educativa come leva di inclusione. Le attività verranno progettate pensando a coinvolgere attivamente alunni con bisogni educativi speciali (BES) o difficoltà di apprendimento, nonché per colmare il gender gap nelle STEM. La natura concreta, ludica e visuale della robotica può offrire canali di apprendimento alternativi per chi fatica nei percorsi tradizionali. Il gruppo studierà accorgimenti e adattamenti affinché nessuno resti indietro durante i laboratori tecnologici. Anche l’AI verrà esplorata in ottica inclusiva: ad esempio strumenti di AI generativa per creare contenuti personalizzati che motivino studenti con disabilità, oppure sistemi di tutoring intelligente che offrano feedback immediati e su misura. Il tinkering, con la sua enfasi sul “imparare facendo” e con materiali diversi, sarà un ulteriore mezzo per coinvolgere alunni con diversi talenti (artistici, manuali, tecnici) in una progettazione collaborativa, dando a ciascuno un ruolo attivo.

Attività previste

Per raggiungere gli obiettivi, il piano di lavoro annuale del gruppo prevede un ricco insieme di attività, articolate in momenti formativi, sperimentali e divulgativi. Le principali attività programmate sono:

• Laboratori formativi interni: sessioni pratiche in cui i membri del gruppo, guidati dalla coordinatrice o da esperti invitati, potranno toccare con mano le varie tecnologie. Si organizzeranno workshop “hands-on” su specifici strumenti (es. un laboratorio sul LEGO Spike, uno sul Micro:bit, uno sul tinkering con materiali poveri, ecc.), in modo che tutti acquisiscano familiarità e competenza di base su ogni tecnologia oggetto di ricerca. Questi laboratori aiuteranno inoltre a stabilire un linguaggio comune e a conoscere le potenzialità didattiche di ciascun tool. Alcuni laboratori potranno essere aperti anche a colleghi esterni alla rete, come momento di formazione condivisa.
  
  
• Co-progettazione di unità didattiche e curriculum: a cadenza periodica (es. mensile) il gruppo si riunirà per progettare insieme deimoduli didattici innovativi integrando la robotica. Si costituiranno magari sottogruppi per grado scolastico, ognuno incaricato di elaborare attività adeguate alla propria fascia d’età, ma con momenti di confronto plenari per assicurare coerenza e progressione verticale. Ogni unità includerà obiettivi didattici chiari, descrizione delle attività, materiali necessari, modalità di valutazione e adattamenti inclusivi. La co-progettazione garantirà qualità e varietà delle proposte sperimentali.
  
  
• Sperimentazione in classe e osservazioni: i docenti del gruppo applicheranno nelle proprie classi le unità didattiche o attività sviluppate. Durante queste sperimentazioni didattiche, quando possibile, avverranno osservazioni in classe: membri del gruppo (o la coordinatrice) assisteranno come osservatori esterni ad alcune lezioni/laboratori di robotica per raccogliere dati qualitativi (comportamento degli studenti, engagement, interazioni, difficoltà incontrate, soluzioni creative emerse, ecc.). Si potranno usare griglie di osservazione condivise o videoregistrare brevi segmenti, nel rispetto della privacy, per analisi post-lezione. Queste osservazioni incrociate serviranno ad avere uno sguardo esterno critico e costruttivo su ogni sperimentazione, e saranno seguite da debriefing tra osservatore e docente per discutere cosa ha funzionato o meno. Ogni docente sperimentatore terrà anche traccia degli esiti (prodotti realizzati dagli studenti, risultati di apprendimento, feedback degli alunni) e delle criticità emerse.
  
  
• Incontri periodici di riflessione e formazione: oltre ai momenti operativi, il gruppo avrà incontri di restituzione a cadenza regolare. In questi meeting si condividono i progressi: ciascun docente relaziona brevemente sulle attività svolte nella propria classe, mostrando eventualmente video, foto o elaborati degli studenti. Si discutono collettivamente i problemi incontrati e si cercano soluzioni insieme. Inoltre, questi incontri serviranno per formazione continua: la coordinatrice o ospiti esterni potranno presentare brevi aggiornamenti su nuovi strumenti o approcci. In pratica, ogni riunione sarà sia un momento di community building sia di apprendimento professionale. La chat o community online del gruppo (Viber) fungerà da collegamento continuo tra un incontro e l’altro, per scambiarsi materiali, idee e domande in tempo reale.
  
  
• Eventi pubblici e diffusione: per dare visibilità al lavoro svolto e allargare l’impatto, sono previsti alcuni eventi aperti al pubblico o alla comunità scolastica più ampia. Tra questi:
  
  
  • Workshop dimostrativi o open-day della robotica: a metà anno e/o a fine anno il gruppo organizzerà un evento in cui gli studenti mostrano i propri progetti di robotica educativa (esposizione di robot costruiti, dimostrazioni di coding, poster di progetto). Potrebbe essere inserito in manifestazioni già esistenti o in eventi locali della scuola. I docenti del gruppo potranno condurre piccoli laboratori live per altri insegnanti o genitori intervenuti, condividendo la metodologia appresa.
    
    
  • Seminari o webinar divulgativi: il gruppo potrà presentare la propria esperienza in webinar organizzati dal Polo Europeo della Conoscenza o in convegni locali/nazionali sul digitale nella didattica. In queste sedi, oltre ai risultati, si condivideranno risorse e consigli pratici, adempiendo alla missione di diffusione.
    
    
• Documentazione e pubblicazione dei risultati: parallelamente all’azione, verrà curata una documentazione continua. Ogni attività significativa sarà documentata con fotografie, video, descrizioni, schemi dei programmi creati dagli studenti, ecc. Verrà mantenuto un diario di bordo collettivo del progetto, magari tramite un blog o area dedicata sul sito del Polo Europeo. A fine anno, il gruppo redigerà un report finale sintetizzando tutto il lavoro: obiettivi, attività svolte, risultati ottenuti, testimonianze, lezioni apprese e suggerimenti per il futuro. Questo report potrà costituire la base per articoli più formali da proporre a riviste di didattica, o per creare un ebook scaricabile dal sito della rete. In breve, la documentazione garantirà memoria storica del progetto e materiale utile per la disseminazione.

Risultati attesi

Al termine dell’anno di ricerca, ci si attende di ottenere una serie di risultati tangibili e intangibili, a diversi livelli. I principali deliverable e traguardi attesi sono:

• Miglioramento delle competenze dei docenti partecipanti: un risultato immediato sarà la crescita professionale dei membri del gruppo. Essi avranno acquisito nuove competenze tecniche, competenze metodologiche e competenze di ricerca pedagogica. Questo bagaglio rimarrà nei singoli docenti, pronti a farsene ambasciatori nelle proprie scuole di appartenenza.
  
  
• Buone pratiche e unità didattiche pronte all’uso: come accennato, si prevede di produrre un portfolio di risorse condivise. Ciò includerà schede di unità didattiche, lezioni tipo, tutorial per l’uso di tecnologie, raccolte di attività unplugged e di coding progressivo, esempi di progettazioni per l’inclusione, ecc. L’auspicio è che alcune di queste risorse possano essere ufficialmente riconosciute e diffuse magari tramite l’USR o enti di formazione come modelli didattici innovativi.
  
  
• Pubblicazioni e presentazioni a convegni: i risultati della ricerca-azione confluiranno in possibili pubblicazioni. Ad esempio, il gruppo potrebbe scrivere un articolo per una rivista pedagogica o tecnologica (anche a carattere scientifico, se i dati raccolti lo consentono) sui risultati ottenuti e sulle implicazioni didattiche. Oppure predisporre un paper per gli atti di un convegno. Sicuramente, è attesa la presentazione del progetto e dei suoi esiti in almeno un paio di eventi: convegni, seminari o workshop regionali/nazionali. Ciò darà visibilità al lavoro svolto e costituirà un riconoscimento per i partecipanti.
  
  
  
• Impatto sugli studenti e sulla comunità scolastica: sebbene più difficile da quantificare nell’immediato, ci si aspetta un impatto positivo sugli alunni coinvolti nelle sperimentazioni. In termini di risultati attesi: maggiore motivazione verso le materie scientifiche, miglioramento delle abilità logiche e cooperative, inclusione più efficace degli studenti con difficoltà, abbattimento di stereotipi. Questi effetti saranno monitorati attraverso questionari, osservazioni e valutazioni durante il progetto. Un successo del gruppo di ricerca sarà anche misurabile dall’interesse suscitato nei collegi docenti delle scuole dei partecipanti: ci si attende che altri insegnanti, vedendo i benefici sui ragazzi, vogliano adottare a loro volta le pratiche di robotica educativa. In tal senso, il gruppo funge da traino innovativo nella comunità educativa locale.
  
  
  

Laboratori e attrezzature

Per implementare efficacemente le attività previste, il gruppo di ricerca dovrà poter disporre di una serie di strumenti tecnologici e spazi attrezzati. Di seguito un elenco delle principali tecnologie e risorse hardware/software fortemente consigliate, con una breve descrizione:

• Robot educativi già per l’infanzia e primaria
  
  
  • Blue-Bot – versione evoluta del Bee-Bot, con connessione Bluetooth, trasparente e programmabile anche via tablet, utile per introdurre elementari concetti di coding visuale alla primaria.
    
    
  • Robottini analogici per infanzia – eventualmente Cubetto (robot di legno programmabile con blocchi fisici) o altri giocattoli intelligenti per attività unplugged e propedeutiche.
    
    
• Kit e robot già in uso per la scuola primaria e secondaria di I grado
  
  
  • LEGO Education SPIKE – kit modulare LEGO con mattoncini, sensori e attuatori, programmabile in Scratch/Python. Permette di costruire robot e congegni di complessità crescente, ottimo per progetti STEM creativi e per il problem solving in gruppo.
    
    
  • mBot (Makeblock) – robot car economico e versatile, dotato di sensori (line follower, ultrasuoni) e luci, programmabile in Scratch. Ideale per introdurre la robotica nelle medie con esercizi di costruzione e coding (es. far seguire linee, evitare ostacoli, gare di velocità).
    
    
  • Thymio – robot educativo open-source, di piccole dimensioni, ricco di sensori, programmabile sia a blocchi sia in testi (es. Python). Utile per sperimentazioni dall’infanzia (ha modalità pre-programmate) fino alle medie, incluso lo studio di comportamenti aumentati (swarm robotics semplice).
    
    
  • Micro:bit – una piccola scheda microcontrollore con LED, pulsanti e sensori integrati, programmabile a blocchi o testo. Sarà impiegata per introdurre i ragazzi all’Internet of Things educativo (es. stazioni meteo, piccoli robot DIY) e per attività creative (es. gadget indossabili programmati dagli studenti). La sua semplicità e versatilità la rende adatta dalla primaria (via MakeCode) fino alle secondarie (Python/JavaScript).
    
    
  • Schede Arduino o simili – per studenti più grandi (secondaria I/II grado), si potranno utilizzare kit Arduino semplificati per far realizzare circuiti e prototipi (es. semafori automatici, sensori ambientali) integrati nei percorsi di robotica/making.
    
    
• Tecnologie avanzate ed emergenti
  
  
  • Intelligenza Artificiale educativa: strumenti software come machine learning for kids per permettere agli studenti di addestrare semplici modelli di AI e integrarli in progetti di robotica. Inoltre, piattaforme come Scratch con estensioni AI, chatbot didattici preimpostati o l’uso guidato di servizi come ChatGPT in classe per scopi creativi/critici verranno considerati. L’obiettivo è dotarsi di software e hardware necessari a far provare agli alunni qualche esperienza base di AI applicata.
    
    
  • Simulatori virtuali di robotica: l’uso di ambienti online di simulazione permetterà di superare eventuali limiti di dispositivi fisici. Questi strumenti consentiranno agli studenti di cimentarsi nel coding di robot virtuali anche in mancanza di robot reali a sufficienza, e al gruppo di testare rapidamente soluzioni algoritmiche prima di trasferirle ai dispositivi fisici. È opportuno avere una buona dotazione di PC o tablet con connessione internet per sfruttare tali simulatori.
    
    
  • Realtà Aumentata e Virtuale: si prevede di disporre di alcuni tablet/smartphone con app di AR e possibilmente qualche visore VR base per creare attività ibride. Ad esempio, utilizzare kit per far progettare agli studenti scenari AR in cui far muovere i robot. La VR potrà essere impiegata per giri virtuali in ambienti simulati di robotica o per far vivere esperienze immersive legate ai progetti (es. visita virtuale a un laboratorio di robotica avanzata).
    
    
• Attrezzature di fabbricazione digitale
  
  
  • Stampante 3D: almeno una stampante 3D a disposizione del gruppo (presso una scuola polo) per mostrare agli insegnanti come si può passare dalla progettazione digitale alla realizzazione di oggetti reali. Gli studenti potranno disegnare componenti (ingranaggi, telai, piccoli gadget) da usare con i robot, sviluppando competenze di design e ingegneria. La stampante 3D rende concrete le idee e favorisce l’integrazione tra coding e making.
    
    
  • Kit maker e strumenti vari: dotazione di cacciaviti, pinze, materiale da maker (led, resistenze, motorini, cartone, colla a caldo, etc.) per supportare le attività di tinkering e costruzione. Un ambiente tipo makerspace o laboratorio tecnico sarebbe l’ideale, dove poter smontare vecchi giocattoli elettronici, riciclare materiali e dare sfogo alla creatività tecnica.
    
    
• Spazi e logistica

• Sarà importante disporre di un laboratorio dedicato o un’aula spazio polivalente dove svolgere gli incontri del gruppo e i workshop. Questo spazio deve essere dotato di tavoli ampi per montare robot, prese elettriche, connessione internet stabile, videoproiettore/monitor per istruzioni comuni. É importante che lo spazio sia facilmente raggiungibile da tutti i partecipanti presenti sulla provincia veronese.
  
  
• Nelle scuole dei partecipanti, dovranno essere predisposte le classiche aule di informatica o carrelli di tablet/laptop per gli studenti durante le sperimentazioni, in modo che possano programmare i robot. Anche palestre o corridoi potranno essere utili per provare i robot mobili su percorsi più lunghi.
  
  
• Per le attività con AR/VR potrebbe servire oscurare parzialmente l’aula (per vedere bene i display) o avere spazi sicuri per muoversi con visori. Per la stampa 3D serve un angolo ben ventilato e sicuro.
  
  
  

In generale, il progetto non richiede infrastrutture irraggiungibili: molte scuole dispongono già di alcuni di questi kit. Il gruppo farà mappatura delle risorse disponibili tra i membri e nella rete, promuovendo la condivisione. Dove necessario, potrà suggerire piccoli investimenti mirati alle scuole per colmare lacune. L’importante è avere una varietà sufficiente di strumenti per coprire tutti gli ambiti di ricerca prefissati.

Con queste attrezzature e laboratori, il gruppo di ricerca avrà i mezzi necessari per dare vita alle idee progettate, creando un ambiente di apprendimento ricco, stimolante e all’avanguardia sia per i docenti sia per gli studenti coinvolti.