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La robotica educativa come strumento di apprendimento e creatività

21 dicembre 2007 | di Barbara Caci, Antonella D’Amico, Maurizio Cardaci * Dipartimento di Psicologia, Università degli Studi di Palermo

L’educational robotics (Leroux, 1999) è un nuovo settore di ricerca che, ispirandosi alle elaborazioni del ben noto paradigma costruttivista (Piaget e Inhelder, 1966), successivamente rivisitato dall’approccio costruzionista di Papert (1980; 1993), considera le tecnologie robotiche come “oggetti-con-cui-pensare” (Harel e Papert, 1991).

Da alcuni anni, l’Unità di ricerca in “Psicologia Sperimentale e Scienze Cognitive”, attiva presso il Dipartimento di Psicologia dell’Università degli Studi di Palermo, ha avviato numerose ricerche mirate all’esplorazione della robotica applicata all’apprendimento.

In particolare, sono stati avviati laboratori sperimentali di robotica educativa in alcune scuole e università siciliane, utilizzando i robotics construction kits, scatole high tech che contengono tutti gli elementi hardware (mattoncini, ruote, ghiere) e software (interfaccia di programmazione) per realizzare organismi artificiali capaci di interagire nell’ambiente (p.e. LEGO® Mindstorms). Configurandosi come giocattoli ispezionabili i robot permettono, infatti, di “entrare dentro” i meccanismi di costruzione e montaggio fino ad arrivare a quelli di programmazione del comportamento (Ackermann, Chioccariello, Manca, Sarti, 2002).

Di volta in volta, i soggetti costruiscono robot morfologicamente e funzionalmente capaci di adattarsi all’ambiente circostante, dotandoli di un apparato senso-motorio, grazie al quale l’agente si muove, agisce e rileva gli input ambientali. Durante tale processo, la costruzione/de-costruzione/ri-costruzione del robot, nonché la programmazione/de-programmazione/ri-programmazione del suo comportamento, secondo i continui feedback ricevuti dall’ambiente, consentono ai “progettisti” di esercitare ed incrementare varie complesse abilità cognitive. Le nostre ricerche hanno dimostrato che la sperimentazione creativa di tecnologie robotiche non solo promuove negli utenti una maggiore motivazione all’apprendimento, in un contesto definibile in termini di edutainment [1], ma offre anche un valido supporto o scaffolding per il passaggio dall’astratto al concreto (e viceversa; Papert, 1991) e per lo sviluppo di nuove competenze cognitive.

In particolare, i nostri studi hanno evidenziato che l’interazione con i robot favorisce lo sviluppo di abilità visuo-costruttive e di ragionamento (Caci, D’Amico, Cardaci, 2002; Caci, D’Amico, 2002). Le prime sono particolarmente esercitate durante il processo di assemblaggio del robot, che richiede sia la scoperta (discriminazione percettiva) del mattoncino “esatto” (per forma, colore, dimensione) all’interno dell’insieme variegato dei pezzi hardware del kit, sia il suo corretto inserimento nel corpo del robot.

Le abilità di ragionamento sono invece coinvolte nella programmazione dei comportamenti del robot, che impone al soggetto una strategia bottom-up, basata non tanto sulla adozione di rigide soluzioni normative (Asimow, 1962), quanto sulla realizzazione e sulla continua revisione degli algoritmi in funzione dei feedback (positivi e negativi) forniti dall’interazione robot/ambiente (Turkle e Papert, 1990). L’esperienza con i robot non è tuttavia circoscritta solo ai processi cognitivi “freddi”, se è vero che essa mette in gioco fondamentali elementi di fantasia, divertimento e inventiva.

Nei partecipanti emerge in tutta la sua pregnanza il pensiero narrativo (Smorti, 1994), che li induce a trattare l’artefatto non come un semplice automa stimolo-risposta, ma come un vero e proprio organismo “vivente”, dotato di una “storia”, di una “personalità”, di “emozioni” e di “stati mentali” (Caci, 2004; Cardaci, Caci, D’Amico, 2003). In tal senso, pensare il robot, si trasforma in un pensare con il robot.

In linea con i recenti avanzamenti nel settore dell’Affective Computing (Picard, 1998), tali considerazioni ci portano a ritenere la robotica una nuova ed interessante frontiera per il lavoro dello psicologo (Caci, D’Amico, Cardaci, 2004), con importanti potenzialità nell’area della riabilitazione di soggetti caratterizzati da varie forme di disabilità cognitiva e affettiva (Caci, D’Amico, 2005).

Note
[1] Il neologismo edutainment coniuga i termini education (apprendimento) ed entertainment (divertimento).

Riferimenti bibliografici
Ackermann, E., Chioccariello, A., Manca, S., e Sarti, L. (2002). Costruire giocattoli cibernetici. Tecnologie Didattiche, 27(3), pp. 46-47.
Asimow, M. (1962). Introduction to Design, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ.
Caci B. (2004), Laboratorio di robotica: una palestra per la mente, Proceeding del Congresso Nazionale dell’Associazione Italiana di Psicologia (AIP), Sezione di Psicologia Sperimentale, Sciacca, 2004.
Caci B., D’Amico A. (2002). Children’s Cognitive Abilities in Construction and Programming Robots. Proceeding of the 11th IEEE International Workshop on Robot and Human Interactive Communication, IEEE Roman 2002, September 25-27 2002, Berlin – Germany, pp. 189-191.
Caci B., D’Amico A., (2005). Robotics: a new tool for education of subjects with cognitive diseases, in G. Chiazzese, M. Allegra, A. Chifari & S. Ottaviano (Eds.), Methods and Technologies for Learning, WIT Transaction on Information and Communication Technologies, Vol. 34, WIT Press, Southampton (UK), pp. 563-567.
Caci B., D’Amico A., Cardaci M. (2002). Costruire e Programmare Robots. Resoconto di un’Esperienza Pilota, in Tecnologie Didattiche, 27-3, pp. 36-40.
Caci B., D’Amico A., Cardaci M., (2004). New frontiers for psychology and education: robotics. Psychological Reports, 94, pp. 1327-1374.
Cardaci M., Caci B., D’Amico A. (2003). Giocare e Pensare con i Robot. Strategie di problem-solving a confronto. Proceeding Giornata AIP sul Pensiero, Firenze, 12 Giugno.
Harel I., Papert, S. (1991). Constructionism, Ablex Publishing Corporation, Norwood, New Jersey.
Leroux, P. (1999). Educational Robotics. International Journal of Artificial Intelligence in Education, 10, pp. 1080-1089.
Papert, S. (1980). Mindstorms: children, computer, and powerful ideas. Basic Books, New York.
Papert, S. (1991). Situating Constructionism, in Harel I. and Papert S. (eds) Constructionism, Ablex Publishing Corporation, Norwood, New Jersey, 1991.
Papert, S. (1993). The Children’s Machine. Rethinking school in the age of computer, Basic Books, New York. (trad. it. I bambini e il computer. Nuove idee per i nuovi strumenti dell’educazione – Rizzoli 1994).
Piaget, J., Inhelder, B. (1966). La Psychologie de l’enfant , PUF, Parigi (trad. it. La psicologia del bambino, Einaudi, Torino, 1970).
Smorti, A.(1994). Il pensiero narrativo, Giunti, Firenze.
Turkle, S., Papert, S. (1992). Epistemological pluralism and the revaluation of the concrete. Journal of Mathematical Behavior, 11(1), pp. pp. 3-33.

* Barbara Caci è Dottore di ricerca in Psicologia Generale e Clinica. Attualmente è Assegnista e svolge attività di ricerca presso il Dipartimento di Psicologia dell’Università degli Studi di Palermo occupandosi dei correlati psicologici delle nuove tecnologie (robotica, Web Psychology).
Antonella D’Amico, Dottore di ricerca in Psicologia, è ricercatore presso il Dipartimento di Psicologia dell’Università degli Studi di Palermo e si occupa dello studio dei processi cognitivi ed emotivo-motivazionali inerenti l’apprendimento e della riabilitazione cognitiva dei soggetti con disturbi di apprendimento.
Maurizio Cardaci è Professore Ordinario di Psicologia della Personalità presso la Facoltà di Scienze della Formazione dell’Università degli Studi di Palermo. Coordinatore dell’Unità di ricerca in “Psicologia Sperimentale e Scienze Cognitive”, svolge ricerche nell’ambito delle scienze cognitive presso il Dipartimento di Psicologia e presso il Centro Interdipartimentale di Tecnologie della Conoscenza dell’Università degli Studi di Palermo.


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