|
L'Informazione entra in Macchina
INTRODUZIONE
|
 |
Diana BittoLiceo Scientifico “N. Copernico” di Udine
|
Con l’avvento delle nuove tecnologie si è andata modificando, specialmente da parte delle nuove generazioni che non hanno vissuto il momento delle rivoluzione informatica, l’ottica rispetto alla quale relazionarsi con le macchine.
Le finestre di dialogo dei computer, la grafica sempre più perfetta dei videogiochi, una diffusa produzione letteraria e cinematografica di tipo fantascientifico e i progressi della robotica hanno generato una cieca fiducia nell’elettronica e, a livello didattico, demotivato lo studio delle materie scientifiche e l’analisi dei problemi.
L’obiettivo di questa unità è di ridefinire il rapporto uomo-macchina promuovendo una maggiore consapevolezza del ruolo e dei limiti delle macchine (elaboratori di informazioni) rispetto all’uomo (ideatore di algoritmi).
Il presente lavoro è stato sperimentato in una prima classe del biennio ed ha come punto conclusivo lo studio della struttura e della logica di una calcolatrice tascabile elementare.
Constatato che essa risulta ampiamente diffusa anche in ambito scolastico e che è risultato inutile o per lo meno difficile limitarne l’uso, si è ritenuto opportuno sfruttare la presenza di tale strumento per le seguenti motivazioni:
§ Vista l’età degli allievi, è ancora necessaria una certa manipolazione degli oggetti e la calcolatrice con la sua lentezza e la necessità di un lavoro sequenziale appare come l’oggetto che meglio si presta alla fase concreta dell’apprendimento di alcuni concetti astratti.
§ Le modalità di elaborazione della calcolatrice nella sua versione elementare offrono spunti per una riflessione sulla struttura delle espressioni numeriche e le relative proprietà delle operazioni.
§ Lo studio della parte hardware, per quanto semplificato, non solo fa cogliere i legami fra tecnologia e logica proposizionale, ma può costituire un mediatore estremamente efficace per l’assimilazione di concetti come variabile, espressione letterale, semplificazione di espressioni.
§ È bene che gli alunni sappiano utilizzare correttamente uno strumento che negli anni seguenti dovranno usare in molti ambiti scolastici e non.
§ Visto che calcoli e rilevamento di misure si svolgono ormai prevalentemente con strumenti elettronici, la calcolatrice si presta bene ad una indispensabile riflessione sull’insieme numerico “real” e sulle implicazioni dell’uso di tale insieme a livello di approssimazioni e di correttezza di calcolo.
§ La conoscenza della sua struttura e della logica interna offre un importante aggancio, nelle classi con sperimentazione informatica, all’illustrazione dell’hardware e delle potenzialità di un computer.
§ Nello stesso tipo di classi con gli esercizi di informatica povera si può ottenere una buona base per l’assimilazione di concetti come l’assegnazione e i contatori che spesso gli allievi apprendono e usano con difficoltà.
Destinatari
L’unità è stata pensata e sperimentata con allievi del primo anno del biennio delle medie superiori, ma, con opportune limitazioni, potrebbe essere utilizzata anche da un corso delle medie inferiori.
Contenuti
Analizzando l’interazione uomo-macchina è inevitabile introdurre uno studio su come avvenga la comunicazione. È stato a tal fine preparato un primo modulo, di 6 ore, che si propone di studiare anche dal punto di vista storico, questo particolare tipo di comunicazione asimmetrica e le possibili modalità di codifica.
In un secondo modulo, di altre 6 ore, viene approfondito il discorso in relazione alla comunicazione con e tra dispositivi che utilizzano l’energia elettrica. Viene quindi posta l’attenzione su circuiti elettrici e reti logiche ed il loro utilizzo anche per progettare componenti elementari di un computer.
Il terzo modulo, di ulteriori 6 ore, sfrutta il lavoro precedente per illustrare la struttura e il conseguente funzionamento di una calcolatrice elementare, cercando di dedurre da questo studio le potenzialità ma anche i limiti degli strumenti elettronici.
È comunque importante osservare che gli argomenti affrontati possono generare alcune ricadute particolarmente significative anche nello studio della matematica curricolare.
Ne sono esempi:
| nel primo modulo: | lettura, comprensione e formalizzazione di problemi, i concetti di sintassi e semantica in un linguaggio formale; |
| nel secondo modulo: | il significato di isomorfismo, di semplificazione e di equivalenza; |
| nel terzo modulo: |
la numerazione e
il calcolo binario, la funzione delle parentesi nelle espressioni, |
Docenti coinvolti e dimensione dei gruppi
Docenti di matematica con eventuali interventi interdisciplinari dei docenti di lettere e disegno. Gruppi classe.
Metodologie
I percorsi didattici prevederanno l’uso della didattica per concetti (vedi Appendice) con:
- conversazioni cliniche
- interviste guidate
- lezioni frontali
- lavori di gruppo
Prerequisiti e obbiettivi
A seconda del tempo a disposizioni e del percorso curricolare scelto dal docente i tre moduli possono essere affrontati singolarmente o in sequenza. per questo motivo si preferisce elencare i relativi prerequisiti ed obbiettivi all'inizio di ogni modulo.
Materiali e attrezzature
Carillon e macchine affini
Materiale elettrico di vario genere
Lavagna luminosa e computer
Scansione temporale
I tre moduli di lavoro prevedono un impegno di sei ore ciascuno. Si prevede di svolgere gli argomenti con cadenza di un’ora settimanale in modo da poter presentare contemporaneamente alcuni argomenti del programma curricolare di matematica che costituiscono parte integrante del presente lavoro ma che, proprio in quanto curricolari, vengono posti nei prerequisiti.
La portata dell’intervento risulta quindi alquanto distribuita nel tempo ma l’aver riservato un’ora settimanale dovrebbe mantenere una certa continuità del discorso.
È auspicabile che il primo modulo venga introdotto già in fase di accoglienza in quanto lo studio della comunicazione può costituire un utile argomento trasversale ed offrire agganci a numerosi temi propri dell’accoglienza come il metodo di studio, la lettura e l’ascolto consapevoli, visione e percezione, ecc.
Collegamenti con altre unità del progetto
§ Le funzioni logiche nella pratica quotidiana
§ “Numeri e macchine” in classe
Organizzazione dell’unità di lavoro
L’unità è suddivisa in tre moduli.
All’inizio di ogni modulo, dopo una breve introduzione, sono presentati i relativi prerequisiti ed obbiettivi. Segue uno schema generale che descrive le fasi del lavoro ed è suddiviso in lezioni corrispondenti ciascuna ad un’ora di lavoro in classe (salvo la quinta del primo modulo).Per ogni ora viene suggerito un percorso facendo riferimento ad esperienze in classe attuate in anni precedenti.
Visto che, per questa unità, la didattica utilizzata dall’insegnante è quella per concetti, vengono spesso fatti riferimenti a questa metodologia (vedi Appendice).
Complementi per gli insegnanti e/o gli alunni ed esercizi vari sono posti alla fine di ogni modulo
Riguardo ad alcuni argomenti che non sono presenti in tutti i libri di testo sono stati approntati dei complementi e/o rimandi a siti Internet.
Gli strumenti presentati sono stati costruiti in parte dagli insegnanti, in parte dai tecnici della scuola. In appendice si possono trovare informazioni e suggerimenti per la loro costruzione e l’uso.
Verifiche
Vista la distribuzione settimanale dei contenuti si ritiene inevitabile effettuare verifiche parziali inserendo gli esercizi relativi a questa unità all’interno delle usuali verifiche di matematica.
Il tempo richiesto per le verifiche non rientra quindi nel computo delle ore previste.
Validazione
I moduli sono in parte indipendenti. Nel corso degli anni sono stati presentati a volte tutti, a volte solo in parte a seconda della situazione della situazione della classe riguardo ai tempi di svolgimento del corso tradizionale.
Nei confronti con altre classi seguite dalla stessa insegnante ma che non hanno effettuato la sperimentazione si è potuto rilevare quanto segue.
L’effettuazione del primo modulo ha indotto una riflessione sui linguaggi formali e sui risvolti sintattici e semantici, ne ha evidenziato la necessità e la trasversalità rispetto a tutte le materie del curricolo scolastico. È stata compresa la necessità dell’uso corretto dei termini in qualsiasi ambito e di conseguenza è migliorata la capacità di lettura e comprensione dei testi. Nelle classi con sperimentazione PNI ha migliorato la comprensione della struttura dei diversi tipi di dati evitando gli usuali errori nell’uso delle variabili.
Il secondo modulo ha fornito una motivazione ad alcune parti riportate nei testi in modo episodico, ha reso più divertente lo studio della logica formale introducendone una motivazione pratica che risulta la più interessante per gli allievi di questo livello scolare. Viste le scarse occasioni di effettuare esperienze di tipo manuale, gli strumenti usati od esaminati hanno costituito un mediatore estremamente motivante. La struttura usata per la rappresentazione delle reti logiche ha notevolmente migliorato la comprensione e l’individuazione delle proprietà delle operazioni, della struttura delle espressioni algebriche e dell’uso delle parentesi. Nelle classi con sperimentazione PNI ha fornito spunti per la corretta comprensione della struttura e della funzione delle periferiche di un computer e dell’uso delle funzioni booleane.
Il terzo modulo usa la diversità fra calcolatrici come mediatore. La ricerca della strada più breve ed efficiente sulla propria calcolatrice ha stimolato riflessioni e congetture abituando gli allievi a riflettere prima di iniziare ad usare una macchina. L’uso della simulazione ha migliorato la capacità di astrazione e, paradossalmente, il calcolo mentale. Nelle classi con sperimentazione PNI ha fornito un modello elementare ma efficace della struttura e della funzione della CPU di un computer. Per quanto riguarda l’avvio alla programmazione e un corretto uso dell’assegnazione e dei cicli, la comprensione e l’uso delle tabelle sono risultati di estrema utilità. Nei risultati delle verifiche di informatica si è sempre evidenziata infatti una notevole differenza tra chi aveva ben assimilato questa parte introduttiva e chi non l’aveva seguita con la dovuta attenzione.