Organizzazione del Modulo

• Destinatari e contesto

• Struttura di un'unità didattica

Destinatari e contesto didattico

Il percorso didattico è pensato per una classe del terzo anno delle scuole medie superiori (in particolare Liceo Scientifico, Liceo Scientifico Tecnologico o Istituto Tecnico Industriale), quando gli allievi hanno già maturato alcune conoscenze di base di matematica utili per la comprensione dei principi di funzionamento di vari strumenti di calcolo (ad esempio, similitudine dei triangoli, i logaritmi, il calcolo proposizionale, ecc). Inoltre, può risultare utile una minima esperienza degli allievi con un linguaggio di programmazione (ad esempio, il Pascal).

Il lavoro presentato in questo modulo può essere affrontato nell'ambito di in un'area di approfondimento o in un'area di progetto.

La maggior parte del modulo può essere sviluppata dall'insegnante di Matematica, oppure dall'insegnante di Informatica.

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Struttura di un'unità didattica

Ciascuna unità didattica inclusa nel modulo è dedicata ad un aspetto specifico dell'evoluzione degli strumenti di calcolo (strumenti di calcolo, personaggi, tecnologie, ecc.) e la trattazione degli argomenti in essa considerati in classe può richiedere una o più lezioni.

Nel documento integrale la descrizione di ogni unità didattica da trattare è strutturata nel seguente modo:

• prerequisiti: sono indicate le conoscenze e le capacità richieste agli studenti per affrontare l'unità; dal momento che i temi considerati nel modulo sono correlati a numerosi argomenti che generalmente vengono trattati in momenti diversi del corso di studi delle superiori (e in discipline diverse), è compito dell'insegnante scegliere il giusto livello di approfondimento per ciascun concetto, adattandolo alle conoscenze e alle capacità maturate dagli allievi;

• obiettivi: sono specificati gli obiettivi didattici che si intende perseguire con lo svolgimento dell'unità;

• tempi: è indicato il numero di ore approssimativamente richiesti per il trattamento dell'unità;

• riferimenti bibliografici generali: sono riportati i riferimenti (libri o siti web) utili per reperire la descrizione degli strumenti e degli aspetti trattati nell'unità; in tali riferimenti è possibile rintracciare anche le figure adatte per completare la trattazione dell'unità didattica; altri riferimenti bibliografici particolari sono indicati nelle descrizioni dedicate a ciascuno strumento di calcolo considerato;

• contenuti: sono descritti i concetti e gli strumenti di calcolo trattati nell'unità; in questo documento non viene fatta una descrizione sistematica dei contenuti, preferendo rimandare gli approfondimenti alla bibliografia e ai siti web.

• modalità didattiche: è illustrato il tipo di attività didattica che l'insegnante può adottare in classe per presentare le varie nozioni; per lo studio di alcuni strumenti di calcolo è stata proposta anche la realizzazione in aula di tali strumenti; in questa parte vengono suggeriti anche i lavori domestici che l'insegnante può assegnare agli studenti per approfondire il tema considerato; alcuni di questi lavori domestici consistono nella realizzazione di strumenti di calcolo;

• materiali: sono indicati gli strumenti di calcolo o le parti di computer da mostrare agli allievi per presentare i vari aspetti della storia dell'informatica; per gli strumenti non disponibili o che non possono essere reperiti vengono indicate le figure (e i riferimenti bibliografici) che possono essere impiegate per la trattazione.

Nel dialogo educativo con la classe si possono adottare vari tipi di attività didattiche. In generale, è preferibile diversificare le modalità con cui si intende favorire l'apprendimento cercando di dare allo studente un ruolo attivo nel processo di apprendimento. L'efficacia didattica la si raggiunge non solo presentando le idee in modo chiaro, completo e ben argomentato, ma cercando di tenere alto il coinvolgimento e l'interesse dello studente. Per questa ragione, oltre alla lezione frontale di tipo tradizionale sono state considerate altre modalità didattiche che coinvolgono la partecipazione dell'allievo. Inoltre, la ricchezza di modalità didattiche è importante per il fatto che gli studenti possono avere diversi stili di apprendimento: certi studenti sono in grado di apprendere bene da un libro o da una lezione frontale, altri studenti preferiscono invece una lezione più interattiva o di tipo sperimentale. Le modalità didattiche che sono state considerate nello svolgimento di questo modulo includono:

• lezione frontale: l'insegnante descrive e presenta direttamente i temi delle unità didattiche, mentre gli allievi ascoltano e prendono appunti;

• lezione interattiva: l'insegnante discute insieme agli allievi le idee fondamentali per lo sviluppo dei computer sollecitando una partecipazione attiva degli allievi nel dialogo educativo; il ruolo dell'insegnante è quello di porre domande agli allievi in modo che essi pervengano con un certo grado di autonomia alla comprensione dei concetti desiderati;

• lezione con lavoro di gruppo: la classe viene suddivisa in gruppi che procedono in modo autonomo nello svolgimento di determinati compiti assegnati dall'insegnante (ad esempio, la realizzazione e lo studio un certo strumento di calcolo);

• lezione nel laboratorio di informatica: per lo studio di alcuni aspetti (ad esempio, il software) può essere utile coinvolgere la classe in una esercitazione su PC nel laboratorio di informatica con l'ausilio di alcuni pacchetti applicativi (per esempio, Derive per il calcolo matematico, ambiente di programmazione per il Pascal, ecc);

• lezione di tipo sperimentale: per lo studio di alcuni principi fisici o matematici sottostanti al funzionamento degli strumenti di calcolo può essere utile proporre agli allievi lo svolgimento di determinati esperimenti in laboratorio; in particolare, queste lezioni possono essere svolte nel laboratorio di Fisica (o di Tecnologia).

Nelle lezioni di tipo frontale, l'efficacia della presentazione può essere migliorata utilizzando la lavagna luminosa (o il video proiettore, o il proiettore di diapositive) per illustrare concetti o figure inerenti l'evoluzione degli strumenti di calcolo. Normalmente le figure verranno impiegate solo in mancanza di oggetti idonei per presentare un determinato aspetto dell'evoluzione dei calcolatori. In generale, conviene realizzare testi descrittivi, schemi, grafici o figure utili per aiutare lo studente nella comprensione degli strumenti di calcolo considerati; è bene comunque evitare testi descrittivi troppo verbosi.

Infine, si ritiene che la costruzione diretta di strumenti di calcolo da parte degli allievi abbia una particolare efficacia didattica per il tipo di coinvolgimento richiesto e per il fatto che il corretto funzionamento di uno strumento richiede quasi sempre una buona comprensione dei principi che stanno dietro a tale strumento. Pertanto, come si è già detto, nelle unità didattiche sono presenti diverse proposte orientate alla realizzazione di strumenti da parte degli allievi.

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Materiale didattico utilizzato

Per l'approfondimento dei temi trattati in questo modulo sono disponibili numerosi testi. Nella bibliografia inclusa nel documento viene suggerita una selezione di testi che possono essere impiegati come riferimento per la preparazione delle lezioni e del materiale didattico. L'insegnante può inoltre reperire una grande quantità di informazioni sui numerosi siti internet disponibili sull'argomento. Anche di questi viene data una selezione in fondo al documento. Naturalmente, nella preparazione dei contenuti è bene che l'insegnante valuti quali aspetti tecnologici che è opportuno da trattare realizzando descrizioni commisurate al livello della classe e al tempo a disposizione per trattare il modulo. Nel sito dedicato alla mostra Numeri e Macchine ciascun strumento di calcolo viene presentato con una descrizione abbastanza sintetica.

Come è stato già detto, si è cercato di impostare lo sviluppo del modulo facendo ricorso a strumenti di calcolo che verranno portati in classe e illustrati dall'insegnante, o verranno ricostruiti dagli allievi stessi. A questo proposito, si osserva che molti degli oggetti impiegati per lo svolgimento del modulo possono essere facilmente acquistati (ad esempio, pile, lampadine, relè, filo elettrico per la realizzazione di semplici circuiti logici si possono facilmente reperire in negozi di materiale elettrico) o possono essere costruiti utilizzando materiale di uso comune (ad esempio, righelli di legno, creta, spago, ecc). Altro materiale di tipo elettronico può essere reperito nelle fiere di elettronica dedicate al materiale di surplus o di antiquariato. Altri oggetti, come calcolatrici meccaniche o elettromeccaniche, ingranaggi di orologi meccanici, ecc. possono essere trovati nelle fiere di antiquariato.

Per tutti gli oggetti storici che non possono essere direttamente recuperati, l'insegnante può far uso di trasparenze o diapositive con le figure degli strumenti di calcolo da presentare. A questo proposito, molte delle figure suggerite nelle varie unità possono essere facilmente rintracciate nei testi indicati in bibliografia. Altre figure possono essere reperite su internet nei siti dedicati alla storia dell'informatica e della matematica (si veda, ad esempio, l'elenco di siti proposti in fondo al documento).

Il materiale che si intende presentare nel percorso didattico include approssimativamente:

• oggetti presentati dall'insegnante: n. 120;

• trasparenze con testi descrittivi e figure: n. 150 fogli

Per una più efficace presentazione dell'unità dedicata al software, si propone di utilizzare il laboratorio di Informatica con calcolatori PC che abbiano installato le applicazioni indicate nell'unità.

Per le attività didattiche in cui si propone la realizzazione e la sperimentazione di alcuni strumenti di calcolo (ad esempio, i regoli calcolatori) o lo studio di alcuni principi fisici (ad esempio, i circuiti logici) può essere utile fare uso del laboratorio di Fisica (o del laboratorio di Tecnologia).

Nella parte dedicata ai circuiti integrati verrà fatto uso di microscopi (di tipo normale) per la visione ingrandita dei chip di alcuni circuiti integrati.

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Valutazione degli allievi

In generale, la valutazione dell'apprendimento degli allievi costituisce un momento fondamentale dell'attività didattica assumendo la funzione di strumento regolatore dei processi di insegnamento e di apprendimento. Per questo modulo la verifica del raggiungimento degli obiettivi può essere scritta, orale o sotto forma di test anche di tipo strutturato. Comunque, dal momento che l'attività didattica proposta prevede spesso un tipo di lezione interattiva con discussione, si ritiene che numerosi elementi di valutazione possano essere raccolti nell'ambito di tale modalità didattica. Altri elementi di valutazione possono poi derivare dal lavoro (anche domestico) proposto agli allievi per la ricostruzione di diversi strumenti di calcolo.

Per quanto riguarda i criteri da seguire per la valutazione del livello di apprendimento, le eventuali verifiche (scritte ed orali), oltre ad evidenziare la conoscenza di determinati contenuti, dovranno testare la comprensione dei principi fondamentali alla base dei diversi strumenti di calcolo, la correttezza espressiva e le capacità di intuizione dello studente. I parametri essenziali per la valutazione saranno:

• conoscenza degli argomenti oggetto dello studio: solo mnemonica o più approfondita con comprensione reale dei concetti presi in esame;

• capacità di ragionamento nella comprensione del funzionamento degli strumenti matematici considerati nel modulo;

• abilità di sintesi e di analisi dei concetti trattati nel modulo con possibilità di collegamenti logico-deduttivi;

• esposizione chiara, corretta ed organica con uso preciso del linguaggio e della relativa simbologia.

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