Istituto Gae Aulenti

Un’altra alternanza scuola lavoro è possibile: come sono nati i robot intelligenti Ent, Cartesio e Beppe

Ent è un robot a forma di albero che difende le coltivazioni dagli attacchi degli animali. Insieme a Cartesio, il robot che assiste gli anziani, e a Beppe il sommelier nascono dalle mani e dalle menti degli studenti dell’Istituto Superiore Gae Aulenti (Biella). I percorsi che ne hanno consentito la realizzazione

30 Mar 2022
Annalisa Buffardi

Ricercatrice, Indire - Istituto Nazionale di Documentazione, Innovazione e Ricerca Educativa

Ent è un robot, ha la forma di un albero e difende la terra e le coltivazioni dagli attacchi degli animali che potrebbero danneggiarle: quando li vede è in grado di riconoscerli e di riprodurre i versi dei loro predatori, per provocarne l’allontanamento. Inoltre, monitora le condizioni del terreno per preservarne lo stato di salute, anche gestendo le irrigazioni nei modi e tempi corretti, per evitare lo spreco di acqua.

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Ent il robot e i modelli innovativi di alternanza scuola lavoro

Ent è un sistema intelligente nato dalla progettazione, dalle mani e dalle menti degli studenti dell’Istituto di Istruzione Superiore Gae Aulenti (Biella). I ragazzi lo hanno realizzato, insieme ai loro docenti, nei laboratori scolastici dell’Istituto durante le ore di (ex) Alternanza Scuola Lavoro. Oltre ad Ent, le classi degli Istituti Tecnici e Professionali del Gae Aulenti[1] hanno inoltre sviluppato ulteriori robot intelligenti, mettendo a frutto competenze tecniche già acquisite durante il percorso scolastico, applicando conoscenze e teorie, ricercando e sperimentando soluzioni pratiche, anche interrogandosi sui possibili usi sociali delle loro creazioni. Per quest’ultimo aspetto, gli studenti hanno collaborato con i partner territoriali coinvolti nelle attività. Ad esempio, con la casa di cura Domus hanno condotto uno studio per approfondire le principali esigenze di anziani e disabili. A partire dai loro bisogni, hanno progettato la versione del robot che ha preso il nome di Cartesio, specializzato nell’assistenza alle persone fragili.

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Istruzione

L’esperienza del Gae Aulenti è uno dei casi di studio analizzati nel corso dell’indagine condotta da Indire nell’ambito del progetto Modelli Innovativi di Alternanza Scuola Lavoro, per il Programma Operativo Nazionale PON per la Scuola 2014-2020.

L’indagine aveva l’obiettivo di esplorare l’incontro tra mondo della scuola e mondo del lavoro, orientando lo sguardo nella direzione di una relazione proiettata al futuro, sul versante sociale e culturale, economico e produttivo. In quest’ambito sono stati esplorati 10 casi sul territorio nazionale, selezionati tra esperienze scuola-lavoro orientate allo sviluppo di prototipi, prodotti o servizi[2].

Tra i principali elementi di attenzione emerge la capacità progettuale e l’uso dei laboratori scolastici, il riferimento a reti consolidate di relazioni, che nutrono le partnership territoriali ed aziendali, la contaminazione di competenze e l’agire collaborativo, che include le tecnologie non solo come strumenti ma come risorsa per sviluppare idee e progetti nella direzione del benessere e della sostenibilità, individuale e collettiva.

Le competenze dei ragazzi

Tra i diversi elementi, appare qui interessante focalizzare il punto di vista dei giovani studenti coinvolti nelle attività.

Il primo elemento da rilevare investe il fronte delle competenze e per quel che riguarda i ragazzi si pone innanzitutto come scoperta di sé e di “poter fare”. Ciò ricorre nelle esperienze analizzate a livello nazionale ed emerge con particolare evidenza anche tra gli studenti del Gae Aulenti. Come sintetizzano alcuni di loro: «sembrava una cosa fantascientifica, invece il professore ci ha detto: «si può fare»; «poi […] quando scopri invece quello c’è dietro, dici: ci voleva così poco?»; «sembrava impossibile e invece noi lo abbiamo fatto […] il professore ci ha aperto gli orizzonti».

L’indagine e il punto di vista degli studenti

I ragazzi intervistati che hanno partecipato alle attività raccontano le fasi di un lavoro svolto in collaborazione, con i compagni di classe e con gli studenti degli altri indirizzi. Su questo versante, dalla loro narrazione emerge non solo la descrizione di una metodologia di lavoro, quanto piuttosto la dinamica di contaminazione tra i diversi ambiti nonché la consapevolezza di un pensiero sistemico, che guarda alla complessità dei processi. Come affermano alcuni studenti: «la collaborazione permette appunto di riunire vari ambiti e collegarli fra di loro, potendo capire anche quali sono i problemi, gli effetti positivi e negativi che ogni cosa, collegate fra di loro possono dare assieme (…) Poi proprio il fatto di collegare magari l’elettronica con la meccanica permette di poter capire alcuni problemi che presi singolarmente non si possono notare (…). Secondo me questa è la parte fondamentale, la collaborazione non solo tra persone, ma anche, appunto in ambito lavorativo, tra più settori» (F). « Dieci menti al posto di una per risolvere un problema è meglio. (…) poi c’è stata anche una collaborazione tra classi…lui è di quinta, noi di quarta, loro sono di terza…negli anni c’è stata una sinergia e un passaggio di idee…perché comunque quelli più grandi devono lasciare posto…e i più piccoli bisogna aiutarli» (D.). I ragazzi raccontano di «una esperienza condivisa collettivamente, chi era un po’ più bravo, ad esempio nel programmare quella determinata applicazione faceva quello, poi parlava con chi, invece, come me, ad esempio, lavorava praticamente sui tasti per fare in modo di collegare, di trovare un riscontro in entrambi i campi» (R.). «Per il robot sommelier abbiamo chiesto ai nostri colleghi anche dell’agrario per avere anche delle informazioni sulla composizione chimica di un vino» (D.).

Gli studenti esprimono spesso entusiasmo nella scoperta delle possibilità trasformative delle tecnologie, di poter applicare conoscenze e teorie, e di poter realizzare essi stessi qualcosa di utile. Altrettando evidente, nelle narrazioni dei ragazzi, appare la dimensione dell’impegno necessario per portare avanti il progetto, nello studio e nella parte pratica, che nelle attività procedono sempre parallele. Nelle prime fasi, come emerge dalle interviste, è necessario approfondire concetti e conoscenze per poter tradurre l’idea in azione. Successivamente, occorre studiare ed esaminare singoli aspetti per poter risolvere i problemi e i malfunzionamenti che si verificano, oppure per perfezionare il prodotto. G. sintetizza così il percorso: «i passaggi principali, secondo noi, che dovevano essere fatti erano: analizzare il problema, quindi studiare il problema, formulare qualche teoria-ipotesi, lavorare su queste teorie, vedere se erano valide o meno. Se erano valide si continuava per migliorare, se non erano valide si ritornava all’analizzare il problema, cercare nuove soluzioni».

Le applicazioni sociali delle tecnologie

Tale processo coinvolge innanzitutto l’ambito delle applicazioni sociali delle tecnologie, tema che ricorre tra i diversi casi analizzati in ambito nazionale. Docenti e dirigenti ascoltati evidenziano, infatti, la particolare necessità di accompagnare i ragazzi a comprendere i possibili usi delle tecnologie e il modo in cui esse possono essere utilizzate al servizio del benessere individuale, sociale, ambientale. Anche a Biella questo aspetto è particolarmente evidente.

Gli studenti raccontano che con i loro insegnanti hanno valutato le diverse possibilità tecniche e applicative, confrontandosi e lavorando insieme durante le fasi di ideazione, progettazione e realizzazione. Spiegano che con i loro docenti hanno discusso possibili destinazioni d’uso su cui indirizzare la progettazione dei “loro” robot intelligenti, ipotizzandone diverse applicazioni sociali. Lo sviluppo è stato quindi orientato intorno ai possibili utilizzi, poi messi in pratica nelle varie declinazioni del prodotto. Come afferma anche F. «tutti i progetti partono da un problema principale da dover risolvere- Anche per quanto riguarda il robot Ent, il problema era quello ambientale e agricolo, per quanto riguarda l’azienda che ci aveva richiesto le schede per lo scambio di dati (…), in questo caso, il nostro robot dovrebbe scambiare i dati per permettere il minore spreco di acqua e di energia. E, comunque, oltre allo scopo ambientale, c’è anche un ritorno economico». Il robot Ent è stato quindi progettato a partire dalle problematiche riscontrate dagli agricoltori, che gli studenti hanno ascoltato e osservato nelle prime fasi di ricognizione per comprendere le esigenze e porre in essere le migliori soluzioni tecniche («il robot Ent dovrebbe spostarsi per le campagne, e spesso non c’è la possibilità di avere una connessione a Internet. Di conseguenza deve poter parlare, comunicare e imparare, anche offline»).

Cartesio, il robot che assiste gli anziani

Cartesio, il robot che assiste gli anziani, nasce invece a partire dalle interviste che gli studenti hanno condotto con gli anziani della casa di cura partner del progetto e, come raccontano gli stessi studenti, anche in questo caso la progettazione è stata guidata dalle necessità concrete dei destinatari, dai «problemi che le persone incontrano […]. Le soluzioni le abbiamo disegnate addosso a quei problemi» (F). Funzionalità e scelte tecniche sono state orientate dagli esiti di tale fase di ricognizione, ad esempio «con la chatbot, che abbiamo programmato, è stato affrontato il problema dei comandi, perché se una persona non può alzarsi per andare ad accendere una luce, un robot può arginare questo problema tramite un comando vocale, che non richiede uno sforzo, diciamo così». (D.).

Beppe il robot sommelier

Le aziende partner hanno svolto un ruolo centrale nell’aiutare i ragazzi a definire le esigenze. Il robot chiamato Beppe il sommelier offre ulteriori spunti in tal senso. In questo caso, gli studenti hanno lavorato con una azienda di distribuzione dei vini: «ci hanno detto anche loro quali problematiche potevano avere, anche a livello di agricoltori: magari tenere un conto aggiornato di quanto si produce, le analisi importanti da fare, perché il Robot Sommelier può eseguire anche più analisi del vino, il Ph, i solfiti, la temperatura, la colorazione del vino… e tenere proprio un conto aggiornato per migliorarsi» (D.).

La ricerca di soluzioni open source è un ulteriore aspetto sul quale gli studenti si sono particolarmente soffermati nella realizzazione delle attività. Anche in questo caso, alla principale esigenza di non disporre di un significativo budget da investire, si è affiancata la motivazione sociale di voler realizzare un prodotto che potesse poi essere disponibile sul mercato con costi contenuti: «i costi devono essere bassi perché […] ci sono molte aziende che guadagnano molti soldi sulle disabilità» (G).

Tra i diversi casi, sul territorio nazionale, basati sulla realizzazione di prodotti tecnologici tali posizioni ricorrono nei racconti degli studenti, che parlano con orgoglio di prototipi sviluppati attraverso il riuso e la progettazione basata su risorse open source.

Nello sviluppo delle attività, i ragazzi si confrontano inoltre, quindi, con le potenzialità delle tecnologie e sul loro sviluppo, illustrano le potenzialità del «database…di tutti i dati che questi vari robot possono fornire» (F.) E, come affermano anche G. e D. hanno capito che «ci sarà un progredire della tecnologia. il nostro robot Ent può apprendere, può sembrare “finito”, ma negli anni ci sarà un’evoluzione; «è una intelligenza che si amplia». «Oggi può dire dieci cose, domani cento, imparando nuove frasi».

Il mondo tecnologico che gli studenti conoscono durante tali progettualità è dunque quello aperto, collaborativo e che, per citare Neil Gershenfeld consente di realizzare “più o meno ogni cosa” e conduce verso direzioni intelligenti per la comunità e per l’ambiente, motivato da obiettivi di crescita sociale ed ecologica.

In questo processo, il ruolo dei docenti appare centrale come guida verso nuove conoscenze e nuovi interrogativi, oltre che per accompagnare anche concretamente gli studenti alla realizzazione dei prodotti. Gli studenti evidenziano che «loro erano sempre pronti ad aiutarci» (G.), «Con i docenti c’è sempre stato un rapporto di scambio, di opinioni, aiuti. Nel caso di problemi o di difficoltà che, anche con tutta la buona volontà non riuscivamo a risolvere (R.) «un conto è vederlo a scuola (…) ad esempio, andare a Roma, al Maker Fair, piuttosto che a Pisa, tutte queste manifestazioni, (…) abbiamo avuto modo di vederli anche fuori dall’ambito scolastico…si creano anche dei momenti in cui.. “si rompe il ghiaccio” (E.).

Il ruolo dei docenti

Nelle esperienze analizzate, i docenti rappresentano un ponte immediato tra le diverse attività svolte con i partner, favorendone inoltre la prosecuzione in aula. Ai diversi livelli, con gli studenti e con le aziende, animano il percorso, ad esempio ricercando con i ragazzi le soluzioni più innovative già presenti sul mercato per rispondere alle esigenze di perfezionamento del prototipo; spingendo i ragazzi all’analisi delle problematiche e alle possibili soluzioni; indirizzando il percorso attraverso i collegamenti tra le azioni pratiche, le tecniche apprese, le conoscenze vecchie e nuove, aprendo verso nuove prospettive per il futuro.

In molti casi, si tratta di passioni da coltivare ancora in un campo protetto e assistito dai loro docenti. Tra gli studenti che hanno progettato Ent, G. racconta di aver comprato una scheda Arduino, dopo le prime attività realizzate a scuola: «ho iniziato a programmare a casa (…) mi piace, credo anche che la passione ci spinga (…) e, se trovo un riscontro negativo su una progettazione che ho fatto a casa chiedo al prof. e mi faccio aiutare». G. descrive inoltre un «progetto personale di noi ragazzi (…) si parla dello sviluppo delle intelligenze artificiali, anche dentro le automobili (…), stiamo ancora mettendo le basi». I ragazzi raccontano che il primo passaggio per prevederne uno sviluppo sarà quello di sottoporlo ai loro docenti per poterlo avviare con la stessa scuola. E nel frattempo, alcuni di loro già sono stati coinvolti. Come raccontano docenti e studenti, «i ragazzi si incontrano fuori scuola (…) E noi come docenti (…) siamo sempre disponibili, quelli di noi che vogliono partecipare, lo fanno, li incontrano, li supportano».

Conclusioni

Come nei diversi altri casi di studio analizzati a livello nazionale, anche nel caso dell’Istituto Gae Aulenti le scelte per il futuro dei ragazzi appaiono varie. Il desiderio di impegnarsi lavorativamente è diffuso, e lo è altrettanto l’opzione di proseguire gli studi attraverso percorsi universitari. Una possibilità che, in diversi casi esplorati sul territorio nazionale, appare ai ragazzi praticabile a partire dalle esperienze condotte durante il percorso scolastico. Come afferma G.: «l’università, io l’ho sempre vissuta, come un qualcosa di difficile e impossibile (…) In realtà, mettendo mano a questi progetti, vedo che è soltanto questione di impegno. (…) ora per me l’università sarebbe un modo per approfondire queste cose di cui mi sono appassionato a scuola. (…) Se prima pensavo di voler andare in azienda a lavorare e basta, adesso penso anche che queste cose le possa approfondire e diventare un giorno un ingegnere che fa queste cose».

  1. Le attività sono state svolte dagli studenti delle classi terze, quarte e quinte dell’Istituto Tecnico indirizzo “Agraria, Agroalimentare e Agroindustria” e dell’ Istituto Professionale indirizzo “Manutenzione e Assistenza Tecnica. Il progetto ha ricevuto il “Premio Speciale Ministero dell’Ambiente e della tutela del territorio e del mare” nell’ambito delle Olimpiadi di Robotica 2019.
  2. Si ringraziano tutte le comunità scolastiche per l’accoglienza e la disponibilità. Tra gli altri casi studiati, sono state qui presentate le esperienze dell’IIS Costanzo, Decollatura (Cz) (T-health https://www.agendadigitale.eu/sanita/la-t-shirt-intelligente-fatta-a-scuola-il-progetto-di-due-istituti-calabresi/) e dell’IIS Ferrari, Maranello (MO), Il Celerifero https://www.agendadigitale.eu/scuola-digitale/fare-della-scuola-un-luogo-dellinnovazione-e-possibile-il-progetto-il-l’celerifero/

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