Costruire Giocattoli Cibernetici

Costruire giocattoli cibernetici Costruire giocattoli cibernetici Riﬂessioni e proposte sull’esplorazione e programmazione di giocattoli computazionali per la scuola dell’infanzia

■ Edith K. Ackermann, Augusto Chioccariello, Stefania Manca, Luigi Sarti

I giocattoli computazionali stanno acqui- causalità, controllo, intenzionalità), lo svi- stando un peso sempre maggiore nei conte- luppo di modalità di pensiero astratto e sti caratterizzati da una elevata cultura tec- strutturato e di capacità di modellizzazione nologica e godono di una grande diffusione della conoscenza, ecc.; dovrebbe, inoltre, anche nelle fasce più giovani della popola- essere in grado di suscitare importanti e si- zione, specie quelle in età prescolare. Ma gnificativi interrogativi su temi quali viven- soprattutto suscitano negli adulti in genera- te e animato, oltre ad assolvere alla funzio- le, e in particolare in chi si occupa di pro- ne cognitiva di costruzione del sé e dell’i- blematiche educative, opinioni contrastanti. dentità individuale. C’è chi li ritiene un’ottima “palestra” per i Dall’altro lato, dovrebbe poter giocare un più giovani, che dovrebbero così prendere ruolo di mediazione e transazione culturale confidenza e prepararsi ad interagire con gli in grado di veicolare valori e letture del strumenti e i gadget del loro probabile fu- mondo, di produrre ed elaborare nuovi si- turo, diventandone al contempo protagoni- gnificati, di assolvere alla funzione sociale di sti nella progettazione e nella creazione e costruzione dell’identità collettiva e di un non limitandosi ad esserne solo utenti. Al- sistema di valori condiviso. tri, al contrario, denunciano i pericoli insiti Condizione necessaria, seppur non suffi- nel fatto che i più piccoli si accostino trop- ciente, perché le due funzioni sopra citate po presto ad espressioni tecnologiche pen- vengano assolte è che questi oggetti siano sate per un mondo di adulti e spesso finaliz- non solo ispezionabili (a differenza della 46 zate a promuovere la produttività piuttosto maggior parte dei giocattoli commerciali che la riflessione, col risultato di deprimere quali, ad esempio, Tamagotchi o Furby), la creatività e costringere lo spazio del gio- consentendo di entrare dentro sia ai mecca- co a dimensioni e percorsi ripetitivi. Com’è nismi di costruzione e assemblaggio che a ovvio, entrambe le posizioni sono in buona quelli che ne regolano il comportamento e misura giustificate, ed entrambe tuttavia l’interazione con l’esterno, ma soprattutto peccano di assolutismo. modificabili, consentendo la creazione di va- Può essere, forse, più interessante chiederci riazioni significative a partire da un modello quali caratteristiche possiamo evidenziare, dato o la produzione ex novo. In questo nel giocattolo in sé e nel contesto in cui senso, rivestono particolare interesse i gio- questo viene proposto al bambino, che ne cattoli il cui comportamento sia program- ottimizzino la valenza pedagogica e di cre- mabile, che coniughino cioè la generalità e la scita. A nostro avviso un buon giocattolo flessibilità del computer con la concretezza e computazionale, perché possa essere consi- la reattività degli automi (o robot). derato tale, dovrebbe poter assolvere a due Obiettivo del presente articolo è quello di importanti compiti: da un lato, rivestire un proporre alcune riflessioni su cosa possa e alto valore cognitivo, in grado di favorire, ad debba intendersi per un buon giocattolo esempio, l’apprendimento di concetti com- tecnologico, anche attraverso lo sviluppo di

27 plessi (quali feedback, auto-organizzazione, una proposta di utilizzabilità che sia in gra- TD numero 3-2002 Costruire giocattoli cibernetici

do di “rivestire” il giocattolo di una serie di Nella seconda parte, intitolata La fabbrica metodiche, interfacce, servizi, funzioni, di- dei robot, Augusto Chioccariello, Stefania spositivi software e hardware in grado di Manca e Luigi Sarti cercano di rispondere conferirgli appetibilità, usabilità, ispeziona- alla domanda: come rendere possibile per i bilità secondo una data granularità, e tratta- bambini la programmazione di costruzioni bilità da parte di bambini piccoli. cibernetiche? La composizione di program- L’articolo si compone di due parti distinte. mi, tradizionalmente considerata un’attività Nella prima, dal titolo Ambienti di gioco pro- specialistica, può essere affrontata anche da grammabili: cos’è possibile per un bambino di bambini, purché gli ambienti proposti siano quattro anni?, Edith K. Ackermann si occu- specializzati nella direzione delle caratteri- pa di analizzare quali aspetti della program- stiche del problema da risolvere; siano im- mazione possono essere di particolare inte- mediatamente operativi e sostengano il dia- resse per i bambini. Cosa vuol dire program- logo e la riflessione metacognitiva. Viene mare? Persone diverse associano a questa at- proposto un modello a regole per la defini- tività significati diversi. Inoltre, non tutti so- zione del comportamento di un robot, che no d’accordo sulle sue potenzialità per l’ap- instaura una relazione tra lo stato dei senso- prendimento. Ackermann propone di guar- ri e una sequenza di azioni. Comportamen- dare alla programmazione come a uno stru- ti complessi sono il risultato della composi- mento per esplorare concetti relazionali zione di comportamenti semplici. quali “controllo” e “agente”, ma soprattut- Poiché si tratta di una proposta rivolta a to in quanto specchio e finestra attraverso bambini piccoli, l’ambiente deve poter of- 47 cui i bambini possono entrare in relazione o frire modalità di accesso sia iconiche che te- dialogare con oggetti e persone, oltre che stuali e permettere di personalizzare i nomi con sé stessi nella relazione con interlocuto- e la rappresentazione grafica dei suoi ele- ri artificiali (in termini piagetiani, la capacità menti, in sintonia col significato antico di di “regolare gli scambi” col mondo1). In “dare nome” alle cose nel senso di control- questo contesto, la programmazione diven- larle. I bambini possono esplorare comporta un medium per dare ed eseguire ordini; tamenti esistenti (esempi precostituiti o svi- per costruire comportamenti autonomi o in- luppati da altri), adattarli alle loro necessità teragire con essi; per animare oggetti; per si- o crearne di nuovi. mulare comportamenti. Inoltre, la program- L’articolo descrive un kit di costruzioni ci- mazione può diventare un contesto ricco per bernetiche basato sul LEGO® MIND- esplorare le teorie dei bambini sulla mente STORMS™ e le caratteristiche di un am- propria, degli altri e delle creature artificiali. biente di sviluppo software che privilegia Vengono discusse sia le valenze della pro- approcci sociali basati sulla narrazione e la grammazione nello sviluppo cognitivo dei meta-riflessione. Vengono, inoltre, descritti 1 bambini che alcune indicazioni per la pro- alcuni progetti realizzati da bambini di cin- Piaget J. (1975), L’Equi- gettazione di ambienti di gioco programma- que e sei anni nelle scuole dell’infanzia del libration des structures co-

bili per bambini di quattro anni. Comune di Reggio Emilia. gnitives, Puf, Paris. 27 TD numero 3-2002 Ambienti di gioco programmabili: cos’è possibile per un bambino di quattro anni? La programmazione come “specchio” e “ﬁnestra” per entrare in relazione con gli oggetti e le persone

■ Edith K. Ackermann MIT School of Architecture, USA [email protected]

Ambienti di gioco programmabili: cos’è possibile per un bambino quattro anni? INTRODUZIONE ca le sue potenzialità nel promuovere l’ap- Apprendere a programmare alla scuola del- prendimento e lo sviluppo umano. Per alcu- l’infanzia? Perché? Che cosa ci può essere di ni la programmazione è l’attività di scrivere interessante in questo per un bambino? Che codice mentre per altri è una modalità di pen- cosa si può imparare? siero [Papert, 1980]. Alcuni ne percepiscono Questo articolo è rivolto ai ricercatori, ai il potenziale nell’aiutare i bambini ad affina- progettisti, agli educatori e ai genitori; tutti re il loro pensiero o a diventare “scienziati” questi hanno buone ragioni per interrogar- [Resnick et al, 2000]; altri ancora sottoli- si. Il mio scopo è quello di riesaminare il si- neano la sua capacità di favorire la creatività gnificato di programmare e di suggerire le umana [Barchi et al, 2001] e migliorare l’au- condizioni atte a rendere le attività ludiche to-espressione [Maeda, 2000]. di “programmazione” coinvolgenti per i Inoltre, la programmazione è una specie di bambini e ad aiutarli a controllare il loro Pigmalione: diventa quello che vuoi che sia. mondo e se stessi. Per uno scienziato, per esempio, si trasfor- Secondo il dizionario Webster, un programma in uno strumento con cui controllare il ma è “una sequenza logica di istruzioni per mondo (attraverso la simulazione). Allo un computer digitale”. Programmare, scrittore serve per creare nuove forme di quindi, è l’azione di scrivere tale sequenza narrativa o per costruire un mondo virtuale. logica perché venga eseguita da un compu- I progettisti la usano come strumento dina- 48 ter. Questa definizione rende bene il signifi- mico per costruire modelli e per gli psicolo- cato di programmazione per i programma- gi dello sviluppo, categoria a cui apparten- tori professionali degli inizi dell’informati- go, il valore nascosto della programmazio- ca, ma non rende ragione dell’intera storia. ne risiede primariamente, e non sorpren- Gli sviluppi recenti dell’informatica come la dentemente, nella sua capacità di promuo- programmazione orientata agli oggetti, il vere l’esplorazione, l’espressione e la rifles- calcolo parallelo distribuito, la Vita Artifi- sione dell’io-in-relazione “in erba” dei ciale, così come l’uso crescente della “pro- bambini. grammazione” da parte di ricercatori di for- Nel seguito, passo in rassegna alcune ten- mazione diversa da quella informatica, ren- denze attuali della programmazione in un dono questa definizione obsoleta. Oggi una tentativo di far emergere il loro potenziale gran parte degli adulti programma, in un “nascosto” di esplorazione di queste istanze modo o nell’altro, e questa attività non è relazionali. Partendo dalla nozione di com- più solo patrimonio degli esperti. È tempo, puter come “macchina psicologica” [Turkle, quindi, di riproporre la domanda: che cos’è 1984], mi focalizzo sui modi in cui la rap- la programmazione? presentazione giocosa di attività di program- La risposta non è semplice. La programma- mazione, in senso lato, possa aiutare i bam- zione assume significati diversi a seconda bini a esplorare questioni relative all’azione e

27 delle persone e non tutti sono d’accordo cir- al controllo in modi nuovi e proficui. TD numero 3-2002 Nella prima parte elenco alcuni degli ingre- magino scenari tipo gioco in cui i bambini dienti che, dal mio punto di vista, sono alla possono dire ai loro giocattoli intelligenti base delle diverse tendenze nella storia del- che cosa fare e mi chiedo: dove comincia la la programmazione. Indugio sulle metafore programmazione? che le guidano, sulle modalità di ragiona- Scenario 1: Comandate a bacchetta mento coinvolte e sulla loro rilevanza psico- il vostro cane robot logica rispetto ai bambini. Prendo in consi- Immaginate un gruppo di bambini di tre derazione tre tendenze della programma- anni che battendo le mani inducono il loro zione: dare istruzioni, costruzione di com- cane robot a passeggiare dimenandosi. Se bat- portamenti autonomi e adattamento di tono le mani una volta il cane muove la coda, strutture esistenti. Per illustrare ogni ten- se le battono due volte muove la testa freneti- denza, uso scenari immaginari o reali in cui camente (come se ridesse), se le battono tre i bambini svolgono i loro giochi di pro- volte il cane fa un salto mortale. grammazione. Fin qui non è previsto nessun tipo di pro- In una seconda parte discuto del perché grammazione a meno che … i bambini pos- molti bambini in età prescolare possono di- sano configurare il giocattolo affinché ese- vertirsi e trarre beneficio dall’esplorazione gua più di un ordine alla volta. di versioni semplificate delle tendenze sopra Scenario 2: Racconta le favole citate. Mi concentro su tre caratteristiche al Racconta Storie “Tell-Tale” che, secondo me, possono aiutare i bambi- Un gruppo di bambini di età compresa fra i ni, dai più piccoli fino ai più grandi, a rap- quattro e gli otto anni sono riuniti nel labo- presentare aspetti di azione e controllo in ratorio di Justine Cassell al Media Lab del Ambienti di gioco programmabili: cos’è possibile per un bambino quattro anni? modo giocoso: padronanza (controllare/la- MIT. Ogni bambino è occupato a raccontare sciare liberi); dar vita (creare/interagire); il suo frammento di storia in un piccolo regi- adattare (prendere a prestito, modulare). stratore portatile a forma di palla. Cinque Nelle ultime sezioni mi domando a chi pia- bambini, cinque registratori a palla di colore ce programmare e soprattutto perché possa diverso, cinque pezzi della storia. Una volta piacere ad un bambino. registrate le storie, i bambini si riuniscono e agganciano le palle in modo da formare un CHE COS’È “bruco” chiamato “Tell-Tale”. LA PROGRAMMAZIONE? “Tell-Tale” [Ananny, 2001; Cassell e Il succo della programmazione è dare istru- Ryokai, 2001] si limita semplicemente a ri- zioni, o comandi, ad una macchina perché li petere la sequenza dei pezzi di storia regi- esegua. Ovviamente la macchina può anche strati, dalla testa alla coda. Può darsi che non essere un computer. Potrebbe essere un “Tell-Tale” sia stupido, ma permette ai dispositivo meccanico o una serie di mat- bambini di occuparsi della parte intelligente toncini “intelligenti”. I comandi non devo- del gioco. Essi possono creare i loro fram- no necessariamente essere scritti come una menti di storie personali e ricombinarli co- sequenza di passi logici, come agli inizi del- me desiderano per comporre trame più l’informatica. Le istruzioni possono essere creative. I bambini imparano velocemente a incorporate in componenti digitali da as- modificare i pezzi di storia, i connettori e 49 semblare manualmente [Chioccariello et al, l’ordine dei pezzi per migliorare la favola. 2002]. Devono soltanto ogni volta cambiare l’ordine di disposizione delle palle e/o registrare La programmazione come un nuovo frammento. dare istruzioni: digli cosa deve fare! Questi scenari dimostrano che dire ad un Le istruzioni possono assumere forme di- artefatto che cosa fare non è sufficiente per verse. Si possono comunicare verbalmente parlare di programmazione. Il da farsi deve o per iscritto, come in un libro di ricette o coinvolgere più di una singola azione o co- come quando si disegna su un tovagliolo mando. Infatti, non parliamo di program- una cartina per qualcuno. Normalmente ciò mazione quando inneschiamo una risposta non è chiamato programmazione. In un tramite un segnale di input, come quando programma le istruzioni specificate hanno suoniamo il campanello o accendiamo un bisogno di un medium reattivo capace di elettrodomestico. eseguirle. In altre parole, le istruzioni sono Conclusione provvisoria contenute dentro una macchina, una com- Da un punto di vista di relazione con l’og- ponente software nel computer o in pezzi getto, la programmazione per istruzioni tangibili, come una serie di operazioni da può essere pensata come un dialogo fra una

eseguire. Per illustrare questo concetto im- persona ed un artefatto. Per esempio, la 27 TD numero 3-2002 persona (il bambino) sta dicendo - o inse- munito di sensori, motori e quant’altro gnando - ad un oggetto (una lavatrice) a fa- “lo” aiuti a vedere il mondo a suo modo, ad re qualcosa (il bucato) per conto suo. In al- avere i suoi valori di riferimento o scopi in- tre parole, una persona delega un lavoro ad terni, e ad ottimizzare di conseguenza le un oggetto e, con le opportune istruzioni, “sue” mosse. quell’oggetto farà in modo autonomo il la- Scenario: Costruire Creature voro che la persona gli ha chiesto di fare. Non ci sono computer in vista. I bambini di La nostra ricerca sui bambini e le macchine una scuola elementare del centro di Boston indica che anche per i bambini programma- stanno costruendo sculture animate, veicoli e re significa farsi aiutare da una macchina, da creature con mattoncini LEGO integrati da un computer o da un giocattolo a fare cose motori e sensori, più altri oggetti che esterna- che richiedono intelligenza. A volte anche i mente assomigliano ai mattoncini LEGO ma bambini, come gli informatici, non sono in realtà sono elementi computazionali (flip- certi se l’intelligenza risieda nella macchina flop, porte logiche e così via). Un veicolo con stessa o nella persona che l’ha progettata due sensori di luce, uno a destra e l’altro a si- [Ackermann, 2000; Brandes, 1996]. La nistra, si dirige verso una fonte luminosa. I maggior parte dei bambini fra i sei e gli un- sensori di luce sono collegati a due motori in dici anni sarebbe d’accordo sulla seguente modo da obbedire alle seguenti due regole: se considerazione: Non sto programmando il sensore di destra vede più luce di quello di quando “dico” al mio macinacaffè di maci- sinistra, allora si accende il motore di sini- nare il caffè o quando metto in moto la mia stra, e viceversa. Il risultato è un movimento

Ambienti di gioco programmabili: cos’è possibile per un bambino quattro anni? auto. Invece programmo quando “dico” alla a zig-zag verso la luce [Martin, 1988]. mia lavatrice quali passaggi deve compiere I comportamenti interessanti emergono perché il mio bucato venga lavato (…) anche dalla connessione di pezzi. Ogni pezzo, da se posiziono semplicemente la manopola per solo, potrebbe fare poco o nulla. Se invece far partire il programma. Chiaramente i lo si collega ai suoi vicini in un certo modo bambini non intendono dire che parlano la struttura inizia a produrre comportamen- veramente al macinacaffè o alla lavatrice ti inaspettati. Il programma è incorporato in (anche se non ci vorrà molto perché ciò sia componenti tangibili che i bambini possono possibile). Quello che fanno, invece, è far montare e smontare manualmente [Chioc- partire il suo programma girando una ma- cariello et al, 2002]). nopola o spingendo pulsanti (dandole istru- Conclusioni provvisorie zioni). Questo è quello che essi associano La nostra ricerca sui bambini e i robot sug- con “programmare la macchina”. gerisce che l’interazione con artefatti che esibiscono comportamenti auto-regolanti è La programmazione diversa dal dare istruzioni ad un giocattolo come costruzione di comportamenti: che esegue semplicemente ordini. In cia- collegali per renderli autonomi! scun caso (per esempio, istruire obbedienti Con lo sviluppo della programmazione tartarughe Logo, danzare assieme a tartaru- orientata agli oggetti e di quella parallela di- ghe cibernetiche imprevedibili, o costruirle 50 stribuita, la percezione di cosa voglia dire partendo dai pezzi base), la natura e il gra- programmare assume sfumature diverse. do di autonomia dell’artefatto sono diversi 1 L’idea è di deﬁnire i com- Dal predisporre una macchina perché ese- così come lo sono le reazioni dei singoli portamenti di un oggetto gua una serie di comandi l’accento si è spo- bambini [Ackermann, 1991; Granott, in termini di attributi e stato all’attribuzione di obiettivi a un grup- 1991; Papert, 1993]. metodi (stati, preferenze, po di semplici oggetti computazionali e a Per molti bambini l’interesse non risiede azioni) come nella pro- farli comunicare tra loro per poter ottenere nello smontare una creatura per capire il suo grammazione orientata 1 agli oggetti; contempo- prestazioni migliori . Questo nuovo para- meccanismo o vedere che cosa c’è dentro la raneamente, avere diversi digma, spesso denominato “programma- scatola nera. L’interesse risiede, invece, nel- oggetti che interagiscono zione decentrata”, porta con sé la sua parte l’ottimizzare il muoversi assieme ad una fra di loro per formare di metafore. creatura pronta ad entrare in azione e, così grandi reti, o agenzie, di Dal fare cose per te la macchina o il giocatto- facendo, sperimentare ed esplorare la dina- agenti interconnessi, come nell’informatica di- lo intelligente ora è predisposto per fare le mica degli scambi, gli schemi del dare e stribuita. sue cose. Dalla condizione di schiavo, o di la- prendere, il grado di reciproca inﬂuenza o voratore sotto-qualificato alla catena di controllo, tutte situazioni tipiche delle tran- 2 montaggio, diventa un apparecchio che si sazioni umane. Il loro scopo, in altre paro- Osservazioni raccolte autoregola, una creatura cibernetica. L’ar- le, è quello di conversare più che costruire, dall’autore durante un workshop a Porto Ale- tefatto conquista autonomia. Diversamente armonizzare più che rompere, immedesi-

27 gre, Brasile, estate 2000. dal suo servile predecessore, ora si presenta marsi più che analizzare. TD numero 3-2002 La programmazione come adattamento di strutture esistenti: non partire da zero, prendi a prestito e “impossessati”! Più che in passato, gli strumenti ed i giocattoli di oggi incoraggiano gli utenti a programmare in senso lato, decostruendo più che costruendo, adattando programmi esistenti, senza dover mai guardare una riga di codice. I creatori possono importare interi pezzi di testo, immagini e suono (incluso il codice sottostante), che possono poi modulare e ricombinare a piacimento. In altre parole, nessun bisogno di partire da zero: prendi a prestito ciò che già esiste e “mani- polalo” ﬁnché non ti va bene. Questo passaggio dalla costruzione allo smontaggio o, in questo caso, dalla costruzione di comportamenti alla loro modulazione ha importanti implicazioni, sia per i bambini che per gli adulti. Scenario: Assemblaggi

Un’aula informatica collegata a Internet e ti di un artefatto (approccio dell’ingegnere) Ambienti di gioco programmabili: cos’è possibile per un bambino quattro anni? un gruppo di ragazzini di otto anni seduti e modularne il comportamento intervenen- ciascuno di fronte al proprio computer. Ogni do nel (come parte del) suo ambiente (ap- studente è occupato a scrivere una ricerca sul- proccio dello psicologo) è molto rilevante. l’Impero Romano. Come pensi che proceda la Così come lo è la differenza fra muoversi as- maggior parte dei ragazzi? Ecco ciò che fan- sieme o conversare con un partner artificia- no: navigano in rete finché non trovano una le e dare ordini ad un giocattolo tecnologi- pagina che veramente gradiscono. Importa- co [Ackermann e Strohecker, 1999]. Nel no la pagina, o parti di essa, e la usano come seguito vedremo che alcuni bambini posso- canovaccio che possono poi manipolare. Lo no essere più inclini a preferire un approccio fanno finché non assomiglia più all’originale rispetto all’altro. trovato o all’idea alla quale si sono ispirati, ma è diventata la loro2. Questo approccio da “arte povera” alla scrittura genera grandi controversie fra gli educatori, i quali si chiedono se i bambini, prendendo a prestito in modo così spudo- rato, stanno ancora scrivendo, per non parlare dello statuto di autori dei loro scritti. Io sostengo che, purché i ragazzi manipolino i 51 pezzi presi a prestito sufficientemente a lungo, essi realmente stanno scrivendo! Non prendiamo tutti quanti a prestito, anche quando ci sembra di partire da zero? Come potremmo non tener conto di ciò che altri hanno detto e pensato prima di noi quando costruiamo qualcosa? Non è esagerato dire che scrivere su una pagina bianca è un concetto che non esiste. Sempre accogliamo ciò che gli altri hanno detto e sempre parliamo a qualcuno. Entrambe le cose sono necessa- rie per trovare la propria voce. Entrambe le cose hanno aiutato molte persone, altrimenti riluttanti, a cimentarsi nello scrivere [Ackermann e Archinto, 2001]. Per concludere Da una prospettiva psicologica, la differen-

za fra costruire e smontare i comportamen- 27 TD numero 3-2002 PERCHE IMPARARE renza fra un comportamento auto-guidato A PROGRAMMARE? e un comportamento indotto da altri, fra Se, come abbiamo suggerito, programmare luoghi di controllo interni ed esterni. Egli (in senso lato) riguarda il dare istruzioni, interagisce con nuove forme di intelligenza, costruire o assemblare pezzi per creare diverse dalle proprie, conquistando così comportamenti interessanti, e modulare nuove intuizioni rispetto a ciò che signiﬁca comportamenti esistenti, resta la domanda: essere vivi e intelligenti, essere una persona che cosa c’è di interessante per i bambini o una cosa [Barchi et al, 2001]. più piccoli? Perché i bambini in età prescolare dovrebbero imparare a programmare? Prendilo com’è/Modulalo Riesco ad individuare almeno tre ragioni. Attraverso la modulazione di comportamenti esistenti e l’adozione di un approccio Padroneggiare le cose: alla creatività tipo “arte povera”, i bambini prendere il controllo/lasciarlo più piccoli diventano bricoleur invece di pia- andare/prendere il controllo niﬁcatori, riparatori invece di creatori. In al- Quando danno istruzioni i bambini si impa- tre parole, essi “giocano allo psicologo” in- droniscono del loro mondo. Creano o con- vece di “giocare all’ingegnere o al neuro- trollano cose capaci di eseguire i loro ordi- chirurgo”. Ciò non è affatto una brutta co- ni. Le mettono in movimento o le animano sa. La ricerca sugli stili di apprendimento in- (le portano in vita) e danno loro ordini. Co- dividuali nei bambini dimostra che l’essere me potrebbe tutto ciò non entusiasmare un in sintonia con le cose, o l’essere un ascolta-

Ambienti di gioco programmabili: cos’è possibile per un bambino quattro anni? bambino di tre anni che muore dalla voglia tore intelligente, è un punto di partenza di onnipotenza? D’altro canto, dando ordi- tanto importante quanto lo è l’essere un ini- ni ad una entità sufficientemente affidabile e ziatore o un solista. intelligente da eseguirli i bambini imparano In modo divertente il bambino può esplo- anche a lasciar andare o a delegare. La dele- rare la complessità del passaggio dalla lettu- ga implica la distribuzione del controllo in ra alla scrittura e apprezzare il bilanciamen- quanto non appena l’artefatto esegue gli or- to fra riciclare ciò che è disponibile e parti- dini del bambino agisce per suo conto, fare da zero, fra il presentarsi come cantante cendosi carico di una parte del lavoro. solista e il mescolarsi nel coro. Il bambino piccolo può esplorare proble- Per concludere, i bambini più piccoli sono matiche legate al controllo e alla negozia- generalmente affascinati da oggetti che zione e imparare giocando a conoscere il si- hanno l’aspetto di cose e tuttavia si com- gnificato del bilanciamento fra prendere il portano come persone, o animali da com- controllo e lasciarlo andare, aspetto crucia- pagnia. È proprio la natura ibrida di questi le di qualsiasi tipo di transazione, sia con le artefatti (vivi ma non del tutto) che consen- persone che con le cose. te loro di esplorare idee altrimenti pericolo- se, e cioè di correre rischi su un terreno si- Dar vita alle cose: curo. creare/interagire/creare 52 Quando costruiscono e giocano con cose A CHI PIACE PROGRAMMARE? che si comportano come se avessero una vo- Non a tutti i bambini piace programmare lontà autonoma, i bambini più piccoli impa- un computer. Non tutti sono a loro agio nel rano a separare lo scopo dalla causa, o l’a- dare istruzioni, anche a creature artificiali o, zione dalla causalità. Essi imparano i vari al contrario, nel creare cose che sfuggono al modi in cui oggetti, sia animati che inerti, loro controllo. Non tutti i bambini amano incidono sul - e rispondono al - comporta- assemblare le loro creature cibernetiche, per mento di ognuno di essi. Dotare gli ogget- non parlare del loro smontaggio. Alcuni ti di uno scopo e guardarli mentre fanno le preferiscono controllare mentre altri prefe- loro cose è piacevole, in quanto, una volta riscono entrare nel flusso delle cose o muo- costruito, l’oggetto non solo si anima di vi- versi assieme ai loro giocattoli. Alcuni sono ta propria ma agisce in modi che non sono più strumentali mentre altri sono più rela- tipici di una cosa inerte, come per esempio zionali, assomigliando nel loro stile a quello seguire una luce, dare la caccia ad altre crea- che Turkle (1984) chiama “padronanza ture o evitare ostacoli. Le creature sembra- morbida”. no danzare fra di loro. Nonostante siano Nonostante queste differenze, la maggior cose riescono a comportarsi come persone parte dei bambini più piccoli si diverte a [Turkle, 1995]. creare cose e a dar loro vita, o ad “animar-

27 Il bambino giocando può esplorare la diffe- le” in un modo o nell’altro. Ciò che varia è TD numero 3-2002 la quantità di costruzione o di “danza” con l’oggetto, le metafore da cui traggono ispi- razione e gli scenari di gioco che più li en- tusiasmano. Abbiamo notato che, per i bambini molto piccoli, la strada potrebbe essere quella della programmazione come modulazione di comportamenti esistenti, anche se ci si chiede se in questo caso si possa ancora parlare di programmazione. Scenario 1: Osservazioni dalla Hennigan School Guardando i bambini giocare con LEGO/Logo, abbiamo osservato ripetuta- mente che alcuni di essi si cimentano volen- tieri con la costruzione di giocattoli o veicoli meccanici, mentre altri sembrano più porta- ti alla creazione di “creature strane” o luoghi idonei a far vivere e muovere piccoli esseri. La metafora industriale, con la sua panoplia di motori e macchine, non li interessa. Preferi- scono rappresentare il gioco di creature o creare sculture cinetiche straordinarie. Ambienti di gioco programmabili: cos’è possibile per un bambino quattro anni? È da notare che le abilità messe in atto in questi progetti sono simili e, a prescindere da ciò che li mette in moto, tutti i bambini alla ﬁne riescono ad animare le loro costruzioni, a metterle in movimento (con i motori) e a dar loro un’impressione di scopo ni, fantasticare con loro, trattarle come per- (con i sensori). Tuttavia molte attività pro- sonaggi della fantasia. Analizzarle e smon- poste nelle scuole e altrove continuano a ri- tarle non è cosa che a loro piaccia. ferirsi al limitato mondo degli strumenti Dato che i bambini che cerchiamo di coin- meccanici nel tentativo di motivare tutti i volgere appartengono a sessi diversi, e pro- bambini coinvolti. Le osservazioni fatte sul- babilmente anche a classi sociali e gruppi et- l’uso che i bambini fanno dei motori e dei nici diversi, è sensato fornire un vasto assor- sensori fornisce un esempio particolarmen- timento di materiali che rispondano a este- te calzante di quanti e diversi concetti di tiche e gusti diversi. La diversità qui implica estetica si sviluppano da modi diversi di rap- una libertà reale di scegliere fra alternative e portarsi con il mondo. modi di fare diversi. Diversi strumenti e me- Scenario 2: Hennigan School dia sono percepiti in modo diverso: l’argilla (seguito dell’osservazione) al tatto è diversa dal legno, i camion giocat- Mentre la maggior parte dei bambini si en- 53 tusiasma alla costruzione e alla guida di macchine, altri (soprattutto le bambine) spesso preferiscono osservare l’evoluzione delle loro creature. A loro piace costruire, attivare e coinvolgere le loro creature come compagne di giochi. La metafora organica (creare qualcosa che poi si muova separatamente) sembra catturare la loro immaginazione più di quanto non faccia la metafora industriale (creare una macchina). Inoltre, dal punto di vista delle differenze di genere, i bambini spesso amano smontare un meccanismo per vedere come funziona, mentre le bambine talvolta esitano a fare a pezzi le cose e temo- no di non essere più in grado di ricomporle. Ma possono anche preferire conservarle intere per un’altra, e più rivelatrice, ragione: per

poter fare giochi di ruolo con le loro creazio- 27 TD numero 3-2002 tolo suscitano sensazioni diverse rispetto al- no le strutture ortogonali e facilitano le co- le scatole musicali o ai pupazzi animati. E struzioni verso l’alto, le strutture verticali. questi diversi strumenti e media consento- Bisogna lavorare sodo per fare oggetti con no la creazione e l’espressione di diversi tipi lati ricurvi. Oppure, i kit del tipo fare-disfa- di cose, le quali assumono significati diversi re-rifare in generale favoriscono il costruire a seconda delle persone. Più vasta sarà la e disfare cose piuttosto che entrare in rela- gamma degli strumenti, dei media e delle zione con questi materiali. Queste sono le attività, maggiori saranno le possibilità di possibilità ed i valori estetici previsti dai set costruire un prodotto dal significato perso- di costruzione classici. nale. Un altro tipo di distorsione riguarda l’im- posizione da parte dei progettisti, degli in- IN QUALI CIRCOSTANZE segnanti o dei genitori del loro punto di vi- LA PROGRAMMAZIONE sta su che cosa dovrebbe essere costruito e co- PUO ESSERE UN’ESPERIENZA me i bambini dovrebbero interagire con le PROFICUA PER UN BAMBINO DI loro creazioni. Mi riferisco qui a tutte le no- QUATTRO ANNI? stre credenze inespresse sul modo giusto di Papert sostiene che non si debba insegnare fare le cose che possono catturare l’immagi- ai bambini la programmazione fine a se stes- nazione di alcuni e bloccare invece altri. Le sa, ma piuttosto ad usare le conoscenze le- nostre osservazioni sui bambini che pro- gate alla programmazione per creare conte- grammano ci dicono che la maggior parte sti dove si possano presentare altre occasio- di essi gradisce l’idea di animare cose ed è

Ambienti di gioco programmabili: cos’è possibile per un bambino quattro anni? ni di apprendimento piacevole. Inoltre, i felice di usare i computer per programmare bambini dovrebbero cimentarsi nella pro- le sue creazioni. Ciononostante, non tutti i grammazione solo se riescono a trarne qual- bambini si divertono allo stesso modo a far cosa sul momento e non dopo, quando sa- correre le automobili, o a coltivare il giardi- ranno grandi! La gratificazione deve essere no, a dare ordini ai loro robot o a muoversi immediata, il che non significa che i ragazzi assieme alle loro creature. Diversi scenari di non dovranno fare molto lavoro, o molta gioco divertono menti diverse. fatica, per svolgere la loro attività. In gene- La manipolazione di oggetti è sicuramente re, il “gioco difficile” è più stimolante per i un’attività importante per i bambini, ma se bambini che possono passare ore su una co- l’obiettivo dell’educatore o del ricercatore sa quando questa li interessa veramente. è di offrire opportunità per progettare e Le tecnologie digitali, in questo caso i kit di creare comportamenti allora la richiesta di gioco programmabili, sono media interatti- lavoro sulle parti meccaniche (ad esempio, vi attraverso i quali i bambini possono espri- la costruzione del corpo di una creatura) mere le loro idee e sentimenti in modi nuo- dovrebbe essere minimizzata a favore del vi. Quindi il punto non è quale sia l’effetto lavoro più “simbolico” e “cibernetico” di della programmazione o dell’uso dei com- descrivere, pilotare, controllare, comanda- puter sull’apprendimento, per esempio, re i comportamenti di una costruzione. Se della scrittura o della matematica. Dovrem- si segue questa pista, bisogna ampliare le 54 mo piuttosto chiederci: i computer e le altre parti manipolative di un kit includendo i tecnologie digitali possono fornire nuove pezzi di un ambiente di programmazione strade per l’apprendimento e il gioco, per tangibile dove programmare è connettere i l’esplorazione, espressione e condivisione di tasselli fisici del linguaggio di controllo idee altrimenti non affrontabili? Nei loro che, in sintonia con il termine “mattoncino giochi, ai bambini piace rappresentare programmabile”, chiamo “mattoncino un’ampia gamma di scenari, dal controllo comportamentale”. Un mattoncino com- unilaterale al dialogo, dal costruire allo portamentale ha una doppia funzione: co- smontare. Ciononostante, a bambini diver- mandare/ controllare un oggetto dandogli si in contesti diversi piace fare queste cose in delle istruzioni da eseguire; fornire un lin- modi diversi. E con il tempo le preferenze guaggio descrittivo per riflettere su e/o possono trasformarsi in stili personali. modellare l’oggetto (la creatura) con cui si Come abbiamo visto, gli ambienti di gioco è in relazione. In termini psicologici, que- stessi possono presentare limitazioni intrin- sto significa aiutare i bambini a dare vita al- seche o distorsioni se la loro forma estetica le parole facendole diventare chiavi che e le possibilità costruttive coincidono con aprono le porte dei mondi che esse evoca- gli stereotipi prevalenti, o favoriscono certi no. Significa ridare poteri evocativi e crea- stili di apprendimento a discapito di altri. tivi alle parole.

27 Per esempio, i mattoncini LEGO favorisco- Io concluderei così: offriamo materiali ric- TD numero 3-2002 chi e diversificati e immaginiamo una vasta approfondire il significato dell’attività di gamma di scenari di gioco capaci di cattu- programmazione; a Mike Ananny per “Tell- rare la fantasia dei bambini più diversi e lo- Tale”; alla LEGO A/S e al LEGO Learning ro faranno tutto il resto. Institute, in particolare a Rolf Andreas Wi- gand, Daniele Bresciani, Martin Rausch e RINGRAZIAMENTI Tom Christensen, che mi hanno aiutato, Sono grata ad Augusto Chioccariello, Stefa- ciascuno con le sue specificità, a ripensare i nia Manca e Luigi Sarti per l’invito a scrive- benefici della programmazione per i bambi- re un articolo insieme; a Seymour Papert, ni piccoli in contesti di gioco (progetto Fred Martin, David Cavallo e tutti i colleghi “Early Computation”). del “Future of Learning Group” del MIT Media Lab per avermi dato l’occasione di (traduzione di Giovanna Caviglione) Ambienti di gioco programmabili: cos’è possibile per un bambino quattro anni?

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Associates, Hillsdale, NJ. sis, Department of Mecha- and Schuster, New York. 27 TD numero 3-2002 La fabbrica dei robot

La fabbrica dei robot Bambini che costruiscono e programmano con un ambiente visivo

■ Augusto Chioccariello, Stefania Manca, Luigi Sarti ITD-CNR, Genova {augusto, manca, sarti}@itd.ge.cnr.it

INTRODUZIONE struzionismo è quella dell’importanza della L’importanza ed il ruolo fondamentale che negoziazione nel mondo sociale come parte gli oggetti materiali rivestono nel comples- cruciale dello sviluppo cognitivo del bambi- so percorso della costruzione della cono- no. L’apprendimento e l’intelligenza non scenza sono stati sottolineati soprattutto dal sono, quindi, titolarità esclusiva del singolo Costruzionismo [Papert, 1980; Harel e Pa- individuo che apprende, ma emergono pert, 1991]. Questa teoria accetta la tesi di piuttosto dall’interazione sociale in cui fondo del Costruttivismo, secondo cui le gruppi di individui intrattengono rapporti conoscenze non sono il riflesso del mondo di natura collaborativa finalizzati alla co- esterno né la proiezione sulla realtà delle struzione di conoscenze comuni e condivi- strutture innate della mente, ma derivano se [Resnick, 1996]. Questa dimensione so- da costruzioni successive con costante ela- ciale dell’apprendimento può ben essere borazione di strutture nuove [Piaget, rappresentata da quei contesti ludici ed 1975]. Il costruzionismo, inoltre, rivaluta il educativi che vedono il bambino a stretto pensiero concreto, visto non come una ver- contatto con suoi pari e con soggetti più sione “inferiore” del ragionamento astratto, grandi di lui, in grado di fornire supporto e ma posto sul suo stesso piano [Turkle e Pa- motivazione nell’affrontare compiti cogni- pert, 1992]. La tradizionale impostazione tivi nuovi e non precedentemente affronta- operativo-esperienziale secondo cui si impa- ti, che siano però alla sua portata (la cosid- 56 1 ra facendo [Dewey, 1910], attraverso una detta “zona di sviluppo prossimale”) [Vy- Per un’analisi approfon- costante interazione dialettica con strumen- gotskij, 1978]. dita dei caratteri del costruzionismo papertiano ti che “veicolano” gli oggetti della cono- Tra le proposte di ambienti di apprendi- soprattutto in relazione scenza, è stata, quindi, produttivamente in- mento elaborate nel tempo alla luce delle all’eredità piagetiana si tegrata con la valenza imprescindibile che la indicazioni costruzioniste, va senz’altro ri- veda [Ackermann, 2001]. costruzione di oggetti ha nell’apprendimen- cordato il linguaggio Logo, finalizzato a in- to: la conoscenza è il risultato di un impe- coraggiare lo sviluppo di forme di pensiero 2 Tra le numerose evolu- gno attivo col mondo attraverso la creazio- procedurale ed operativo attraverso l’uso di zioni di Logo che si sono ne e manipolazione di artefatti (tangibili e semplici programmi come blocchi di co- succedute nel tempo ci no), siano essi castelli di sabbia, programmi struzioni per altri più complessi [Papert, interessa particolarmente di computer, costruzioni LEGO, composi- 1980]. La programmazione al computer, ricordare LEGO/Logo, zioni musicali, ecc., che rivestano un parti- vista come una delle forme più alte di stru- un’estensione del Logo che consente di collegare colare significato personale e che siano so- menti attraverso cui “pensare sul pensare” sensori e motori LEGO prattutto oggetti su cui riflettere [Papert, (l’atteggiamento dell’epistemologo), assol- ad un PC [Resnick e 1993]1. ve a questo compito in due modi importan- Ocko, 1991; Resnick, In sintonia con gli orientamenti prevalenti ti: “Primo, il computer permette, anzi ob- 1991]. LEGO/Logo è stato il progenitore di del costruttivismo sociale (cfr. ad esempio bliga, il bambino ad esternare le proprie una famiglia di linguaggi [Salomon, 1993; Pontecorvo et al, 1995]), aspettative intuitive. Quando l’intuizione è

27 per il controllo di robot. un’altra componente sottolineata dal co- tradotta in un programma diventa più evi- TD numero 3-2002 dente ed accessibile alla riflessione. Secon- do, le idee computazionali possono essere adottate come materiali per rimodellare la conoscenza intuitiva” [Papert, 1980]. La programmazione è anche al centro delle proposte più recenti2, i robot e i mattoncini La fabbrica dei robot programmabili, che occupano oggi uno spazio di particolare interesse. Modificando il modo di pensare al vivente e collocandosi di fatto al confine tra animato e inanimato, tra vivente e non vivente [Turkle, 1984, 1995], possono essere giocattoli con cui imparare nuovi modi di pensare [Resnick et al, 1996], che stimolano nuove riflessioni sul rapporto tra vita e tecnologia [Martin et al, 2000], tra la scienza e l’apparato stru- mentale di cui si serve per gli esperimenti [Resnick et al, 2000], tra le attività di progettazione di tipo robotico e i valori e l’i- dentità [Bers e Urrea, 2000]. È anche grazie ad oggetti come questi che, sostengono i fautori del costruzionismo, concetti tradi- menti introdurre? Come intervenire sugli figura 1 zionalmente considerati appannaggio di in- strumenti e sul contesto? Alcuni bambini giocano dividui adulti, in grado di manipolare cono- All’interno di CAB si è cercato di dare ri- con un robot che disegna scenza simbolica ed astratta, possono diven- sposte a questi interrogativi, ad esempio at- sul pavimento. tare accessibili e comprensibili anche dai traverso l’ampliamento delle funzioni assol- bambini. vibili dal robot, la ricerca di soluzioni desti- I mattoncini programmabili, che storica- nate a ridurre la complessità meccanica de- mente si rifanno ai primi esperimenti di Pa- gli artefatti e la definizione di un ambiente 3 pert con una concretizzazione delle idee di programmazione fortemente orientato Per una ricostruzione esplorate con il Logo, sono approdati ad un alle esigenze che emergono nei diversi con- storica del percorso evo- prodotto commerciale, il LEGO® MIND- testi costruttivi. lutivo che ha condotto al STORMS™ Robotic Invention System, un Nel seguito dell’articolo descriveremo alcu- LEGO MindStorms si veda [Martin et al, kit per realizzare robot e altre costruzioni ni di questi aspetti, con particolare riguardo 2000]. cibernetiche3. alle problematiche emerse nella progetta- Questo articolo racconta alcune delle atti- zione dell’ambiente software e alle implica- 4 vità di ricerca condotte nell’ambito del pro- zioni che le scelte operate hanno avuto sul- CAB è stato un progetto getto “Construction kits made of Atoms & la progettualità dei bambini. La prossime finanziato dall’Unione Europea nell’ambito del 4 Bits” (CAB) che, utilizzando il LEGO sezioni illustrano, inoltre, la metodologia di programma ESPRIT, ini- MindStorms, si è posto l’obiettivo di stu- ricerca adottata e le ragioni e modalità che ziativa i3-Experimental diare le relazioni e gli atteggiamenti dei hanno guidato la ridefinizione del kit. Le School Environments 57 bambini della scuola dell’infanzia e delle sezioni finali sono dedicate ad esporre alcu- Programme, che ha visto la partecipazione del Co- prime classi della scuola elementare (da ne esperienze realizzate con i bambini e a mune di Reggio Emilia, quattro a otto anni) nei confronti di ogget- prospettare possibili linee di sviluppo del- della Jönköping Univer- ti in grado di esibire comportamenti auto- l’approccio5. sity (Svezia), dell’ITD- nomi e interattivi. In particolare CAB ha CNR e della LEGO Dac- sperimentato una metodologia atta a favori- PARTIRE DALL’ESISTENTE ta A/S. Ulteriori informazioni possono essere re l’interazione tra bambini e computer at- PER RIPROGETTARE IL NUOVO rintracciate alla URL traverso l’uso di costruzioni cibernetiche «Cercare di fare un buon progetto signifi- http://cab.itd.ge.cnr.it/ (figura 1), con lo scopo di esplorare la dina- ca soprattutto avere un’attesa già in mica dei processi di apprendimento che qualche modo pertinente e preformata.» 5 emergono e di ridisegnare il kit nell’ottica [Malaguzzi, 1995: pag. 99] Descrizioni complemen- tari ed approfondite di al- di adeguarlo a questa fascia d’età. cuni aspetti qui trattati Ma perché il LEGO MindStorms? Che co- Il progetto CAB ha privilegiato un approc- sinteticamente sono re- sa accade quando un prodotto pensato per cio che ha inserito le attività dei bambini peribili nella documenta- ragazzi dai dodici anni in su diventa una con i mattoncini programmabili nel conte- zione del progetto proposta educativa per bambini di cinque [Askildsen et al, 2001a; sto e prassi di lavoro quotidiani, affiancan- Askildsen et al, 2001b; anni di età? Come legittimare una scelta pe- dosi spesso ad altri lavori già in corso. Que- CRE, 2001; Gustafsson e

dagogica di questa natura? Quali cambia- sta scelta è stata fortemente ancorata alla Lindh, 2001]. 27 TD numero 3-2002 tradizione delle scuole dell’infanzia di Reg- che i bambini elaboravano sulla base dei gio Emilia, in cui l’attenzione è sempre ri- progetti realizzati con il LEGO Mind- volta alla predisposizione delle situazioni Storms e con le successive versioni modiﬁ- che facilitano il lavoro dei bambini, profon- cate del kit. damente radicato in situazioni progettuali

La fabbrica dei robot di ampio respiro (in termini di problemati- RIPROGETTARE IL KIT che affrontate e di tempo da dedicare) e in Una scatola di costruzioni, in funzione dei cui l’adulto interviene il meno possibile ma componenti offerti, privilegia certe tipolo- sa ascoltare e documentare quello che acca- gie di attività a scapito di altre. Il LEGO de cercando di mantenere alta la motivazio- MindStorms è progettato per incoraggiare ne dei bambini [Malaguzzi, 1995]. L’ottica la costruzione di “Veicoli”, robot mobili della sperimentazione è stata, quindi, da un che si muovono e interagiscono con l’am- lato, quella di guardare agli strumenti ludi- biente. Per favorire lo sviluppo di altri sce- ci e cognitivi come profondamente legati al nari d’uso sono state proposte ulteriori ti- contesto d’uso e alla cultura che danno loro pologie quali le “Costruzioni Animate” significato. Dall’altro, quella di guardare al- (che pur non esplorando l’ambiente posso- l’apprendimento come a un evento sociale no prevedere parti che si muovono), i “Pu- profondamente condiviso e contestualizza- pazzi Cibernetici” (una specializzazione to in cui bambini ed adulti lavorano assieme delle costruzioni animate ispirate ai Furby8, e in cui i bambini ricevono sostegno e sup- ma smontabili e modificabili), i “Weara- porto (scaffolding) dagli adulti nel loro la- bles” (dispositivi indossabili, quali distintivi voro di esplorazione [Wood et al, 1976]. interattivi)9. I requisiti per la riprogettazione del kit so- Per i Veicoli e le Costruzioni Animate, che no stati elicitati dai bambini attraverso il prevedono la presenza di parti meccaniche ruolo di mediazione degli adulti6. Il dialogo in movimento, abbiamo dovuto affrontare tra insegnanti, atelieristi, pedagogisti e pro- soprattutto la complessità di assemblaggio: gettisti hardware e software è stato ancora- il kit commerciale usa il LEGO Technic, un to alla documentazione del lavoro dei bam- sistema che offre notevoli potenzialità co- bini che veniva progressivamente prodotta struttive ma risulta impegnativo anche per dalle scuole coinvolte nel progetto. Ogni gli adulti. La soluzione adottata, privile- attività è stata adeguatamente monitorata e giando l’immediatezza d’uso a scapito della documentata in una varietà di formati (testi, creatività costruttiva, è stata quella di predi- immagini, filmati, ecc.) dagli insegnanti im- sporre moduli meccanici pronti per l’uso pegnati nella quotidianità del loro lavoro7. [vedi figura 2], quali uno chassis di veicolo figura 2 Attraverso le considerazioni e le interpreta- con tre sistemi di locomozione modulari Un veicolo, realizzato con moduli pre-assem- zioni effettuate dagli adulti sulla base delle (ruote, cingoli, “zampe”), varie strutture di blati, che reagisce agli problematiche emerse nel lavoro coi bambi- montaggio di sensori e attuatori10. Moduli ostacoli e lascia traccia ni, è stato possibile prendere in seria consi- per costruzioni animate che realizzano model proprio percorso. derazione le “teorie”, seppur provvisorie, vimenti particolari includono un nastro tra- sportatore, una torretta rotante per orienta- 58 re il mattoncino programmabile, un braccio meccanico, ecc. L’uso di tipologie di costruzione diverse dai Veicoli consente l’esplorazione di comportamenti reattivi che si inquadrano, ad esempio, nel contesto della narrazione di storie, dove abbiamo osservato che i bambini ten- dono a combinare diversi materiali costruttivi (LEGO, carta, stoffa, creta). In questi scenari la riduzione di complessità meccanica permette ai bambini di esprimere la propria creatività e di affrontare da subito la definizione dei comportamenti. Ne è conse- guita la necessità di affrontare la progettazione di nuove componenti per ampliare le tipologie di costruzioni possibili: un registratore di suoni, una catena di luci, un sensore di piegamento, un sensore di suono e

27 un trasmettitore a raggi infrarossi. Nel se- TD numero 3-2002 guito descriviamo in dettaglio uno di questi sone non particolarmente esperte né inte- componenti. ressate ad approfondire la disciplina del- Ai bambini piace aggiungere voci e suoni l’informatica di istruire il computer a risol- registrati alle loro costruzioni realizzate al vere specifici problemi è un’area di ricerca computer. È emersa pertanto la necessità di fiorente. In particolare, gli studi di Bonnie un piccolo registratore digitale in grado di Nardi (1993) indicano che utenti esperti in La fabbrica dei robot dare “voce” ai robot costruiti. Dal punto di un dominio, o motivati a praticarlo, riesco- vista del rapporto design-funzionalità, ab- no ad apprendere e gestire linguaggi forma- biamo ritenuto opportuno prevedere un’in- li adeguati a quel dominio. Ne sono esem- 6 Nell’ambito della ricerca terfaccia operativa indipendente dal mat- pio una classe di strumenti come i fogli elet- sul design esistono tradi- toncino programmabile: un pulsante per re- tronici o gli ambienti di analisi statistica che zioni, quali il Cooperati- gistrare e uno per riprodurre il suono posti forniscono un linguaggio di programma- ve Design [Greenbaum e sul registratore stesso. Il prototipo realizzazione usabile per estendere le funzionalità Kyng, 1991] o il Partici- to permette di registrare due brevi messag- del sistema. Strumenti di questo tipo hanno patory Design [Schuler e Namioka, 1993], che gi e può essere controllato sia manualmente consentito lo sviluppo di una popolazione coinvolgono gli utenti fin che da software. L’esperienza con i bambini di utenti che, a diversi livelli di competenza, dalle fasi iniziali di pro- ha, però, mostrato l’esigenza di aumentare usano le funzionalità di programmazione gettazione degli artefatti. sia il numero che la durata dei messaggi. disponibili. Nel Participatory Design esistono attualmente al- Un’alternativa possibile è quella di privile- Trasferire queste considerazioni nel mondo cuni approcci metodolo- giare la trasparenza dell’interfaccia associan- dei bambini implica, innanzitutto, ipotizza- gici, quali quello del do un solo componente ad ogni messaggio. re che per loro sia possibile gestire il livello Children as Informant Se si vogliono messaggi più lunghi è suffi- di complessità insito nel controllo del com- [Scaife e Rogers, 1999] o ciente collegare i registratori tra di loro in portamento di un robot. Se questa ipotesi è del Cooperative Inquiry [Druin, 1999, 2002], sequenza [Ananny, 2001], consentendo la verificata, ha senso porsi il problema di co- che vedono la partecipa- costruzione di una storia attraverso la mani- struire un ambiente di programmazione per zione attiva e paritaria dei polazione dell’ordine dei registratori. In bambini. Nell’ambito del progetto CAB ab- bambini (di età 7-11 an- questo modo sono possibili progetti con biamo verificato che i bambini riescono a ni) nelle fasi di ideazione complesse interazioni tra sensori e sequenze interagire con costruzioni robotiche laddo- e progettazione. sonore: per esempio, i bambini possono ve il contesto sia ben strutturato (approfon- 7 progettare un “muro dei suoni” che ripro- diremo queste considerazioni nella sezione Sulla metodologia di do- duca sequenze diverse se fa caldo, se si toc- dedicata ad alcune esperienze realizzate). cumentazione utilizzata ca un punto sensibile, se due mattoncini si Ma qual è il modello concettuale più ade- si veda [Rinaldi, 1995]. scambiano un segnale, ecc. Proporre le stes- guato alla definizione dei comportamenti di 8 se possibilità per lo scenario dei Veicoli po- un robot? Vediamo un esempio. Vogliamo Furby™ è un peluche tec- ne vincoli costruttivi sulle dimensioni e pe- che un veicolo giri intorno a un baule a ba- nologico che richiede so dei componenti, che portano non a mol- se quadrata. Un neofita tenderebbe a impo- l’attenzione e le cure di tiplicare i registratori, ma a progettarne uno stare la soluzione come se avesse a disposi- un bambino. Se accudito, si comporta bene e lenta- piccolo, complesso e flessibile anche se for- zione un’automobile controllata con un te- mente passa dalla sua lin- se più opaco nel suo design. lecomando, e dal punto di vista della pro- gua (il furbese) a quella grammazione ad adottare uno stile impera- del bambino. DEFINIRE GLI STRUMENTI tivo, proponendo la seguente soluzione: 59 DELLA PROGRAMMAZIONE “Vai avanti di un lato”, “Gira a sinistra di 90 9 Non tutte le proposte Rendere accessibili ai bambini gli strumenti gradi” e “Ripeti queste due istruzioni per hanno incontrato lo stes- di controllo del comportamento di una co- gli altri tre lati”, nello stile della tartaruga so favore e gradimento struzione cibernetica è un problema aperto. Logo. Ma i robot sono dotati di sensori che tra i bambini e gli educa- Programmare non è facile e molti pensano consentono di “percepire” l’ambiente cir- tori, incoraggiando quin- che sia un attività da delegare a specialisti: se costante e reagire di conseguenza: pro- di una revisione profonda o in certi casi l’accanto- questo fosse vero dovremmo abbandonare grammare un robot implica così gestire più namento. Quest’ultimo è l’idea di un kit di costruzioni e limitarci alla sensori contemporaneamente in tempo rea- stato il caso dei Pupazzi progettazione di giocattoli cibernetici con le. Il modello imperativo di programmazio- Cibernetici che hanno un grado forse elevato di interattività, ma ne, che è adeguato ad un ampio spettro di suscitato più perplessità sostanzialmente non modificabili dai bam- situazioni (calcolo scientifico, gestionale, che non adesione tra gli insegnanti ed educatori, bini. Noi pensiamo invece che una versione ecc.), mostra così la corda nel contesto del- convinti di fornire una di programmabilità, purché supportata da la programmazione di robot [Resnick, proposta pedagogica- strumenti (ambiente, linguaggio, ecc.) spe- 1991; Papert, 1993]. mente discutibile. cializzati nella direzione delle caratteristiche Se aggiungiamo, ad esempio, al nostro vei- del problema da risolvere, sia possibile an- colo un sensore di contatto possiamo af- 10 Gli attuatori sono dispo- che per i non programmatori. frontare il problema in modo radicalmente sitivi di ouput, quali i

Sviluppare strumenti che consentano a per- diverso, simulando il comportamento di motori. 27 TD numero 3-2002 11 chi, trovandosi al buio, debba circumnavi- L’orientamento al dominio Per una descrizione det- gare un ostacolo seguendone il contorno Si è scelto di rappresentare i comportamen- tagliata sul funzionamen- con la mano. Il programma viene costruito ti dei robot per mezzo di regole composte to del sensore di luce, si veda [Giordano, 2002] mettendo in relazione le informazioni che da condizioni per i sensori e da azioni per in questo numero. pervengono dai sensori con i comandi da far gli attuatori. Una regola associa una condi-

La fabbrica dei robot eseguire ai motori. Costruire con pezzi LE- zione (un test sullo stato di un sensore) a GO un robot che “tasta” il muro mentre una sequenza di azioni (comandi per gli at- avanza è complesso; risulta più semplice far tuatori): ad esempio, “Se il sensore di luce oscillare tutto il veicolo in modo che vada rileva un valore elevato di luminosità allora avanti a zig-zag: il robot si allontana dal accendi il motore”. La facilità d’uso di que- muro quando il sensore lo tocca e si riavvi- sto sistema a regole dipende dalla disponi- cina quando perde il contatto. La relazione bilità di condizioni e azioni che incapsulino tra input e output sarà quindi: “se il senso- i dettagli del funzionamento dell’hardware re tocca, accendi il motore dal suo lato e e siano direttamente operativi. A sua volta, spegni quello dal lato opposto; se non toc- l’usabilità di condizioni e azioni dipende da ca, spegni il motore dal suo lato e accendi assunzioni sul tipo di costruzione: ad esem- quello dal lato opposto”. pio, un veicolo con due motori può muo- Questo tipo di soluzione offre una serie di versi avanti e indietro, girare a destra e a si- vantaggi su quella imperativa: il comporta- nistra. Ciò permette di definire comandi per mento emerge dall’interazione tra il robot e il veicolo analoghi a quelli della tartaruga l’ostacolo indipendentemente dalla sua for- del Logo. Quindi, per ogni tipologia di co- ma o dalle sue dimensioni. Inoltre, questo struzione, l’ambiente di programmazione approccio consente, con minime modifiche mette a disposizione una serie di primitive morfologiche, di risolvere anche altri proble- (condizioni e azioni) specializzate. mi: ad esempio, se volessimo far seguire al ro- Il comportamento complessivo di una co- bot una linea sul pavimento11, sarebbe suffi- struzione emerge dalla composizione di ciente sostituire il sensore di contatto con comportamenti elementari che agiscono in uno di luce mantenendo inalterata la struttu- maniera indipendente, ma concomitante. figura 3 Una rappresentazione ra del programma. Il robot seguirà a zig-zag Per esempio, un veicolo con sensori di con- schematica di un veicolo il contorno della linea. In tutti questi casi, tatto che si muove reagendo ad eventuali con due sensori di con- piuttosto che rappresentare nel programma ostacoli può essere controllato da due com- tatto. Il menu dei com- la mappa della realtà, è lo stesso “campo di portamenti: il primo dice al veicolo di muo- portamenti è seleziona- gioco” che funziona da mappa di sé stesso versi in avanti; se si incontra un ostacolo, in- to, permettendo di sce- [Brooks, 1991]. In tutte le situazioni in cui terviene un secondo comportamento per gliere tra i comporta- non sono note a priori le caratteristiche del- dire al robot di indietreggiare e girare nella menti disponibili appropriati alla configurazio- l’ambiente (la forma e le dimensioni dell’o- direzione opposta al lato dell’urto. Il com- ne corrente di input e stacolo, il tracciato della linea, ecc.) al robot portamento può essere costruito e provato output o la definizione è richiesta una dimensione di adattività con- in maniera incrementale ed indipendente di uno nuovo. seguibile grazie all’uso di sensori. nelle sue componenti. Nel caso in cui più comportamenti governino contemporanea- 60 mente uno stesso attuatore un meccanismo di priorità decide chi detiene il controllo delle azioni. Nell’esempio del veicolo che si muove tra gli ostacoli, il comportamento che gestisce gli urti è prioritario su quello che controlla il movimento in avanti del veicolo [figura 3]. L’ambiente di programmazione si presenta innanzitutto come un laboratorio di progetti, che ospita sia la galleria di quelli già esistenti che la possibilità di definirne uno nuovo. Un progetto, a sua volta, contiene sia i programmi che la documentazione multimediale del lavoro (foto, filmati, com- menti sonori, testi) ed è composto da una o più costruzioni. L’ambiente permette di definire tipologie diverse di costruzioni per sostenere la specializzazione delle compo-

27 nenti (comportamenti, condizioni e azio- TD numero 3-2002 ni). La scelta del tipo di costruzione per- articolato dove le fantasie prendono corpo mette di fare delle assunzioni sulle sue com- ed evolvono coinvolgendo più attori (si ve- ponenti meccaniche. Ad esempio, un veico- da l’esempio riportato più avanti dei “Mo- lo è dotato di uno chassis con due motori e stri e Difensori”). Un progetto in evoluzio- quindi può muoversi e girare. Quando lo si ne ha quindi bisogno di forme atte a soste- dota di sensori appropriati, il veicolo può nere la memoria del lavoro compiuto, sia in La fabbrica dei robot seguire una serie di comportamenti predefi- termini di documentazione che di storia niti quali “Segui una linea”, “Cerca la luce”, delle scelte costruttive e programmatiche, “Segui un muro”. L’ambiente è capace di eventualmente ripercorribile. suggerire comportamenti appropriati a se- L’ambiente prefigura, inoltre, un contesto conda dei sensori usati in una data costru- sociale d’uso articolato su tre ruoli: i bam- zione [vedi figura 3]. Quando si definisce bini, gli insegnanti, gli esperti. I bambini un nuovo comportamento, solo le condi- collaborano tra loro e con gli insegnanti in zioni e azioni appropriate alla configurazio- tutte le fasi del lavoro, dall’identificazione ne hardware corrente sono presentate [vedi del problema all’invenzione di una soluzio- figura 4]. Grazie a questo meccanismo di ne appropriata e alla sua realizzazione: di- specializzazione è possibile far evolvere scutono e si confrontano sulle alternative l’ambiente secondo le necessità dettate da- possibili, ispezionano esempi e semilavorati, gli specifici progetti dei bambini. li modificano nei parametri e nella struttura; L’interfaccia software cerca di rendere evi- esplorano le potenzialità e i limiti della tec- dente cosa è possibile fare con il mattonci- nologia; si impegnano in un processo itera- no programmabile organizzando le funzio- tivo di costruzione socialmente condivisa in nalità in scatole che contengono compo- cui le ipotesi che emergono vanno soggette nenti dello stesso tipo [vedi figura 3]. La sia al vaglio del gruppo, sia alla verifica spe- struttura in scatole riflette, inoltre, una di- rimentale. stinzione tra concreto e virtuale: sensori e Gli insegnanti mediano tra bambini e tec- attuatori fisici; funzionalità presenti nel nologia quel tanto che basta per rendere mattoncino (ad esempio, suoni e messaggi) fluido il processo, senza deprimere la creati- che non sono associate a componenti fisiche vità e la motivazione dei bambini. Alcune collegabili; strumenti virtuali, quelli cioè funzioni di configurazione dell’ambiente di costruiti con il software, quali orologi e programmazione sono finalizzate a render- contatori. Questa tassonomia, riflessa nella lo adattivo rispetto alle esigenze del gruppo struttura operativa dell’interfaccia, permet- e del particolare problema in esame: un in- figura 4 te ai bambini di scoprire le funzionalità di- segnante può, ad esempio, configurare facil- Le due regole che defini- sponibili secondo una logica che va dal con- mente l’interfaccia, cambiando le icone e i scono il comportamento “urto”. N.B.: l’interfac- creto all’astratto. nomi associati agli oggetti manipolati dal cia visualizza solo le con- programma (azioni, condizioni, comporta- dizioni e azioni associate Il supporto metacognitivo e sociale menti). Ma è anche possibile (e operativa- ai dispositivi di input e Formalizzare mediante regole il comporta- mente facile) per un insegnante modificare ouput selezionati. mento di un robot ha importanti implicazioni sul piano cognitivo e metacognitivo. 61 Da un lato, la regola reifica la relazione di causa-effetto e fornisce ai bambini e ai loro insegnanti un importante strumento lingui- stico per astrarre i comportamenti reattivi (“Se la temperatura aumenta, il robot accende il motore della ventola”). Dall’altro, l’immediatezza di interpretazione e la leggibilità delle regole consentono non solo di parlare facilmente del problema, ma anche, in retrospettiva, di ripercorrere i processi di soluzione messi in atto (“… poi abbiamo aggiunto questa regola, per insegnare al robot ad accendere il ventilatore quando fa caldo …”), specie quando le scelte di programmazione effettuate non pro- ducono i comportamenti attesi. Caratteri- stica tipica del lavoro dei bambini è, infatti,

quella di prefigurare un contesto ampio ed 27 TD numero 3-2002 diversi parametri di configurazione di azio- nea”, interrompibile quando il sensore di ni e condizioni predefinite: ad esempio, i luce “vede” la buca retroilluminata, e co- fattori di scala associati alle durate tempora- mandi di traslazione e rotazione per spinge- li di azioni quali “Avanti” o le soglie di sen- re le palline in buca. Il kit è completato da sibilità sui vari sensori. video esplicativi per guidare gli utenti nella

La fabbrica dei robot Gli esperti nella programmazione di robot costruzione e programmazione dei veicoli. possono estendere ulteriormente l’ambien- Alla scuola “La Villetta” i genitori e gli inte per integrare la definizione di nuove ti- segnanti hanno ricreato il campo da gioco e pologie di costruzioni. i bambini hanno costruito e programmato i veicoli per la gara. ALCUNE ESPERIENZE L’esperienza ha dimostrato che i bambini REALIZZATE CON I BAMBINI riescono a gestire il compito e, cosa più im- Nel progetto CAB la sperimentazione si è portante, ad appropriarsi del linguaggio articolata nell’arco due anni e ha coinvolto formale utilizzato per descrivere i loro ten- tre scuole dell’infanzia ed una scuola ele- tativi e ragionare in gruppo sul problema. mentare del Comune di Reggio Emilia e tre Infatti, la specializzazione delle componen- scuole elementari in Svezia. Per una descri- ti ha reso semplice la costruzione di un vei- zione approfondita rimandiamo ai rapporti colo adeguato al compito; l’ambiente di finali dei partner educativi [CRE, 2001; programmazione visivo, che fornisce un set Gustafsson e Lindh, 2001]. Qui ci limitia- limitato di primitive, ha consentito ai bam- mo a proporre la rilettura di tre esperienze bini di comporre autonomamente il pro- realizzate nelle scuole dell’infanzia, con l’o- gramma. Inoltre, i bambini hanno usato le biettivo di esplicitare le relazioni tra ricerca icone dei comandi per annotare il campo di in classe e progettazione e sviluppo dell’am- gara e discutere sugli effetti delle istruzioni biente di programmazione usabile anche impartite al robot quando queste non sorti- dai bambini di cinque anni. vano l’effetto desiderato [CRE, 2000]. Anche e soprattutto per questa fascia di età, RoboSports ha dimostrato di essere un le esperienze riportate ci permettono di ar- buon esempio delle potenzialità del mat- gomentare che: 1) non ci sono ostacoli co- toncino programmabile, in quanto propone gnitivi alla programmazione di costruzioni un contesto specifico e rende disponibili co- cibernetiche da parte dei bambini in presen- strutti linguistici ad hoc per la soluzione del za di un contesto ben definito e di stru- problema presentato. Il suo limite sta però menti specializzati; 2) per sostenere la com- nell’essere troppo specializzato: le compo- plessità presente nei progetti dei bambini nenti hardware e software si possono usare bisogna fornire un modello che incapsuli i solo per questa gara, o per gare di questo ti- dettagli implementativi; 3) l’ambiente propo, ma non possono essere trasferite ad una posto riveste carattere di usabilità, in quan- gamma più ampia di situazioni, finendo con to dotato di caratteristiche atte a renderlo l’ostacolare la creatività e lo sviluppo di pro- appetibile, ispezionabile secondo una data getti originati direttamente dai bambini. granularità e “trattabile” (oggetto di discus- 62 sione e di riflessione anche metacognitiva). Sostenere la complessità Restiamo nella tipologia di gare di robot, Specifico o generico? questa volta con un progetto che è il risul- Un gruppo di bambini della scuola “La Vil- tato dell’immaginazione e del lavoro dei letta” ha usato il kit specializzato Robo- bambini. Nella scuola “Neruda” l’interesse Sports, sviluppato dalla LEGO per permet- che i bambini di una sezione avevano colti- tere ai visitatori del LEGOLAND park di vato negli anni per i mostri ha fornito lo partecipare a gare di robot. Il kit compren- spunto per un progetto che esplorasse for- de un campo di gara per due squadre che me di vita artificiale. Questa “vita” si svilup- competono nella realizzazione di un veico- pa ed evolve secondo la frequenza e la qua- lo che porti il maggior numero possibile di lità delle relazioni tra gli “attori”, i Mostri e palline in buca. Il campo è costituito da un i Difensori della città [Barchi et al, 2001]. tavolo con due piste ognuna composta da I mostri attaccano la città, gli abitanti co- una linea nera e una buca retroilluminata. struiscono mura e trappole per difendersi e Le componenti meccaniche sono specializ- organizzano una squadra di difensori per te- zate per costruire un set limitato di veicoli ner lontani i mostri. I mostri e i difensori so- capaci di trasportare e spingere le palline in no stati costruiti cercando di definire com- buca. L’ambiente software fornisce primiti- portamenti che rendessero conto di una di-

27 ve quali il comportamento di “Segui una li- namica di scontro in cui non sono chiari TD numero 3-2002 dall’inizio né l’evoluzione né l’esito. Su un Questo progetto è risultato essere un buon grande tavolo i bambini hanno realizzato lo esempio dello stile di interazione con og- scenario e aggiunto quattro veicoli (due di- getti cibernetici che Edith Ackermann defi- fensori e due mostri). I mostri hanno due nisce come “Giocare allo psicologo” sensori di contatto programmati per aggira- [Ackermann, 1991, 2002]. “Giocare allo re eventuali ostacoli e un sensore di luce psicologo” e “Giocare all’ingegnere” costi- La fabbrica dei robot puntato sul tavolo che arresta il veicolo se tuiscono i due estremi di ruoli potenziali incontra una zona di colore nero. Il nero che i bambini assumono quando interagi- identifica sia le trappole che l’ingresso della scono con kit di costruzioni cibernetiche. città. Inoltre, i mostri hanno una pila mon- Nel primo, prevale l’atteggiamento di os- tata sul dorso che li rende riconoscibili dai servazione in cui i bambini tipicamente si difensori. Questi ultimi hanno un sensore di interrogano sulla natura dell’oggetto che luce che permette loro di muoversi nella di- hanno di fronte (sulle sue intenzioni, “in- rezione di attacco. telligenza”, ecc.), nel tentativo di capirne Questa prima definizione dei comporta- l’intima natura; nel secondo, prevale l’at- menti ha fatto sì che i mostri e i difensori, teggiamento costruttivo o di modifica degli dopo un primo urto, avanzassero a caso sul oggetti e dei loro comportamenti. Ma i campo di gara senza un chiaro obiettivo. bambini, sostiene Ackermann, oscillano Soltanto casualmente un mostro finiva in continuamente tra questi due estremi, esi- trappola o riusciva a entrare in città; i difen- stendo infatti gradi diversi di breakdown e sori vagavano senza una chiara strategia per di situazioni in cui la componente dello psi- bloccare i mostri, con cui a volte si scontra- cologo e quella dell’ingegnere vengono ca- vano. I bambini si sono resi conto dei limi- librate e combinate diversamente. ti e hanno proposto alcune alternative, ma gli insegnanti hanno incontrato un ostacolo Diventare programmatori nel realizzare i meccanismi di “attrazione” «Siamo diventati dei programmatori di tra i difensori e i mostri, e tra i mostri e la robot! città. È stato a questo punto fondamentale È vero! Questa è una scuola di program- il contributo degli esperti che hanno sugge- matori! Possiamo fare tante cose! rito due possibili modifiche al progetto per Abbiamo scoperto tre segreti: realizzare l’attrattività: introdurre delle pi- il primo è che due pezzettini del metro ste di altro colore che indicassero ai mostri fanno una mattonella; la direzione per arrivare alle porte della città il secondo è che se l’uccellino tocca il senso- e modificare il programma dei difensori at- re di piegamento il registratore fa cip cip; tivando un meccanismo di ricerca dei mo- il terzo è che i robot con la busta e la cas- stri, consistente nel girarsi intorno per rile- setta delle lettere si possono parlare.» vare la direzione della luce. Queste propo- [CRE, 2001] ste sono state discusse dagli insegnanti con i bambini, che hanno modificato lo scenario Nella scuola “La Villetta” alcuni bambini di e i robot ottenendo comportamenti infine cinque anni dell’anno scolastico 1999/ conformi ai desiderata. 2000 avevano cercato di ridare vita ad un 63 Questo lavoro ha coperto un arco tempora- ramo di un albero del giardino che si era le piuttosto lungo e articolato in varie fasi: spezzato durante una nevicata. Il ramo era progettazione e realizzazione dello scena- stato portato dentro la scuola e “fornito di rio; realizzazione, programmazione e speri- nuova vita” con l’aggiunta di sensori e at- mentazione; modifica dei comportamenti. tuatori che gli permettevano di reagire alla La partecipazione in qualità di esperti a luce, al contatto con le foglie, ecc. questa attività ha consentito agli autori di Nel successivo anno scolastico altri bambi- questo articolo, impegnati nella progetta- ni, che nell’anno precedente avevano assisti- zione dell’ambiente software descritto in to all’inserimento del ramo nella vita della precedenza, di appurare i seguenti aspetti: è scuola, hanno deciso di estendere il proget- possibile catturare la complessità di proget- to aggiungendo un uccellino che nel duro ti di questo tipo nel modello proposto; inverno chiede aiuto ad un amico robot per comportamenti complessi quali quelli evi- procurarsi del cibo. Il robot porta le bricio- denziati da questa esperienza difficilmente le di pane sotto l’albero e chiama il suo ami- possono essere sviluppati in autonomia dai co uccellino che scende a raccoglierle. bambini, ma possono far parte di un reper- Questi bambini, che sono cresciuti in una torio di componenti specializzati applicabili realtà in cui le costruzioni cibernetiche era-

e ispezionabili direttamente dai bambini. no già presenti e l’idea di programmazione 27 TD numero 3-2002 era stata sperimentata con RoboSports, presentare il parametro di “Avanti” solo hanno trovato naturale realizzare e pro- con un numero, senza speciﬁcarne l’unità di grammare le loro idee con un prototipo di misura, abbiamo favorito l’interpretazione ambiente messo loro a disposizione. dei bambini secondo cui il parametro indica Le frasi riportate all’inizio della sezione te- una distanza. In realtà, il parametro con-

La fabbrica dei robot stimoniano il loro livello di consapevolezza trolla il tempo di accensione dei motori, ma raggiunto alla fine dell’esperienza. Durante portare in primo piano questo dettaglio co- il progetto i bambini hanno dovuto risolve- stringerebbe a tener conto della corrispon- re una serie di problemi. Il primo era quel- denza tra tempi e distanze. Ciò è stato ri- lo di determinare il valore da dare al co- solto dall’intervento degli insegnanti che mando “Avanti” per far sì che il robot si hanno opportunamente tarato il fattore di muovesse di sei mattonelle sul pavimento. scala per far corrispondere “Avanti 2” ad “Due pezzettini del metro fanno una mat- una mattonella, permettendo così ai bambi- tonella” esemplifica il percorso che i bambini di controllare la situazione. ni hanno seguito per correlare il parametro I bambini hanno realizzato il loro progetto del comando “Avanti”, reso disponibile dal in modo da poter raccontare la storia men- nostro ambiente per i Veicoli, con l’effetti- tre veniva rappresentata dall’uccellino e dal vo spazio percorso dal robot. I bambini robot. I punti di sincronizzazione sono es- hanno costruito uno strumento di misura, senziali al buon risultato della messa in sce- che hanno chiamato “metro”, per associare na: il robot deve iniziare a muoversi quando il valore del parametro ad un elemento del l’uccellino lo chiama, e l’uccellino deve figura 5 contesto, le mattonelle del pavimento. Poi- scendere quando il robot arriva sotto l’albe- La definizione del com- ché di quanto si muove un veicolo è funzio- ro. Una prima soluzione è stata quella di portamento che dice al ne delle scelte fatte nella sua costruzione, il usare un sensore di suono per ascoltare la robot di muoversi in software permette di modificare un coeffi- voce dell’uccellino (“se l’uccellino tocca il avanti quando riceve un ciente di scala per rendere significativi i va- sensore di piegamento il registratore fa cip messaggio. Nell’angolo lori del parametro. Questa operazione di ta- cip”). Questa soluzione, però, non ha retto in alto a sinistra sono ratura è stata eseguita dagli insegnanti; i alla verifica sperimentale. Il sensore di suo- mostrati tre sensori: quello dei messaggi (sele- bambini hanno eseguito le misure e, verifi- no non distingue tra cinguettio e altri ru- zionato), uno di suono e cato che bisognava muoversi in avanti di 12, mori attivandosi quindi in presenza di qua- uno di luce. Per far hanno scomposto questo risultato inseren- lunque tipo di suono. L’organizzazione per muovere il robot “Avan- do due comandi “Avanti” (10 + 2), visto scatole dell’interfaccia iconica ha aiutato i ti 12” i bambini hanno che l’interfaccia forniva uno slider con valo- bambini a esplorare possibili alternative e usato due comandi (10 + ri da 0 a 10 [figura 5]. scoprire autonomamente che “i robot con 2), poiché l’interfaccia Quest’esperienza ci ricorda che quando i la busta e la cassetta delle lettere si possono prevede uno slider (non mostrato in figura) che bambini sono motivati riescono a mantene- parlare”. Lo scambio di messaggi ha fornito limita la scelta del valore a lungo la concentrazione e dimostrano un robusto meccanismo di sincronizzazio- re del parametro all’in- competenze che in genere non ci si aspetta ne permettendo ai bambini di riprogram- tervallo [0 ... 10]. a quest’età. Poiché abbiamo scelto di rap- mare il robot portapane (figura 5) e com- pletare il loro progetto adottando un mec- 64 canismo analogo per dire all’uccellino di scendere a mangiare quando il robot rag- giunge l’albero. L’evoluzione del progetto e il modo in cui i bambini sono riusciti a gestire i problemi sorti durante le fasi di programmazione sot- tolinea l’appropriabiltà e trattabilità dell’interfaccia proposta.

CONCLUSIONI Il progetto CAB ha risposto in modo affer- mativo alla domanda: è possibile imparare costruendo robot nella scuola dell’infanzia? Non sembrano infatti esserci ostacoli cognitivi alla programmazione di costruzioni cibernetiche da parte dei bambini in presenza di un contesto ben deﬁnito e di strumenti specializzati. L’esplorazione della sensoria-

27 lità, reattività, controllo e autonomia e lo TD numero 3-2002 sviluppo delle teorie associate sono favoriti nei bambini dal confronto con la costruzione di oggetti cibernetici che le reificano. L’ambiente di programmazione proposto permette di adattare le primitive messe a disposizione alle tipologie di costruzioni usa- La fabbrica dei robot te dai bambini nei loro progetti. Le scelte progettuali per l’interfaccia si sono rivelate accessibili ed usabili anche dai bambini di cinque anni, consentendo loro di programmare i comportamenti delle costruzioni e soprattutto di risolvere i problemi sorti durante l’evoluzione dei progetti. I risultati raggiunti vanno comunque riferi- ti ad un contesto di ricerca dove la mediazione degli adulti poteva avvalersi di risorse, competenze e tempi di lavoro difficilmente rintracciabili nei normali contesti educativi. Nell’ambito del progetto abbiamo sviluppato alcune idee su possibili evoluzioni del materiale costruttivo che potrebbero permettere un uso creativo e più autonomo del materiale per i bambini e forse aprire la strada a sperimentazioni per una fascia di età di quattro anni [Ackermann, 2002]. Una prima indicazione riguarda un’ulteriore riduzione della complessità meccanica delle costruzioni: il kit, ad esempio, dovrebbe prevedere componenti pre-assemblate che per- mettano trasformazioni semplici di movi- et al, 2002]. Una versione tangibile del- figura 6 menti (da rotatorio orizzontale a rotatorio l’ambiente di programmazione descritto Una versione tangibile verticale, da veloce ma debole a lento ma precedentemente potrebbe realizzare la vi- della definizione del potente, ecc.) senza scendere al livello dei sione di mischiare Atomi e Bit in maniera comportamento “urto”. singoli ingranaggi; oppure introdurre nuovi concreta e facile da usare [figura 6]. Com- Le etichette sulla stazio- sensori e attuatori per aprire la strada ad at- portamenti, condizioni e azioni potrebbero ne a cui si connettono i tasselli ne indicano le tività costruttive che prevedano una plura- essere dei tasselli fisici che contengono l’e- funzionalità: a) per de- lità di materiali, non solo LEGO, in cui lettronica necessaria a riconoscere automa- finire una regola, con- emerga da subito il ruolo della programma- ticamente la topologia del puzzle [Gorbet nettere condizioni e zione, come nello scenario del “muro dei et al, 1998] e a generare il programma cor- azioni su questo lato; b) suoni”. rispondente. I bambini potrebbero lavorare la regola corrente può es- Un’altra indicazione riguarda il design dei in modo cooperativo manipolando le com- sere usata per definire un comportamento inse- 65 singoli componenti per migliorarne la leggi- ponenti della programmazione così come rito in questo slot; c) la bilità. Le componenti attive del kit, i senso- fanno con le parti fisiche della costruzione. porta di comunicazione ri e gli attuatori, dovrebbero infatti rivelare Ciò non sostituirebbe il computer, ma lo in- con il PC; d) uno slot ag- la loro natura sia proponendo una plastica tegrerebbe portando il suo ruolo sullo sfon- giuntivo per ridefinire il trasparente che permetta di vedere le parti do nelle fasi costruttive e in primo piano in significato di un tassello interne, sia aggiungendo una risposta visiva: quelle di riflessione e documentazione. di condizione o azione. per esempio, l’aggiunta di una barra di LED sui sensori darebbe un’indicazione dell’in- RINGRAZIAMENTI tensità dell’input. Il lavoro descritto in questo articolo non sa- Infine, ci siamo chiesti: perché i bambini rebbe stato possibile senza l’impegno, l’en- non dovrebbero poter costruire i program- tusiasmo e la creatività dei bambini e degli mi con componenti tangibili così come fan- insegnanti delle scuole svedesi e italiane che no con i LEGO? Questo approccio, che va hanno partecipato al progetto CAB. In par- sotto il nome di “programmazione tangibi- ticolare siamo debitori ai bambini della le” [Suzuki e Kato, 1995], è un settore di scuola “La Villetta” del titolo di questo ar- ricerca fiorente in cui sono presenti molti ticolo. progetti indirizzati ai bambini [McNerney, I nostri partner sono stati portatori di

1999; Wyeth & Wyeth, 2001; Montemayor istanze e punti di riferimento diversi, cia- 27 TD numero 3-2002 scuno dei quali ha concorso alla realizza- GO A/S per il loro contributo all’ambien- zione di un approccio multidisciplinare e te di programmazione. multiculturale che si è profondamente av- Siamo grati a Edith Ackermann per aver ac- vantaggiato della varietà e delle differenze cettato di scrivere un articolo insieme fornen- preesistenti. Vogliamo ricordare in parti- do un punto di vista complementare sul si-

La fabbrica dei robot colare Paola Barchi, Gino Ferri, Giovanni gniﬁcato della programmazione per i bambi- Piazza e Maura Rovacchi delle scuole del- ni e aiutandoci a riﬂettere sul nostro lavoro. l’infanzia del Comune di Reggio Emilia Vincenza Benigno e Donatella Persico han- per aver mantenuto sempre presente nel no rivisto versioni preliminari di questo ar- nostro lavoro il punto di vista dei bambini; ticolo fornendo preziose indicazioni per mi- Gaute Munch e Martin Rausch della LE- gliorane la leggibilità. PER SAPERNE DI PIÙ

Chi vuole approfondire le tematiche della robotica educativa Ulteriori linguaggi e ambienti per programmare il LEGO Mind- ha a disposizione diverse fonti di informazione. Nel seguito è Storms: riportata una selezione di riferimenti bibliografici e siti web1 Not Quite C (NQC) è un linguaggio Open Source in sintassi che privilegia materiali relativi al LEGO MindStorms. Infine si C. http://www.baumfamily.org/nqc/ propone un elenco di altri prodotti per la robotica educativa. Bricx Command Center è un ambiente di sviluppo Open Source per utilizzare il linguaggio NQC in ambiente Win- Una bibliografia su LEGO MindStorms dows. Una raccolta di progetti per ragazzi della scuola media: http://hometown.aol.com/johnbinder/bricxcc.htm Erwin B. (2001), Creative Projects with LEGO Mindstorms, LeJos è un linguaggio Open Source in sintassi JAVA. Addison-Wesley Pub Co, Boston, MA. http://lejos.sourceforge.net/ Un libro di testo per un corso introduttivo a livello universitario: MindRover è un videogioco dove uno o più giocatori costrui- Martin F. G. (2001), Robotic Explorations: An Introduction to scono e programmano robot virtuali che competono in mis- Engineering Through Design, Prentice Hall, Upper Saddle Ri- sioni varie. Ne esiste una versione che permette sia di simu- ver, NJ. lare il comportamento di un robot fisico all’interno del video- Libri che trattano la robotica a livello hobbistico e presuppon- gioco, che di scaricare il programma creato sul robot reale. gono competenze ingegneristiche e di programmazione: http://www.mindrover.com/ Bagnall B. (2002), Core LEGO MINDSTORMS Programming: Unleash the Power of the Java Platform, Prentice Hall, Upper Prodotti Saddle River, NJ. Il LEGO MindStorms è il prodotto di maggior successo in que- Baum D. (2002), Dave Baum’s Definitive Guide to LEGO sto ambito. Esistono però altre offerte significative che coprono Mindstorms, 2nd edition, Apress, Berkeley, CA. un ampio spettro di esigenze a cui corrispondono livelli di usa- Baum D., Gasperi M., Hempel R., Villa L. (2000), Extreme bilità diversi. Per esempio TechnoK’NEX è un mattoncino pro- Mindstorms: an Advanced Guide to LEGO Mindstorms, grammabile compatibile con vari kit meccanici, tra cui LEGO Apress, Berkeley, CA. Technic; gli altri kit di costruzione richiedono competenze inge- Ferrari M., Ferrari F. (2001), Building Robots With LEGO gneristiche poiché permettono di integrare componenti elettro- Mindstorms: The Ultimate Tool for Mindstorms Maniacs, Syn- nici esterni. In alcuni casi il prodotto di base è lo stesso ma la gress Media Inc., Rockland, MA. veste commerciale ne propone specializzazioni diverse: Il tuo Laverde D. (ed.) (2002), Programming Lego Mindstorms with Robot De Agostini è una versione personalizzata del Basic Java, Syngress Media Inc., Rockland, MA. 66 Stamps di Parallax. Infine Khepera e AIBO sono due robot mobili complessi e potenti che privilegiano gli aspetti di program- Materiali didattici mazione fornendo una struttura meccanica e apparati di input Il Center for Engineering Educational Outreach della Tufts Uni- integrati. versity mette a disposizione: Basi per robot mobili The LEGO Curriculum Site: Khepera, http://www.k-team.com/robots/khepera/ http://www.ceeo.tufts.edu/curriculum/ Il tuo Robot (De Agostini), http://robot.deagostini.it/ The Science and Engineering NASA Site of Remote Sensing: Kit di costruzione http://www.ceeo.tufts.edu/sensors/ Basic Stamps versione education (Parallax), Il MediaLab del MIT offre un’enciclopedia di costruzioni roboti- http://www.stampsinclass.com/ che (constructopedia): Handy Board e Handy Cricket, http://constructopedia.media.mit.edu/ http://www.handyboard.com Il sito della Playful Invention and Exploration (PIE) Network), TechnoK’NEX Computer Control System, http://www.knexe- una rete di musei americani che in collaborazione con il MIT ducation.com/leonardo.html Media Lab sviluppa progetti e attività per integrare scienza, Robot mobili programmabili tecnologie e arte: AIBO della Sony si può programmare grazie al kit software http://www.smm.org/pie/ disponibile in http://www.aibo.com/openr/ Materiali informativi e software I LEGO User Groups dedicati alla robotica costituiscono la più vasta e aggiornata fonte di informazioni su questo tema: http://news.lugnet.com/robotics/ 1 Tutti i riferimenti sono aggiornati a ottobre 2002. 27 TD numero 3-2002 riferimenti bibliografici

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