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Che cosa ci fanno i robot nelle scuole?

Pubblicato il: 29 Giugno 2017

Questo articolo ha più di 5 anni

Articoli Apprendimento e istruzione Società Tecnologia Tecnologia dell'istruzione Tecnologia e società

Progetto di co-autori, laboratorio CHILI, EPFL

Autore

Wafa Johal

Ricercatore post-dottorato in interazione uomo-robot presso il Politecnico federale di Losanna (Istituto federale di tecnologia di Losanna).

Affacciato sul lago di Ginevra, un laboratorio dell'università svizzera EPFL sta studiando come rendere i robot strumenti più efficaci per la didattica. La ricercatrice post-dottorato Wafa Johal spiega perché questo sia così importante.

Oggi i robot sono presenti nelle scuole più che mai. A differenza di altre tecnologie digitali, come i computer da tavolo, rendono possibile l'interazione fisica e cinestetica con il mondo digitale.

I robot come strumento didattico

Quando i robot vengono utilizzati nella didattica, l'attenzione si concentra solitamente sulla programmazione o sui principi della robotica: ad esempio, gli studenti devono comprendere che programmare un robot significa mettere in relazione l'input dei sensori (come la misurazione delle distanze) con l'output del motore (come la svolta a sinistra). In alcuni casi, gli studenti assemblano robot utilizzando kit di attrezzi, in linea con il movimento "Maker".

Ma esistono anche robot preassemblati come TimioThymios, un piccolo robot sviluppato all'EPFL da Francesco Mondada e dal suo team. La sua attuale popolarità – i Thymios vengono venduti al ritmo di 2,000 al mese – riflette una nuova missione per il settore dell'istruzione: aiutare le persone a sviluppare competenze di pensiero computazionale.

Convinti che i robot possano fare ancora di più per promuovere l'istruzione, il nostro team dell'EPFL Laboratorio CHILI ha sviluppato un nuovo robot delle dimensioni di un palmo chiamato Cellulo, progettato per essere manipolato dalle mani dell'utente anziché programmato. Il suo design innovativo consente all'utente di spingere il robot in direzione opposta ai suoi movimenti senza causargli danni. Il movimento del robot fornisce un feedback aptico agli utenti, che percepiscono le forze attraverso le mani. In un recente esperimento, il feedback aptico ha permesso ai partecipanti di sperimentare una simulazione del vento su una mappa dell'Europa.

Una nuova versione di Cellulo presenta un set di 10 robot che possono essere manipolati collettivamente da un utente, introducendo il concetto di robotica di sciame e intelligenza collettiva. Quando l'utente ruota un robot Cellulo su un tavolo, gli altri nove presenti sullo stesso tavolo ruotano nella stessa direzione. Per capire come funziona, guarda questo video.

Umanoidi per l'insegnamento

Un altro tipo di robot, gli umanoidi (robot progettati per assomigliare al corpo umano), sta diventando sempre più economico e intelligente. Questi robot non sono pensati per essere manipolati o programmati dagli studenti; l'idea è piuttosto quella di interagire con loro in vari modi.

La maggior parte dei giovani trova questi umanoidi carini e affascinanti, ma genitori, insegnanti e giornalisti sollevano preoccupazioni sul loro utilizzo in contesti educativi: "Sostituirete gli insegnanti con i robot?" è una domanda che si sente spesso. La nostra risposta preferita: "Sì, certo, e sostituiremo anche i bambini con i robot, e allora tutti i problemi dell'istruzione saranno risolti!".

Ma parliamo seriamente. I bambini non imparano grazie alle loro interazioni con un robot, bensì perché si impegnano in determinate attività che attivano processi cognitivi; questi processi, a loro volta, producono apprendimento.

“I bambini non imparano grazie alle loro interazioni con un robot, ma perché si impegnano in determinate attività che attivano processi cognitivi; questi processi, a loro volta, producono apprendimento.”

C'è una grande differenza tra un'interazione senza sforzo con un robot e un'attività di apprendimento produttiva: mentre la ricerca attuale sull'interazione uomo-robot si concentra sull'eliminazione dei fraintendimenti, gli esperti di educazione preferiscono progettare i robot in modo tale da consentire tali fraintendimenti e persino disaccordi. Infatti, i fraintendimenti e i conflitti costringono il bambino a discutere, riformulare e spiegare, e queste attività sono note per migliorare l'apprendimento.

Robot che si comportano intenzionalmente male

Illustriamo questo approccio con due esempi utilizzando un piccolo umanoide, chiamato Nao, che è un prodotto commerciale. Nel Attività di lettura condivisaNao legge ad alta voce un libro di fiabe, seguendo le parole con le dita, e a volte commette degli errori. Il bambino deve interrompere il robot e segnalarglieli.

Nel Attività di co-scrittura, Ai bambini viene chiesto di addestrare il robot a sostenere un test di scrittura; questo principio è chiamato "imparare insegnando". In realtà, il robot non è in grado di esercitarsi a scrivere. Si limita a scrivere su un tablet; il bambino prende quindi il tablet e corregge la "scrittura" prodotta dal robot.

Questa attività è pensata per bambini che stanno per terminare il primo anno di scuola elementare. A quell'età, la maggior parte di loro ha già imparato le basi della scrittura, ma alcuni potrebbero ancora avere delle lacune in questo ambito, il che può rappresentare un problema nel prosieguo del loro percorso scolastico. I bambini che normalmente riuscivano a concentrarsi per non più di 10 minuti, secondo i loro terapisti, provavano ripetutamente a insegnare al robot, insistendo anche per 50 minuti. Questo fenomeno è noto come "effetto allievo".

"Mentre la ricerca attuale sull'interazione uomo-robot si concentra sull'eliminazione dei fraintendimenti, gli esperti di educazione preferiscono progettare i robot in modo tale da consentire tali fraintendimenti e persino disaccordi."

Le lettere o le parole da utilizzare in questa attività devono essere scelte tenendo conto delle esigenze del bambino. Abbiamo adattato al mondo digitale i test standardizzati per la disgrafia, ovvero l'incapacità di scrivere in modo coerente. Combinando un tablet di alta qualità con algoritmi di apprendimento automatico, siamo riusciti a ottenere una diagnosi molto accurata in pochi secondi (anziché le tre ore necessarie per correggere un test cartaceo).

Molte preoccupazioni riguardo alla robotica educativa derivano dal presupposto che i robot verranno utilizzati per svolgere il lavoro degli insegnanti. Tuttavia, non si tratta di sostituire gli insegnanti. Anziché limitarci ad applicazioni che replicano il lavoro degli insegnanti, il nostro laboratorio esplora idee innovative, le implementa e le testa nelle scuole che circondano il lago di Ginevra.

Questi sono solo alcuni dei progetti in cui siamo impegnati a EPFL, un'università svizzera che pone l'accento sulla ricerca e lo sviluppo nei settori delle tecnologie per l'apprendimento e del pensiero computazionale. Le attività vanno ben oltre la robotica educativa. L'EPFL ha recentemente inaugurato il Swiss EdTech Collider, uno spazio collaborativo che ospita più di 30 start-up attive in tutti i tipi di tecnologie per l'istruzione digitale.