Academic literature on the topic 'Pensiero computazionale'

Il complesso rapporto tra educazione e tecnologia digitale può essere compreso se è chiaro il ruolo delletecnologie nell’ecosistema di rete che abitiamo. Le tecnologie non sono strumenti o aiuti esterni al corpo umano, ma agenti di trasformazione delle nostre strutture mentali e corporee. Il concetto di fluidità computazionale aiuta a superare i limiti delle teorie relative al pensiero computazionale: il coding può essere visto a tutti gli effetti come una forma di espressione e di padronanza di un linguaggio, secondo un approccio incentrato sulla progettazione, il pensiero critico e la creatività. Lo scopo delle attività di coding non è imparare abilità e concetti base dell’informatica, ma l’espressione di se stessi attraverso ambienti di sviluppo creativo. Padroneggiare il coding aiuta a sviluppare il proprio pensiero, a sviluppare la propria espressività e a sviluppare la propria identità. La fluidità computazionale ha a che fare non solo con la comprensione dei concetti computazionali e delle strategie di risoluzione dei problemi, ma anche con la capacità di saper creare e sapere come esprimersi con le tecnologie digitali per contribuire attivamente alla società verso una piena cittadinanza digitale.

Nell'ultimo decennio il trend topic nell'ambito dell'insegnamento dell'informatica è il pensiero computazionale. Concetto già presente, è stato risaltato nel 2006 da Jeannette Wing, che ha mostrato come l'informatica abbia portato alla scienza non solo strumenti (computer e linguaggi di programmazione) ma anche innovazioni nel modo di pensare (es. algoritmo shotgun per sequenziamento del DNA umano). Il pensiero computazionale è il processo mentale coinvolto nel formulare problemi e loro soluzioni, rappresentate in una forma che sia effettivamente eseguibile da un agente che processa informazioni. Si tratta di “pensare come un informatico” quando si affronta un problema. Dopo aver passato in rassegna la letteratura sul pensiero computazionale, viene proposta una definizione del concetto. Si prende atto che la ricerca in questi anni sia rimasta molto legata ai linguaggi di programmazione, concetto centrale dell’Informatica. Vengono allora proposte due strade. La prima strada consiste nella riesumazione di tutta una serie di studi di Psicologia della Programmazione, in particolare: studi sulle misconcezioni, che si occupano di individuare i concetti che sono compresi male dai programmatori novizi, e studi sul commonsense computing, che cercano di capire come persone che non hanno mai ricevuto nozioni di programmazione - o più in generale di informatica – esprimano (in linguaggio naturale) concetti e processi computazionali. A partire da queste scoperte, si forniscono una serie di consigli per insegnare al meglio la programmazione (con i linguaggi attuali, con nuovi linguaggi appositamente progettati, con l'aiuto di strumenti ed ambienti ad-hoc) al più ampio pubblico possibile. La seconda strada invece porta più lontano: riconoscere il pensiero computazionale come quarta abilità di base oltre a leggere, scrivere e calcolare, dandogli dunque grande importanza nell’istruzione. Si vuole renderlo “autonomo” rispetto alla programmazione, fornendo consigli su come insegnarlo senza - ma anche con - l'ausilio di un formalismo.

Il progetto di tesi consiste nello sviluppo di un'applicazione web adatta all'introduzione del pensiero computazionale all'interno del percorso di studi dei bambini di 7-8 anni. Il pensiero computazionale non è altro che l'abilità di risolvere un problema pianificando una strategia. Questo processo logico-creativo risulta più semplice da assimilare da parte di un bambino, se ottenuto nel corso dell'utilizzo di strumenti digitali dedicati a tale scopo. Lo stato dell'arte attuale è composta nella maggioranza di casi di applicazioni standalone, utilizzabili per lo più da addetti ai lavori e con una bassa curva di apprendimento per un bambino se non supportato adeguatamente. La forza di tali strumenti è nel potere espressivo, veramente ampio ed in grado di soddisfare gli utenti più esigenti ma d'altro canto risulta dispersivo nel caso non si possieda familiarità con applicazioni similari. Questo progetto di tesi nasce dalla volontà di estrarne gli elementi più interessanti ma soprattutto di superarne i limiti per creare un'applicazione web-based maggiormente adatta ai bambini più piccoli, per cui fortemente guidata nelle sue parti, semplice nelle modalità di interazione, immediata nell'utilizzo e nella spiegazione del suo funzionamento. Queste caratteristiche permettono di accedere all'applicazione da un qualsiasi device avente un qualsivoglia browser web, anche i genitori possono diventarne fruitori ed in poco tempo indipendenti per il supporto ai figli, diventando di fatto anche un utile strumento per la didattica al di fuori delle mura scolastiche. Inoltre, il supporto ad un editor di esercizi e la loro facile condivisione amplifica le possibilità nell'insegnamento.

Lo studio del pensiero computazionale è prezioso per ogni studente e non solo per gli appassionati e programmatori di mestiere. Così come non tutti imparano a scrivere per diventare scrittori, nè imparano a contare per diventare matematici, l'insegnamento dei principi dell'informatica e del pensiero computazionale non obbliga a diventare informatici. Questi si possono quindi applicare alle altre discipline e ai comportamenti quotidiani. Il computer diventa lo strumento primario con cui applicare questo cambiamento, viene visto come mezzo di costruzione e modellazione e non più soltanto come mezzo per gestire informazioni. Il maggior promotore di questo fu Seymour Papert attraverso la sua scuola costruzionista, che si basa sul principio che la conoscenza non è solo trasmessa ma è frutto di esperienza e costruzioni. L'errore non viene più visto come un qualcosa di negativo, ma anzi come uno strumento di crescita e di costruzione della propria conoscenza. Su questi punti, grazie anche alla creazione del linguaggio di programmazione Scratch, utilizzato da milioni di utenti in tutto il mondo, continua oggi il lavoro di Mitch Resnick e del gruppo di ricerca Lifelong Kindergarten presso il MIT. Grazie anche alle iniziative di movimenti e correnti nazionali e internazionali il coding e il pensiero computazionale stanno entrando a pieno regime nelle scuola di tutto il mondo, in alcuni paesi Europei è già stato introdotto come materia all'interno del curriculm scolastico. Il progetto COGITO sperimenta l'introduzione di queste competenze digitali all'interno del Terzo Circolo Didattico di Cesena, grazie alla collaborazione di docenti e insegnanti si cerca di trasmettere non solo i principi del pensiero computazionale ma anche come questi ultimi possano essere integrati con le discipline scolastiche. Il progetto è valutato in termini di commenti e valutazioni da parte delle insegnanti.

In un’epoca in cui la rete e, in particolare, i Social Network ermettono la diffusione delle notizie in modo molto semplice e veloce è emerso il problema delle Fake News. Questa Tesi ha l’obiettivo di proporre uno strumento concreto, in particolare dedicato ai ragazzi, per sviluppare una consapevolezza sull’argomento delle notizie false diffuse in rete. Il percorso di questo lavoro prevede, inizialmente, un’analisi dei principi del Pensiero Computazionale e degli elementi della Gamification. Successivamente si presenta la progettazione di un’applicazione Android, che utilizza questi ultimi due strumenti per essere un’iniziativa che favorisca l’elaborazione di un senso critico nella lettura delle notizie.

La sempre maggiore presenza di dispositivi informatici nella vita quotidiana delle persone ha reso fondamentale l'insegnamento di questa disciplina nei processi formativi. Al contrario di altre materie però, essa viene vista come "la scienza del computer" intesa come uso di un elaboratore, il quale non è la scienza in se ma un semplice strumento. Questa distinzione è molto netta in altre discipline ma non nell’informatica (ad esempio non si pensa a un astronomo come studioso di telescopi, bensì di stelle e galassie). In questo contesto ho iniziato ad avvicinarmi in modo più conscio al pensiero computazionale, iniziando a conoscerne molti aspetti interessanti per la formazione di un bambino. L'insegnameto di questa disciplina, infatti ha un duplice vantaggio: da un lato la conoscenza di una meteria divenuta basilare, dall'altro quello di essere uno strumento interdisciplinare. In mondo in cui i bambini sono bravissimi a "consumare" la tecnologia, in altre parole ad utilizzarla senza conoscerla davvero, mi sono chiesta se fosse possibile, proprio partendo da loro, poter fare un progetto il cui focus non fosse il computer ma capire alcuni concetti dell'informatica. Inoltre dopo aver parlato con alcune insegnanti delle scuole primarie sono venuta a conoscenza del loro grande interesse per questa tipologia di attività ma della neccessità di essere assistite da qualcuno che conosca bene la materia. Mossa da queste motivazioni mi sono avvicinata al mondo unplugged , vedendo in esso la possibilità di spiegare ai bambini alcuni concetti chiave senza introdurre la programmazione o il computer in generale. In quest’ottica si colloca il presente lavoro di tesi, che vede come obiettivo l'insegnamento di concetti informatici ai bambini delle classi terze della scuola primaria.

La natura pervasiva dell’informatica ha portato, nel corso degli anni, a riflettere sul suo ruolo centrale nella società moderna, cercando modalità di insegnamento capaci di rispondere alla future sfide, sempre più ardue. Nel settore della didattica dell’informatica si va a collocare questo documento nel quale viene dapprima presentato un esempio di modalità di insegnamento per l’algoritmo del massimo all’interno della scuola primaria (precisamente fra il terzo ed il quinto anno) attraverso due differenti giochi. Successivamente si è generalizzata questa modalità di insegnamento adattandola anche per altri algoritmi e fasce d’età. Essa si basa sulle caratteristiche chiave del pensiero computazionale e sui princìpi del costruzionismo, una teoria dell’apprendimento fondata sul costruttivismo, di cui Papert è il padre. Per lo sviluppo dei suddetti giochi si sono utilizzati tre diversi ambienti di programmazione visuale a blocchi, di tipo drag-and-drop: Scratch e Scratch Microworlds, Snap! e BloP.

”Perché programmare? E’ diventato un luogo comune identificare i giovani come nativi digitali a causa della loro apparente agilità nell’interagire con le tecnologie digitali. Ma il fatto che siano considerati dei nativi digitali li rende davvero fluenti con le nuove tecnologie? Anche se interagiscono con i media digitali tutto il tempo, pochi sono davvero in grado di creare i propri giochi, le proprie animazioni o simulazioni. In effetti è quasi come se potessero leggere senza però saper scrivere. Ciò che manca è quindi la capacità di sfruttare tali tecnologie per progettare, creare e inventare cose nuove, per i quali è necessario il coding. [...] Programmare espande notevolmente la portata di ciò che puoi creare con il computer e di ciò che puoi imparare. In particolare, il coding supporta il Pensiero Computazionale, grazie al quale poter imparare importanti strategie di problem-solving e progettazione e i cui benefici vanno ben oltre ai domini dell’informatica. Infine, poiché la programmazione coinvolge la creazione di rappresentazioni esterne dei tuoi processi di problem-solving, fornisce l’opportunità di riflettere sul proprio pensiero, nonché a riflettere sull’opinione che abbiamo di noi stessi” . Il computer può diventare uno strumento per fare scuola. L'utilizzo didattico dell'elaboratore implica un cambio di atteggiamento mentale nei suoi confronti, poiché esso, può diventare un ambiente utile per fornire ai bambini nuove possibilità di apprendere, di pensare, di migliorare le proprie capacità di approccio ai problemi costruendo le proprie conoscenze attivamente. ”Dovrebbe essere il bambino a programmare il computer e non il computer a programmare il bambino”, queste le parole di Seymour Papert creatore di uno dei linguaggi di coding più conosciuti: LOGO. Papert considera il bambino come un vaso da riempire ed ”il computer come creta con cui costruire una scultura". Rimane il paradosso ”Perché non insegniamo ai bambini ad imparare, pensare e giocare?”.

In questa tesi di laurea è affrontato il progetto e lo sviluppo di un transpiler (Snap2ino) in grado di convertire progetti (micromondi) realizzati attraverso il linguaggio e l'ambiente Snap!, in progetti basati sul framework Wiring, con riferimento al caricamento e all'esecuzione di questi sulla nota piattaforma a microcontrollore Arduino. Nato a partire dalle necessità sorte nel contesto del progetto Smart T-Shirt, per il quale sono trattati nella prima parte della tesi il contesto applicativo (Educational e progetto COGITO) e quello tecnologico (sistemi embedded programmabili), Snap2ino è sviluppato seguendo un'approccio incrementale e attraverso la realizzazione di due prototipi successivi. La versione attuale del transpiler, unitamente all'ambiente Snap!, fornisce un vero e proprio framework per lo sviluppo di qualsiasi progetto in ambito di sistemi embedded/IoT basati su Wiring, nel quale si voglia sfruttare la programmazione visuale a blocchi, con particolare riferimento al mondo making e degli atelier digitali e creativi. Tra le caratteristiche peculiari rispetto a soluzioni già esistenti (p.e. Snap4Arduino), che rendono il framework realizzato potenzialmente significativo per l'intera comunità internazionale, troviamo: la possibilità di definire i propri blocchi su Snap! e come questi debbano essere mappati con le effettive implementazioni per il dispositivo di destinazione, consentendo la definizione del proprio "linguaggio" e del proprio "livello di astrazione", nonché di estendere e personalizzare i blocchi predefiniti supportati dal framework; la possibilità di utilizzare librerie e codice Wiring esistenti, e i relativi sensori e attuatori, rendendo il framework quanto più possibile aperto; la possibilità di utilizzare il dispositivo programmato (Arduino) senza la necessità che questo sia collegato a un pc nel quale è in esecuzione Snap!; il supporto ad aspetti avanzati come la gestione degli eventi e l'esecuzione di task (script/Sprite) concorrenti.