UDA: progettiamo con micro:bit

Contesto classe

Questa Unità di Apprendimento è pensata per una classe seconda o terza della scuola secondaria di primo grado, con un’aula informatica o un set di tablet/notebook con accesso a internet e almeno una scheda BBC micro:bit ogni 2-3 studenti. La scheda micro:bit è stata progettata appositamente per fare didattica, ha costi bassi e può essere programmata con ogni tipo di computer (Windows, macOS, Chromebook, Linux, Raspberry Pi) e anche con smartphone o tablet di qualsiasi marca e sistema operativo: questo la rende adatta anche a contesti con dotazioni eterogenee. (proposta progettuale) Si presuppone che la classe abbia già avuto un primo contatto con la programmazione a blocchi (per esempio con Scratch) e con il concetto di sequenza di istruzioni.

Problema di partenza

Come possiamo trasformare una semplice scheda elettronica in un oggetto che “fa qualcosa di utile o divertente” nel mondo reale: misura la temperatura, reagisce a un movimento, comunica con i compagni o si muove come un robot? Il punto di partenza è una domanda concreta che gli studenti incontrano quando vedono la scheda per la prima volta: una scheda con 25 LED, due pulsanti e alcuni sensori, da sola, non fa nulla. Serve un programma. La sfida dell’UDA è progettare e costruire, in piccoli gruppi, un prototipo funzionante che risolva un piccolo problema scelto dalla classe. (proposta progettuale)

Competenze attese

• Pensiero computazionale: scomporre un problema in passi (sequenze, cicli, condizioni), rappresentarlo come algoritmo e tradurlo in un programma a blocchi.
• Competenza digitale: usare in autonomia l’editor online MakeCode, il simulatore e la procedura di trasferimento del programma sulla scheda.
• Progettare e risolvere problemi: passare dall’idea al prototipo, provare, individuare gli errori e correggerli (debugging). (proposta progettuale, in linea con i traguardi per lo sviluppo delle competenze richiamati nella guida Pearson)
• Collaborare e comunicare: lavorare in gruppo e spiegare le scelte progettuali. (proposta progettuale)

Obiettivi di apprendimento

Al termine dell’UDA lo studente è in grado di:

• riconoscere i componenti della scheda micro:bit (25 LED programmabili, pulsanti A e B, sensore di temperatura, sensore di luce, accelerometro, bussola, connessione radio e Bluetooth) e la loro funzione;
• collegare la scheda al computer tramite cavo micro-USB e trasferire un programma scaricando il file .hex;
• costruire programmi che usano i blocchi fondamentali: on start, forever, show leds, show number, on button pressed, on shake;
• usare le variabili come “contenitori” di un valore (per esempio numero, tempo, punteggio);
• usare i blocchi pick random, i cicli (while, repeat) e le condizioni (if) con gli operatori logici and, not e i confronti;
• leggere un valore da un sensore (per esempio temperature (°C)) e mostrarlo sul display;
• testare il programma nel simulatore e sulla scheda fisica, individuando e correggendo gli errori.

Prerequisiti

• Concetto di algoritmo come sequenza ordinata di istruzioni.
• Prima esperienza di programmazione a blocchi (Scratch o ambiente analogico). (proposta progettuale)
• Concetto di istruzione condizionale “se… allora…” anche in forma intuitiva. La struttura if CONDIZIONE then ISTRUZIONE viene letta in classe come “se una condizione è vera allora esegui le istruzioni”.
• Norme base di sicurezza nell’uso di cutter, batterie e piccoli utensili, indispensabili per la fase di costruzione del robot (da svolgere sempre con la guida di un adulto).

Fasi operative

L’UDA è articolata in cinque fasi, indicativamente 8-10 ore. (scansione oraria: proposta progettuale)

Fase 1 - Conoscere la scheda (1 ora). Si presenta la scheda fronte/retro e i suoi componenti. Primo accesso al sito microbit.org: dalla home si clicca su Let’s Code per aprire l’editor MakeCode e creare un New Project.

Fase 2 - Primi programmi guidati (2-3 ore). Attività a difficoltà crescente tratte dal testo:

• Fai battere il cuore di micro:bit: con il blocco show leds si disegna un cuore dentro on start, poi due immagini dentro forever per creare l’animazione.
• micro:bit sorride!: con on button pressed si mostra una faccia che ride premendo A, una triste premendo B, una “furbetta” premendo A+B.
• Indovina il numero e Sasso, carta, forbice: introduzione delle variabili e del blocco pick random per generare numeri casuali; uso di if per associare a ogni numero un’immagine.

Fase 3 - Cicli, condizioni e sensori (2 ore).

• Crea un timer per i giochi: si usa la variabile tempo, il ciclo while, gli operatori not, pause (ms) 1000 e change tempo by 1 per costruire un cronometro.
• Misura la temperatura ambiente: scuotendo la scheda (on shake) si legge il sensore con il blocco temperature (°C) e si memorizza il valore in una variabile.

Fase 4 - Progettazione del prototipo di gruppo (2 ore). Ogni gruppo sceglie un problema e progetta la soluzione: prima su carta (idea, blocchi necessari, diagramma di flusso), poi nel simulatore. Opzione avanzata: Costruisci un robot con micro:bit e con materiali di recupero — un robot con scocca in cartone, due servomotori a rotazione continua, ruote, breadboard e portabatterie, da assemblare con l’aiuto di un adulto.

Fase 5 - Test, debugging e presentazione (1-2 ore). Ogni gruppo trasferisce il programma sulla scheda (Download del file .hex sulla periferica MICROBIT), prova il prototipo, corregge gli errori e lo presenta alla classe spiegando le scelte fatte.

Metodologie

• Learning by doing / tinkering: si impara costruendo e provando, con attività operative “In azione!” che partono subito dalla pratica.
• Apprendimento per problemi e a piccoli passi: ogni attività aggiunge un concetto nuovo (variabili, cicli, condizioni, sensori) su quanto già appreso.
• Debugging come strategia didattica: l’errore è parte del processo; il simulatore permette di verificare e correggere prima di trasferire il programma sulla scheda. (proposta progettuale)
• Cooperative learning: lavoro in gruppi di 2-3 con ruoli a rotazione (programmatore, costruttore, verificatore). (proposta progettuale)

Strumenti

• Scheda BBC micro:bit (una ogni 2-3 studenti) con cavo micro-USB e portabatterie.
• Editor online MakeCode (makecode.microbit.org) con simulatore integrato; sito di riferimento microbit.org; guida ai blocchi su makecode.microbit.org/reference.
• Computer o tablet con browser e accesso a internet.
• Per la versione robot: scatola di cartone, cutter, cacciavite, nastro biadesivo e isolante, 2 servomotori a rotazione continua da 9 g, 2 ruote da 60 mm, cavi con morsetti a coccodrillo, jumper per breadboard, portabatterie e batterie AA/AAA.
• Quaderno o foglio di progettazione per disegnare l’algoritmo prima di programmare. (proposta progettuale)

Prodotti finali

• Un prototipo funzionante programmato su micro:bit (gioco, strumento di misura, animazione interattiva o robot mobile).
• Il programma a blocchi salvato nell’editor e il file .hex.
• Una scheda di progetto del gruppo (problema, idea, algoritmo, blocchi usati, prove e correzioni). (proposta progettuale)
• Una breve presentazione orale alla classe. (proposta progettuale)

Valutazione

La valutazione è di processo e di prodotto. Si osservano la progettazione, la correttezza del programma, la capacità di individuare e correggere gli errori e la collaborazione. (rubrica: proposta progettuale da validare)

Criterio	Iniziale	Base	Intermedio	Avanzato
Scomposizione del problema (pensiero computazionale)	Non scompone il problema senza aiuto	Individua i passi principali con supporto	Scompone il problema in passi e li ordina correttamente	Scompone in modo autonomo e prevede casi particolari
Uso dei blocchi e dei concetti (variabili, cicli, condizioni, sensori)	Usa solo blocchi base con guida costante	Usa correttamente sequenze e qualche condizione	Usa variabili, cicli e condizioni in modo appropriato	Combina i costrutti in modo originale e legge i sensori
Test e debugging	Non riconosce gli errori	Individua gli errori se segnalati	Trova e corregge gli errori usando il simulatore	Corregge autonomamente e migliora il programma
Collaborazione e presentazione	Partecipa poco al lavoro di gruppo	Svolge il proprio compito su richiesta	Collabora e spiega le proprie scelte	Coordina il gruppo e presenta con chiarezza il prototipo

Inclusione

• L’editor MakeCode offre una funzione per aumentare il contrasto dell’interfaccia a favore delle persone ipovedenti e permette di selezionare la lingua dell’interfaccia e dell’aiuto: due leve concrete di accessibilità presenti nello strumento.
• La programmazione a blocchi riduce le barriere legate alla scrittura del codice e consente a tutti di partecipare; il simulatore permette di provare anche senza la scheda fisica.
• Lavoro in coppie eterogenee con ruoli assegnati, materiali a difficoltà graduata e tempi flessibili. (proposta progettuale)
• Per chi ha difficoltà motorie, privilegiare attività basate sui pulsanti o sui sensori (scuotere la scheda) rispetto al montaggio fine del robot. (proposta progettuale)

Collegamenti interdisciplinari

• Scienze: lettura della temperatura ambientale con il sensore; concetto di sensore e di grandezza misurata.
• Matematica: numeri casuali, variabili, confronti e operatori logici (and, not), conteggio del tempo in millisecondi.
• Educazione civica / sostenibilità: costruzione del robot con materiali di recupero e riflessione sul riuso.
• Italiano: stesura della scheda di progetto e presentazione orale del prototipo. (proposta progettuale)

Pagine collegate

• micro-bit
• coding-e-programmazione-a-blocchi
• robotica-educativa
• sensori-e-attuatori
• debugging-come-strategia
• valutazione-coding-robotica

Fonti

• Coding e Robotica - Alberto Barbero, Francesco Vaschetto (Paravia/Pearson), Area 4 “Coding con BBC micro:bit”, pp. 84-102 (componenti della scheda, uso di MakeCode, download del file .hex, attività guidate: cuore, faccine, indovina il numero, sasso-carta-forbice, timer, misura della temperatura) e p. 100-101 “Costruisci un robot con micro:bit e con materiali di recupero” (materiali e montaggio)
• Upgrade. Tecnologia al futuro - Guida insegnante (Pearson), pp. 11 e sgg., sezione “Coding e robotica educativa” (finalità del coding, pensiero computazionale, descrizione di BBC micro:bit e dei progetti realizzabili)
• Alcune indicazioni metodologiche, la scansione oraria e la rubrica di valutazione sono proposte progettuali da validare