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Geometria col drone

Luca Scalzullo

di Luca Scalzullo

  • Classi: 3D e 3F
  • Metodologie applicate: PBL (Problem Based Learning), cooperative learning, learning by doing

Introduzione

L’attività nasce come naturale prosecuzione di un percorso iniziato un paio di anni fa che vede le lezioni di matematica, scienze e tecnologia alternarsi, fondersi ed intersecarsi senza soluzione di continuità sfruttando non solo argomenti simili, ma anche la consapevolezza che il paradigma conoscenza/competenza non può essere vincolato dal suono della campanella o semplicemente dallo spazio fisico della classe.

Non a caso è proprio da qualche anno che il MIUR stesso parla di STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics). L’attività, pur se svolta solo all’inizio dell’anno, rappresenta un vero e proprio compito di realtà con l’idea di seguire il percorso proprio del metodo scientifico.

In una prima fase di osservazione i ragazzi prenderanno confidenza con il problema, osservando e valutando gli strumenti a disposizione. Seguirà la fase di sperimentazione in cui i ragazzi cercheranno di risolvere il problema specifico per poi passare alla fase di enumerazione in cui la soluzione sarà raccontata sotto forma di legge. Ed infine con la fase di astrazione utile a trovare una soluzione ad una categoria analoga di problemi.

Lo scopo è di richiamare conoscenze proprie dell’intero percorso di studi svolto alla ricerca di una soluzione di gruppo in cui ognuno apporti il suo proprio contributo, sviluppando contemporaneamente alle competenze tecniche (matematica, fisica, tecnologia e digitale), anche quelle di cittadinanza, di imprenditorialità e di spirito critico.

Osservazione

Ai ragazzi è stato mostrato un particolare tipo di drone, progettato appositamente per uso didattico, il suo nome è Tello. Piccolo, compatto, dotato di telecamera, wifi integrato, sensore ad ultrasuoni e sistema di stabilizzazione avanzatissimo che lo rende particolarmente maneggevole.

Tello può essere comandato da una sua applicazione dedicata che trasforma lo smartphone in un telecomando rendendolo però simile ad un giocattolo avanzato ma dalla scarsa valenza didattica. Quello che, invece, lo trasforma in un facilitatore didattico, è la possibilità di programmarlo con Scratch, la principale piattaforma di coding con programmazione visuale a blocchi. Alternativamente c’è la possibilità di utilizzare l’app Drone Blocks permettendo ai ragazzi di far rientrare l’attività nel’azione #6 del PNSD, ovvero il BYOD (Bring Your Own Device). Dopo aver preso confidenza col drone, ai ragazzi è stato posto il problema. Sono stati scelti due punti in aula corrispondenti ai due estremi della diagonale dell’aula stessa. Il drone è stato posto in maniera parallela ad una delle pareti ed è stato chiesto loro di progettare il percorso fino al punto di atterraggio.

Sperimentazione

I ragazzi hanno brillantemente risolto il problema presentato misurando prima una distanza, imponendo una rotazione di novanta gradi ed ancora misurando il secondo tratto, a formare due cateti di un angolo rettangolo. La soluzione è riportata di seguito

Occorre far notare l’alternanza tra le istruzioni e le attese che consente al drone di ricevere nitidamente i comandi senza nessuna possibilità di accavallamento.

Tuttavia la vera sfida è cominciata proprio qui. Abbiamo chiesto ai ragazzi di posizionare ancora una volta il drone nella posizione di partenza e di programmare un percorso alternativo che seguisse l’ipotenusa del triangolo rettangolo formato in precedenza. La vera difficoltà era calcolare l’angolo sotteso all’ipotenusa, angolo necessario a far ruotare il drone per mettersi nella posizione di partenza.

Enumerazione

I ragazzi hanno rapidamente calcolato la lunghezza dell’ipotenusa applicando il teorema di Pitagora, ma si sono impantanati nella definizione dell’angolo. Non conoscono la trigonometria, che risolverebbe il problema in una sola espressione. Hanno dovuto, allora, scavare nella memoria di conoscenze pregresse, ricorrere alla matematica e ai criteri di proporzionalità diretta ed inversa, alle proporzioni ed infine ai triangoli e alle similitudini tra loro.

Ed ecco apparire una relazione di proporzionalità tra angoli e cateti.

La verità è che la relazione lineare restituisce un valore dell’ampiezza dell’angolo diverso di qualche grado dal valore calcolato con le formule trigonometriche e semplicemente perché quella che i ragazzi hanno percepito come relazione di proporzionalità lineare, lineare non è.

Vale però innanzitutto il raggiungimento di una soluzione, vale che il volo del drone porta con sé una certa imprecisione che annulla l’errore di calcolo, ma vale la pena continuare ad approfondire la determinazione del valore esatto.

Astrazione

I ragazzi hanno, infine, inteso spingere il progetto fino alla determinazione di una procedura che determinasse angolo ed ipotenusa per ogni tipo di triangolo, attesa l’introduzione iniziale dei valori dei cateti. Di seguito le istruzioni del programma e i risultati dell’elaborazione.

Conclusioni

L'attività può dirsi conclusa, ma l'uso del drone in didattica apre a nuovi enormi scenari. Studio della fisica, delle forze, della cinematica, degli equilibri, esperimenti di Rescue Engineering, ma anche integrazione del sistema con Excel, e Geogebra, con la realtà aumentata e virtuale o con altri sistemi robotici come micro:bit o Raspberry (tutti strumenti in dotazione alla scuola) sono solo alcune delle cose che proveremo con i nostri ragazzi.

Luca Scalzullo L' autore

Ingegnere chimico, formatore appassionato di digitale, attualmente docente di tecnologia presso la Scuola Secondaria di I Grado Solimena - De Lorenzo di Nocera Inferiore (SA)

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