NUOVE TECNOLOGIE: EDUCAZIONE AL VOLO, IL RUOLO DELLA SCUOLA

Cultura digitale

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L’avvicendarsi di tecnologie didattiche nella scuola, dalla tavoletta cerata a oggi, è avvenuto per alzare la qualità e l’efficienza della didattica che un docente attua per trasmettere saperi, far acquisire abilità, sviluppare competenze nei discenti. Nessuna tecnologia è a priori “didattica”, se prima non viene valutata nei tempi e modi in cui può contribuire al miglioramento della scuola. In attesa di ulteriori studi, questa qui raccontata è una prima prova sul campo dei potenziali offerti dall’ultima generazione di APR, aeromobili a pilotaggio remoto, comunemente definiti “droni”. Sulla base delle premesse prima illustrate, e in attuazione dell’art. 6 del DPR 275/99 (Regolamento Autonomia Scolastica), tra il maggio 2021 e l’aprile 2022 sono state promosse e svolte con successo due sperimentazioni di impiego a scuola e un corso di formazione per docenti (Educazione al volo – catalogo ministeriale SOFIA ID 60418 – 1 CFU) di cui nell’articolo si illustrano brevemente le caratteristiche.

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1. Dalla “Robotica educativa” all’ “Educazione al volo”

Negli scorsi vent’anni è stata la “robotica” a ispirare e motivare impegno, studio e ricerca nelle scuole. A dare vita ad esperienze di didattica attiva per le discipline oggi comprese negli ambiti S.T.E.M e S.T.E.A.M.. Le prime scuole ad avventurarsi in questo campo furono nel 2002 quelle della sperimentazione “Costruiamo un robot” condotta dall’IRRE Lombardia, ITD-CNR di Genova e Museo delle Scienze di Milano. A seguire quelle piemontesi coinvolte nel progetto dell’IRRE Piemonte “Robot @ scuola” (2005-2007). Negli anni successivi la crescita di esperienze in tutta Italia anche grazie la promozione della competizione mondiale “Robocup jr” curata dalla Rete di scuole “Robocup Jr – Italia” (2009-2018). Dal 2015 coi fondi del Piano Scuola Digitale del MIUR in pratica tutte le scuole italiane si sono dotate di modelli e kit idonei a fare esperienza di costruzione e programmazione di piccoli robot, e “gare” di robotica sono fiorite in ogni borgo d’Italia. Abbinando il “coding” alla “robotica”. Nei prossimi anni si intuisce che potrebbe essere “il volo stabilizzato” il nuovo campo di attenzione per i giovani studenti appassionati di tecnologie innovative, e lo “spazio aereo” il terreno da esplorare e studiare attivamente.

Con la scuola sfidata a una nuova “educazione” da proporre: l’ “educazione al volo” rispettando il “codice dell’aria” e promuovendo la sicurezza necessaria di cui il Regolamento europeo detta norme e prevede severe sanzioni. Per avviare sempre più Istituti scolastici in questo nuovo settore tecnologico, stiamo replicando l’approccio e la metodologia didattica (LRE) che hanno favorito lo sviluppo nella scuola italiana della “Robotica Educativa” tra il 2002 e sino al 2020. In tal senso il know-how maturato dalla prima Rete nazionale di scuole “Robocup Jr Italia” [1] ci ha permesso di bruciare le tappe e condurre un’efficace azione di ricerca e sperimentazione, di cui qui pubblichiamo i primi esiti. Quelle che seguono sono le evidenze maturate su cui si può pensare di sviluppare un’offerta formativa nelle scuole che intendono approcciare questa tecnologia, valutarne le potenzialità di utilizzazione a scuola senza i rischi legali e materiali che si possono immaginare, quando un oggetto materiale vola sulle nostre teste.

2. Cenni di storia delle tecnologie del volo a pilotaggio remoto – 1849-2020.

Il primo tentativo di realizzare un aeromobile senza pilota a bordo risale al 1849, quando gli Austriaci attaccarono Venezia usando palloni aerostatici caricati di esplosivo, lanciati da terra ma anche dalla nave austriaca Vulcano. Alcuni dei palloni funzionarono, altri a causa del vento finirono per tornare indietro colpendo anche le linee di attacco austriache. I primi prototipi di velivoli senza pilota fecero la loro comparsa durante la Prima guerra mondiale, e venivano usati come bersagli volanti per addestrare i primi piloti di caccia. Un esempio è l’ “ Aerial Target” del 1916, che veniva controllato mediante radiofrequenza. Nello stesso anno nasce l’aeroplano automatico Hewitt – Sperry, anche noto come “bomba volante”.

Questo modello concretizza l’attuale concetto di “aereo senza pilota”, controllato da una serie di giroscopi montati al suo interno. Nel periodo di tempo compreso tra le guerre mondiali, lo sviluppo tecnologico permise alle varie aziende militari di portare avanti progetti di conversione di alcuni modelli di aerei in APR, e alla nascita dei primi sistemi senza pilota che potevano essere operati dalle navi da guerra e controllati mediante un autopilota. La prima produzione in larga scala di APR risale però alla Seconda guerra mondiale. Nel campo che più ci interessa, quello dei droni per uso civile e in particolare per applicazioni non professionali, bisogna distinguere tra i modelli che volano in modalità “Acro”, anche conosciuta come modalità rates o modalità acrobatica, e quelli – i più recenti – che volano in “Modalità stabilizzata”, che in pratica è una modalità di volo assistito. In modalità ACRO con gli stick del radiocomando si controlla la velocità angolare di rotazione del drone sui tre assi, X, Y e Z. Se si spinge uno stick in avanti e lo si mantiene in quella direzione, il drone continuerà a ruotare su quell’asse ad una velocità costante, mentre in modalità stabilizzata la rotazione viene bloccata dal Flight Controller per evitare che il drone si capovolga.

Sino all’affermarsi dei droni capaci di volo stabilizzato il pilotaggio di un drone richiedeva un impegno del pilota a mantenere la corretta spinta per mantenerlo in volo. Invece un drone capace di volo stabilizzato automaticamente torna in posizione neutrale, ovvero piana ed allineata con l’orizzonte, quando si lasciano andare le levette di controllo del radiocomando. Questo avviene grazie al Flight Controller – un computer di bordo che analizza i dati di giroscopio e accelerometro presenti e in pochi millisecondi calcola e trasmette ai motori gli impulsi necessari per livellare il drone. È come se ci fosse una mano invisibile che mantenesse il drone sempre livellato ogni volta che il pilota lascia i comandi. Da ultimo il ricorso a costellazioni di satelliti di geo-localizzazione (GPS) rendono il drone capace di un alto controllo sulla sua posizione (latitudine, longitudine, quota), tanto da poter svolgere rotte programmate, o anche calcolate dal drone, con precisione sorprendente. E anche di compensare in real time le derive provocate da fattori esterni come il vento. Grazie a queste evoluzioni il pilotaggio di un APR oggi può essere alla portata di tutti. Liberando il pilota dalla fatica del mantenimento in volo del drone, è possibile porre la sua concentrazione sulla “missione” da compiere. Missione che – per finalità scolastiche – è il “compito” da svolgere per esercitare competenze riferibili ai curricoli disciplinari. È stato questo il tema della sperimentazione svolta nel 2021/22 a cura dell’ITIS Q. Sella.

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3. Riferimenti di legislazione per il volo civile e normativa europea vigente dal 2021

Il 2021 ha visto l’entrata in vigore del tanto atteso nuovo regolamento europeo per i droni. I servizi attuativi delle prescrizioni emanate sono ancora in fase di completamento, ma per l’utilizzo “open category” è già chiaro cosa è necessario fare per essere in regola. Per cui è stato possibile formulare una sintesi di cosa è necessario fare perché un Istituto scolastico possa dotarsi di questa nuova tecnologia. Già dal 15 dicembre 2019 (emanazione della nuova edizione del regolamento ENAC – Ente Nazionale per l’Aviazione Civile), chi utilizzava droni sia per hobby che per lavoro veniva obbligato ad adeguarsi alla nuova normativa per continuare a volare. A seguire l’EASA (European Aviation Safety Agency) ha emanato il 31 dicembre 2020 la regolamentazione europea che introduce sostanziali novità sia per i produttori di droni (marcatura di classe europea) che per gli “operatori” (i proprietari) obbligati a registrarsi per ottenere i codici di identificazione (QR-code) da applicare sui droni operativi posseduti. Mentre per i produttori vige una fase transitoria in attesa che dal 1° gennaio 2023 entri in vigore l’obbligo di marcatura dei loro droni messi in commercio, per chi invece possiede e vuol far volare un drone gli obblighi di registrazione sono già vigenti. E questo è bene saperlo, se si posseggono o si vogliono acquistare dei droni. Anche i cosiddetti “inoffensivi”, di peso inferiore ai 250 g., sono soggetti a queste regole. La formazione messa a punto e pubblicata su SOFIA ruota proprio attorno al come la scuola italiana possa organizzarsi a gestire l’attività di “Operatore della PA” nel momento in cui si dota di uno o più APR, e intende utilizzarli per le più svariate finalità.

4. “Imparare a volare” e/o “Volare per imparare”?

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Ovvero: perché usare dei droni a scuola? Ovviamente per “volare per imparare”, dato che la funzione di “scuola di volo” è già presente in molti Aeroclub, che stanno riorganizzandosi per rilasciare le certificazioni ai piloti di APR per finalità professionali (classe “specific”). Ma ancor più ci sentiamo di incoraggiare altri Istituti a conoscere le potenzialità che – anche in classe “open” – l’attività di volo può rappresentare. Perché abbiamo visto come il volo reale, ben più delle tecnologie virtuali, suscita emozioni e sfide rispetto a un contesto – il cielo e le tre dimensioni in cui si vola – che richiede competenze solitamente sopite e inespresse. Abbiamo visto che l’esperienza del pilotaggio remoto un contesto scolastico – laboratoriale, in cui un discente viene messo alla prova nel tentare di dominare le tecniche di pilotaggio remoto, stimola attenzione e concentrazione sui fattori in gioco, non ultimo nella rapida presa di autonoma coscienza dei propri limiti, motivando lo sforzo per il loro superamento. La realtà concreta di un drone in volo non ha pari con le percezioni alterate da visori 3D, tecnologie di “realtà aumentata” e altre tecniche che allontanano la persona dalla percezione diretta, e controllabile concretamente, di un ambiente reale, in cui imparare facendo volteggiare il proprio drone tra il suolo e il cielo, vicino – lontano da noi, attorno a noi a quote diverse. Da solo o in stormo con altri droni. Quanti studenti e docenti hanno avuto questa esperienza? Non sono disponibili dati o statistiche nel merito. Ma è facile trovare traccia sui social di docenti che utilizzano un drone nel tempo libero, e alcuni di questi lo portano anche scuola per farlo vedere ai ragazzi. Il contatto con alcuni di questi ha però confermato che non vi sono esperienze mirate ad avviare gli studenti a pilotare un (piccolo) drone, e nemmeno a informare su regole e attenzioni da avere per farne un uso sicuro, personale o a scuola.

Le sperimentazioni condotte e il primo corso di formazione per docenti (Educazione al Volo).

Sulla base delle premesse prima illustrate, e in attuazione dell’art. 6 del DPR 275/99 (Regolamento Autonomia Scolastica), tra il maggio 2021 e l’aprile 2022 sono state promosse e svolte con successo due sperimentazioni di impiego a scuola e un corso di formazione per docenti (Educazione al volo – catalogo ministeriale SOFIA ID 60418 – 1 CFU) di cui qui si illustrano brevemente le caratteristiche.

Riferimenti bibliografici all’articolo e maggiori approfondimenti sulla Rivista Culture Digitali, anno 2°, numero 5 –maggio-giugno 2022 https://www.diculther.it/rivista/nuove-tecnologie-educazione-al-volo-il-ruolo-della-scuola/

G. Marciano & S. Siega

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