Learning by doing: il pensiero computazionale
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Una semplice introduzione al perché si presentano le attività di coding: il pensiero computazionale. Viene anche presentato brevemente Scratch per far vedere alcuni esempi. La presentazione è stata creata nell'ambito dei seminari di Coderdojo Salerno, una organizzazione di volontari che sul territorio presenta incontri ed attività formative sul digitale.
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Learning by doing: il pensiero computazionale
- 3. Agenda • Competenze del nostro secolo • Pensiero computazionale • Scratch: una introduzione • Creare e imparare con Scratch • Una presentazione • Come programmare con Scratch • Conclusioni "Learning by doing"- V. Scarano 3
- 4. Agenda • Competenze del nostro secolo • Pensiero computazionale • Scratch: una introduzione • Creare e imparare con Scratch • Una presentazione • Come programmare con Scratch • Conclusioni "Learning by doing"- V. Scarano 4
- 5. Alcune competenze del nostro secolo - 1 • Critical Thinking and Systems Thinking – Coordinare la realizzazione di artefatti che hanno un funzionamento complesso, basati sulla messa “a sistema” di componenti di base • Problem solving – Creare sistemi software che devono risolvere un problema, aiuta a identificare i passi necessari • Curiosità – Progettazione esplorativa: “che succede se?” "Learning by doing"- V. Scarano 5
- 6. Alcune competenze del nostro secolo - 2 • Apprendimento collaborativo – La facilità di lavorare insieme a progetti condivisi aumenta l’effetto dell’apprendimento • Responsabilizzazione e curiosità – Scegliere la direzione del progetto con la sperimentazione interattiva "Learning by doing"- V. Scarano 6
- 7. Competenze del 21-mo secolo • Pensare in maniera creativa • Comunicare in maniera chiara • Essere in grado di analizzare con sistematicità • Collaborazione • Progettare in maniera ciclica • Apprendere con continuità Per essere fluenti in una lingua, non si deve essere in grado solo di leggere, ma anche di scrivere ed esprimersi correntemente • .. così per le tecnologie digitali "Learning by doing"- V. Scarano 7
- 8. I “nativi digitali” • Una indovinata definizione di Paolo Attivissimo: – “persona che è nata quando le tecnologie digitali già erano capillarmente diffuse… – ma non per questo ci capisce automaticamente qualcosa” • Esempio: Snapchat.. una app che manda foto che scompaiono dal telefonino entro un certo numero di secondi senza poterle salvare – i “nativi digitali” si bevono la promessa della “intimità” • Mentre tutti (gli informatici) sanno che “cancellare” un file non basta per evitarne il recupero tramite tecniche più o meno complesse – a volte basta scaricare una semplicissima app! "Learning by doing"- V. Scarano 8
- 9. La limitazione dei “nativi digitali” • Abituati a usare dispositivi “connessi”, ignorano le basi di quello che utilizzano.. • .. e sono alla mercé di qualsiasi fenomeno “di moda” • Alcuni esempi? – Facebook e la privacy – Wikipedia e la qualità delle informazioni sulla rete – La sicurezza delle identità e la anonimia – Il controllo da parte delle multinazionali e dei grandi provider (Apple, Google, Samsung, Amazon) tramite il meccanismo delle app • Oggigiorno gli smartphone sono LA maniera per navigare – nel primo trimestre del 2013, 80 milioni di PC venduti contro 250 milioni di smartphone "Learning by doing"- V. Scarano 9
- 10. Alcuni esempi in questa direzione • Il messaggio di Obama nella “Computer Science Education Week”, molto pubblicizzato sui media di tutto il mondo: – “Non giocate solo sul vostro telefonino, programmate voi un gioco!” – “Imparare queste competenze non è solo importante per il vostro futuro – è importante per il futuro dell’America” • La capacità di interagire in maniera consapevole con la tecnologia digitale è un punto chiave della educazione dei giovani – “Computer literacy” • USA, UK, Cina, … tutte vanno in direzione di formare nuove leve che abbiano un approccio attivo e fattivo con le tecnologie dell’informazione e della comunicazione "Learning by doing"- V. Scarano 10
- 11. Agenda • Competenze del nostro secolo • Pensiero computazionale • Scratch: una introduzione • Creare e imparare con Scratch • Una presentazione • Come programmare con Scratch • Conclusioni "Learning by doing"- V. Scarano 11
- 12. Pensiero computazionale • Computational thinking • Processo che appartiene al dominio del problem solving e che ne offre una rappresentazione • Fasi principali – formulazione del problema al fine di consentire l’impiego di uno strumento automatico per la risoluzione – Acquisizione, analisi e organizzazione logica dei dati provenienti dal campo – Rappresentazione dei dati, fondati su modelli e simulazioni – Realizzazioni di soluzioni automatiche, ripetibili e sostenibili, attraverso lo sviluppo del pensiero algoritmico – Sviluppo di diverse soluzioni possibili (con obiettivo di selezionare la combinazione migliore) – Generalizzazione e trasferimento della soluzione "Learning by doing"- V. Scarano 12
- 13. Non solo programmazione.. • Il pensiero computazionale si fonda sulla capacità di astrazione • Modalità con cui un essere umano si esprime – descrivendo il problema – tracciando la soluzione • Il “pensiero computazionale” può essere visto come una chiave interpretativa rilevante dell’informatica – per educatori, formatori, ricercatori e professionisti • Messaggi: – l’informatica è “scienza giovane”: molto resta da scoprire – l’informatica è trans-disciplinare (applicazioni in tutte le aree) "Learning by doing"- V. Scarano 13
- 14. Pensiero computazionale: in pratica? • “Il processo mentale coinvolto nel formulare problemi e le soluzioni in modo che esse siano rappresentate in maniera da poter essere eseguite automaticamente” • Esempi di “Computational thinking” con Scratch – Fireflies: progetto di Scratch creato da Tim, di 8 anni. Ha selezionato la sua canzone preferita e, a seconda del testo della canzone, ha creato una sequenza temporizzata (videoclip) che rappresenta la canzone – Countries: simulazione creata da Shannon 14 anni. Simile a SimCity, è una simulazione di paesi virtuali, dove ogni giocatore decide come reagire a crisi economiche, agricole e politiche "Learning by doing"- V. Scarano 14
- 15. Programmazione interattiva • La programmazione interattiva e visuale aiuta a sviluppare il pensiero computazionale • Esperienze con utenti di Scratch evidenziano questo processo • Passi: – Creating – Personalizing – Sharing and collaborating – Reflecting "Learning by doing"- V. Scarano 15
- 17. Concetti base del Pensiero Computazionale • Utilizzando ambienti di programmazione interattiva di multimedia (come Scratch) gli utenti (progettisti di applicazioni) “incontrano”: – sequenze – cicli – eventi – parallelismo – condizioni – operatori – dati "Learning by doing"- V. Scarano 17
- 18. Concetti base del P.C.: sequenze • Una attività viene espressa come sequenza di – step elementari – che è possibile eseguire da parte di un computer • Classico esempio della “ricetta” di cucina – specifica il comportamento per produrre un risultato "Learning by doing"- V. Scarano 18
- 19. Concetti base del P.C.: cicli • Dalla esecuzione di alcuni passi, specificati singolarmente .. • .. alla specifica di sequenze che possono essere eseguite in un ciclo • Per far fare al gatto 4 volte la sequenza di spostamento e attesa… "Learning by doing"- V. Scarano 19
- 20. Concetti base del P.C.: eventi • Un evento è un avvenimento che causa un altro avvenimento • Essenziali per media interattivi – bottone start di un video – collisione di due oggetti che aumenta il punteggio • Alcuni esempi: "Learning by doing"- V. Scarano 20
- 21. Concetti base del P.C.: parallelismo • Tutti i computer moderni supportano il parallelismo – esecuzione simultanea di istruzioni nello stesso tempo • Processori multi-core, hyperthreading, processori grafici, etc. • Possiamo fare produrre un suono, ballare e parlare allo sprite, contemporaneamente "Learning by doing"- V. Scarano 21
- 22. Concetti base del P.C.: condizioni • La capacità di prendere decisioni basate su condizioni, in modo che la esecuzione del programma preveda diverse strade da poter essere prese • Necessità di operatori booleani e di “sensori” – che permettono di verificare alcune condizioni relative allo sprite "Learning by doing"- V. Scarano 22
- 23. Concetti del P.C.: operatori • Supporto per operazioni – matematiche – logiche – su stringhe • Supporto evoluto, ma di base ci sono diverse disponibilità "Learning by doing"- V. Scarano 23
- 24. Concetti base del P.C.: dati • Gestire dati significa che questi strumenti devono permettere di definire delle variabili e di poterne – assegnare un valore – leggere un valore – aggiornare il valore "Learning by doing"- V. Scarano 24 • Tipicamente, nei giochi, necessario per mantenere il punteggio o la velocità
- 25. Buone Prassi del Pensiero Computazionale • “Progettazione incrementale e iterativa” – processo continuo, che reagisce a feedback da esperienze – metodologie “agili” in sviluppo software • “Testing e debugging” – verificare il funzionamento e correggerlo, se necessario • “Riutilizzo e re-mix di progetti esistenti” – condivisione di codice, buone pratiche nello scrivere codice • documentazione del codice (commenti) – open source • “Astrazione e modularizzazione” – ottimizzazione del proprio progetto (per sprite, per evento, …) • Team work nella progettazione – pair programming "Learning by doing"- V. Scarano 25
- 26. Agenda • Competenze del nostro secolo • Pensiero computazionale • Scratch: una introduzione • Creare e imparare con Scratch • Una presentazione • Come programmare con Scratch • Conclusioni "Learning by doing"- V. Scarano 26
- 27. Scratch (una preview!) • Scratch è un linguaggio di programmazione e una comunità online dove puoi creare storie interattive, giochi e animazioni – puoi condividere le tue creazioni con altre persone in tutto il mondo. • Usando Scratch, i ragazzi imparano a pensare creativamente, a ragionare sistematicamente e a lavorare in modo collaborativo. • Scratch è un progetto del Lifelong Kindergarten group dei Media Lab del MIT. • E' disponibile gratuitamente sul sito – http://scratch.mit.edu – Si può anche scaricare in locale "Learning by doing"- V. Scarano 27
- 28. Caratteristiche di Scratch • Ambiente di programmazione – Visuale – Interattivo – Basato sul web • Scratch aiuta ad imparare a pensare in modo creativo, a ragionare in maniera sistematica e a collaborare • Scratch è progettato in maniera specifica per la fascia di età 8 - 16, – ma è usato da persone di tutte le età, in contesti educativi diversi • Milioni di persone stanno creando progetti con Scratch a casa, a scuola – ma anche in musei, biblioteche e centri ricreativi. "Learning by doing"- V. Scarano 28
- 29. Dove è usato Scratch? • Scratch è stato progettato avendo come obiettivo l'apprendimento e la didattica – a tutti i livelli scolastici (dalle scuole elementari fino all'università) • Scratch viene usato per una varietà di discipline – matematica, informatica, arte, studi sociali • Offre siti di collaborazione con altri educatori che lo usano (ScratchEd) • Moltissimi educatori hanno supportato i creatori di Scratch già dal 2007, – sia in ambienti di apprendimento formale che informale – insegnamenti a tutti i livelli K-12, – ricercatori di didattica e di informatica, bibliotecari, educatori di musei, genitori. "Learning by doing"- V. Scarano 29
- 31. Quanto è diffuso Scratch? • Oltre 4 milioni di utenti registrati in totale • 150 nazioni • Oltre 40 traduzioni in linguaggi diversi – Si, c’è anche l’italiano! J "Learning by doing"- V. Scarano 31
- 35. Agenda • Competenze del nostro secolo • Pensiero computazionale • Scratch: una introduzione • Creare e imparare con Scratch • Una presentazione • Come programmare con Scratch • Conclusioni "Learning by doing"- V. Scarano 35
- 36. Scratch come “fattore abilitante” • Media interattivi esistono .. ben fatti.. e sono utilizzati da noi e dagli studenti • Spesso, sono, solamente strumenti per fruire di contenuti – seguire un percorso scelto da altri • Non è possibile creare, inventare, scoprire • Scratch permette di creare dei programmi interattivi – combinando grafica, foto, musica insieme • L’utente non è più solo un utente ma un creatore – con la responsabilità e la gioia di essere artefice di un piccolo “mondo” artificiale in miniatura – le cui leggi, e la cui struttura, sono frutto della sua creatività "Learning by doing"- V. Scarano 36
- 37. Caratteristiche di Scratch • Tecnica dello scratching usata dai disc jockey di musica hip- hop • Consiste nel trascinare dischi in vinile con le mani, fondendo brani esistenti in maniera creativa • Scratch segue lo stesso approccio – mescolando diversi tipi di media (grafica, foto, musica, suoni) – remixando progetti di altri – avendo anche una audience che interagisce con l’autore • Possibile infatti condividere il progetto sul sito di Scratch – così come si condivide foto, filmati su Youtube, Facebook, Flickr, etc. • La “socialità” e la collaborazione come strumento di sviluppo – e non solo come “pericoli” da evitare "Learning by doing"- V. Scarano 37
- 38. La collaborazione su Scratch • Un progetto può essere visibile a tutta la comunità • Gli altri utenti possono – vedere quello che ho fatto – commentare – riutilizzare (remix) parti o tutto il mio progetto • Strumento “social” – le amicizie si creano su “artefatti” digitali – la comunità di Scratch è controllata dai gestori del sito • Cooperare (da vicino o da remoto) è bello "Learning by doing"- V. Scarano 38
- 39. Imparare con Scratch • Idee e concetti di informatica ma anche di matematica, fisica etc. – coordinate – variabili – numeri casuali – iterazione – condizioni • Contesto significativo, motivante – interattivo e che favorisce la sperimentazione • una variabile in algebra viene vissuta come “viva” all’interno di un esempio con Scratch • in quanto serve per controllare la velocità di movimento, il punteggio, etc. • Ciclo della progettazione – progetta, realizza, controlla, correggi e realizza le modifiche opportune "Learning by doing"- V. Scarano 39
- 40. Agenda • Competenze del nostro secolo • Pensiero computazionale • Scratch: una introduzione • Creare e imparare con Scratch • Una presentazione • Come programmare con Scratch • Conclusioni "Learning by doing"- V. Scarano 40
- 42. Ingredienti di base dei progetti di Scratch • I progetti si compongono di oggetti chiamati sprite – Ogni sprite ha diversi costumi, che può indossare in ogni momento • Uno sprite è un’immagine – puoi, ad esempio, costruire degli sprite personalizzati – disegnando con un programma apposito – usando un’immagine pre-esistente – scattando una foto "Learning by doing"- V. Scarano 42
- 43. Cosa fanno gli sprite? • Possiamo fornire istruzioni ad ogni sprite • Possiamo indicargli – cosa fare, dove muoversi o cosa suonare – come reagire ad altri eventi • interazione con altri sprite • interazione con l’utente (click, etc.) • Per indicare ad uno sprite cosa fare si deve costruire uno script – blocco grafico di istruzioni "Learning by doing"- V. Scarano 43
- 44. "Learning by doing"- V. Scarano 44 Il “palcoscenico” (stage) L’area degli sprite
- 45. "Learning by doing"- V. Scarano 45 L’area dei blocchi da usare per creare gli script Area degli script
- 46. Il palcoscenico degli sprite: lo stage - 1 "Learning by doing"- V. Scarano 46 • Dove si muove il nostro sprite • In basso viene indicato dove sta puntando la freccia del mouse • In alto, nome del progetto • Bandierina verde per far partire il programma • Pulsante rosso per bloccarlo
- 47. Il palcoscenico degli sprite: lo stage - 2 "Learning by doing"- V. Scarano 47 • Grandezza: – 480 punti in orizzontale – 360 in verticale • Il centro ha coordinate (0,0) • Le coordinate orizzontali vanno da -240 a +240 • Le coordinate verticali vanno da -180 a +180 (240, 180) (240, -180) (-240, 180) (-240, -180) (0, 0)
- 48. La posizione dello sprite… "Learning by doing"- V. Scarano 48 • Nell’area degli script • In alto a destra è indicata la posizione corrente dello sprite • che all’inizio si trova sempre in posizione (0, 0)
- 49. Lo stage: un palcoscenico… "Learning by doing"- V. Scarano 49 • Il palcoscenico degli sprite – che normalmente è mostrato insieme alle altre componenti nella modalità di “progettazione” – la sala prove? J • Può andare in primo piano – si va in scena • Modalità presentazione – usando il pulsante
- 51. "Learning by doing"- V. Scarano 51 Area dei suggerimenti: • si apre facendo click sul ? • suggerisce un “primo” esempio, passo, passo
- 52. Agenda • Competenze del nostro secolo • Pensiero computazionale • Scratch: una introduzione • Creare e imparare con Scratch • Una presentazione • Come programmare con Scratch • Conclusioni "Learning by doing"- V. Scarano 52
- 53. "Learning by doing"- V. Scarano 53 • si prende un blocco dall’area dei blocchi e si porta nell’area degli script • si clicca sul blocco (o sull’insieme di blocchi) • lo sprite esegue i comandi Come si usa Scratch? 3 semplici passi!
- 54. Un semplice esempio • Cosa faremo • Sequenza di passi: – portiamo un blocco dall’ area blocchi all’area dello script • Ne modifichiamo il numero di passi, portandolo a 100 – si fa click su 10, viene evidenziato, scriviamo 100 • A questo punto facciamo click sul blocco nella area degli script e lo sprite si muoverà di 100 passi nella direzione in cui sta “guardando” "Learning by doing"- V. Scarano 54
- 58. Cosa sono i blocchi di programmazione? "Learning by doing"- V. Scarano 58 • Ci sono diverse categorie di blocchi – Movimento – Aspetto fisico dello sprite – Suono – etc. etc. • L’idea è che diversi blocchi possono essere combinati • … attaccandoli uno sotto/dentro l’altro… • … per creare comportamenti anche complessi
- 59. Un altro esempio: facciamo ballare il gatto • I passi che vogliamo far eseguire sono: – muoviti di 10 passi – emetti un suono con il tamburo – muoviti indietro di 10 passi (quindi di -10 passi) – emetti un suono con i piatti • per cambiare tamburo facciamo click sulla scelta del tipo, si apre una finestra e scegliamo (4) Piatto • Dobbiamo portare i blocchi uno sull’altro nell’area degli script, facendoli “combaciare” (come pezzi di un puzzle) • Poi, vogliamo far ripetere questo balletto per 10 volte – utilizzando un nuovo blocco "Learning by doing"- V. Scarano 59
- 64. Come si usano i blocchi - 1 • Ogni blocco ha una sua forma, che indica in che maniera può essere combinato • Blocchi “impilabili”: – hanno un punto sul fondo che fuoriesce e in cima che rientra – questi blocchi possono formare delle sequenze – alcuni blocchi hanno una area di input che permette di inserire un valore – oppure di selezionare un valore – alcuni blocchi hanno una bocca per contenere altri blocchi (sequenze) "Learning by doing"- V. Scarano 64
- 65. Come si usano i blocchi - 2 • Blocchi “a cappello” – possono stare solo all’inizio di uno script – attendono che avvenga un evento e fanno partire lo script – importante paradigma di programmazione eventi e di programmazione concorrente – fondamentale per gestire la interazione con l’utente • Usare i blocchi “a cappello” permette di poter scrivere più script contemporaneamente, eseguiti quando serve – quando l’utente preme freccia a sinistra.. e quando l’utente preme freccia a destra "Learning by doing"- V. Scarano 65
- 67. Come si usano i blocchi - 3 • Blocchi “sensori” • Rappresentano un valore, preso dall’ambiente di Scratch • .. che può essere utilizzato all’interno di blocchi che hanno aree di input arrotondate • Ad esempio, il sensore – può essere inserito come stringa in – e ripetuto per sempre "Learning by doing"- V. Scarano 67
- 69. Come si usano i blocchi - 4 • Blocchi “di decisione” • Rappresentano una scelta che viene effettuata dallo script, a seconda del valore di verità di una espressione • La espressione controllata deve essere un rombo • Oppure una espressione di un operatore come: "Learning by doing"- V. Scarano 69
- 70. L’interazione • Storie interattive con i blocchi di scelta dall’utente • Inserimento di dati: • Utilizzo della risposta in un operatore di test all’interno di un blocco di decisione "Learning by doing"- V. Scarano 70
- 73. Agenda • Competenze del nostro secolo • Pensiero computazionale • Scratch: una introduzione • Creare e imparare con Scratch • Una presentazione • Come programmare con Scratch • Conclusioni "Learning by doing"- V. Scarano 73
- 74. Conclusioni • Edgar Dale (?... Molto dibattuto J ) “Il cono dell’apprendimento” "Learning by doing"- V. Scarano 74