SE+A, ESPLORAZIONE SOTTOMARINA CON ARDUINO (2022 2023)

Anno scolastico 2022/2023

Progetto STEM per la realizzazione di uno strumento subacqueo sfruttando le potenzialità di sviluppo della piattaforma ARDUINO

Progetto Realizzato

Presentazione

Data

1 Settembre 2022

Descrizione del progetto

06 APPROFONDIMENTI IN AREA TECNOLOGICA E SCIENTIFICA

SE+A, ESPLORAZIONE SOTTOMARINA CON ARDUINO

Attuazione PtOF 2022 2023 Rif. PA ID Pof 20220623

Fase attuale del progetto Fase 1 – Progetto da presentare

Descrizione

Lo scopo del progetto è quello di favorire lo sviluppo di competenze trasversali attuando una modalità di apprendimento di tipo STEM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria e Matematica).
L’idea è quella di creare un laboratorio in cui si progetta, si costruisce, si riflette, si elaborano le proprie conoscenze in funzione di un obiettivo. In questa ottica gli studenti saranno stimolati ad esercitare e potenziare le loro competenze nelle discipline STEM, le capacità di pensiero critico e le capacità di risoluzione dei problemi.
Arduino risulta l’ausilio ideale: è una piattaforma che permette di realizzare automazioni, utilizzare sensoristica avanzata, anche indossabile, trasmettere i dati acquisiti ad un computer, senza dover conoscere l’elettronica. In questo modo sarà possibile esplorare a pieno tutte le fasi della sperimentazione, dall’individuazione del problema alla realizzazione del setup, alla raccolta dei dati e al confronto col modello teorico.
L’idea fondante del progetto è quella di mettere gli studenti in condizione di esplorare l’ambiente marino con un approccio sperimentale sfruttando metodi di misura alla loro portata, applicando conoscenze e abilità per costruire uno strumento di misura destinato a monitorare parametri ambientali dell’ecosistema marino. L’obiettivo finale è la realizzazione di uno strumento di misura subacqueo sfruttando le potenzialità della piattaforma di sviluppo Arduino, testare lo strumento e confrontare i dati raccolti in ambienti marini differenti: Mar Tirreno e Mar Mediterraneo.

Responsabile

Manuela LIMA Maria OLIVOTTO

Email del progetto: lima0manu@gmail.com

ANALISI DEI BISOGNI

L’acronimo STEM (Scienza, tecnologia, ingegneria e matematica) è utilizzato per indicare un gruppo di discipline su cui puntare per programmare corsi di studio e scelte educative volte a incrementare l’innovazione e la competitività in campo scientifico e tecnologico. L’idea delle STEM nasce negli anni 2000 in America per poi diffondersi in Europa con l’obiettivo di promuovere l’innovazione, preparare i giovani all’occupazione e, di conseguenza, per lo sviluppo e la crescita della società. L’importanza strategica dell’insegnamento delle materie STEM per lo sviluppo sociale di un paese è ormai consolidata. Ciò che differenzia lo studio delle STEM dalla scienza tradizionale e dalla matematica è il differente approccio: viene mostrato agli studenti come il metodo scientifico possa essere applicato alla vita quotidiana. Le STEM consentono di insegnare agli studenti il pensiero computazionale concentrandosi sulle applicazioni del mondo reale in un’ottica di problem solving. La vera difficoltà oggi sta nel capire come i nuovi mezzi tecnologici stanno modificando il nostro modo di ragionare e apprendere; in questo senso la scuola ha il dovere e il diritto di rinnovare i programmi scolastici non solo dal punto di vista dei contenuti, ma anche da quello dei metodi. Nasce quindi l’esigenza di rafforzare il dialogo tra scuola, mondo della ricerca e imprenditoria.
L’insegnamento delle STEM ha carattere interdisciplinare ed è un’opportunità che rende la matematica e le scienze collegate alla realtà e alla vita.
Uno degli sforzi principali della scienza è la costruzione di spiegazioni del mondo naturale. Le spiegazioni scientifiche collegano l’osservazione e la teoria e suggeriscono una modello per interpretare i dati sperimentali. Conoscere il linguaggio e i metodi usati dalla scienza è il punto di partenza per capire i fenomeni naturali e la loro evoluzione.
Gli scienziati marini utilizzano una varietà di teorie scientifiche per fare previsioni e ipotesi, lavorano per modellare soluzioni che consentano alle persone di vivere e lavorare nell’ambiente marino.
Il progetto SE+A (Submarine Exploration with Arduino) è un progetto multidisciplinare che ha l’obiettivo di stimolare l’acquisizione di nuove conoscenze, educando alla collaborazione scientifica, attraverso metodologie non formali, all’attenzione e alla cura dell’ambiente che ci circonda.
La proposta di questo progetto nasce da un confronto e da uno scambio di esperienze con i colleghi della 1st Vocational School of Heraklion in occasione della mobilità Erasmus a Firenze a maggio 2022 di un gruppo di studenti greci accompagnati da 3 docenti e dal successo riscontrato lo scorso anno scolastico dal progetto Fisica con Arduino che si è concluso con la realizzazione da parte degli studenti di sensori indossabili per il monitoraggio dei movimenti corporei durante l’attività sportiva.
La scuola di Heraklion è un istituto tecnico-professionale che utilizza già da anni la piattaforma Arduino integrando le attività didattiche delle materie tecnico-pratiche con progetti specifici sviluppati in ambiente Arduino. In prima istanza è stato creato un gemellaggio elettronico con la scuola partner sulla piattaforma europea e-twinning. E’ stato scritto un progetto e sottoposto alla validazione da parte delle agenzie nazionali italiana (INDIRE) e greca (IKY). In seguito all’approvazione del progetto, è stato attivato uno spazio virtuale chiamato TWINSPACE dove verranno svolte alcune delle attività previste dal progetto stesso, favorendo lo scambio di materiali, idee ed esperienze tra il Liceo e la 1st Vocational School.
L’idea è di sviluppare insieme agli studenti un sensore ambientale, spettrometro subacqueo, per poter quantificare la qualità delle acque e avvicinare gli studenti al concetto di misura e controllo dell’inquinamento, stimolando la sensibilità verso la cura dell’ambiente. Questo tema si inquadra perfettamente con gli obiettivi di sostenibilità ambientale previsti dall’Agenda 2030.

DESTINATARI

Studenti di alcune specifiche classi o sezioni: . Genitori. Docenti. Personale non docente. Utenza Esterna.

DURATA

novembre 2022/maggio 2023 dal: 2022-11-02 al: 2023-06-10

STRUTTURA DEL PROGETTO

Le materie coinvolte in questo percorso sono Scienze Naturali, Fisica, Matematica, Informatica e Inglese.
I docenti del Liceo coinvolti nel progetto tratteranno gli aspetti teorici a partire da concetti già noti agli studenti quali ecosistema marino, temperatura, pressione e spettro elettromagnetico, declinando le conoscenze in modo da renderle fruibili a livello pratico e sperimentale. La collaborazione con la scuola partner di Creta (1st Vocational School of Heraklion) permetterà di sviluppare le basi per la programmazione in Arduino e fornirà esempi di applicazioni usualmente implementate nella loro scuola. Infine la presenza di un tutor esterno affiliato al CNR aprirà le porte a laboratori specializzati di Sesto Fiorentino e offrirà agli studenti un luogo idoneo per lavorare alla realizzazione dello strumento.
Le ore di formazione teorica e sperimentale che svolgeranno gli studenti saranno conteggiate come ore PCTO. Inoltre gli studenti potranno partecipare al programma Erasmus+ della scuola svolgendo una MOBILITA’ DI GRUPPO presso la scuola partner di Heraklion dove sarà possibile testare in mare lo strumento realizzato. Gli studenti saranno assistiti da un docente accompagnatore e contestualmente saranno attivate MOBILITA’ DOCENTI di tipo JOB SHADOWING. I docenti in job shadowing potranno svolgere attività di formazione sulle STEM focalizzando l’attenzione sull’impiego di Arduino nell’ottica di una metodologia di didattica laboratoriale.
Il progetto si svilupperà in 4 fasi e sarà attuato attraverso diverse modalità di lavoro: lezioni in presenza presso i locali della scuola, attività a distanza sulla piattaforma eTwinning, preparazione dello strumento nei laboratori CNR e prove in mare in Italia e a Creta. Gli studenti saranno seguiti e accompagnati nelle diverse fasi del progetto seguendo una scansione degli impegni ben definita come illustrato di seguito e sarà creato un team di lavoro eTwinning in modalità collaborativa costituito da studenti italiani e studenti greci.
Studenti coinvolti : 15 studenti italiani + 15 studenti greci
La fase selettiva prevede la selezione di 15 studenti del Liceo attraverso un concorso interno alla scuola con lo scopo di creare un gruppo di lavoro con competenze di base di programmazione e motivato ad affrontare le sfide sperimentali. Il gruppo di lavoro sarà formato da 15 studenti del terzo e quarto anno selezionati tra quelli che hanno mostrato il proprio interesse al progetto SE+A attraverso il modulo di adesione Erasmus+. Al punteggio conseguito nella graduatoria Erasmus+ sarà sommato il voto ottenuto nel test di ammissione. Il test verterà su argomenti di informatica e avrà lo scopo di valutare competenze di base specifiche della programmazione Arduino. La prova si svolgerà in presenza in orario pomeridiano.

La fase formativa sarà in parte a cura dei docenti di scienze e fisica del Liceo ed in parte a cura dei docenti di elettronica ed elettrotecnica della scuola partner di Heraklion. Totale ore : 10.

La fase progettuale sarà svolta sotto la supervisione di tecnici esperti del CNR. Durante le attività gli studenti potranno progettare il proprio strumento, programmare la piattaforma Arduino per l’acquisizione e trasmissione dei dati. Totale ore:10.
La fase sperimentale sarà il cuore del progetto in cui gli studenti testeranno il proprio strumento in mare in due situazioni ambientali diverse: Mar Tirreno e Mar Mediterraneo. Le attività e gli spostamenti per Creta saranno a carico del programma Erasmus+ della scuola.
La prima prova in mare sarà svolta nell’area marina protetta di Portofino. Sarà organizzata un’uscita in battello partendo da Camogli e navigando verso L’Area Marina Protetta di Portofino. In prossimità della costa in zona ridossata sarà possibile immergere il nostro prototipo in mare. Finita la prova sarà immerso in mare ROV (Remote operette vehicle) in dotazione all’associazione di appoggio per l’uscita didattica (Ziguele). ROV è l’acronimo di remote operated vehicle. Si tratta di un robot subacqueo dotato di strumenti per il campionamento (quali bracci meccanici), ma soprattutto di telecamera 4K, collegata a Internet, teleguidato dalla superficie. È possibile immergerlo fino a 100 metri di profondità e scoprire come cambia la zonazione verticale. Le immagini catturate dal ROV saranno trasmesse grazie a un collegamento in diretta streaming agli studenti presenti a bordo del battello. Un biologo si occuperà di commentare la visione con spiegazioni adatte al livello degli studenti coinvolti. Finita l’attività il battello porterà il gruppo a S.Fruttuoso ( borgo medievale raggiungibile solo in barca o a piedi all’interno dell’AMP Portofino) dove si svolgerà laboratorio Marine Litter Il Mare in una lente . Il tema delle microplastiche è uno dei più attuali e dibattuti nel mondo di oggi. Con questo laboratorio, grazie a sofisticati ma semplici microscopi digitali connessi a dispositivi come tablet e smartphone è possibile osservare il contenuto di una goccia di acqua di mare per assistere a ciò che accade ai microrganismi planctonici che interagiscono con i rifiuti plastici.

Obiettivi

La finalità del progetto è di sviluppare competenze trasversali nell'ambito delle STEM attraverso l'utilizzo di Arduino nella didattica laboratoriale e realizzare uno strumento di misura.

Responsabile

Risultati

Punti salienti:
Monitoraggio e Valutazione:
Punti di Forza:
Criticità:

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