ABSTRACT

“Stampa 3D per piccoli makers” è un progetto pluriennale d’Istituto che raccoglie esperienze svolte, negli ultimi 3 anni scolastici, in varie classi della scuola secndaria di I grado, primaria e infanzia, che hanno sperimentato, sia in ambito curriculare che extracurricolare, l’uso della stampante 3D, applicando il modello di apprendimento proposto dal “Movimento Maker” alla didattica laboratoriale. L’oggetto e il suo processo di creazione hanno rappresentato un pretesto per mettere in atto processi di analisi e autoanalisi, di messa in pratica di conoscenze e abilità. L’inserimento nella didattica di attività che hanno previsto anche l’uso della stampante 3D ha aiutato gli alunni ad affinare le loro capacità creative, a sollecitare lo sviluppo di competenze metacognitive e relazionali, il pensiero logico, le capacità di astrazione e di problem solving e ad essere in grado di imparare dai propri errori.

INTRODUZIONE

La riduzione dei costi e la conseguente diffusione delle stampanti e della stampa 3D è, senza dubbio, una delle novità tecnologiche più interessanti degli ultimi anni il cui potenziale nascosto, in termini di innovazione, sta letteralmente rivoluzionando interi settori di mercato e che potrebbe esserlo anche nel campo della formazione. La modellazione e la stampa 3D, nonostante le opportunità didattiche che possono offrire, non hanno ancora avuto un impatto davvero significativo all’interno delle istituzioni scolastiche. Uno dei motivi del suo lento impatto nel campo dell’istruzione è probabilmente la mancata conoscenza di questa tecnologia da parte degli addetti ai lavori: i docenti. Anche se l’uso delle tecnologie di modellazione e stampa 3D si va diffondendo soprattutto negli ultimi anni di istituti tecnici, esso rappresenta un approccio limitativo delle sue potenzialità formative. Riteniamo che l’impatto maggiore lo si ha proprio dall’introduzione di queste tecnologie nelle scuole del primo ciclo d’istruzione comprese le scuole dell’infanzia. Più giovane è l’allievo, più semplice e produttiva è, di solito, l’introduzione di nuove idee e metodologie didattiche. È per questo che, ad esempio, i bambini sono più pronti a imparare nuove lingue, rispetto ai loro colleghi più grandi. Per le stesse ragioni la scuola del primo ciclo è il luogo migliore per introdurre nei programmi di studi la modellazione e stampa 3D. Disegnare e realizzare oggetti 3D non solo aiuta i bambini ad affinare le loro capacità creative ma sviluppa la loro capacità di risolvere problemi reali e a fare tesoro degli errori commessi. Insegnare a non avere paura di sbagliare e stampare fisicamente ciò che si è pensato e progettato, permette di testare e migliorare ciò che la mente ha immaginato.

Il nostro mondo sta cambiando ad un ritmo così rapido che essere in grado di imparare dai propri errori può essere, per i nostri allievi, una abilità preziosa per il loro futuro lavorativo.

Le attività di progettazione e realizzazione di prodotti in 3D costituiscono inoltre un ponte tra l’ambiente scolastico e il mondo esterno, poiché forniscono agli studenti competenze evolute e facilmente spendibili fuori dalla scuola. A livello didattico, l’oggetto e il suo processo di creazione divengono un pretesto per mettere in atto processi di analisi e autoanalisi e di messa in pratica di conoscenze e abilità. I risultati ottenuti in classe con questo tipo di attività verranno valutati esaminando il loro contributo sul livello formativo, sullo sviluppo delle competenze metacognitive e relazionali, sul potenziamento del pensiero logico, della capacità di astrazione e di problem solving.

IL PROGETTO

Il progetto “Stampa3D per piccoli makers” si basa sull'analisi dell'attività dei maker (artigiani digitali):

• inizialmente il “maker”, nel nostro caso l’alunno, costruisce (o immagina) nella propria mente un oggetto;
• successivamente perfeziona questa “costruzione” mentale descrivendola, disegnando delle bozze di progetto;
• la condivide con la propria comunità di riferimento (la classe);
• a questo punto realizza manualmente dei prototipi;
• poi passa all’elaborazione di un progetto formale tramite il supporto di CAD (Computer Assisted Design), specifici software usati nella progettazione ingegneristica e   architettonica (SugarCad o Tinkercad);
• il progetto CAD guida infine la stampante 3D nella concreta produzione dell’oggetto;
• se il prodotto non soddisfa il “maker” il ciclo (ciclo di debug) appena descritto potrà reiterarsi fino a raggiungere  un risultato soddisfacente.

Da un punto di vista psicologico tale processo coinvolge praticamente quasi tutte le funzioni cognitive superiori (pianificazione, memoria, problem solving, presa di decisione, simulazione mentale, ecc.) e, quando l’alunno si confronta o lavora in un gruppo, anche quelle socio-cognitive. Considerato che buona parte delle funzioni psicologiche appena sommariamente menzionate cominciano a emergere e a strutturarsi proprio nel periodo della seconda infanzia è dunque legittimo proporre il progetto, con gli opportuni adattamenti, a partire dai bambini in età prescolare.

L’introduzione della stampante 3D non si pone come proposta alternativa dell’attività didattica ma vuole semplicemente essere un’esperienza integrativa, che basandosi sulle teorie connesse all’apprendimento intende mettere al servizio della scuola (e non viceversa) una nuova tecnologia.

Il progetto prevede quindi il coinvolgimento di alunni dai 4 ai 13 anni attraverso la presentazione, da parte dei docenti riferendoli a singole classi o sezioni, intersezione e/o interclasse, attraverso di progetti didattici sull’uso della stampante 3D nella didattica, indirizzati ad alunni di scuola dell’infanzia, primaria e secondaria di primo grado.

Le attività didattiche che verranno ideate si dovranno basare sul ciclo di design “Think-Make-Improve”, (pensa-crea-migliora) che prevede una prima fase di ideazione, una seconda fase si realizzazione e una fase finale di verifica e miglioramento; l’ultima fase porta alla ridefinizione del progetto iniziale e delle idee assunte in partenza. In questa attività ciclica l’errore e le ipotesi sbagliate offrono la possibilità di migliorare. Nel dettaglio le fasi sono così strutturate:

1. Think: è la fase di problem setting e riguarda tutti gli aspetti di organizzazione per l’avvio dell’attività. Sono pertinenti al momento think le seguenti operazioni: brainstorming, fare previsioni, usare oggetti per simulazioni, organizzare il lavoro, fare schizzi preparatori, ricercare informazioni, pianificare.

2.  Make: è la fase in cui avvengono tutti i processi di creazione e di mediazione tra gli studenti sulle cose da realizzare effettivamente. Sono pertinenti al momento make le seguenti operazioni: costruire, attività manipolative tridimensionali come il lego, il DAS o il pongo, giocare (ad esempio nel Cad, per imparare nuove funzioni o esplorare le opzioni), confrontare con i modelli preparati in anticipo, fare misurazioni.

3. Improve: è la verifica della funzionalità del modello, o della corrispondenza alle caratteristiche pensate nella fase “think”, e realizzate nella fase “make”. Sono pertinenti al momento improve le seguenti operazioni: sperimentare l’oggetto stampato, riportare dati e osservazioni, decidere se l’oggetto funziona secondo il progetto iniziale, decidere se il progetto iniziale è valido, migliorare, se possibile, il funzionamento dell’oggetto, migliorare se possibile il progetto iniziale.