S.T.R.E.A.M.

Students Together for Robotics & Engineering Arts for Mars

(Students Together for Robotics and Engineering Arts for Mars)

Science, Technology, Robotics, Engineering, Arts, Mathematics

Pistoia 1 settembre 2021

Data di inizio del progetto → 1 settembre 2021 a.s. 2021/2022
Data di fine del progetto → 31 agosto 2023 a.s. 2022/2023

Sintesi della proposta

Il focus didattico del progetto è lavorare insieme in una collaborazione virtuale tra studenti americani e italiani, nell’anno scolastico 2021-22, con una classe di informatica delle scuole superiori di 16-17 anni. La classe ITALIANA porta avanti il progetto in collaborazione con la classe USA. La classe USA realizza il progetto in collaborazione con la classe ITALIANA.

Presentazione dell’Organizzazione

L’istituto ITTS FEDI-FERMI è uno dei più attivi in Italia nell’utilizzo delle tecnologie G-Suite for Education. La Google Inc. Company gode di particolare attenzione da parte del Governo degli Stati Uniti proprio in relazione al fatto che collabora in modo costruttivo con le scuole, mettendo a disposizione gratuitamente, senza profilazione dell’utente, i migliori servizi su scala globale che ci consentono, per questo progetto , per supportare il percorso di collaborazione ITA-USA anche con l’utilizzo della piattaforma Google Workspace:

  • utilizzo della piattaforma Google Workspace per lo scambio tra classi ITA-USA (Google Classroom, Google Meet)
  • creazione di un SITO WEB del progetto
  • una relazione/documentazione testo-audio-video multicanale da parte degli studenti sul percorso intrapreso
  • attività didattiche specifiche in relazione alle tematiche affrontate
  • valutazione dell’apprendimento

Temi del progetto

Il progetto prevede di utilizzare il pensiero computazionale, la codifica e la robotica educativa per introdurre gli studenti al controllo remoto di un robot in riferimento alla missione MARS Perseverance.
L’obiettivo generale del progetto è rafforzare i legami culturali tra gli Stati Uniti e l’Italia, condividendo un programma didattico curriculare su discipline tecniche che permetta anche uno scambio culturale tra studenti di entrambi i paesi.
Con questo progetto vogliamo migliorare l’empowerment e il benessere attraverso l’educazione e l’imprenditorialità STEM e lo studio dell’inglese americano.

Finalità e Obiettivi del Progetto

L’obiettivo specifico del progetto è quello di sviluppare forti competenze di robotica e intelligenza artificiale (AI) tra gli studenti italiani e statunitensi. Gli studenti saranno in grado di costruire un braccio robotico con i kit LEGO MINDSTORMS, gestire il robot tramite telecomando, costruire la replica della Nasa Rover e creare semplici applicazioni di intelligenza artificiale. Entrambi i team di studenti degli Stati Uniti e dell’Italia lavoreranno contemporaneamente al progetto, collaborando a distanza ma in tempo reale attraverso l’Atlantico.
Oltre allo studio della robotica con l’uso della robotica educativa, il progetto include un elemento altamente significativo della cultura e della scienza americana come la missione MARS Perseverance.
A questa missione hanno collaborato anche scienziati italiani: il rover Perseverance è infatti dotato di apparecchiature di imaging e sensori realizzati in Francia, Italia, Spagna e Norvegia. “Si tratta di una missione esplorativa, con elementi forniti dai nostri partner europei per cercare prove della possibilità di vita oltre il nostro pianeta e dei misteri dell’universo”, ha affermato il presidente Biden alla conferenza sulla sicurezza di Monaco il 19 febbraio 2021.
Tra le tecnologie che aiuteranno Perseverance a cercare segni di vita e a migliorare la nostra comprensione di Marte, c’è il Laser Retroreflector Array (LaRA), un dispositivo portatile con riflettori progettato per consentire il tracciamento laser delle apparecchiature sulla superficie del pianeta e per rendere più preciso futuri atterraggi. L’array di dispositivi è stato sviluppato da scienziati italiani dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
Questo progetto prevede quindi il collegamento tra esperti, organizzazioni e istituzioni italiane e americane nel settore specifico, e la promozione di una maggiore comprensione delle politiche e delle prospettive di collaborazione tra Stati Uniti d’America e Italia nel campo della robotica applicata allo spazio. esplorazione.

Esperienze precedenti

Il nostro istituto negli anni ha sviluppato contatti presso il Consolato USA a Firenze e l’Ambasciata USA in Italia, collaborando concretamente con lo YouLab American Corner della Biblioteca San Giorgio di Pistoia, che ha portato alla realizzazione del progetto PANOPTES, cofinanziato dall’Ambasciata degli Stati Uniti, che ha previsto la costruzione di un osservatorio per l’identificazione degli esopianeti, progetto realizzato con la classe 3KA e coordinato dal prof. Prospero.

https://sites.google.com/studenti-ittfedifermi.gov.it/panoptes

Attività del progetto

Le classi saranno organizzate in TWIN coppie o piccoli gruppi (ITALIA-USA) in COOPERATIVE LEARNING su attività di robotica con kit LEGO EV3, NASA ROVER e con altri kit completi di motori e sensori.
Dopo un periodo di attività propedeutiche, si passerà alla costruzione di un ROVER completo di BRACCIO MECCANICO o solo di un braccio meccanico con comando a distanza del ROVER o del BRACCIO MECCANICO da parte degli studenti TWIN.
Il progetto prevede l’utilizzo di Google Workspace  https://workspace.google.com/   piattaforma con un’unica AULA dove sono iscritti studenti ITALIANI e AMERICANI, per condividere contenuti e COMPITI

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Metodologia e Struttura del Progetto

Introduction to Coding and Educational Robotics

Introduction to Artificial Intelligence

Coding

Coding with CODE.ORG  https://code.org/

Coding with Google Developers Blockly  https://developers.google.com/blockly

Coding with HOUR OF CODE  https://hourofcode.com/it/learn

Coding with SCRATCH   https://scratch.mit.edu/

Coding with MICROSOFT MAKECODE  https://www.microsoft.com/en-us/makecode  Machine learning with  https://teachablemachine.withgoogle.com/

Coding & artificial intelligence with PICTOBLOX  https://thestempedia.com/product/pictoblox/

Simulatori di Robotica Educativa

ROBOBLOCKLY simulator https://roboblockly.com/

OPEN LAB ROBERTA simulator  https://lab.open-roberta.org/  MAKECODE MINDSTORM simulator  https://makecode.mindstorms.com/  VIRTUAL ROBOTICS TOOLKIT simulator  https://www.virtualroboticstoolkit.com/

Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology

https://opensourcerover.jpl.nasa.gov/#!/home

Artificial Intelligence (AI) Module

Obiettivo: Gli studenti devono indossare una mascherina per entrare a scuola nel rispetto delle misure di prevenzione anti COVID-19. All’ingresso della scuola si fermano davanti alla telecamera, il sistema verifica la presenza o meno della mascherina sul viso dello studente e risponde OK PUOI ENTRARE A SCUOLA oppure DEVI INDOSSARE LA MASCHERINA.
Per introdurre l’utilizzo delle reti neurali e del machine learning, secondo la metodologia didattica del laboratorio project/problem based learning, abbiamo stimolato la risoluzione di un problema reale, molto importante in questo periodo di emergenza pandemica. L’idea introduce anche una riflessione sui temi della privacy e una riflessione sulle conseguenze dell’utilizzo delle telecamere di videosorveglianza, il cui utilizzo a volte può risultare eccessivo per la privacy dei cittadini nell’era digitale.
L’idea si inserisce nel quadro delle attività educative digitali che prevedono lo sviluppo di competenze chiave in diversi contesti di apprendimento (formale, non formale e informale) in conformità con le raccomandazioni del Consiglio dell’Unione Europea Quadro per le competenze digitali di DIGICOMP studenti EDU, con particolare riferimento agli aspetti multidimensionali dell’apprendimento.
L’idea prevede l’addestramento di una rete neurale e di un programma scritto in linguaggio a blocchi. L’algoritmo risolve il problema utilizzando l’intelligenza artificiale.

È un modo semplice e intuitivo per avvicinare i giovani all’intelligenza artificiale, utilizzando metodologie PBL (problem based learning), learning by doing e didattica di laboratorio. L’introduzione del tema della protezione dei dati personali con l’utilizzo delle fotocamere consente di ampliare le competenze nel campo dell’educazione civica e dell’educazione per una cittadinanza digitale attiva. Particolare riferimento è stato dato alla realizzazione di programmi e progetti di codifica Scratch3.0, Teachable machine e PictoBlox, anche con l’utilizzo delle piattaforme Program the future, code.org, csfirst.

Tempistica del Progetto

a.s. 2021/2022
Data di inizio del progetto → 1 settembre 2021 → 31 agosto 2022
a.s. 2022/2023
Data di inizio progetto → 1 settembre 2022

Staff Involved

Graziano MagriniHeadTeacher
Niccolai RiccardoDesign and planning, General and administrative coordination

External Relations

Bini DanieleTechnical project coordination
Silvia ProsperiAdministration – assignments – reporting
Popa Floryna MadalinaAdministration – assignments – reporting
Bob MuzziExtracurricular training activity for students
Niccolai RiccardoExtracurricular training activity for students
Pasquale SilvestroRover assembly
David MattioliStudy and evaluation to choosing components in rover assembly
Gabbani ValerioTechnical assistance
Niccolai RiccardoDissemination activities

Partner

  • YouLab Pistoia American Corner
    • http://www.sangiorgio.comune.pistoia.it/youlab-pistoia-an-american-corner
    • https://www.facebook.com/YouLabPistoia
  • Cassa di Risparmio di Pistoia and Pescia Foundation
  • MIUR Ministry of Education, University and Research
  • a class of US students yet to be found

Piano di monitoraggio e valutazione del progetto

Il progetto STREAM prevede una serie di attività con obiettivi ben definiti da raggiungere in un determinato periodo di tempo in un anno solare rispetto ad un determinato budget. Il sistema di monitoraggio facilita il processo di gestione, motiva i partecipanti ed è molto utile in termini di trasferibilità dei risultati raggiunti. Indicatori di output: misurano ciò che le attività del progetto producono. Indicatori di risultato: misurano gli effetti immediati sui beneficiari selezionati. Indicatori di impatto: misurano i contributi a lungo termine all’obiettivo generale. Il progetto STREAM promuove una maggiore consapevolezza (indicatore di risultato) tra gli studenti (gruppo target) e i loro familiari (stakeholder), sulle conoscenze, abilità e competenze acquisite in modo da produrre migliori risultati accademici anche in altre discipline (indicatore di impatto).

Media Plan of the Project

Le attività saranno pubblicizzate su
  • un sito web del PROGETTO STREAM (lavori in corso),
  • un sito web del laboratorio FABLAB

 https://sites.google.com/ittfedifermi.edu.it/fablab

  • un sito web dell’istituto FEDI-FERMI http://www.ittfedifermi.edu.it/
  • una pagina facebook ufficiale di FEDI-FERMI

https://www.facebook.com/ITT-Fedi-Fermi-Pistoia-105403344847757

  • un canale telegram ufficiale di FEDI-FERMI  https://t.me/ittfedifermi
  • una pagina ufficiale di YouLab Pistoia American Corner

http://www.sangiorgio.comune.pistoia.it/youlab-pistoia-an-american-corner

  • una pagina facebook ufficiale di YouLab Pistoia American Corner

https://www.facebook.com/YouLabPistoia

Tutte le attività si svolgeranno in lingua inglese, in un’ottica di reciproca integrazione e collaborazione, e con riferimenti all’arte e alla cultura dei due paesi.
Presso la scuola FEDI-FERMI di Pistoia sta per concludersi la costruzione di un nuovo laboratorio FABLAB. Sarà un laboratorio di FARE, il luogo dove si svolgeranno le attività di robotica.
Con questa proposta progettuale consentirà di completare il laboratorio FABLAB con nuove apparecchiature, e di sviluppare le seguenti attività:
  • lezioni accademiche e professionali, seminari e programmi di relatori;
  • attività amministrativa, progettuale e di coordinamento;
  • laboratori scientifici e culturali congiunti su Mars Perseverance;
  • scambi e programmi educativi.
Obiettivi generali del progetto:
  • Alfabetizzazione AI (Artificial Intelligence) e robotica;
  • promuovere solide relazioni transatlantiche attraverso un progetto di collaborazione tra studenti delle scuole superiori;
  • promuovere la creatività e l’innovazione nell’istruzione;
  • formare gli studenti a risolvere problemi scientifici di reciproco interesse per entrambi i paesi;
  • contribuire allo scambio di informazioni sulla cultura e la storia americana e italiana;
  • promuovere la diversità e l’inclusione e incoraggiare la partecipazione delle ragazze a un progetto scientifico;
  • responsabilizzazione e prosperità attraverso l’istruzione e l’imprenditorialità STEM, STEAM, STREAM;
  • studio della lingua inglese americana.
L’istituto FEDI-FERMI garantisce la sostenibilità del progetto per il futuro attraverso contributi per l’ampliamento dell’offerta formativa e attraverso finanziamenti da sponsor.