Come ex insegnante di liceo e matematica collegiale, ricordo molti giorni nella mia classe in cui avrei finalmente potuto insegnare una delle mie formule preferite: il Teorema di Pitagora. L'ho visto insegnare in molti modi.

L'ho visto insegnare dove viene data una formula agli studenti e si esercitano a risolvere equazioni procedurali in più passaggi per risolvere la lunghezza del lato mancante.

Ho anche visto il teorema di Pitagora insegnato graficamente, in cui ciascuno dei lati è rappresentato visivamente e l'area quadrata dei lati A e B si somma all'area quadrata del lato C.

Ma per me, per iniziare a insegnare questo concetto, ho sempre voluto iniziare con il motivo per cui questa era una formula così importante da imparare e capire.

Porrei il problema come: sei fuori in un campo aperto, e il tuo cane o gatto è scappato ed è a poca distanza da te. Qual è il modo più breve ed efficiente per raggiungere il tuo animale domestico?

Ma fornire uno scenario ipotetico in cui un animale domestico è scappato e devi calcolare la distanza più breve per recuperare quell' animale domestico è l'esperienza più autentica e realistica? Anche come persona di matematica, se il mio animale domestico scappasse non farei calcoli per recuperarlo. Stavo cercando un'esperienza del mondo reale in cui i miei studenti avrebbero dovuto calcolare queste distanze in modo autentico, al fine di risolvere un problema o un compito reale. Non volevo insegnare questi concetti matematici in un silo, volevo insegnarli nel contesto, per una serie di motivi. 

Uno dei motivi è che gli studenti non sono così motivati a risolvere problemi che non contengono molto contesto. Risolvere equazioni per il gusto di risolvere equazioni non è particolarmente interessante o coinvolgente, anche se ottenere una fluidità matematica è importante. Gli studenti desiderano una partecipazione significativa. Una delle domande che ricevevo quasi ogni giorno come insegnante di matematica era: "Quando lo userò mai nella vita reale?" o "Quale lavoro lo userebbe?"

Pensare da una prospettiva pedagogica e trasferire conoscenze o abilità, apprendere un particolare concetto matematico in isolamento o imparare a inserire e inserire numeri in una formula non significa necessariamente che uno studente sappia quando applicare quella formula o conoscenza, o anche come ottenere i numeri corretti da utilizzare in quella formula.

Una cosa è imparare determinati concetti matematici e un'altra è essere in grado di applicarli a situazioni e problemi del mondo reale. 

Ad esempio, potrei chiedere agli studenti di compilare un foglio di lavoro su più giorni in cui vengono dati triangoli e devono risolvere i lati sconosciuti. La maggior parte di questi problemi non ha alcun contesto, sono triangoli rettangoli di base con i lati etichettati. Questi tipi di problemi non esistono isolatamente nella vita di tutti i giorni o nella forza lavoro. Spesso, un problema nel contesto deve essere analizzato e decostruito al fine di utilizzare una particolare formula o concetto matematico. Si tratta di competenze preziose che vengono utilizzate nell'attuale forza lavoro, dove gli studenti possono apprendere e applicare effettivamente concetti matematici al fine di risolvere i problemi.
 
Gli studenti possono diventare molto abili nella procedura di risoluzione di un lato sconosciuto, ma di nuovo, di fronte a un problema del mondo reale, saprebbero come applicare quella formula nel contesto?

David Weintrop e i suoi collaboratori hanno notato attraverso la loro ricerca che:

"la scienza e la matematica forniscono un contesto significativo (e un insieme di problemi) all'interno del quale il pensiero computazionale può essere applicato. Ciò differisce notevolmente dall'insegnamento del pensiero computazionale come parte di un corso autonomo in cui i compiti assegnati agli studenti tendono ad essere separati dai problemi e dalle applicazioni del mondo reale. Questo senso di autenticità e applicabilità nel mondo reale è importante nello sforzo di motivare una partecipazione diversificata e significativa alle attività computazionali e scientifiche ".

La risposta divenne allora chiara: insegnare concetti matematici attraverso la robotica. La robotica è un modo fantastico per insegnare la matematica in modo autentico e significativo. Questa situazione può essere utilizzata in senso robotico fisico o virtuale. Per questo particolare esempio, ho utilizzato VRC Virtual Skills (per ulteriori informazioni su Virtual Skills, consulta la pagina Get Started). 

Invece di porre la domanda come uno scenario possibile, come recuperare un animale domestico nel modo più efficiente, possiamo usare uno scenario più autentico, come un robot che ha bisogno di viaggiare e raccogliere un obiettivo mobile per segnare. Questo è uno scenario in cui gli studenti possono utilizzare formule matematiche per calcolare le distanze invece di indovinare e controllare, mentre giocano a un gioco reale con un robot virtuale.

Invece di porre la domanda come uno scenario possibile, come recuperare un animale domestico nel modo più efficiente, possiamo usare uno scenario più autentico, come un robot che ha bisogno di viaggiare e raccogliere un obiettivo mobile per segnare. Questo è uno scenario in cui gli studenti possono utilizzare formule matematiche per calcolare le distanze invece di indovinare e controllare, mentre giocano a un gioco reale con un robot virtuale.

La domanda diventa quindi, come calcoliamo la distanza di questa linea diagonale? Gli studenti possono creare un triangolo rettangolo in cui l'ipotenusa è la distanza desiderata da percorrere. Se si utilizza un campo VRC fisico, è possibile misurare le distanze a mano. Possono anche ottenere le distanze approssimative dalle coordinate (X, Y) sul campo VRC. Il campo VRC virtuale ha le stesse dimensioni e scala dell'equivalente fisico:

• A è di circa 1500 mm
• B è di circa 600mm

Dall'immagine sopra, puoi chiedere ai tuoi studenti: Vogliamo davvero che la punta di Moby guidi fino al centro dell'obiettivo mobile o si fermi una volta raggiunto il limite? Gli studenti possono effettivamente esplorare questo concetto con il loro codice. In tal modo, si renderanno conto che codificare Moby per guidare al centro dell'obiettivo mobile farà sì che Moby lo spinga ulteriormente; poiché, stai essenzialmente codificando il robot per guidare al centro dell'obiettivo invece del bordo. 

Gli studenti possono quindi utilizzare le informazioni secondo cui il centro dell'obiettivo mobile fino al bordo è 165 mm. 

Utilizzando i blocchi Variabile e Operatore, il Teorema di Pitagora può essere codificato per calcolare il lato C. Il valore del lato C può anche essere visualizzato utilizzando la Console di stampa. Ciò consente agli studenti di verificare effettivamente la distanza e assicurarsi di aver codificato correttamente la formula.

Non solo l'uso della robotica è un modo fantastico per esporre molte delle diverse formule e concetti matematici che a volte possono essere molto astratti e difficili da capire per gli studenti, ma fornisce anche un mezzo autentico attraverso il quale gli studenti possono esplorare utilizzando diversi concetti matematici per completare autenticamente i compiti e risolvere i problemi. 

Per ulteriori informazioni sull'utilizzo della matematica applicata con VEXcode VR, consulta questo articolo della libreria STEM.

Quali sono alcuni modi in cui rendi visibile la matematica nella tua classe usando la robotica? Condividi le tue storie nella Community!