Ampliamento Archimede

Matematica e Robotica

Ampliamento Archimede

Per potenziare le competenze delle materie STEM (Science Technology Engineering Mathematics), l’ora aggiuntiva settimanale è dedicata alla matematica e alla robotica.

Dialogando con le discipline umanistiche, saranno consolidate ed estese alcune competenze del calcolo logico-algebrico ed esplorate le più recenti applicazioni della matematica in campo economico e sociale.

Già dal primo biennio, gli studenti potranno avvicinarsi al coding e alla programmazione di robot e cimentarsi con attività sperimentali nei laboratori di chimica e di biologia. Si svilupperanno competenze inerenti a modellazione e stampa 3D, taglio laser e realtà virtuale, coding avanzato per gli algoritmi di machine learning e programmazione Arduino, semplici applicazioni di intelligenza artificiale.

Perché più matematica al liceo classico?
Perché anche robotica al liceo classico?
Perché privilegia la creatività e l’abilità?
Chi dovrebbe scegliere questo ampliamento?
Perché questo ampliamento al D’Azeglio?
Perché si chiama Archimede?
Quante e quali ore caratterizzano l’ampliamento?

Perché più matematica al liceo classico?

L’ampliamento Archimede nasce dall’esigenza di affiancare allo studio delle materie curricolari alcuni approfondimenti matematici che consentano agli studenti di sviluppare una formazione personale di ampio respiro, di quelle largamente apprezzate da autori quali Italo Calvino e Primo Levi (ex studente del D’Azeglio). A tal proposito, Umberto Eco, in un articolo proprio sui licei classici, scrisse:

Riformiamo dunque, ma conserviamo il liceo classico perché consente di immaginare quello che non è stato ancora immaginato; e questo distingue il grande architetto dal più modesto dei geometri. Al quale peraltro una riflessione su Euclide potrebbe rendere la sua attività più appassionante e creativa. Penso a un liceo umanistico-scientifico dove bisognerà sì insegnare il teorema di Pitagora, ma anche le idee di Pitagora sulla teoria delle sfere e il suo terrore dell’infinito.

Ma oltre allo sviluppo della forma mentis dei nostri studenti, l’ampliamento Archimede mira a fornire abilità e competenze necessarie per superare con maggiore serenità eventuali test di ammissione universitaria che da sempre rappresentano un ostacolo per moltissimi studenti.

Oltre all’ora aggiuntiva settimanale, sarà determinante la partecipazione alle attività dei PCTO (ex Alternanza Scuola Lavoro). Infatti, esse permetteranno di sviluppare competenze trasversali nelle discipline scientifiche e forniranno gli strumenti per un orientamento in uscita consapevole e ragionato.

Perché anche robotica al liceo classico?

L’obiettivo è quello di mettere gli allievi nelle condizioni di applicare concretamente quanto studiato a lezione sia nelle materie scientifiche che in  quelle umanistiche. Per fare un esempio, le leggi della logica esplorate in matematica e riprese in filosofia, trovano la loro naturale applicazione nella programmazione informatica, in un percorso che potrebbe essere riassunto pensando ad un collegamento da Euclide e Boole, passando per Zenone e Aristotele e culminando in Turing e Von Neumann.

Gli studenti non si limiteranno alla sola programmazione, ma potranno sviluppare galileiane “sensate esperienze” e così oltre alle classiche attività nei laboratori di chimica, fisica e biologia, si cimenteranno con la tecnologia avanzata del Fab-Lab e del Robolab.

Nel Fab-Lab (tanto nell’ora aggiuntiva quanto nelle attività di PCTO), ogni studente potrà applicare i fondamenti della geometria euclidea e cartesiana dello spazio tridimensionale alla modellazione 3D in Cad o software computer grafica. I prodotti realizzati dagli stessi studenti, saranno poi fisicamente prodotti mediante il taglio laser o le stampanti 3D presenti nel nostro istituto. Sarà quindi esplorato l’intero processo che muove dalla formalizzazione teorica, alla progettazione puntuale, alla modellazione software fino alla creazione hardware.

Il passaggio da software ad hardware verrà ancora più approfondito nel trattare la robotica vera e propria. Sarà infatti permesso allo studente di programmare da zero dei piccoli robot con semplici istruzioni e saranno esplorate le applicazioni più avanzate di tipo cibernetico ed elettronico (dalle schede Arduino al controllo di droni e bracci robotici).

Al termine del percorso sarà dato spazio alla formalizzazione teorica matematica moderna (paradossi dell’infinito) e alle riflessioni sull’impatto che la tecnologia avanzata (intelligenza artificiale, machine learning) avrà sulla società in cui viviamo.

Perché privilegia la creatività e l’abilità?

Trattandosi di un’ora aggiuntiva o di attività pomeridiane volte alle competenze trasversali e orientamento (PCTO), gli argomenti relativi a matematica e robotica saranno incentrati sulla metodologia laboratoriale e partecipativa, tipica delle discipline STEM.

Si darà ampio spazio all’applicazione pratica: nella matematica grazie alla risoluzione di problemi di realtà e alla modellizzazione di fenomeni naturali; per la robotica facendo toccare con mano processori, cavi, robot, ingranaggi e sensori. In questo modo lo studente non dovrà affrontare lo studio mnemonico o rigoroso di nuove definizioni matematiche o confrontarsi con la sintassi di programmi avanzati, ma saranno sufficienti le nozioni di base già ottenute in orario curricolare per sviluppare abilità nella progettazione e nel problem solving.

Lo studente farà largo quindi uso di creatività e pensiero laterale, preparandosi così ad affrontare il mondo accademico e/o lavorativo, ivi compreso il lavoro di equipe.

Chi dovrebbe scegliere questo ampliamento?

L’ampliamento Archimede è adatto a tutti!

Può essere scelto da chiunque voglia unire allo studio delle discipline classiche, approfondimenti di matematica e robotica. Questo non significa che sia necessario essere bravissimi di matematica o che ci si debba sentire aspiranti informatici, perché la formazione sarà fatta in itinere partendo da zero e sarà calibrata per studenti del liceo classico che hanno come principale interesse lo studio delle materie umanistiche.

Se tuttavia a tale interesse è accostata la curiosità per alcuni aspetti avanzati della matematica, per l’uso dei robot, per la programmazione o per un futura scelta accademica non necessariamente di tipo prettamente umanistico, l’ampliamento Archimede potrebbe essere la scelta giusta.

Gli studenti, infatti, potranno acquisire competenze specifiche che insieme ad una buona elasticità mentale li renderà idonei ad affrontare, ad esempio, tanto gli studi filologici classici quanto un corso di laurea in ingegneria o in economia o in medicina.

In questo ampliamento, va ricordato, non viene tolta nemmeno un’ora alla consueta formazione del liceo classico tradizionale, ma si aggiunge un percorso volto allo sviluppo di creatività e abilità in relazione con robotica e matematica.

Perché questo ampliamento al D’Azeglio?

Questo ampliamento non nasce dal nulla né è stato creato da zero da un giorno all’altro. Esso nasce dall’esperienza dei docenti e dal riscontro degli studenti del precedente Liceo delle Scienze con indirizzo scientifico-matematico.

Negli scorsi anni, infatti, nel precedente Liceo delle Scienze, è stato possibile sperimentare la trattazione di argomenti non tradizionali come la programmazione in Python, il calcolo matriciale, la modellazione e la stampa 3D, etc. Nasce così, come diretta evoluzione e conferma, l’ampliamento Archimede che mira ad approfondire maggiormente gli argomenti di matematica e robotica in modo omogeneo e coerente durante tutti e cinque gli anni.

Nelle attività di PCTO, è stato inoltre possibile applicare o estendere quanto appreso durante le ore mattutine. Grazie all’intervento di esperti esterni, è stata, per esempio, progettata, modellata, stampata e assemblata una galleria del vento. Il progetto, noto come Flussi di Scienza, ha permesso al D’Azeglio di vincere la fase provinciale del Premio Scuole Digitali 2020 e arrivare secondo alla fase regionale. Qui il video descrittivo del progetto: https://youtu.be/RphB2F-Vyj4

Nell’ottica del dialogo con le discipline umanistiche, è stato anche sviluppato un altro progetto che ha consentito la modellazione 3D in realtà virtuale e successiva stampa 3D dell’antico teatro di Epidauro, a partire dallo studio delle fonti con il docente di Lettere, passando per l’approfondimento storico-artistico insieme al docente di Storia dell’Arte.

Sempre nell’ottica della trasversalità, ha preso vita un progetto che metteva in contatto la tecnologia e la fisica con lo studio dei classici, da Omero a Dante: ecco il video del progetto grazie al quale il D’Azeglio ha ottenuto la seconda posizione nella fase provinciale Premio Scuola Digitale 2019: https://youtu.be/RphB2F-Vyj4

E’ stato inoltre affrontato il tema del riciclo del materiale, seguendo il processo dalla fusione all’estrusione di nuovo filamento e relativi calcoli energetici ed entropici. Il risultato è stato poi presentato al Festival della Scienza e della Tecnica 2018 di Settimo Torinese. E’ attualmente in atto la progettazione, modellazione, stampa e controllo via smartphone di bracci robotici in collaborazione con industrie del territorio.

Perché si chiama Archimede?

Questo ampliamento non poteva che prendere il nome proprio da Archimede di Siracusa: uomo dell’era classica, della Magna Grecia, protagonista della seconda guerra punica, che quindi rappresenta al contempo la lingua greca e la lingua latina, caratterizzanti il nostro liceo. Ma nello stesso tempo, uno dei più grandi (se non il più grande) matematico dell’antichità, che seppe risolvere numerosi problemi tanto di geometria dello spazio quanto di teoria dei numeri, anticipando i risultati che si sarebbero ottenuti con l’analisi infinitesimale e l’uso del calcolatore.

Non per questo un mero teorico, perché il suo approccio sperimentale lo condusse a scoperte importantissime per la fisica (basti pensare al galleggiamento nei fluidi). E infine non si può dimenticare il suo ruolo di precursore della robotica moderna, per aver ideato bracci meccanici da usarsi come strumento bellico per difesa della sua patria.

Quante e quali ore caratterizzano l’ampliamento?

Il quadro orario dell’ampliamento Archimede è quello del liceo classico tradizionale con la sola aggiunta di un’ora settimanale dedicata alle attività sopra descritte.

Archimede

DISCIPLINA IV V I II III
Lingua e letteratura italiana 5 5 4 4 4
Lingua e cultura latina 4 4 4 4 4
Lingua e letteratura greca 4 4 3 3 3
Lingua e cultura inglese 3 3 3 3 3
Storia e geografia 3 3
Storia 3 3 3
Filosofia 3 3 3
Matematica 3 3 2 2 2
Fisica 2 2 2
Scienze naturali 2 2 2 2 2
Storia dell'arte 2 2 2
Scienze motorie e sportive 2 2 2 2 2
Religione/Ora alternativa 1 1 1 1 1
Matematica/Robotica/Scienze 1 1 1 1 1
Totale ore settimanali 28 28 32 32 32

Le attività di PCTO (ex Alternanza Scuola Lavoro), previste per il triennio liceale a livello ministeriale, sono invece collocate, come anche in tutti gli altri percorsi del D’Azeglio, in orario prevalentemente extracurricolare.