L'insegnamento delle materie STEM durante l'infanzia riveste un'importanza fondamentale nello sviluppo cognitivo e nella formazione dei bambini. Grazie all’introduzione di queste materie, infatti, è possibile stimolare l’apprendimento e in questa ottica sono state sviluppate innumerevoli metodologie e tool di supporto, sia a livello software come app specifiche che a livello hardware. In quest’ultimo caso, sono nate diverse soluzioni che vanno dall’applicazione di kit basati su Arduino a progetti specifici come BBC micro:bit che affronteremo in questo articolo. Queste tipologie di soluzioni hardware nascono proprio con l’obiettivo di supportare l’apprendimento delle materie scientifiche attraverso il gioco e la realizzazione di piccoli progetti di robotica.
Le discipline STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) sono al centro del mondo moderno e la loro inclusione fin dai primi anni di vita permette ai giovani di acquisire competenze cruciali per affrontare le sfide del futuro. Infatti, l'insegnamento delle materie STEM stimola la curiosità e la creatività dei bambini. Attraverso esperimenti pratici, giochi interattivi e progetti di gruppo, i bambini possono esplorare il mondo che li circonda e sviluppare una mentalità investigativa. Questo approccio li aiuta a sviluppare una mente aperta, a porre domande e a cercare soluzioni innovative per i problemi che incontrano. Inoltre, l'apprendimento delle materie STEM promuove lo sviluppo delle competenze critiche e del pensiero logico. I bambini imparano a ragionare in modo analitico, ad affrontare i problemi in modo strutturato e a prendere decisioni basate su evidenze. Queste competenze sono fondamentali per risolvere i problemi complessi della vita reale e per sviluppare una mentalità basata sull'analisi e sulla ricerca di soluzioni efficaci. Un altro vantaggio dell'insegnamento delle materie STEM nell'infanzia è l'incoraggiamento dell'interesse per le carriere scientifiche e tecnologiche. L'esposizione precoce a concetti scientifici e tecnologici può alimentare la passione dei bambini per queste discipline e ispirarli a perseguire carriere in settori come l'ingegneria, l'informatica, la medicina e la ricerca scientifica. Ciò contribuisce a colmare la disparità di genere e la carenza di professionisti nelle discipline STEM, aprendo nuove opportunità per le future generazioni.
Inoltre, l'insegnamento delle materie STEM promuove l'apprendimento interdisciplinare. Le discipline STEM sono strettamente connesse e l'insegnamento integrato di scienza, tecnologia, ingegneria e matematica permette ai bambini di sviluppare una visione olistica e di comprendere come queste materie si influenzino reciprocamente. Oltretutto, questa prospettiva multidisciplinare favorisce lo sviluppo di competenze trasversali, come la collaborazione, la comunicazione e la risoluzione dei problemi complessi. Proprio per rispondere ad esigenze di apprendimento come questa è nato il progetto BBC micro:bit, un’iniziativa educativa che mira a introdurre gli studenti alle basi della programmazione e dell'elettronica in modo divertente e coinvolgente. La scheda micro:bit, nonostante le sue piccole dimensioni, è basata su un microcontrollore programmabile e dotata di sensori integrati per facilitare la realizzazione di progetti divertenti.
L'architettura della scheda micro:bit
Il micro:bit è stato sviluppato dalla BBC (vedi Figura 1) in collaborazione con una serie di partner, ed è stato distribuito gratuitamente a ogni studente di undici anni nel Regno Unito nel 2016. L'obiettivo principale del progetto è di stimolare l'interesse dei giovani per la programmazione e l'elettronica, incoraggiandoli a diventare creatori di tecnologia piuttosto che semplici consumatori. La scheda BBC micro:bit è un dispositivo di dimensioni ridotte, progettato per facilitare l'apprendimento della programmazione e l'esplorazione delle tecnologie.
Figura 1: La scheda BBC micro:bit (Fonte: pixabay.com)
Di seguito, saranno descritti i principali componenti e le caratteristiche inerenti l'architettura della scheda BBC micro:bit:
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- Processore: la scheda BBC micro:bit è dotata di un processore Nordic nRF51822 a 32 bit ARM Cortex-M0, che offre prestazioni efficienti dal punto di vista energetico. Questo processore gestisce le operazioni di calcolo e controlla il funzionamento del dispositivo.
- Memoria: il micro:bit è dotato di 16 KB di RAM e 256 KB di memoria flash. La memoria flash è utilizzata per conservare il firmware e i programmi creati dagli utenti.
- Display LED: la scheda dispone di un display a matrice di LED 5x5. Ogni LED può essere programmato individualmente per visualizzare testo, immagini o animazioni. Questo display consente di creare grafiche semplici e interattive direttamente sulla scheda.
- Sensori integrati: il micro:bit è dotato di diversi sensori integrati che consentono di raccogliere dati dall'ambiente circostante. Tra questi sensori vi sono un accelerometro a 3 assi, che misura l'accelerazione e l'orientamento, un giroscopio per rilevare la rotazione e una bussola magnetica per la rilevazione del campo magnetico.
- Pulsanti: sulla scheda sono presenti due pulsanti programmabili. Questi pulsanti possono essere utilizzati per interagire con il programma in esecuzione, ad esempio per avviare, interrompere o modificare le funzionalità del dispositivo.
- Connettività: il micro:bit supporta la connettività Bluetooth Low Energy (BLE), una delle caratteristiche fondamentali di questa scheda di sviluppo che consente di collegarsi ad altri dispositivi, come telefoni cellulari, tablet o computer, per trasmettere dati o comunicare con applicazioni esterne. Questa funzionalità espande notevolmente le capacità del micro:bit, consentendo agli utenti di creare progetti più avanzati e interconnessi, e di sfruttare le potenzialità della tecnologia Bluetooth Low Energy nell'ambito dell'Internet delle Cose (IoT) e dell'elettronica indossabile, tra gli altri settori.
- Pin di Input/Output: la scheda dispone di un certo numero di pin di Input/Output (I/O) che consentono di collegare sensori, attuatori o altri dispositivi elettronici. Questi pin offrono la possibilità di espandere le funzionalità del micro:bit e di creare progetti più complessi.
- Batteria: il micro:bit può essere alimentato tramite una batteria esterna o tramite un cavo USB collegato a un computer o a un'alimentazione esterna. L'alimentazione attraverso una batteria è uno dei suoi vantaggi, poiché offre flessibilità nell'uso e nella portabilità. Il micro:bit è progettato per funzionare con una vasta gamma di tensioni di alimentazione, generalmente comprese tra 2V e 5V, il che lo rende compatibile con molte batterie disponibili sul mercato.
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