Obiettivi

L’attività propone agli studenti di monitorare lo stato ambientale in cui vengano fatte crescere delle colture vegetali e contestualmente di favorire il mantenimento delle condizioni ottimali per la loro crescita ed il loro sviluppo.

Destinatari

E' coinvolta una classe 5^ della scuola secondaria di secondo grado. Successivamente sarà proposto ad una terza secondaria di 1° grado e ad una 5^ primaria.

Strategie e metodologie

L’attività può essere sviluppata con diversi livelli di difficoltà, ed in tal senso può essere proposta agli allievi delle classi terminali della scuola primaria, ovvero agli allievi della scuola secondaria di primo e di secondo grado. Per quanto riguarda la scuola primaria si potrà prevedere soltanto una azione di monitoraggio, ad esempio quella dell’umidità del terreno di una pianta, prevedendo un semplice indicatore luminoso che indichi se il terreno risulta adeguatamente o poco umido. Gli insegnanti guideranno quindi gli allievi illustrando semplici concetti relativi all’umidità, al significato di sensore, ad un semplice circuito elettrico, e li introdurranno al coding attraverso un linguaggio di programmazione visuale come Scratch.

Per quanto riguarda gli allievi della scuola secondaria di primo grado, l’attività può essere pensata per l’utilizzo di più sensori, ad esempio per l’umidità del terreno, per la temperatura e l’umidità dell’aria, utilizzando sistemi di visualizzazione ancora di tipo ottico, a LED, fornendo anche informazioni maggiormente dettagliate su gli stessi livelli di umidità e di temperatura.

Il ruolo dei docenti potrà essere organizzato considerando le competenze più specifiche di ciascuno.

Per le scuole secondarie di secondo grado, l’attività potrà assumere un carattere più complesso, prevedendo l’allestimento di una vera e propria serra, per la quale si potrà pensare anche ad un sistema di azionamento che permetta di controllare la temperatura e l’umidità dell’aria mediante riscaldamento/refrigerazione/aerazione, nonché l’umidità del terreno mediante irrigazione automatica. I dati potranno essere raccolti e visualizzati localmente su display, oppure/e anche inviati in remoto su app per smartphone o su una pagina web. Il grado di complessità dell’attività sarà proporzionato alla sinergia di gruppo degli allievi, nonché al contributo che i docenti potranno fornire loro come supporto.

Al termine dell’attività dovrà  essere sempre prevista una presentazione che gli allievi allestiranno con l’ausilio di tecnologie digitali, con la quale illustreranno il lavoro svolto, le peculiarità funzionali ed i risultati ottenuti.

Suggerimenti per l’attività e gli obiettivi progettuali relativi ai diversi livelli scolastici:

– Scuola Primaria:

Realizzazione di un dispositivo in grado di rilevare ed indicare il livello di umidità del terreno di una piccola pianta.  Verrà utilizzato un sensore di umidità da inserire nel terreno della pianta. Il sensore fornirà un valore di tensione proporzionale all’umidità del terreno: se questa dovesse essere troppo bassa, ovvero in caso di terreno secco, verrà acceso un LED ad indicare lo stato di sofferenza della pianta, diversamente, ovvero con valori adeguati di umidità del terreno, il LED risulterà spento.

– Scuola Secondaria di Primo Grado:

Il progetto prevede la realizzazione di un dispositivo in grado di monitorare più parametri ambientali relativi ad una o più piante. Sarà fornito di più sensori: per la misurazione dell’umidità del terreno,  per la la temperatura e l’umidità dell’aria circostante alla pianta, opzionalmente per la luminosità ambiente. Sarà dotato di indicatori digitali che forniscano i valori rilevati: potranno essere utilizzati dei LED che daranno indicazione dello stato ottimale, di allerta, di sofferenza, relativa a ciascun parametro rilevato, oppure (o in aggiunta) sarà utilizzato un display LCD per l’indicazione testuale dei valori.

– Scuola Secondaria di Secondo Grado:

Il progetto, in questo caso, ha come base di partenza quello proposto alla Secondaria di Primo Grado. Si aggiungeranno degli attuatori per permettere il mantenimento dei buoni livelli dei parametri ambientali.

In questo caso sarà prevista anche la costruzione di un contenitore che costituirà la serra, e l’impiego di altri dispositivi come un ventilatore per areare l’ambiente, un nebulizzatore d’acqua per aumentare l’umidità dell’aria, una lampada per controllare l’illuminazione, un piccolo sistema di irrigazione a goccia controllato da una piccola pompa, eventualmente, in via opzionale, un resistore a serpentina per il riscaldamento del terreno.

I dati saranno raccolti ed inviati ad un terminale o ad uno smartphone attraverso un dispositivo BT, ed attraverso questi sarà inoltre possibile controllare gli azionamenti per il controllo dai parametri ambientali.

Ulteriori considerazioni:

Nei confronti degli allievi, sarà imperativo che l’attività si dimostri in grado di promuovere una maggiore consapevolezza della conoscenza delle condizioni fisiche ambientali attraverso processi di misurazione ed elaborazione dati, promuove altresì il lavoro in gruppo degli allievi mediante la condivisione dei problemi ed il confronto per la ricerca alle loro soluzioni, la condivisione attiva nella scelta e nell’attuazione dei processi di sviluppo nonché la condivisione, discussione e presentazione dei risultati.

Tempo richiesto

Durata complessiva: 20 ore per il progetto delle Scuole Secondarie di Secondo Grado. ore

Discipline

Fasi


Analisi

Viene valutata la fattibilità del progetto analizzando le specifiche, valutando i tempi previsti e suddividendo i lavori.


Sviluppo

Il progetto viene sviluppato in ogni sua parte.


Collaudo

Viene eseguito il collaudo generale del dispositivo realizzato.


Disseminazione

Vengono definiti in modo dettagliato i processi per lo sviluppo di sotto progetti da proporre alle Scuole Secondarie di 1° Grado e per quelle Primarie.


Presentazione

Viene allestita una presentazione dell’intero lavoro svolto.

Traguardi formativi

Conoscenze

Per la scuola primaria: Significato di umidità. Significato di sensore. Concetto di grandezza analogica e grandezza digitale. Significato di circuito elettrico e di LED. Conoscenza minimale di Scratch.
Per la Scuola Secondaria di Primo Grado: Significato di umidità e di temperatura. Significato di sensore. Concetto di grandezza analogica e grandezza digitale. Significato di circuito elettrico e dei componenti elettronici utilizzati. Conoscenza di Scratch. Conoscenza minimale delle funzionalità di Arduino. Eventuale conoscenza minimale del linguaggio C.
Per la Scuola Secondaria di Primo Grado: Conoscenze di elettronica di base e di programmazione in linguaggio C. Conoscenza della scheda di sviluppo elettronico Arduino. Eventuale conoscenza di App Inventor.

Competenze Digitali
Competenze di Cittadinanza
Competenze Chiave Europee

Strumenti e materiali

Collaborazioni

Per ciascuna scuola:
Docente referente del progetto.
Docenti collaboratori con competenze specifiche.
Tecnico di laboratorio per la gestione dei componenti, del materiale e dei manufatti.