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Progettare circuiti elettrici e labirinti con Minecraft

La dimensione misteriosa e affascinante del labirinto accompagna la storia dell’uomo sin dall’antichità; nel tempo, infatti, è diventato un simbolo di viaggio e scoperta di se stessi. È facile trovarne traccia in ogni campo del sapere: dalla letteratura all’architettura, dalla matematica alla psicologia, dalla...

  by Federico Camilletti
CATEGORIA
Gaming
Minecraft

Introduzione

La dimensione misteriosa e affascinante del labirinto accompagna la storia dell’uomo sin dall’antichità; nel tempo, infatti, è diventato un simbolo di viaggio e scoperta di se stessi. È facile trovarne traccia in ogni campo del sapere: dalla letteratura all’architettura, dalla matematica alla psicologia, dalla pittura al cinema. Ma il labirinto può essere anche creato in un ambiente virtuale, ad esempio dentro un videogame, per realizzare finalità didattiche.

Il progetto descrive un percorso di progettazione e creazione di un labirinto nel mondo a cubetti di Minecraft, svolto in parallelo ad un’attività di programmazione realizzata con il kit Lego Mindstorm Ev3 la cui sfida era far uscire il robot da un labirinto costruito in legno. Grazie alle potenzialità di Minecraft è stato possibile creare un labirinto dinamico e divertente: in particolare, servendosi dei circuiti elettrici presenti nel gioco è possibile rendere l’esperienza dell’utente che esplora il labirinto molto interattiva e stimolante.

L’attività è stata progettata e svolta dalla startup TALENT durante alcuni centri estivi e invernali dedicati alla tecnologia.
Il Progetto prevede l’uso di Minecraft, utilizzato per scopi didattici in numerose scuole anche grazie alla sua versione EDU.[1]

Obiettivi e Competenze

- Conoscere le caratteristiche dei circuiti elettrici e saperli creare in Minecraft;
- Stimolare le abilità costruttive e creative;
- Promuovere la maturazione delle soft skills (competenze trasversali), in particolare le abilità di analisi, il problem solving, la capacità progettuale, il lavoro di gruppo;
- Accrescere l’interesse verso le discipline STEM (Science Technology Engineering Maths).

Strumenti

- Computer (ogni 2 persone);
- Foglio quadrettato e penna o in alternativa un software per lavorazione immagine (Paint o altri);
- Minecraft [2]

Metodologia didattica

● L'approccio pedagogico di riferimento alla base del progetto è quello del Costruzionismo
● Project-based learning [3] 
● Cooperative learning [4]

Linee guida delle attività

PREREQUISITI

Minecraft è un ambiente di sviluppo ideale per attività di tipo progettuale e costruttivo: conosciuto e largamente apprezzato dai ragazzi, stimola in maniera creativa il loro modo di pensare e di approcciarsi a materie spesso complesse quali matematica e fisica, rendendole divertenti e interessanti.

Spesso i ragazzi già conoscono le meccaniche di gioco di Minecraft, ad esempio i tasti da utilizzare e il modo in cui costruire gli oggetti, pertanto sarà possibile iniziare direttamente il lavoro da svolgere.
In caso contrario, è consigliabile formare dei gruppi che abbiano la stessa padronanza del videogioco e spendere un’ora dell’attività nella comprensione del mondo a cubetti [5].
Esempio: se in un gruppo di dieci persone quattro di queste non hanno mai giocato a Minecraft, è bene dividere questi ragazzi in due gruppi da due membri ciascuno, in modo tale che il livello di apprendimento sia equo all’interno dello stesso gruppo. Un ragazzo con molta esperienza affiancato ad un compagno inesperto potrebbe certamente aiutarlo nell’apprendimento del gioco, ma potrebbe contemporaneamente annoiarsi e non trovare stimolante l’attività date le conoscenze già acquisite in autonomia.

La modalità adatta al progetto è la “Creative”, per cui tutti i ragazzi avranno a disposizione ogni oggetto del gioco senza doverne cercare i pezzi per costruirli. Sarà loro premura scegliere come collocarli nel mondo virtuale.

LINEE GUIDA DELLE ATTIVITÀ

Attori: ragazze e ragazzi tra i 10 e i 14 anni.

Durata totale del progetto: circa 10 ore

Durata di ciascun incontro: 2 ore.

Nel corso dei cinque incontri l’attività è stata suddivisa in moduli specifici per aiutare i ragazzi durante il percorso: si è cercato di dare maggior spazio possibile alla creatività individuale e di lasciar liberi gli studenti nella realizzazione del loro labirinto, guidandoli ove richiesto e fornendo delle linee base da seguire.
Sono stati formati gruppi composti da 2 o massimo 3 studenti, focalizzando subito l’attenzione sull’importanza del lavoro di gruppo: il progetto, il processo di lavoro e il risultato dovranno essere il compromesso tra le idee dei membri che contribuiranno attivamente alla sua realizzazione.
Un’ultima regola: non è consentito stare più di 10 minuti su mouse e tastiera: chi non esegue materialmente le operazioni al pc può guidare il proprio compagno nel progetto o apportare migliorie su un foglio di carta in cui sono raccolte tutte le fasi della costruzione del labirinto.

Attività preliminare: Brainstorming (2h)

Il labirinto è una struttura costruita in modo tale che risulti difficile per chi vi entra trovare l’uscita [6]. Per questo, abbiamo posto immediatamente l’attenzione dei ragazzi sulla difficoltà che dovrà presentare il dedalo per chi vi si trovi dentro: nel tempo stabilito essi dovranno sviluppare la loro idea e fare il massimo per realizzare una sfida impervia e divertente per l’utente avventuriero. Hanno così compreso l’obiettivo centrale da perseguire: “imparare divertendosi”.

Dalla definizione si è passati ad una breve panoramica storica sul labirinto, attività facilmente adattabile in base all’età dei partecipanti. Per studenti adolescenti (da 15-16 anni in poi) si possono dare i seguenti spunti di riflessione sul labirinto:

● nella letteratura, quelli presenti nelle opere “Nel nome della rosa” di Eco, “Il castello dei destini incrociati” di Calvino e “Il saggiatore” di Galileo (il mondo visto come labirinto oscuro);
● nell’architettura medioevale è un simbolo di viaggio intensamente spirituale e di redenzione;
● nella storia dell'arte con Escher e i suoi labirinti pieni di matematica;
● nella filmografia, in titoli come “Il labirinto del fauno”;
● in psicologia assume diversi significati, ad esempio è sinonimo di pazzia nell’Orlando Furioso.

Per il gruppo con il quale è stato svolto il progetto è stata narrato il mito del labirinto di Cnosso [7], sono state visionate alcune immagini di labirinti moderni o rinascimentali (in cui il dedalo assume un significato più “giocoso”) e si è discusso del ruolo che assume in film noti ai ragazzi come “Harry Potter e il calice di fuoco” e “Alice nel paese delle meraviglie”.

Poste queste premesse, ogni gruppo, dopo aver preso spunto da immagini reali di labirinti e foto di alcune costruzioni su Minecraft trovate in rete, ha abbozzato un’idea di labirinto su un foglio a quadretti o al computer utilizzando Paint, software grafico molto semplice da usare.
La scelta principale di progettazione è stata tra il labirinto unicursale (in inglese labyrinth), in cui è presente una sola via d’uscita, e il labirinto multicursale (maze) composto da più passaggi.
In base alla decisione presa, sono stati disegnati gli schemi astratti dei labirinti con l’aiuto di figure geometriche e linee, in seguito da trasformare in veri e propri cunicoli e passaggi su Minecraft (durata del lavoro: circa 15 minuti).

In seguito è stato chiesto ai ragazzi quale fosse il loro livello di conoscenza degli elementi circuitali nel gioco. La difficoltà della prossima attività risiede proprio in questo: un ragazzo, anche se di giovane età, potrebbe avere molta più esperienza di gioco di un suo compagno più grande, e di conseguenza essere facilitato nello sviluppo dei circuiti.
Per questo si è usata una mappa interattiva, utilissima per scoprire (o riscoprire) il funzionamento dei circuiti logici su Minecraft [8]. La mappa è stata tradotta e modificata leggermente dal formatore per semplificare l’apprendimento dei concetti ai vari gruppi.

ESPORTARE O CARICARE UNA MAPPA IN MINECRAFT

Per esportare o caricare una mappa di Minecraft all’interno del gioco stesso bisogna per prima cosa individuare la cartella in cui i mondi vengono salvati.
Si può seguire il seguente procedimento:

- Windows: dalla barra di ricerca vicino al menu “Start”, o in alternativa premendo la combinazione di tasti di scelta rapida “Windows+R”, digitare %appdata% e premere invio. Si aprirà una schermata dalla quale è possibile selezionare la cartella “.minecraft”, in cui sono presenti i file del gioco.

Le mappe salvate sono situate dentro la cartella “saves”: basta copiare o incollare una qualsiasi mappa a disposizione in questa destinazione per poterla poi utilizzare all’interno del gioco!

- MacOS: accedi al menu "Vai" dalla finestra di Finder, quindi scegli la voce "Vai alla cartella". Digita la stringa ~/Library/Application Support/minecraft/saves, quindi premi il tasto "Invio". All’interno di questa cartella si possono salvare ed esportare (o importare) tutte le mappe che troviamo in rete o che abbiamo costruito nel gioco!

Prima attività: Museo dei Circuiti (2 h)

In questa mappa interattiva l’utente può esplorare liberamente, come in un museo, varie sezioni che crescono di difficoltà procedendo nello spazio: più ci si allontana dal punto d’origine, più i circuiti sono complessi.

Su Minecraft è possibile simulare il funzionamento di un circuito elettrico come se si dovesse costruirne uno nel mondo reale. Il filo elettrico nell’universo a cubetti è sostituito dalla “pietrarossa”, un materiale conduttore, che deve essere alimentato tramite un determinato input (torcia, leva, piastra...) al quale va associato poi un output (porta, pistone, lampada, giradischi...). Esistono anche altri elementi per rendere i circuiti più complessi, quali ripetitori e comparatori [9].

Questa visita al “museo dei circuiti” ha consentito così di approfondire la tabella verità di alcuni circuiti fondamentali: and, or e not.

È stato chiesto ad ogni gruppo di realizzare su Minecraft due circuiti dei tre fondamentali con un output composto da una lanterna o da un “pistone appiccicoso”, un materiale particolare del gioco che potrebbe risultare utile nella costruzione del labirinto.

Ad esempio, il circuito costruito con la logica “and” potrebbe servire per realizzare qualche passaggio ingegnoso: un porta potrebbe aprirsi solamente se i due input del circuiti diventano “veri” (seguendo la tabella precedente). In questo caso l’utente dovrebbe capire in che modo interagire con gli input: nel caso di due leve, dovrebbe tirarle entrambe nel verso di accensione; se invece trovasse due pedane, su una dovrebbe mettere un peso per far sì che rimanga schiacciata e sull’altra dovrebbe salirci lui stesso. E questo nel caso in cui gli input siano solo due!
Le possibilità sono innumerevoli e sono state lasciate alla fantasia dei ragazzi.

Seconda attività: Realizzazione Labirinto (3 h)

Prima di realizzare concretamente il labirinto è stato chiesto ai ragazzi di modificare il loro progetto iniziale aggiungendo un grado sfida maggiore per l’utente tramite circuiti logici. Questa è stata senza dubbio la parte più divertente: i membri dei gruppi hanno collaborato tra loro ingegnandosi nella realizzazione di trappole, tranelli, indovinelli, labirinti modulari, parkour...una marea di idee hanno animato l’attività!
Ne elenchiamo alcune con foto allegate, tenendo presente che il mondo virtuale è un ambiente 3D, dunque sviluppabile in ogni direzione, e che la parte circuitale dovrà essere poi nascosta all’occhio del giocatore esterno:

● labirinto di siepi che si animano durante la notte;

● parte circuitale esterna a un passaggio in cui, se si cammina nella casella sbagliata, i pistoni appiccicosi tirano via il pavimento facendovi cadere in una caverna!

● quello strano blocco luminoso potrà mai servire per aprire il meccanismo della porta?

● labirinto nel deserto;

● in questo particolare passaggio alcuni meccanismi spostano dei cubi di pietra: l’utente dovrà scegliere la giusta tempistica per passare da una casella all’altra senza cadere nella lava!

Il formatore ha seguito i ragazzi lungo questa fase fornendo consigli e aiutandoli qualora il circuito proposto da un gruppo risultasse troppo complesso, senza mai perdere di vista l’obiettivo principale: far sperimentare ai ragazzi il più possibile in totale libertà e in base alle loro capacità. È sempre meglio semplificare un problema che renderlo più complicato con circuiti astrusi e complicati!

Terza attività (3 h): La Prova

Terminata la fase di realizzazione del labirinto, si è passati alla parte più ludica dell’attività: ogni gruppo ha testato il percorso degli altri. Questa fase ha consentito ai ragazzi non solo di divertirsi, ma anche di confrontarsi, scambiare le idee e sperimentare i prodotti sviluppati nel gioco allo scopo di migliorarli, come accade in tutti i cicli di progetto.

Per ogni labirinto, i gruppi hanno esposto davanti a tutti gli altri le loro idee progettuali e il modo in cui le hanno realizzate, mostrando i circuiti logici costruiti.
Da questo confronto si sono accese nuove scintille e soluzioni per i propri labirinti!

Ma non è finita qui: nell’ora restante le mappe sono state salvate, esportate e distribuite in modo casuale tra i vari gruppi che hanno contribuito in maniera attiva al proseguimento e al miglioramento del lavoro del gruppo di partenza

Risultati attesi

L’alunno al termine delle attività:

● ha appreso i concetti fondamentali della logica e dei circuiti elettrici;
● ha prodotto un labirinto interattivo in Minecraft attraverso l’utilizzo di abilità costruttive, artistiche e creative;
● ha migliorato la propria capacità di lavorare in gruppo, analisi, problem solving e progettuale.



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