Il ruolo dei laboratori nella didattica

Ho pensato di inserire un capitolo di discussione sul ruolo dei laboratori:

• perche' e' un tema che ho trattato molto nella mia vita
• perche' nel tempo l'idea stessa di laboratorio e' cambiata (e sta cambiando).

Negli anni 80/90 quando la tecnologia degli elaboratori portatili non era cosi' sviluppata come oggi e quando la rete Internet non era cosi' diffusa, il laboratorio aveva un ruolo centrale nella didattica dell'informatica.

Per meglio dire, allora il laboratorio era principalmente uno strumento hardware, oggi al contrario e' diventato sempre piu' un elemento software.

Quando ero studente alle scuole superiori o universitario l'unico modo di fare esercitazioni era di andare fisicamente in laboratorio, che era un luogo con pochi computer e stazioni dove scrivere i propri programmi su schede perforate o floppy. Tutta l'istituto Tecnico "Tanari" aveva un solo computer che veniva condiviso fra tutte le classi, un paio di terminali e alcune "dischettatrici".

All'universita' c'erano ancora i perforatori di schede, le elaborazioni avvenivano su mainframe al Cineca.

Era ovvio che il laboratorio diventasse un luogo di incontro e di collaborazione.

Nei primi anni del corso di laurea in Informatica, sebbene fosse normale per uno studente di Informatica possedere un personal computer, i laboratori continuavano ad essere un punto di attrazione. La caratteristica peculiare dei laboratori non era piu' (o era in misura minore) la disponibilita' di risorse di calcolo la la disponibilita' di banda.

Erano gli anni in cui il collegamento a Internet da casa avveniva tramite la linea commutata, lenta e costosa.

E oggi?

I laboratori devono essere reinventati.

Nelle scuole esistono ancora anacronistici laboratori con macchine spesso obsolete dove gli studenti smarriti si domandano perche' non possono usare i loro potentissimi portatili o tablet. Anche i cellulari spesso hanno maggiore potenza di calcolo dei computer della scuola.

Far partecipare la scuola ad una gara al gadget tecnologico e' una strategia perdente. Le scuole non possono permettersi ritmi di aggiornamento delle attrezzature compatibili con l'obsolescenza programmata indotta dalle multinazionali dell'hardware (e del software).

I laboratori sono fondamentali come luogo di crescita e di confronto. Occorre studiare strategie per rendere i laboratori:

• interessanti per gli studenti,
• con costi di manutenzione e di aggiornamento compatibili con gli scarsi budget delle scuole,
• aggiornabili.

Laboratori interessanti per gli studenti

I punti chiave per rendere un laboratorio interessante per gli studenti sono:

• far sentire lo studente protagonista e non spettatore. Non si deve mai televisionizzare il laboratorio,
• il laboratorio (per merito del docente) deve stupire logicamente, non fisicamente,
• deve essere il luogo dove imparare, ma il luogo puo' essere fisico o virtuale.

Un laboratorio con personal computer, magari con hardware e software obsoleto, non attira. Poter giocare con Raspberry PI/Arduino o poter accedere ad un laboratorio virtuale, si'.

Le strade sono due, da percorrere anche insieme:

• smitizzare l'oggetto computer e partire dall'hardware per far sentire agli studenti la gioia dell'artigiano intellettuale
• smaterializzare l'oggetto computer e l'ambiente laboratorio e ricrearli in una struttura completamente virtuale.

Inutile sottolineare che in tutto questo occorre utilizzare Software Libero per motivi etici, pratici, economici e oggi anche per obbligo legislativo!

Sto personalmente provando entrambe le strategie.

In dicembre ho svolto l'incontro zero del non-corso pubblico e libero di elettronica e informatica. L'elemento chiave del corso e' il Raspberry PI, il computer da 30 euro creata da una associazione no-profit vicina all'universita' di Cambridge UK. (Ovviamente il corso e' pubblico e libero anche per gli studenti del TFA se vogliono, esiste anche un [wiki] del corso.)

Il Raspberry PI e' uno strumento stupendo per la didattica. I personal computer/tablet/cellulari sono diventati strumenti chiusi, intoccabili. Sono strumenti dove installare videogiochi o app (perche' poi si omette licazioni?) scaricate da store dove qualcuno decide cosa si puo' fare e cosa no. Raramente si aggiorna il software perche' si teme che qualcosa smetta di funzionare (l'incubo degli ambienti proprietari dove tutti gli attori pensano solo al proprio orticello).

Raspberry PI e' un'oasi dove lo studente puo' fare cio' che vuole. Puo' provare distribuzioni diverse e fare liberamente esperimenti. Se alla fine anche rompesse completamente l'hardware (difficile ma possibile giocando con l'hardware) il danno sarebbe limitato... Un Raspberry PI costa come due libri di testo, ma vale molto di piu'.

E' un computer completo, capace di far funzionare una intera distribuzione Linux ma al tempo stesso e' possibile interfacciare sensori e dispositivi di I/O. Nelle scuole dove sono iniziate le sperimentazioni (principalmente in Inghilterra) ha suscitato entusiasmo.

Prima del Raspberry PI si usava Arduino. Arduino ha una potenza molto minore del Raspberry PI, ha necessita' di molto impegno prima di poter realizzare un progetto significativo (occorre un computer separato, con il quale scrivere i programmi e upload-arli nell'Arduino e occorrono elementi di base di elettronica).

In un mondo cosi' virtuale vedere il proprio pensiero (software) che produce effetti visibili crea interesse negli studenti.

Il secondo progetto si chiama VirtLab e [questo e' il sito web di riferimento]. E' un progetto interdipartimentale (Informatica, Fisica, Matematica) per creare un nuovo modello di laboratorio per la didattica universitaria.

L'idea base di VirtLab e' di dare agli studenti un laboratorio fatto di macchine virtuali, non di macchine reali. E' stata creata una immagine di macchina virtuale che gli studenti possono scaricare sui propri sistemi o eseguire su macchine del laboratorio. Seguendo la logica delle distribuzioni software, i vari corsi creano pacchetti che contengono il software necessario e il materiale didattico.

Questa nuova architettura presenta numerosi benefici:

• La immagine di macchina virtuale e' stata creata per funzionare con VirtualBox OSE e kvm. In questo modo gli studenti possono attivare la macchina virtuale in tutti i principali ambienti operativi (Distribuzioni GNU-Linux/Sistemi operativi proprietari Apple e Microsoft). Il laboratorio rispetta l'ecumenismo tecnologico.
• Tutti gli studenti lavorano in una macchina virtuale avente la stessa architettura hardware virtuale, la stessa versione delle applicazioni etc.
• Non vi e' interferenza fra le attivita' fatte all'interno della macchina virtuale e le altre funzionalita' dei sistemi degli studenti
• Le macchine virtuali degli studenti sono configurate per collegarsi tramite una VPN alla rete del laboratorio: in questo modo le macchine degli studenti possono utilizzare le altre risorse dei sistemi universitari (e.g. stampanti, accesso alla documentazione etc).
• Gli studenti uniscono la semplicita' di uso di un laboratorio alla portabilita' dei propri sistemi. Senza il VirtLab gli studenti avrebbero dovuto installare e configurare il software per i corsi adattandolo all'architettura software del proprio sistema oppure usare le macchine del laboratorio. In questo modo hanno una macchina del laboratorio nei propri sistemi.
• Gli studenti imparano ad amministrare e gestire un sistema, aggiornando il software e installando di volta in volta gli strumenti necessari, ma all'interno dell'ambiente organizzato e coerente fornito da una distribuzione di software libero.
• Anche gli studenti non abituati ad usare software libero, possono sperimentare personalmente le caratteristiche positive di

questo tipo di software.

• Viene ereditato dalla distribuzione il supporto multilingua, capace di venire incontro alle necessita' di armonizzazione multiculturale ormai proprie della scuola e dell'universita'.

La distribuzione usata attualmente nel progetto e' Ubuntu 12.04.

Il sistema fornisce una interfaccia web ai docenti mediante la quale e' possibile aggiungere e aggiornare il materiale didattico (libri, appunti, lucidi etc). Gli studenti aggiungendo il pacchetto relativo al corso avranno automaticamente installato il software e la documentazione. Superato l'esame potranno rimuovere il pacchetto e tutto il software verra' disinstallato in modo coerente.

Durante la fase di aggiornamento software (buona pratica per preservare la sicurezza dei sistemi) il software e il materiale didattico verra' automaticamente aggiornato all'ultima versione rilasciata dai maintainer della distribuzione o dal docente.

Stiamo sperimentando anche tecniche per la didattica in aula. Il docente durante la lezione non proietta lo schermo del proprio computer ma quello di una macchina virtuale coerente con quella usata dagli studenti. L'immagine proiettata viene anche trasmessa in modo tale che gli studenti possano seguire gli esercizi e gli esperimento anche sullo schermo del proprio computer (o anche cellulare o tablet, se lo desiderano). Nel miei corsi di Sistemi Operativi e Progetto di Sistemi Virtuali questa funzionalita' viene integrata con sistemi di streaming audio in modo che la lezione possa essere seguita anche remotamente.

Il docente mediante una password (ricalcolata ad ogni uso) puo' cedere il controllo della macchina a uno degli studenti collegati in modo da chiedere una collaborazione attiva nell'esercizio proposto. E' il nuovo modo di chiamare alla lavagna.