Utilizzo di nuove formule matematiche e metodi didattici per favorire l'apprendimento
Dopo un'esperienza di circa 10 anni di insegnamento presso le scuole medie superiori e di 5 anni di ricerca scientifica condotta a partire dal periodo di dottorato, presso la facoltà di Ingegneria di Modena, è nata l'idea di ricercare, potenziare e verificare sperimentalmente nuovi metodi didattici per rendere più accessibile l'apprendimento dei concetti teorici dei controlli automatici. I regolatori automatici, quali reti anticipatrici, ritardatrici, PID, costituiscono il cuore di ogni sistema automatico e rientrano nel piano di studio sia del quinto anno degli Istituti Tecnici, sia del corso di Controlli Automatici di Ingegneria. Purtroppo i metodi proposti negli attuali libri di testo si basano su tecniche che ricercano il risultato finale per tentativi, questo rende difficile l'insegnamento, e la valutazione del risultato di un esercizio svolto in classe senza uso di elaboratore. Il metodo studiato, ed esteso ad un più ampio campo di sistemi analogici e discreti durante un'attività di ricerca prende il nome di Formule di Inversione. Per acquisire le abilità e competenze necessarie a stimolare l'interesse degli studenti verso queste problematiche, si è reso necessario studiare un percorso didattico più ampio sull'uso delle tecnologie informatiche (ICT) e dei sistemi elettronici fin dal primo anno delle scuole superiori. La didattica creativa volta alla produzione di video e all'apprendimento della programmazione di robot didattici, sono progetti pensati e in parte realizzati per favorire la partecipazione attiva dello studente al proprio processo di apprendimento mediante l'uso delle nuove tecnologie informatiche, al lavoro di gruppo, alla didattica laboratoriale orientata al problem solving. Prerequisiti questi necessari all'insegnamento di argomenti complessi del quinto anno quali la sintesi dei regolatori automatici.
Il progetto ha lo scopo principale di attuare una sinergia di azioni di scambio tra ricerca scientifica, scuola, realtà imprenditoriale locale, tessendo una fattiva collaborazione tra università, scuola ed industria attraverso l'innovamento tecnologico e metodologico dell'insegnamento del sapere.
In particolare si vuole ridurre la distanza tra domanda e offerta del mondo produttivo ed economico locale, fortemente legato all'industria meccanica e ai sistemi automatici come quelli presenti nell'industria ceramica di Sassuolo, nell'industria biomedicale di Mirandola, e in quella automobilistica ( nella provincia di Modena si trovano le sedi di produzione di Lamborghini, Maserati, Bugatti, Ferrari, Case New Holland). Da un punto di vista della ricerca scientivica si vuole fare conoscere e diffondere il nuovo metodo di controllo di sistemi automatici oggetto dell'attività di ricerca.
Da un punto di vista scolastico il progetto presenta obiettivi comuni ad altre iniziative verso il rinnovamento dei laboratori con sistemi di acquisizione ed elaborazione di immagini digitali, robot didattici Lego Mindstorm, sistemi di controllo di nastri trasportatori, braccio robotico industriale Kawasaki, schede digitali per il controllo automatico quali Arduino, Raspberry PI, FPGA. La formazione dei docenti sull'uso di queste nuove tecnologie si attua tramite esperti provenienti dall'università e dall'industria.
Questo approccio educativo ha come obiettivo ultimo quello di rendere accessibile agli studenti della scuola superiore conoscenze e competenze accessibili ad oggi solo all'ambiente universitario e industriale. Il tutto trova supporto nelle teorie educative del costruttivismo legate a computer scaffolding, CSCL (computer-supported collaborative learning) e CSILE (computer-supported intentional learning environments).
Attualmente il metodo sulle tecniche di controllo automatico oggetto di ricerca è utilizzato in parte in alcune università italiane
Una decina di insegnanti dell'ITIS Fermi ha lavorato alla realizzazione di video (vedi video per EXPO, video di presentazione dell'Istituto). Una ventina di docenti di Informatica, Elettronica, Matematica, Fisica ha partecipato ai corsi di formazione sull'uso dei robot Lego e del braccio robotico Kavasaki.
La collaborazione, la diffusione della cultura e l'apertura ad affrontare nuove sfide legate al mondo produttivo, aumenta l'interesse verso il sapere, lo sviluppo di competenze, la soddisfazione per i risultati raggiunti, l'inserimento immediato degli studenti nel mondo del lavoro.