Seconda lezione

LUOGO: laboratorio di sistemi e automazione;

DURATA: 2,5 ore;

CONTENUTI: Circuiti logici e teoremi fondamentali;

STRUMENTI UTILIZZATI: libro di testo; presentazione multimediale (Microsoft PowerPoint) e interattiva (Internet); simulazione al computer (Pneusim).

Come nella lezione precedente, anche in questo caso ho sfruttato le attrezzature disponibli nel laboratorio di sistemi e automazione. Purtroppo, come ho già detto, in questa area di lavoro manca una rete informatica interna pertanto le postazioni dei computer sono 'poco interattive', nel senso che non vi è la possibilità di condividere e sfruttare le grandi risorse che la rete ci offre.
L'unico collegamento ad internet è a disposizione del docente e pertanto, tenendo conto di questo fatto, ho dovuto organizzare la lezione in maniera un po' diversa da quella che invece avrei voluto proporre. Mi riferisco al fatto che internet offre una quantità enorme di contenuti multimediali fruibili direttamente on line. Essi consentono di creare una situazione di apprendimento costruttiva che coniuga la flessibilità di un ambiente artificiale alle potenzialità degli strumenti interattivi.

In questa seconda lezione ho dato ampio spazio all'uso del PC sia nella fase espositiva, che mi vede interprete, sia in quella elaborativa, che coinvolge direttamente gli allievi; ciò ha consentito da un lato di dare un taglio più interattivo al lavoro e dall'altro di costruire un percorso di apprendimento che coinvolgesse contemporanemente diversi media.

Inizialmente ho ripreso i contenuti trattati nella lezione precedente per guidare la classe a sperimentare una nuova modalità di elaborazione degli stessi; un approccio di tipo on line. Sul web sono ormai molto diffusi ambienti didattici interattivi in cui accanto alla trattazione teorica sono in genere presenti applet Java o Flash (si tratta di applicazioni molto semplici che prendono il nome dal linguaggio di programmazione che utilizzano) che consentono di costruire e manipolare in tempo reale esperimenti didattici di grande effetto. In questo caso puntando all'indirizzo http://archimedes.infm.it/dsac/ si accende ad un ambiente educativo veramente ben fatto che tratta vari aspetti sul funzionamento dei computer. Una sezione del discorso è dedicato all'Algebra di Boole e alle porte logiche ed è quella che mi è servita nella seguente trattazione.
Inizialmente la mia intezione era quella di lasciare agli studenti la libertà di esplorare tale sezione in maniera autonoma (o in gruppi), ma purtroppo, a causa delle carenze informatiche già accennate, ho dovuto limitarmi ad utilizzarla come una normale presentazione, proiettandola sullo schermo dell'aula in modo che tutta la classe potesse seguire l'esperienza.

Prima però era necessario fornire agli studenti gli strumenti utili a comprendere ed analizzare un circuito logico; per questo ho proiettato due slide che raccolgono i simboli unificati delle funzioni logiche. Esistono almeno tre versioni di tali simboli tutti analogamente validi, ma graficamente un po' diversi. L'utilizzo dell'una o dell'altra tipologia può dipendere dal contesto in si sta operando: normalmente in informatica si usa la simbologia MIL mentre in automazione è utilizzata più frequentemente quella IEC, ma non è una regola fissa! Queste due tipologie sono unificate e comunque sono quelle più diffuse.
Il passo successivo è servito per riprendere il discorso sulle operazioni fondamentali e sulla loro rappresentazione grafica tramite gli schemi logici. Le immagini che seguono mostrano il contenuto della lezione multimediale prima accennata che, in questo caso, è stata sviluppata con tecnologia Flash.
L'utilizzo degli ambienti interattivi qui proposti è molto semplice ed intuitivo. Nell'esempio sopra riportato l'utente può trascinare sul disegno del circuito l'immagine della funzione logica che vuole analizzare e, successivamente, variando lo stato degli ingressi (tra 0 e 1) può sperimentare passo passo la costruzione della relativa tavola della verità. Nel percorso di apprendimento predisposto da chi ha creato l'applicazione, l'argomento viene analizzato in maniera graduale e l'utente è portato ad affrontare esempi con difficoltà crescente. Nel passaggio successivo si analizzano le funzioni logiche complesse, ovvero quelle composte dall'insieme di più funzioni semplici.
L'utilità di un approccio simile a questo penso risieda in una serie di fattori tra cui il vantaggio di ottenere un apprendimento graduale ma al contempo più rapido, rendere l'utente più consapevole dello scopo dell'insegnamento e favorire un suo più proficuo coinvolgimento, favorire il riutilizzo dei materiali ed abituare l'utente ad orientarsi nell'utilizzo di diversi strumenti.
In questo caso purtroppo non ho potuto valutare questi aspetti sull'esperienza diretta degli allievi, in quanto semplici spettatori, ma ho comunque notato in loro un accresciuto interesse ed il desiderio di approfondire l'argomento. In questa fase però è mancato un po' l'aspetto valutativo, nel senso che non sono del tutto riuscito a percepire fino a che punto la classe avesse seguito la lezione. Il livello di attenzione era alto, ma sicuramente sarebbe stato più efficace lasciar lavorare autonomamente i discenti.

Nell'ultima parte della lezione ho esposto alcuni concetti teorici di fondamentale importanza per lo studio e la semplificazione delle funzioni logiche e che risultano utili nella fase di sintesi dei circuiti logici.
Infine, nel tempo che rimaneva, ho voluto introdurre l'utilizzo del software Pneusim relativamente alla realizzazione e simulazione dei circuiti logici. Per comodità ho utilizzato un esempio già visto a lezione (si tratta della funzione logica EXOR) ed ho illustrato come si opera all'interno del software sia nella fase di costruzione del circuito sia in quella finale di simulazione. Il risultato è visibile nelle immagini seguenti.
Gli allievi, soprattutto per la parte laboratoriale di sistemi e automazione, devono imparare ad utilizzare questo software perchè è uno strumento molto 'potente' e diventerà per loro molto utile quando affronteranno lo studio dei circuiti pneumatici.