Si consiglia la visione delle attività “La stanza cinese” e “Un robot su Marte“.

Si consiglia la visione dell’attività del gruppo Bebras “Una foto per Bella” reperibile qui: Bebras dell’informatica — Quesiti d’esempio

Materiale

Una copia delle 5 schede con le immagini dei Pokémon

Almeno una ventina di copie della scheda delle caratteristiche

Uno o due fogli di brutta per ogni studente

Una copia delle tre schede dei Pokémon per l’insegnante

Forbici

Eventualmente colla e una quindicina di fogli di cartoncino

Età

A partire dai 9 anni

Numero di giocatori

Attività per tutta la classe

Competenze acquisite

Obiettivi di apprendimento al termine della classe terza della scuola primaria

Ambito algoritmi
O-P3-A-2. Comprendere che problemi possono essere risolti mediante la loro scomposizione in parti più piccole

Ambito dati e informazione
O-P3-D-2. Definire l’interpretazione degli oggetti utilizzati per rappresentare l’informazione

Obiettivi di apprendimento al termine della classe quinta della scuola primaria

Ambito programmazione
O-P5-P-5. Esplorare l’uso della selezione a due vie per attuare azioni mutuamente esclusive all’interno di programmi semplici

Attività relativa agli alberi di decisione e inerente all’Apprendimento Automatico. E’ consigliato aver già svolto l’attività “Pokémon ed evoluzioni”.

1. Ritagliare i Pokémon dalle 5 schede e anche dalla scheda per l’insegnante, seguendo le linee tratteggiate. Volendo, possono poi essere incollati su dei pezzi di cartoncino della stessa misura, in modo da ricordare delle carte da gioco. E’ consigliato che questa parte venga svolta dall’insegnante, in quanto i bambini non devono vedere altri Pokémon oltre a quello che verrà loro fornito.
2. A questo punto, consegnare ad ogni bambino la carta di un Pokémon (attenzione: i Pokémon dalle schede per l’insegnante non devono essere dati o mostrati alla classe!). Spiegare che la propria carta va tenuta il più possibile nascosta, in modo che i vicini non vengano a conoscenza del proprio Pokémon. Se alcuni bambini restano senza carte, allora si può scegliere di far lavorare alcuni alunni a coppie.
3. In seguito, informare gli studenti che su ogni carta, oltre all’immagine del Pokémon, in basso ne sono riportati il nome e il tipo.
4. Fornire ad ogni bambino uno o due fogli di brutta, a seconda della disponibilità.
5. Infine, distribuire ad ogni bambino (o coppia di bambini) la scheda delle caratteristiche.

1. Ogni studente deve compilare la scheda delle caratteristiche basandosi sul Pokémon disegnato sulla propria carta. Lasciare circa 10 minuti di tempo.
2. Nel frattempo, passare tra i banchi e controllare che i bambini compilino correttamente le schede delle caratteristiche (nella parte di risoluzione dell’attività “Pokémon ed evoluzioni” sono presenti le soluzioni per ogni Pokémon). 
3. Spiegare alla classe che l’attività consiste nel disegnare dei “grafici” che raggruppino, in modo efficiente, tutte le caratteristiche di un Pokémon di un determinato tipo (ricordare che Pokémon di uno stesso tipo hanno alcune caratteristiche in comune).
4. Al termine dei 10 minuti, si chiede alla classe chi possieda un Pokémon di tipo “erba”. Alla lavagna l’insegnante scrive dunque il nome di questi Pokémon con, al di sotto, l’elenco delle loro caratteristiche.
5. Per questo primo tipo, si disegna alla lavagna il suo grafico, leggendo la relativa spiegazione (il tutto è riportato nella sezione di risoluzione del gioco). In questo modo i bambini capiscono come devono procedere.
6. In seguito, gli alunni devono provare, ognuno sul proprio foglio di brutta, a disegnare il grafico relativo al tipo “spettro”. Quindi, come alle istruzioni precedenti, bisogna prima chiedere chi abbia un Pokémon di tale tipo e se ne riporta il nome con le relative caratteristiche alla lavagna. A questo punto, gli studenti possono procedere da soli a riprodurre il grafico.
7. Dopo circa 10 minuti, riportare la soluzione del grafico alla lavagna e confrontarla con i disegni dei bambini, motivando e correggendo eventuali errori (il commento per ogni grafico è sempre riportato nella parte di risoluzione del gioco).
8. Seguire lo stesso identico procedimento per il tipo “volante” (questo grafico è più complesso, quindi è normale che i bambini abbiano delle difficoltà).
9. Infine, avviare la discussione conclusiva.

Innanzitutto riportiamo le caratteristiche di ogni Pokémon, che potrebbero essere utili nel caso di problemi in fase di verifica della soluzione. Per evitare fraintendimenti, la caratteristica “fluttua nell’aria” è intesa come la capacità di restare sospesi nell’aria senza però usare delle ali (quindi è diverso dal “volare”).

L’idea alla base di ogni grafico è quella di verificare se tutte le caratteristiche (individuate per il tipo in questione) valgono; se anche solo una di queste non si verifica, allora non si tratta di un Pokémon del tipo specificato. Perciò, ogni grafico è costituito da una successione di domande sulle varie caratteristiche in cui, a seconda delle risposte (che possono essere affermative o negative), si arriva a una certa conclusione. E’ importante sottolineare che, per ogni tipo, bisogna considerare solo le caratteristiche comuni a tutti i Pokémon di quel tipo.

La struttura generale di ogni grafico è la seguente:

• si legge dall’alto verso il basso;
• ogni pallino corrisponde a una domanda relativa a una certa caratteristica;
• al di sotto di ogni pallino partono due frecce, in cui quella a sinistra corrisponde sempre alla risposta negativa e quella destra alla risposta affermativa;
• i rettangoli in basso (chiamati etichette) indicano il risultato ottenuto, ovvero se un Pokémon appartiene al tipo in esame oppure no.

Per ognuno dei tre tipi, dopo aver spiegato il grafico, si fa uso di Pokémon dalle schede per l’insegnante per verificare se tale grafico è corretto o se dovrebbe essere migliorato. E’ consigliato quindi proiettare le immagini di questi Pokémon oppure fare passare le relative carte tra i banchi.

Vediamo i grafici per i tre tipi richiesti.

Innanzitutto, gli unici 3 Pokémon di tipo erba presenti nel gioco sono: Chikorita, Roserade e Sceptile. Le caratteristiche che bisogna considerare per il tipo erba saranno perciò:

• il loro colore principale è il verde
• hanno delle foglie o dei fiori

Si tralascia la caratteristica di avere una coda siccome soltanto Chikorita e Sceptile ce l’hanno, non Roserade (non si tratta dunque di una caratteristica comune a tutti i tipi erba). Per lo stesso motivo, non si considera il fatto che Sceptile abbia gli artigli.

Proiettare (o riprodurre alla lavagna) il seguente grafico:

Esaminando il grafico in dettaglio si nota che al primo pallino in alto viene chiesto se il colore principale del Pokémon sia il verde: se non lo è, sappiamo a priori che non si tratta di un Pokémon di tipo erba. Se invece il suo colore principale è effettivamente il verde, si prosegue al pallino successivo, in cui si chiede se il Pokémon abbia delle foglie o dei fiori: se la risposta è negativa non si tratta di un pokémon di tipo erba, invece, in caso affermativo, abbiamo verificato che il Pokémon è di tipo erba! (Ovviamente, l’ordine delle domande per le caratteristiche può essere diverso).

Studiamo il comportamento del grafico con alcuni Pokémon dalle schede per l’insegnante. Vediamo che per Meganium otteniamo il risultato corretto: il suo colore principale è il verde, dunque scendiamo a destra; ci chiediamo se abbia delle foglie o dei fiori (e nel suo caso ha un fiore), quindi scendiamo di nuovo a destra e arriviamo all’etichetta “erba”. Se proviamo con un altro Pokémon, ad esempio Larvitar, alla prima domanda scendiamo a destra (il suo colore principale è il verde), ma in seguito ci viene chiesto se abbia delle foglie o dei fiori, e la risposta è negativa. Otteniamo quindi l’etichetta “no erba”, infatti si tratta di un Pokémon di tipo terra.

I Pokémon di tipo spettro consegnati alla classe sono 3: Gastly, Drifloon e Shuppet. Notiamo che le caratteristiche comuni a tutti sono le seguenti:

• il loro colore principale è il viola
• fluttuano nell’aria

Tralasciamo dunque il fatto che Gastly abbia i denti appuntiti e che Shuppet abbia un corno.

Il grafico corretto è riportato di seguito:

E’ molto simile al grafico per i tipi erba (se vi sono dei dubbi, basarsi dunque sulla precedente spiegazione), cambiano solo i nomi delle etichette e le domande in corrispondenza dei due pallini (questa volta relative alle caratteristiche dei tipi spettro).

Come esempi tratti dalle schede per l’insegnante, vediamo che Mismagius è identificato correttamente come un tipo spettro: il suo colore principale è il viola, perciò scendiamo a destra; la domanda seguente chiede se Mismagius fluttui nell’aria e la risposta è affermativa, perciò si scende di nuovo a destra e si arriva all’etichetta “spettro”. Proviamo invece con Rattata: il suo colore principale è il viola, quindi scendiamo a destra e arriviamo al pallino successivo. A questo punto ci viene chiesto se fluttui nell’aria: la risposta è ovviamente negativa e perciò otteniamo che Rattata non è un Pokémon di tipo spettro.

Gli unici Pokémon di tipo volante che sono stati forniti ai bambini sono Staraptor e Pidgeotto. Ecco l’elenco delle loro caratteristiche comuni:

• hanno una coda
• hanno un becco
• hanno delle ali
• hanno degli artigli
• hanno delle piume

Invece, i loro colori principali sono diversi, quindi non andremo a considerare questo aspetto.

Si ottiene un grafico più lungo dei precedenti, ma il ragionamento alla base è il medesimo (non è un errore se le domande per le caratteristiche sono state scritte in un altro ordine):

Quindi, ad ogni pallino corrisponde sempre una domanda relativa ad una caratteristica e da esso partono due frecce: quella a sinistra corrisponde alla risposta negativa (e quindi all’etichetta “no volante”, cioè non si tratta di un Pokémon di tipo volante), quella a destra ad una nuova domanda oppure all’etichetta “volante” (quindi il Pokémon è effettivamente di tipo volante).

Analizziamo come si comporta il grafico con alcuni Pokémon presenti nelle schede per l’insegnante. Con Staravia, il grafico restituisce il risultato atteso: infatti risponde affermativamente a tutte le domande, e quindi si ottiene un Pokémon di tipo volante. Se invece testiamo il funzionamento del grafico con Piplup, vediamo che alla domanda “ha una coda?” risponde affermativamente, dunque si scende a destra. Alla seconda domanda, ovvero “ha un becco?” risponde di nuovo con un “sì” e quindi si prosegue a destra. Alla terza domanda (“ha delle ali?”) risponde però con un “no” e quindi si deduce che non si tratta di un tipo volante (infatti è un Pokémon di tipo acqua).

A questo punto, l’insegnante mostra la carta relativa a Swanna, il quale è a tutti gli effetti di tipo volante. Il grafico precedente risulta ancora valido? Evidentemente no: risponde affermativamente alle prime tre domande (perchè ha una coda, un becco e delle ali), ma non ha degli artigli, quindi viene classificato come un Pokémon non di tipo volante. E’ evidente che il grafico vada modificato per poter includere Swanna ed eventuali altri Pokémon di tipo volante senza artigli.

Mostrare quindi alla classe il grafico precedente corretto:

In questo modo, anche se si risponde negativamente alla domanda “ha degli artigli?”, in seguito viene ancora chiesto se il Pokémon in questione abbia delle piume, e da lì si deduce, come nel grafico precedente, se si tratti di un tipo volante oppure no. Ora Swanna è classificato in modo esatto, poiché ha delle piume.

Nell’attività “Pokémon ed evoluzioni”, si è parlato di Learning Set e Test Set, quindi della fase di apprendimento iniziale e della successiva fase di testing su nuovi esempi che il computer esegue. In particolare, il risultato della fase di apprendimento iniziale è chiamato modello, il quale consiste in una rappresentazione astratta del Learning Set. Il compito di un modello è fare una classificazione: ogni esempio che viene fornito nel Test Set deve poi essere associato alla classe corretta. 

In questa attività si è voluto introdurre un particolare tipo di modello: gli alberi di decisione. I grafici che bisognava riprodurre per i vari tipi di Pokémon ne costituiscono degli esempi. Un albero di decisione ha questa struttura:

Ogni “pallino” prende il nome di nodo; in particolare, il primo nodo in alto è chiamato nodo radice, proprio perché questo grafico è da intendersi come un albero “rovesciato”, in cui la radice si trova in alto e, mano a mano che si scende lungo le frecce (rami), si arriva alle foglie (che corrispondono ai rettangoli finali). Ogni nodo è un punto di scelta, in cui si esegue un test su un attributo specifico. Nel nostro gioco, gli attributi corrispondevano alle caratteristiche per lo specifico tipo di Pokémon: infatti, ad ogni nodo si chiedeva se una certa caratteristica fosse valida.  I valori numerati associati ad ogni freccia indicano le possibili risposte ad ogni test. Nel nostro caso erano sempre due in quanto le domande presupponevano una risposta di tipo sì/no, ma possono essere anche molti di più (ad esempio con una domanda del tipo “qual è il suo colore principale?” avremo almeno una decina di valori, uno per ogni possibile colore). Infine, i rettangoli in basso corrispondono alle varie classi che possono essere assegnate ai nuovi dati del Test Set. Nell’attività, per ogni albero di decisione, le classi erano sempre due: la prima relativa al tipo di Pokémon in esame (ad esempio, la classe “spettro”) e la seconda, più generica, indicava semplicemente che si trattava di un altro tipo, senza specificare quale (come la classe “no spettro”).

In particolare, un albero di decisione è un modello predittivo, poiché il suo obiettivo è quello di indicare la classe corretta per dei nuovi dati mai visti prima.

Quindi, riassumendo:

• nella fase di apprendimento iniziale, il nostro ipotetico computer apprende dal Learning Set (ovvero dalle varie carte Pokémon consegnate alla classe) il tipo di ogni Pokémon e le relative caratteristiche. E’ quindi in grado di produrre un albero di decisione per un tipo specifico, basandosi sulle caratteristiche comuni tra i Pokémon di quel tipo;
• nella fase di testing, il computer riceve un insieme di nuovi Pokémon (tutti tratti dalle schede per l’insegnante, che costituiscono il Test Set) e, tramite gli alberi di decisione disegnati nella fase precedente, associa ad ogni Pokémon un’etichetta che ne indica il tipo (questa operazione è detta classificazione).

Come si è visto per il tipo volante, può avvenire che un Pokémon non venga associato alla classe corretta, dunque bisogna intervenire e modificare l’albero di decisione.