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

Stampare le schede che si trovano nel materiale aggiuntivo

Distribuire la scheda gioco1 a tutti gli alunni

Forbici per ritagliare gli animali

terminato il gioco1, distribuire la scheda gioco2

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 le figure degli animali, eventualmente incollare le figure su un cartoncino così da non vedere gli animali avendo le carte girate.
2. Essendo un memory far mischiare e posizionare le figure girate dal compagno di banco
3. Descrivere l’attività che si andrà a svolgere
4. Lasciare 20 minuti agli alunni per terminare l’attività

Dopo che le figurine sono state posizionate a faccia in giù, lo scopo del gioco è quello di trovare NON le figure uguali ma bensì cercare di accoppiare gli animale che sono dello stesso tipo. Quindi fare prima un ripasso generale sugli animali e magari scrivere sulla lavagna i tipi degli animali con annesse le loro caratteristiche che sono riportate di seguito(se conviene proiettare sulla LIM le caratteristiche).
Spiegare agli alunni che le caratteristiche proiettate alla lavagna servono a loro come aiuto per accoppiare gli animale che hanno le stesse caratteristiche.
Esempio l’alunno prende la prima carta e girandola vede che è un gatto, prende e gira la seconda che è un’ape. Qui l’alunno deve farsi delle domande se le caratteristiche che ha il gatto sono le stesse dell’ape. Vede che le caratteristiche non corrispondono allora le rigira sul banco. Riprende il gatto e come seconda carta prende il cane. Hanno le stesse caratteristiche, allora le carte vengono tolte dal banco e contrassegnate con la specie a cui appartengo secondo l’alunno. Continuare così fino a che tutte le carte sono contrassegnate con una specie di appartenenza.
N.B. Se si vuole aumentare la difficoltà del gioco si può anche non proiettare alla lavagna la tabella delle caratteristiche delle specie.

Innanzitutto riportiamo le caratteristiche di ogni specie animale:

Di seguito invece sono riportate le immagini degli animale annesse le loro caratteristiche:

Le immagini seguenti servono per il secondo giro di memory, che inizierà dopo la correzione del gioco.
Le figure di seguito saranno unite alle figurine del gioco1 e si ricomincerà un nuovo memory.
Le Figurine si troveranno nel “Materiale aggiuntivo 2”

CORREZIONE DEL GIOCO:

ATTENZIONE: è probabile che alcune figurine nel gioco1 non abbiano una coppia, non vi preoccupate perché unendole al gioco2 l’avranno. Per queste figurine limitarsi a guardarle e pensare a che specie possa appartenere e lasciare la figurina girata sul banco

Quando gli alunni avranno finito ,ci sarà la correzione che può essere svolta nel seguente modo:

1. scrivere alla lavagna i nomi delle specie
2. L’insegnante dirà il nome di animale del memory e sceglierà un alunno che scriverà l’animale sotto la specie che lui ha scritto precedentemente sulla figurina
3. Correzione nel caso avesse sbagliato specie
4. Continuare così fino a che tutti gli anili siano nella loro specie

Terminata questa attività, spiegare agli alunni il criterio che loro hanno utilizzato , inconsapevolmente, per decidere in quale specie andasse un animale, proiettando sulla lim o scrivendo alla lavagna gli esempi riportati di seguito riguardanti i mammiferi, pesci e uccelli. Si saranno posti delle domande alle quali avranno dato risposte e in base alle risposte avranno inserito o meno un animale in una determinata specie.

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 Animale 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 gli Animali 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 Animale appartiene al tipo in esame oppure no.

Vediamo i grafici per i tre tipi richiesti.

I

Gli unici animali mammiferi presenti nel gioco sono : il cane, il gatto, la mucca, il leone e l’elefante.
Le caratteristiche che bisogna considerare sono:

• Ha una coda
• Ha 4 zampe
• Ha 2 orecchie

Si tralasciano informazioni come “è ricoperto di pelo” o “ha 2 zanne” poiché non sono comuni a tutti gli animali.

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 numero di zampe del mammifero sia uguali a 4: se non lo è, sappiamo a priori che non si tratta di un mammifero. Se invece ha 4 zampe allora si prosegue al pallino successivo, in cui si chiede se il mammifero abbia una coda: se la risposta è negativa non si tratta di un mammifero, invece, in caso affermativo si passa all’ultima domanda che chiede se il mammifero ha un paio di orecchie(visibili): in caso negativo non è un mammifero,
altrimenti l’animale è un mammifero.

Studiamo il comportamento del grafico con alcuni animali dalle schede per l’insegnante. Vediamo che per l’Elefante otteniamo il risultato corretto: ha 4 zampe, dunque scendiamo a destra; ci chiediamo se abbia una coda, quindi scendiamo di nuovo a destra; ci chiediamo se ha 2 orecchie e scendiamo nuovamente a destra arriviamo all’etichetta “mammifero”. Se proviamo con un altro animale, ad esempio il Coccodrillo, alla prima domanda scendiamo a destra (ha 4 zampe), alla domanda successiva scenderemo nuovamente a destra (ha una coda), ma all’ultima domanda scenderemo a sinistra poiché non sono visibili le orecchie.
Otteniamo quindi l’etichetta “no mammifero”, infatti si tratta di un rettile.

Gli animali di tipo pesce sono due : lo squalo e il pesce palla. Notiamo che le caratteristiche comuni a tutti sono le seguenti:

• La presenza di pinne
• La presenza di branchie
• Vivono solamente in acqua

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

E’ molto simile al grafico per i tipi mammifero (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 pesce).

Come altro esempio prendiamo un animale dalla scheda 2 , vediamo che lo squalo è identificato correttamente come un tipo pesce: è dotato di pinne, perciò scendiamo a destra; la domanda seguente chiede se lo squalo abbia le branchie e la risposta è affermativa, perciò si scende di nuovo a destra e si arriva all’etichetta “pesce”.

Gli animali di tipo uccello sono quattro : il gufo, il falco, il colibrì e il pappagallo. Notiamo che le caratteristiche comuni a tutti sono le seguenti:

• Hanno le piume
• Hanno un becco
• Hanno delle ali
• Hanno degli artigli
• Hanno una coda

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 uccello”, cioè non si tratta di un animale di tipo uccello), quella a destra ad una nuova domanda oppure all’etichetta “uccello” (quindi l’animale è effettivamente di tipo uccello).

Analizziamo come si comporta il grafico con alcuni Pokémon presenti nelle schede per

Analizziamo come si comporta il grafico con un altro animale. il pappagallo, il grafico restituisce il risultato atteso: infatti risponde affermativamente a tutte le domande, e quindi si ottiene un animale di tipo uccello. Se invece testiamo il funzionamento del grafico con la vespa, vediamo che alla domanda “ha le ali?” Risponde affermativamente, dunque si scende a destra. Alla seconda domanda, ovvero “ha un becco?” Risponde con un “no” e quindi si deduce che non si tratta di un tipo uccello (infatti è un insetto).

Nell’attività “Memory con gli animali”, 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 Animali 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 Animale: 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.

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 Animale consegnate alla classe) il tipo di ogni Animale e le relative caratteristiche. E’ quindi in grado di produrre un albero di decisione per un tipo specifico, basandosi sulle caratteristiche comuni tra gli Animali di quel tipo;
• nella fase di testing, il computer riceve un insieme di nuovi Animali (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 Animali un’etichetta che ne indica il tipo (questa operazione è detta classificazione).