Se comprate 10 kit robotici fisici per una classe di 40 studenti, non avete una classe di programmazione. Avete una classe di spettatori. L'aritmetica spietata dell'aula impone che, quando quattro studenti condividono un solo robot, uno programma, uno costruisce e due guardano, o peggio si disinteressano del tutto. Un simulatore non è un sostituto economico dell'hardware fisico: è il motore economico che rende sostenibile l'hardware fisico.

L'aritmetica spietata del rapporto 1 a 4

Guardiamo il budget. Un kit robotico didattico solido costa in genere tra R2,500 e R6,000. Per una scuola sudafricana che allestisce un laboratorio per 40 studenti secondo il curricolo CAPS di Coding and Robotics, comprare 40 kit singoli è fuori portata dal punto di vista finanziario per la maggior parte degli istituti. Il compromesso abituale è lavorare in gruppo: quattro studenti per kit.

In una lezione di 45 minuti, un rapporto di 1 a 4 significa che ogni studente ottiene a malapena 10 minuti di pratica diretta. Il resto del tempo se ne va a negoziare chi collega il cavo o chi preme 'esegui'. Un simulatore cambia questo rapporto. Dando a ogni studente un robot virtuale sul proprio schermo, il rapporto diventa 1 a 1 per le fasi cruciali di ragionamento, debug e logica. Scrivono il proprio codice, lo provano in un mondo virtuale e sbagliano in sicurezza senza bloccare i compagni.

Sopravvivere alla realtà delle aule sudafricane

L'hardware fisico è molto esposto agli attriti quotidiani dell'ambiente scolastico. Pensate ai guasti reali che ogni settimana fanno deragliare le lezioni:

• Lo strascico del load shedding: il carrello dei portatili o la stazione di ricarica dei robot non ha avuto corrente durante la notte. Entrate in classe con 40 studenti e 10 batterie scariche.
• Il componente perso: un singolo perno proprietario di una ruota sparisce nella moquette. Il robot resta fuori uso finché non si ordina il ricambio.
• Gli attriti del WiFi: le reti scolastiche WPA2-Enterprise bloccano spesso i protocolli peer-to-peer necessari perché un portatile parli direttamente con un microcontrollore fisico.

Un simulatore aggira questi colli di bottiglia. Se la batteria di un robot fisico si scarica, la lezione non si ferma. Lo studente passa semplicemente all'ambiente virtuale e continua il proprio progetto. È per questo che abbiamo progettato Sheen Canvas in modo da integrare una simulazione fluida nel browser accanto al controllo dell'hardware fisico, garantendo che l'apprendimento prosegua anche quando l'hardware fisico è offline.

Il problema dei compiti a casa

Non si può mettere con leggerezza un kit hardware da R4,000 nello zaino di uno studente di settima. Il rischio di perdita, danno o furto è troppo alto, il che confina la robotica rigidamente al laboratorio scolastico. Un simulatore estende l'aula. Gli studenti possono scrivere, provare e affinare il proprio codice a casa su un qualsiasi computer o tablet di base, per poi portare a scuola il codice finito ed eseguirlo sull'hardware fisico durante l'ora di pratica.

Confronto fra gli approcci

L'obiettivo non è sostituire il robot fisico. C'è un valore enorme nel vedere una macchina reale muoversi su una superficie reale, alle prese con attrito reale, illuminazione imperfetta e tolleranze dei sensori. Ma perché quell'esperienza fisica sia significativa, gli studenti devono arrivare all'hardware con codice funzionante e già collaudato. Un simulatore è ciò che vi permette di dare loro il tempo di scriverlo.