Archivi tag: stem

Corso IoT con ESP32 – corso base – lezioni operative per docenti

10 lezioni pratiche per partire da zero e arrivare al controllo di dispositivi reali

Quando si parla di IoT a scuola si rischia spesso di cadere in due estremi: da una parte attività troppo teoriche, che restano astratte e poco coinvolgenti; dall’altra una successione di mini-progetti interessanti ma scollegati tra loro, che non aiutano davvero gli studenti a costruire competenze solide.

Per questo ho deciso di raccogliere in questa pagina un percorso completo in 10 lezioni dedicato all’uso della ESP32 con MicroPython, pensato in modo particolare per docenti e per chi parte con competenze iniziali ancora fragili.

L’idea di fondo è molto semplice: costruire un corso che sia graduale, pratico e coerente, in cui ogni attività prepari la successiva. Si parte dall’ambiente di sviluppo e dai primi GPIO, si passa attraverso sensori, ADC, PWM, Wi-Fi, pagine web locali e Bluetooth BLE, per arrivare infine al controllo della velocità di un motore DC da browser.

In realtà durante la scrittura di tutte queste lezioni mi sono accorto che il corso stava diventando un libro molto pratico, pertanto se desiderate leggere in anteprima i capitoli del libro potete farlo

iscrivendovi all’area Premium del mio sito
(in abbonamento mensile o annuale)

L’iscrizione permetterà di leggere ed utilizzare la documentazione che utilizzo per i miei corsi in presenza e online destinati a docenti, studenti e appassionati di elettronica e tecnologie. Per sapere come è struttura la guida docente, le schede operative di laboratorio, valore didattico dell’opera vi invito a leggere il post di presentazione su Scholaria.

La pubblicazione avverrà periodicamente tendenzialmente un capitolo ogni 10 giorni circa.

Ho scelto di usare ESP32 perché è una piattaforma estremamente versatile e, soprattutto in un contesto scolastico, permette di lavorare con:

ingressi e uscite digitali;
letture analogiche;
PWM;
Wi-Fi;
Bluetooth BLE;

tutto con una sola scheda e senza cambiare continuamente ambiente di lavoro.

Ho scelto invece MicroPython perché consente di introdurre la programmazione hardware con una sintassi più accessibile, pur mantenendo un buon livello di rigore tecnico.

In questo post trovate lo sviluppo dell’intero percorso in una forma ordinata, così da poterlo usare come indice generale del corso, come pagina di riferimento di studio oppure come hub centrale del blog a cui collegare le singole lezioni.

A chi è rivolto il corso

Questo percorso è pensato soprattutto per:

insegnanti della secondaria di primo e secondo grado;
classi che stanno iniziando a lavorare con microcontrollori e IoT;
studenti con competenze iniziali basse o intermedie;
docenti che desiderano una sequenza di attività già organizzata in modo progressivo.

Ogni lezione è stata costruita con una attenzione particolare a quattro aspetti:

linguaggio semplice ma corretto;
forte connessione tra codice e cablaggio;
verifica immediata in laboratorio;
crescita graduale della complessità.

Come è costruito il percorso

Il corso segue una logica molto precisa.

All’inizio si lavora sui fondamentali:

ambiente di sviluppo;
primo programma;
GPIO;
LED;
lettura di segnali analogici.

Successivamente si passa ai sensori e alla logica di controllo:

potenziometro;
LDR;
DHT11;
soglia di intervento;
PWM.

Dopo questa base, il percorso entra nella parte più chiaramente “IoT”:

ESP32 come Access Point;
pagina web locale;
dashboard;
controllo e monitoraggio via browser;
collegamento BLE con smartphone.

Infine si chiude con un’attività più completa e più vicina a un sistema reale:

controllo della velocità di un motore DC con driver L298N e slider web.

In questo modo ogni nuova lezione aggiunge un solo gradino tecnico alla volta, evitando di sovraccaricare gli studenti con troppe novità contemporaneamente.

Indice completo delle 10 lezioni

Lezione 1 – Thonny, ESP32 e MicroPython: primi passi nell’ambiente di sviluppo
In questa prima lezione si impara a installare e usare Thonny, a collegare correttamente la ESP32 al computer, a selezionare l’interprete MicroPython e a distinguere tra shell, script e file salvati sulla scheda. È la base necessaria per tutto il corso.

Argomenti principali: Thonny, interpreter, REPL, main.py, primi test.
Obiettivo: rendere gli studenti autonomi nei passaggi iniziali di lavoro con ESP32 e MicroPython.

Lezione 2 – GPIO digitali con ESP32: accendere e far lampeggiare un LED
La prima vera attività hardware del percorso. Si introduce il concetto di GPIO come uscita digitale e si realizza il classico circuito con LED e resistenza, pilotato da MicroPython.

Argomenti principali: Pin.OUT, on(), off(), value(), tempi di attesa.
Obiettivo: capire come un programma può produrre un effetto fisico reale.

Lezione 3 – Potenziometro, ADC e PWM: regolare la luminosità di un LED
Qui gli studenti scoprono come leggere una grandezza analogica con l’ADC e come usare il PWM per regolare la luminosità di un LED in modo continuo.

Argomenti principali: potenziometro, ADC, read_u16(), PWM, duty_u16().
Obiettivo: collegare ingresso analogico e uscita PWM in un primo sistema di controllo continuo.

Lezione 4 – LDR e soglia di intervento: luce notturna automatica con ESP32
In questa attività la ESP32 legge il livello di luce ambientale tramite una LDR e accende automaticamente un LED quando si supera una soglia di buio.

Argomenti principali: partitore resistivo, LDR, soglia, if/else, automazione.
Obiettivo: introdurre la logica decisionale basata su misura e confronto.

Lezione 5 – DHT11 con ESP32: misurare temperatura e umidità in locale
Si introduce il sensore DHT11, leggendo temperatura e umidità direttamente nella shell di Thonny, senza ancora coinvolgere la rete.

Argomenti principali: modulo dht, measure(), temperature(), humidity().
Obiettivo: comprendere il funzionamento di un sensore ambientale digitale e visualizzarne correttamente i dati.

Lezione 6 – ESP32 come Access Point: creare una rete Wi-Fi locale senza Internet
La ESP32 viene trasformata in un piccolo Access Point Wi-Fi, capace di creare una rete locale a cui collegare smartphone o computer, senza bisogno di router o connessione Internet.

Argomenti principali: network.WLAN, AP_IF, active(True), ifconfig().
Obiettivo: preparare la base per tutte le lezioni successive con interfaccia web locale.

Lezione 7 – DHT11 su pagina web locale: primo web server Wi-Fi con ESP32
Qui si uniscono sensore e rete: la ESP32 legge temperatura e umidità dal DHT11 e le pubblica in una pagina web locale accessibile dal browser.

Argomenti principali: DHT11, Access Point, socket, HTML, server HTTP.
Obiettivo: costruire un primo vero progetto IoT locale con sensore e pagina web.

Lezione 8 – Pulsanti reali e dashboard: contatore con interfaccia web
Tre pulsanti fisici collegati alla ESP32 permettono di aumentare, diminuire o azzerare un contatore, mentre una dashboard web mostra il valore aggiornato quasi in tempo reale.

Argomenti principali: Pin.IN, Pin.PULL_UP, contatore, dashboard, aggiornamento dinamico.
Obiettivo: collegare eventi fisici reali a una interfaccia web di monitoraggio.

Lezione 9 – Controllo wireless via Bluetooth BLE con ESP32 e MicroPython
In questa lezione si cambia tecnologia e si introduce il Bluetooth Low Energy. La ESP32 si comporta come periferica BLE e riceve comandi dallo smartphone per pilotare un LED.

Argomenti principali: BLE, peripheral, central, advertising, servizi e caratteristiche GATT.
Obiettivo: mostrare una seconda modalità di comunicazione wireless, diversa dal Wi-Fi ma molto utile nei dispositivi IoT.

Lezione 10 – Controllo velocità motore DC da browser con ESP32, PWM e driver L298N
La lezione conclusiva del percorso: il browser controlla la velocità di un motore DC tramite slider web, mentre la ESP32 genera il PWM e il driver L298N gestisce la parte di potenza.

Argomenti principali: PWM, motore DC, L298N, slider HTML, controllo velocità.
Obiettivo: integrare interfaccia web, controllo PWM e attuazione reale in un progetto finale completo.

Materiali necessari per il corso

Di seguito trovi una lista generale dei materiali utili per seguire l’intero percorso.

Hardware di base

1 scheda ESP32
cavo USB dati
breadboard
jumper maschio-maschio

Componenti elettronici

LED
resistenze da 220 Ω
potenziometro da 10 kΩ
LDR
resistenza da 10 kΩ per partitore
sensore DHT11
3 pulsanti
motore DC
modulo L298N

Dispositivi esterni

computer con Thonny
smartphone, tablet o PC con Wi-Fi
smartphone con app BLE generica
alimentazione esterna per il motore DC

Per le prime lezioni bastano davvero pochi componenti:
ESP32, breadboard, LED, resistenze, potenziometro e LDR.
I moduli più “strutturati”, come DHT11, BLE e L298N, entrano solo nella parte centrale e finale del corso.

Come consiglio di usare queste lezioni

Questo percorso può essere usato in diversi modi.

Come corso lineare
È la modalità che consiglio di più. Le lezioni sono state pensate per essere affrontate in ordine, perché ogni tappa prepara la successiva.

Come raccolta di attività laboratoriali
Un docente può anche scegliere singole lezioni da usare in momenti diversi dell’anno, ma conviene comunque tenere presente la progressione logica del percorso.

Come riferimento per studio individuale
Uno studente motivato può usare il corso anche da solo, purché proceda con calma e senza saltare i passaggi fondamentali.

Un possibile uso in classe

Una scansione semplice potrebbe essere questa:

lezioni 1–2: familiarizzazione con ambiente e GPIO
lezioni 3–5: sensori, ADC, PWM e acquisizione dati
lezioni 6–8: rete locale e dashboard web
lezione 9: controllo BLE
lezione 10: progetto finale con motore

Questa organizzazione consente di trasformare il percorso anche in un piccolo modulo laboratoriale di più settimane.

Quando si costruisce un corso IoT per studenti dell’ITIS, la vera difficoltà non è trovare idee interessanti: quelle non mancano. La difficoltà vera è creare un percorso che abbia una progressione chiara, che non spaventi chi parte da zero e che mantenga sempre un forte legame tra teoria e pratica.

Questo corso nasce proprio con questa intenzione: portare gli studenti a capire che dietro la parola “IoT” non ci sono formule magiche, ma una serie di competenze concrete che si costruiscono passo dopo passo:

saper programmare una scheda;
saper leggere un sensore;
saper pilotare un’uscita;
saper comunicare in rete;
saper controllare un dispositivo reale.

Ed è in questa continuità che, secondo me, sta il vero valore di un buon percorso laboratoriale.

Sviluppi possibili

Chi conclude questo percorso può poi proseguire, ad esempio, verso:

logging dati;
dashboard più evolute;
controllo di relè;
servo e motori con inversione di direzione;
sensori ambientali più accurati;
integrazione con piattaforme cloud;
piccoli progetti di robotica o automazione.

Se siete interessati a sostenere questo corso/libro vi invito ad iscrivervi all’area Premium.

Buon Making a tutti 🙂

Lezioni operative Premium per docenti, studenti e maker

Lascia una risposta

Dal concetto alla pratica: materiali strutturati per imparare, insegnare e costruire

Da molti anni pubblico su questo sito articoli, tutorial, esperienze di laboratorio, attività STEAM, percorsi con microcontrollori, robotica, stampa 3D, coding, elettronica e strumenti digitali per la didattica.

Chi segue queste pagine lo sa bene: il filo conduttore è sempre stato lo stesso. Cercare di rendere più chiari i concetti, più accessibili le tecnologie e più concreta l’esperienza di apprendimento.

In queste ultime settimane, però, molti avranno notato un cambiamento nel ritmo di pubblicazione. Sono passato da una pubblicazione quasi giornaliera a una presenza meno regolare, più discontinua. Questa alternanza non nasce da una perdita di interesse, ma da due motivi principali.

Il primo è molto concreto: l’impegno didattico a scuola, che richiede tempo, attenzione ed energie.

Il secondo riguarda invece una riflessione più ampia che porto avanti da tempo: il desiderio di ristrutturare il lavoro sul sito, andando oltre il singolo tutorial e costruendo contenuti con una maggiore valenza didattica, pratica e formativa.

In questi anni ho pubblicato molte guide operative. Alcune sono nate per rispondere a esigenze dei miei studenti, altre per documentare attività svolte in laboratorio, altre ancora per aiutare docenti, maker e appassionati a orientarsi tra strumenti, componenti, schede elettroniche e tecnologie digitali.

Con il tempo, però, è diventata sempre più evidente una necessità: non bastano sempre idee, spunti o tutorial isolati. Spesso servono materiali più strutturati: lezioni organizzate, attività già pensate per il lavoro reale in classe o in laboratorio, percorsi progressivi, schede operative, strumenti di verifica, indicazioni per evitare gli errori più frequenti.

A questo si aggiunge un altro aspetto. Molte persone mi chiedono un supporto più continuativo per i loro progetti, per attività scolastiche, corsi, prototipi, percorsi didattici o soluzioni tecniche. Mi fa piacere, perché significa che il lavoro svolto in questi anni è stato utile. Allo stesso tempo, però, le richieste sono tante e non sempre riesco a seguirle come vorrei.

Capita anche di ritrovare materiali, idee, spiegazioni o strutture nate da questi articoli all’interno di siti, dispense, corsi o libri di testo. Da un lato è una soddisfazione: vuol dire che quei contenuti circolano e vengono considerati utili, dall’altro lato, però, dietro ogni articolo c’è un lavoro importante: studio, progettazione, scrittura, revisione, immagini, schemi, prove pratiche e adattamento didattico.

Spesso ricevo messaggi molto gentili, del tipo: “Grazie Michele, la tua guida mi è stata utilissima, mi ha permesso di completare un progetto per un cliente” oppure “I tuoi tutorial mi hanno aiutato molte volte a risolvere problemi pratici”. Sono parole che fanno piacere, naturalmente, ma, nella pratica, tutto questo resta spesso una bella pacca sulla spalla e poco più.

Per diverso tempo ho provato a immaginare soluzioni alternative: lezioni singole, incontri in presenza, attività su richiesta, materiali ad accesso libero con eventuale offerta volontaria. Sono strade interessanti, ma difficili da organizzare in modo stabile, soprattutto quando si vuole mantenere una qualità alta e una continuità reale.

Per questo sono arrivato a una svolta.

Dopo molto tempo passato a pensare, progettare e riorganizzare le idee, ho deciso di impostare il lavoro in modo diverso, mantenendo il sito gratuito come spazio aperto di divulgazione, riflessione e condivisione, e affiancandogli un’area Premium dedicata ai materiali più strutturati.

L’area Premium non sarà semplicemente un archivio di articoli più lunghi. Sarà uno spazio in cui raccogliere lezioni operative, corsi, laboratori guidati, schede, materiali per studenti, strumenti per docenti e percorsi già pensati per essere utilizzati, adattati e portati in classe o in laboratorio.

L’idea è far confluire progressivamente in questo spazio anche i materiali che sviluppo per la scuola, per i corsi in presenza, per i webinar e per le attività formative rivolte ai docenti. Non saranno materiali caricati così come sono, ma contenuti ristrutturati, ordinati e resi immediatamente utilizzabili.

Il sito gratuito continuerà quindi a essere il punto di partenza. L’area Premium diventerà lo spazio di approfondimento operativo.

Il principio rimarrà lo stesso che ha guidato il lavoro di questi anni:

capire, sperimentare, misurare, costruire, documentare.

Continua a leggere→

Laboratorio di inclusione – dall’Idea alla realtà: costruire una Clessidra ad Acqua

Lascia una risposta

Nello scorso mese ho avuto il piacere di partecipare alla gestione del corso

“Percorso laboratoriale di ricerca e sperimentazione di strategie inclusive e strumenti digitali nella didattica della matematica finalizzata all’inclusione degli allievi con disabilità intellettiva”,

rivolto a docenti di matematica e di sostegno di ogni ordine e grado.

L’attività si è svolta all’interno del Laboratorio Territoriale per l’Occupabilità (LTO) di Moncalieri, uno spazio che, grazie alla disponibilità di strumenti per la prototipazione rapida, ha reso possibile coinvolgere attivamente i partecipanti nella progettazione e costruzione di ausili didattici pensati per rendere la matematica e la fisica più accessibili agli studenti con bisogni educativi speciali.

I vari gruppi di lavoro hanno progettato e realizzato diversi ausili didattici, ciascuno pensato per rispondere a esigenze concrete. Durante tutto il periodo del corso, gli strumenti sviluppati sono stati testati direttamente con gli studenti, permettendo di apportare modifiche e miglioramenti che hanno condotto alla realizzazione dei prodotti finali.

In particolare, il mio gruppo si è concentrato su due progetti:

Il “derivatografo”, uno strumento ideato per facilitare lo studio delle derivate rivolto agli studenti della scuola secondaria di secondo grado;
La clessidra ad acqua, pensata per supportare l’apprendimento della misurazione del tempo negli alunni della scuola primaria e della secondaria di primo grado.

La clessidra ad acqua nasce da un’esigenza reale: trovare un modo concreto e visivo per insegnare la misurazione del tempo a studenti con necessità specifiche.

Su richiesta dei colleghi, ho realizzato un primo prototipo di kit da distribuire alle scuole. Grazie ai feedback raccolti durante l’utilizzo, il kit è stato progressivamente perfezionato.
Insieme allo strumento, ho inoltre sviluppato una serie di schede operative da proporre agli studenti, per facilitare l’attività didattica e guidare il lavoro in classe.

La validità di questo progetto è stata ulteriormente confermata durante un recente corso sul Tinkering, in cui la costruzione della clessidra e le attività correlate hanno generato nuovi spunti e suggerimenti, aprendo la strada a futuri sviluppi e alla creazione di ulteriori ausili didattici.

I progetti sviluppati durante l’attività di formazione saranno presentati il prossimo 16 maggio in occasione della conferenza della Rete MICHI, che si terrà presso l’ITIS Pininfarina di Moncalieri.

Cos’è la Rete MICHI?
Il Protocollo d’intesa “Michi – Insieme per l’Inclusione” nasce per valorizzare e sostenere le realtà scolastiche, istituzionali e territoriali che fanno dell’inclusione un valore fondamentale, promuovendo sinergie efficaci e la diffusione di buone pratiche.

Buon lavoro 🙂

Diciamo addio alla Procrastinazione con StudySafe

Lascia una risposta

In un mondo dove lo smartphone è diventato un’estensione della nostra mano, la procrastinazione e la distrazione sono diventate nemici giurati della produttività, soprattutto per gli studenti. Quante volte vi siete ritrovati a controllare il telefono per “solo un minuto”, per poi accorgervi che un’ora è volata via?

La tecnologia, e in particolare l’uso di dispositivi come smartphone e computer, viene spesso identificata come una delle principali cause di distrazione e difficoltà di concentrazione tra i giovani. Se da un lato la tecnologia è un mezzo che non può essere completamente ignorato, essendo parte integrante della nostra realtà sociale, dall’altro è fondamentale imparare a utilizzarla in modo che non diventi un ostacolo alle capacità di apprendimento e concentrazione. È importante trovare un equilibrio nell’uso di questi strumenti, adottando strategie come limitare il tempo di connessione e dare priorità ad attività sociali e culturali che non coinvolgano l’uso di dispositivi digitali.

Come trasformare tutto ciò in un’attività didattica?
Ho pensato ad un’attività multidisciplinare che spazia dall’educazione civica al Coding.

Immaginiamo se potessimo trasformare una sfida di programmazione in uno strumento per migliorare la concentrazione.

Chiamerò questa attività: “addio alla Procrastinazione”

L’idea è quella di fare realizzare e perfezionare uno strumento/gioco, lo StudySafe, un dispositivo realizzato con BBC micro:bit e del cartone.

Come funziona

StudySafe è un sistema anti-procrastinazione che utilizza il semplice, ma efficace meccanismo del BBC micro:bit per la rilevazione della luce. Quando viene poggiatolo smartphone sulla struttura di cartone, il micro:bit monitora qualsiasi tentativo di prendere lo smartphone. Se lo smartphone viene preso, il micro:bit rileva la variazione di luce, attiva un allarme, ricordando di riporre nuovamente lo smartphone su StudySafe. Il sistema inoltre conta il numero di volte in cui lo smartphone è stato preso dallo studente.

L’attività non solo fornisce una soluzione pratica alla procrastinazione, ma utilizza il Coding in modo divertente e utile permettendo il controllo sulla distrazione, o almeno ci proviamo 🙂

Di seguito le immagini di StudySafe ed un video che ne dettaglia il funzionamento, ovviamente il sistema può essere migliorato.

Nella versione avanzata è possibile attivare e disattivare temporaneamente l’allarme con la pressione del pulsante B, mentre la pressione del pulsante A consente di riavviare il sistema.

Per quanto riguarda la modalità di realizzazione e programmazione vi rimando al corso Carta Cartone e Coding 2′ edizione o ad uno dei miei prossimi corsi online ovunque sul web. Mentre per i colleghi neoassunti che seguiranno i miei corsi in presenza StudySafe sarà un’attività pratica che farò realizzare.

Buon Coding a tutti.

🙂

Tube Follower – EduRobotKids un piccolo robot per la scuola dell’infanzia e la scuola elementare

Lascia una risposta

Un progetto che nasce qualche giorno fa da una richiesta specifica di un’amica collega.

Qualche giorno fa squilla il telefono…

Conversazione:

Collega: “Ciao Michele ti ricordi di me sono V., ho seguito il tuo corso sulla realizzazione di robot a basso costo, avrei bisogno di un aiuto per inventare un progetto per i miei allievi”

Io: “certo dimmi”

Collega: “voglio provare a realizzare qualcosa di molto semplice, un robottino che deve seguire un percorso, i bambini potranno modificare a piacimento con molta semplicità il tragitto senza toccare il robot. I tragitto diventerà poi uno storytelling fisico, un plastico in cui si muoverà il robottino, in questo modo credo di riuscire a realizzare attività di geografia, italiano e matematica coinvolgenti e divertenti. I bimbi inseriranno oggetti da loro costruiti all’interno di questo plastico che realizzeremo in classe. Vorrei se possibile che il tutto costi pochissimo, in modo da poter replicare il progetto per più classi”.

Io: ”facciamo due versioni, una prima versione semplicissima ed una seconda semplice :-).

Prima versione
Sarà una piccola macchinina che avrà un solo motorino alimentato da un piccolo pacco batterie con interruttore, il suo movimento sarà in una sola direzione. I bambini potranno impostare il tragitto a piacimento senza utilizzare la programmazione, dovranno concentrasi solamente sul movimento e la direzione.

Seconda versione
I bimbi potranno controllare la marcia e lo stop usando un micro:bit remoto che comunica con un micro:bit che controlla il motore.

Con 1 ora di progettazione su Tinkercad nasce: EduRobotKids

In realtà più che un robot si tratta di una semplicissima macchinina, pensata per sviluppare attività di storytelling per gli studenti più giovani, si tratta quindi di una piccola macchinina elettrica che potrà essere secondo necessità modificato e abbellito dai bambini, ciò che vi condivido si tratta di una prima versione che sto aggiornando in questi giorni, nella versione successiva, più compatta nelle dimensione, aggiungerò elementi che facilitano la modifica della struttura da parte dei bambini.
La piccola macchinina elettrica viene direzionata attraverso una monorotaia realizzata con un tubo flessibile corrugato da elettricista da 10 mm.
Le attività che si possono realizzare sono molte, per esempio potrebbe essere utilizzato per l’apprendimento della geografia e collegare luoghi su una mappa con la scelta di un percorso realizzando spostando la rotaia, ma per gli studenti più grandi (5’ elementare) potrebbe essere anche un modo per riprogettare il rover imparando ad utilizzare Tinkercad.

Materiali:

Tubo corrugato da 15 m sezione 10 mm

Pacco batterie con interruttore per due batterie AA da 1,5V

2 Cappellotti piccoli da (sezione filo 1,5 mm^2) oppure un mammut da 3A

Un motore da 3-6 Vcc

Due ruote da 70 mm

Tutto può essere trovato a bassissimo costo su qualsiasi store online.

Allego i sorgenti grafici che potete prelevare da Thingiverse per la stampa 3D della prima versione in modo che anche altri possano realizzare il progetto.

Spero che EduRobotKids possa essere utile.

Buon Making a tutti 🙂

Michele Maffucci

… my stories, life and work

Archivi tag: stem

Corso IoT con ESP32 – corso base – lezioni operative per docenti