< Unità 7 - IA e apprendimento automatico ('22-'23)

Lezione 16 - Definizione di un problema di carattere generale (issue statement)

45 minuti

Panoramica

Questa è la prima di una serie di cinque lezioni giornaliere che preparano gli studenti al progetto finale. In questa lezione, gli studenti incontrano un gruppo di studenti immaginari che desiderano utilizzare l'apprendimento automatico per risolvere un problema nella loro comunità. Gli studenti partecipano a una riflessione libera su un problema utilizzando la strategia dei "5 perché", quindi aiutano a valutare le idee che l'altro gruppo di studenti ha avuto. I passaggi che gli studenti intraprenderanno in questa lezione sono identici ai passaggi che gli studenti intraprenderanno nel loro progetto finale.

Domanda del giorno: come si può utilizzare l'apprendimento automatico per risolvere un problema nella tua comunità?

Opportunità di valutazione

  1. Trasformare l'osservazione di un problema nell'impostazione di un problema utilizzando strategie per riflettere liberamente

    Consulta la guida alle attività di questa lezione per misurare questo obiettivo.

Mappatura delle competenze

Mappatura completa del corso
CSTA K-12 Computer Science Standards (2017)
    • 2-AP-15 - Seek and incorporate feedback from team members and users to refine a solution that meets user needs.
Linee guida nazionali AI4K12 2021
      • 3-A-iv.9-12 - Illustrate what happens during each of the steps required when using machine learning to construct a classifier or predictor.

Pianificazione

Obiettivi

Gli alunni saranno in grado di:
  • trasformare l'osservazione di un problema nell'impostazione di un problema utilizzando strategie per riflettere liberamente

Preparazione

  • Consulta il forum "Aula insegnanti" per trovare insegnanti verificati per trovare strategie o risorse aggiuntive condivise da altri insegnanti

Collegamenti

Attenzione! Fai una copia di tutti i documenti che intendi condividere con gli alunni.

Per gli insegnanti

Guida didattica

Preparazione per la settimana

Questa è la prima di una serie di cinque lezioni che aiuta a preparare gli studenti a completare il progetto finale di questa unità. Le attività che gli studenti completano questa settimana sono identiche a quelle che completeranno per il loro progetto. Pertanto, può essere utile leggere la guida al progetto finale in modo da poter vedere come ogni lezione si collega al progetto finale - clicca qui per accedere al piano delle lezioni per il progetto finale

Anche gli studenti creeranno i propri sondaggi durante questa settimana utilizzando Google Forms. Ciò richiede che gli studenti dispongano di un account Google. Se i tuoi studenti non dispongono di un account Google, valuta la possibilità di incorporarlo nella tua lezione di oggi o domani.

Preparazione (5 minuti)

Diario

Discussione: qual è qualcosa che vedi regolarmente nella tua comunità e che vorresti poter migliorare?

Chiedi prima agli studenti di scrivere individualmente un diario, poi chiedi una discussione aggiuntiva:

Discussione: chi sono le persone coinvolte

Chiedi agli studenti di scrivere sul loro diario, quindi invitali a condividere le loro osservazioni con il gruppo. Va bene anche se nessuno condivide ciò che ha scritto.

Obiettivo della discussione: questa discussione prefigura l'attività che gli studenti svolgeranno oggi, in cui aiutano a raccogliere idee su questioni da affrontare in una comunità. Mentre gli studenti condividono, concentrati sull'osservazione che gli studenti stanno facendo e che influenza il loro desiderio di migliorare la loro comunità. Alcuni esempi potrebbero essere:

  • Osservare la spazzatura in strada o la vegetazione morta vicino a un'autostrada
  • Osservare che alcuni edifici o strade sono difficili da percorrere per persone con sedia a rotelle o madri con passeggini
  • Osservare animali randagi o altri animali selvatici che si aggirano nelle aree trafficate

Mostra la diapositiva con il processo di risoluzione dei problemi, incluso il componente centrale "Empatia"

Osservazioni

Questo esercizio enfatizza una parte fondamentale del processo di risoluzione dei problemi: l'empatia. Nelle prossime settimane, avrai la possibilità di progettare un'app di apprendimento automatico in grado di risolvere un problema nella nostra comunità. Questo richiede di affrontare un problema che vediamo nel mondo reale e di trovare un modo in cui i dati e l'apprendimento automatico possano aiutarci a risolverlo. Questa settimana aiuteremo un altro gruppo di studenti a creare un'app per risolvere un problema nella propria comunità.

Domanda del giorno: come si può utilizzare l'apprendimento automatico per risolvere un problema all'interno della tua comunità?

Attività (35 minuti)

Definizione del problema (issue statement) (15 minuti)

Mostra la diapositiva con le presentazioni del gruppo di studenti. Si tratta di studenti immaginari con cui la classe lavorerà per tutta la settimana per contribuire allo sviluppo di un'app di apprendimento automatico.

Suggerimenti didattici

Studenti veri o falsi? se gli studenti lo chiedono, puoi dire agli studenti che questo è un gruppo immaginario di studenti come parte di questo esercizio. Questo può essere importante perché i risultati di questa settimana sono programmati e alla fine la classe seguirà le decisioni degli studenti e li aiuterà a risolvere problemi specifici lungo il percorso.

Osservazioni

Questi sono Kim, Nico, Isaac, Zoey e Hawa. Vorrebbero il nostro aiuto per creare un'app che utilizzi l'apprendimento automatico per aiutare a risolvere un problema nella loro comunità. Il primo passo è identificare un problema che vorremmo risolvere. Questo inizia con un'osservazione specifica, poi si estende a qualcosa che l'apprendimento automatico può aiutare a risolvere

Esamina insieme le tre diapositive successive, indicando che questi studenti stanno passando da un'osservazione iniziale a un problema più profondo chiedendo più e più volte «Perché?».

Mostra: quando ci sediamo insieme a pranzo, passiamo la maggior parte del tempo sui nostri telefoni e non parliamo realmente con altre persone»

Mostra la diapositiva con il seguente Perché: «Stare al telefono è più facile, soprattutto quando non conosciamo ancora molto bene gli altri»

Mostra la diapositiva con l'elenco dei 5 "perché".

Osservazioni

Per affrontare problemi più grandi, a volte dobbiamo chiederci «perché». Si tratta di una strategia chiamata i 5 perché, con l'obiettivo di continuare a chiedersi il perché fino a quando non si arriva a un problema fondamentale che potrebbe essere la causa del problema. Una volta scoperto il problema principale, possiamo provare a creare un'app di apprendimento automatico per risolverlo

Distribuisci copie della 5 Why's - Activity Guide. Le prime due caselle sono compilate in modo che corrispondano alle diapositive. Le restanti tre caselle devono essere compilate dagli studenti.

Fai questo: compila le risposte alle restanti domande sul «Perché». Cerca di capire il motivo per cui questo problema potrebbe verificarsi.

Girando tra i banchi: chiedi agli studenti di continuare a compilare i 5 "perché" rimanenti. Man mano che gli studenti avanzano nella tabella, le loro risposte potrebbero iniziare a divergere l'una dall'altra mentre si concentrano su diversi aspetti del problema. Alcuni studenti possono concentrarsi sui telefoni come problema fondamentale, mentre altri possono concentrarsi sulla difficoltà di parlare con nuove persone.

Quando noterai che gli studenti hanno finito con i 5 perché, raggruppali in modo da poter mostrare loro come costruire una definizione del problema.

Mostra agli studenti la definizione di definizione del problema. Vai alla diapositiva successiva e offri agli studenti suggerimenti su come scrivere una definizione del problema.

Suggerimenti didattici

La definizione del problema (issue statement) fa parte del pensiero progettuale e costituisce un contesto più ampio per affrontare in modo creativo i problemi della comunità. Per ulteriori suggerimenti e informazioni sulle definizioni di un problema, puoi leggere questi articoli here e here

Fai questo: chiedi agli studenti di identificare un problema fondamentale scoperto nell'esercizio dei 5 Perché, quindi chiedi loro di scrivere la propria definizione del problema in fondo al foglio di lavoro dei 5 perché.

Condividi: chiedi a 2-3 studenti di condividere le definizioni del problema che hanno formulato.

Mostra agli studenti l'esempio dei "5 perché" compilato dall'altro gruppo di studenti.

Osservazioni

Avete condiviso alcuni esempi davvero fantastici di come questa osservazione possa portare a una varietà di problemi diversi che potremmo affrontare. Diamo un'occhiata alla definizione del problema che l'altra nostra squadra di studenti ha formulato e vediamo se possiamo raccogliere alcune idee per le app che possono aiutare a risolvere quel problema.

Riflessione di gruppo sull'app (20 minuti)

Distribuisci le copie della risorsa App Brainstorm - Activity Guide. La definizione del problema indicata in alto è già stata compilata.

Mostra agli studenti la diapositiva che descrive che le app di apprendimento automatico utilizzano i dati per fare una delle tre cose: prendere una decisione, una raccomandazione o una previsione. Fornisci alcuni esempi tratti dalle lezioni precedenti del corso, come:

  • L'app "Consigli al guidatore" che decideva quanto fosse sicura guidare in base alle condizioni stradali.
  • L'app "Libri consigliati" che consigliava un libro in base agli interessi personali.
  • L'app Safari che **prevedeva quanti animali avresti visto in base ad altri fattori nel parco.

Fai questo: raccogli idee su diversi tipi di app che potrebbero essere create per risolvere questo problema.

Girando tra i banchi: monitora gli studenti mentre completano questo compito. Chiedi agli studenti di considerare in che modo la loro app potrebbe utilizzare i dati. Gli studenti non devono pensare agli insiemi di dati specifici che utilizzerebbero o a come raccoglierebbero i dati, ma dovrebbero essere in grado di spiegare che l'app richiederebbe dati in qualche modo.

Suggerimenti didattici

Riflessione libera, senza pretendere la perfezione: questa parte della lezione è ancora una riflessione libera, quindi va bene che gli studenti abbiano difficoltà a trovare idee. Incoraggia gli studenti a condividerle tra di loro, ma è normale anche se non abbiano ancora un sacco di idee. La parte successiva dell'attività fornisce alcune app di esempio che gli studenti possono discutere in modo che possano vedere degli esempi.

Mostra: le cinque diapositive successive mostrano i suggerimenti del gruppo di altri studenti. In classe, discutete se l'app utilizza o meno i dati per prendere una decisione. In caso affermativo, di quali dati avrebbe bisogno?

Obiettivo della discussione: anche se tutte queste app risolvono il problema principale dell'isolamento, non tutte sarebbero una buona app per l'apprendimento automatico. Ecco alcuni dei punti di discussione previsti:

  • Le app di Nico, Isaac e Hawa richiedono tutte che l'utente risponda alle domande per ottenere un consiglio. Queste tre app potrebbero tutte utilizzare l'apprendimento automatico.
  • L'app di Kim richiede agli utenti di interagire, ma non utilizza nessuno dei loro dati per prendere decisioni. Questa non è una buona app di apprendimento automatico.
  • L'app di Zoey potrebbe richiedere alcuni dati per creare l'app e trovare un modo per rompere il ghiaccio, ma non richiede alcuna informazione da parte dell'utente una volta utilizzata. Ciò significa che non richiederebbe l'apprendimento automatico per la creazione.

Osservazioni

Quando creiamo le nostre app, è importante conoscere il problema che stiamo cercando di risolvere ed è importante sapere che la soluzione che troviamo richiede effettivamente l'apprendimento automatico. Vedremo quale di queste app il gruppo deciderà di creare e domani li aiuteremo a pianificare il modo in cui vogliono raccogliere i dati.

Conclusione (5 minuti)

Diario

Discussione: perché è utile fare una riflessione libera su un problema fondamentale anziché limitarsi a un'osservazione iniziale del problema?

Chiedi agli studenti di scrivere un diario individualmente, poi condividilo in classe o condividilo come compito finale.

Obiettivo della discussione: gli studenti devono rendersi conto che concentrarsi su un problema fondamentale più ampio significa avere maggiori probabilità di sviluppare una soluzione che utilizzi l'apprendimento automatico. Se ti concentri solo sulle tue osservazioni, l'apprendimento automatico potrebbe non essere il modo migliore per risolvere il problema. Gli studenti possono anche rendersi conto che è più facile raccogliere idee sulle app su un problema più ampio piuttosto che su un'osservazione più circoscritta.

Creative Commons License (CC BY-NC-SA 4.0).

Questo compito è disponibile previa Licenza Creative Commons (CC BY-NC-SA 4.0).

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