Esperienze didattiche innovative su quadri elettrici in Realtà Virtuale

Al Politecnico l’attività di laboratorio gioca un ruolo fondamentale per l’acquisizione delle competenze messe a disposizione degli studenti nei diversi insegnamenti. Infatti è ampiamente dimostrato come l’attività didattica possa beneficiare di esperienze pratiche, che consentano agli studenti di “toccare con mano” quanto studiato sui libri. Vi sono esperienze, tuttavia, che richiedono materiali e attrezzature che non possono essere facilmente rese accessibili a grandi gruppi di studenti, un po’ per i vincoli imposti dalla pandemia da Covid-19, un po’ perché a volte i materiali di possibile interesse per le attività di laboratorio non sono per loro natura progettati con finalità didattiche, ad esempio perché si trovano in spazi in cui non è normalmente concesso l’accesso agli studenti, oppure perché si tratta di attività rischiose, che possono essere svolte solamente da personale con un addestramento specifico.

In questo contesto si inserisce il lavoro del laboratorio VR@POLITO, che supporta l’attività dell’Ateneo nel campo della Realtà Virtuale (in inglese, Virtual Reality, o VR) con finalità di ricerca e didattica. In particolare, fin dalla sua costituzione e, successivamente, stimolate dalla pandemia, numerose sono state le soluzioni di addestramento in ambienti virtuali realizzate sia per l’apprendimento informale che per l’apprendimento formale.

Le soluzioni realizzate dal VR@POLITO nascono spesso come iniziative multi-disciplinari ed inter-dipartimentali, con radici nel campo della ricerca e ricadute applicative in ambito didattico. Ne è un esempio l’attività sviluppatosi originariamente nell’ambito del progetto europeo E2DRIVER (finanziato con grant agreement n°847038, H2020-LC-SC3-EE-2018), che prevede la realizzazione di una piattaforma per la formazione sul tema degli audit energetici intesi come strumenti in grado di migliorare l’efficienza, nel caso specifico, del settore automotive.

Il progetto, che vede la partecipazione del professor Maurizio Repetto del Dipartimento Energia “Galileo Ferraris”-DENERG e del professor Fabrizio Lamberti del Dipartimento di Automatica e Informatica-DAUIN ha portato alla creazione di un’applicazione VR per l’addestramento all’esecuzione di misure su quadri elettrici in tensione.

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Dopo aver sperimentato l’applicazione con i partner industriali di progetto, lo strumento realizzato è stato utilizzato nel mese di novembre dagli studenti dell’insegnamento di “Progettazione di Impianti Elettrici”, tenuto dal professor Enrico Pons per il corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Energetica e Nucleare e il Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica. Si tratta di un esempio perfetto di come, senza innovazione didattica, le esperienze in aula potrebbero trasformarsi, di fatto, in lezioni in cui il docente esegue una dimostrazione e gli studenti si limitano a osservane passivamente l’operato.

Per risolvere queste problematiche, talvolta si ricorre all’uso di strumenti surrogati, ad esempio imitazioni delle apparecchiature reali che, tuttavia, offrono spesso solo una parte delle funzionalità degli strumenti originali. Esperienze di questo tipo hanno il limite di poter solo approssimare la situazione che si andrebbe a vivere in condizioni reali. Un modo innovativo per affrontare questi problemi, invece, è rappresentato proprio dalle tecnologie di Realtà Virtuale. Attraverso la VR è possibile vivere molteplici esperienze didattiche in ambienti simulati ricreati al calcolatore e dalla complessità configurabile, nelle quali è possibile ricevere contenuti formativi da docenti reali o digitali, interagire con questi e con altri discenti, ottenendo valutazioni puntali sulle azioni svolte.

L’uso di questa tecnologia è ormai diventato pervasivo, soprattutto nel contesto dell’apprendimento informale. Numerose sono le evidenze dei vantaggi che si possono ottenere combinando esperienze di didattica tradizionale con esperienze formative in VR, con molteplici casi di successo in ambito industriale, medico, ambientale, sociale e in tanti altri campi, nei quali gli allievi possono sperimentare in anticipo situazioni potenzialmente pericolose senza alcun rischio (come l’allestimento ponteggi e lavori in quota, la manutenzione linee ad alta tensione, la gestione di incendi e altri rischi, la pianificazione interventi chirurgici, ma anche la preparazione al discorso in pubblico).

L’esperienza didattica sui quadri elettrici è solo una delle tante in corso di realizzazione e sperimentazione da parte del laboratorio VR@POLITO in collaborazione con altri docenti dell’Ateneo come anche con altri attori, pubblici e privati, sia nel campo della didattica che della ricerca.

“Gli studenti del corso, dopo aver seguito una lezione condotta direttamente su un quadro elettrico reale, sono stati invitati nei locali del laboratorio VR@POLITO per mettere in pratica quanto visto a lezione su un quadro elettrico virtuale – spiegaIl professor Fabrizio Lamberti, responsabile del nodo del VR@POLITO presso il DAUIN -  immergendosi in una ricostruzione della cabina elettrica dell’Ateneo ed utilizzando pinze, morsetti e strumenti di misura digitali hanno potuto replicare in prima persona, guidati passo-passo da una voce-guida, l’intera procedura, integrando i contenuti teorici con una prova pratica sul campo. Una ulteriore modalità di utilizzo dell’applicazione ha inoltre permesso loro di ricevere un riscontro sul proprio operato, migliorando così il proprio grado di comprensione della tematica trattata.”