KSP Kerbal Space Program Insegnare le 4 Discipline STEM con giochi scienza e tecnologia spaziale

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KSP Kerbal Space Program, fra i migliori giochi scienza e tecnologia spaziale, un perfetto simulatore di volo ed esplorazione spaziale, che permette di imparare le leggi della fisica del mondo reale, abilità ingegneristiche e la matematica necessaria per il calcolo delle orbite per portare a termine una missione spaziale.

Una ghiotta occasione per imparare termini e concetti alla base delle Discipline #STEM, il #ProblemSolving e l’Esplorazione dello #Spazio, in modo divertente nella Classe 2.0 anche con la #LIM. #KSP è veramente fantastico e la fisica che utilizza è abbastanza realistica, per non parlare delle esplosioni epiche! Che ne pensate? L’avete mai provato? Ecco la nostra esperienza https://www.informaweb.it/it/stem/ksp-kerbal-space-program-insegnare-discipline-stem

A 50 anni dallo sbarco sulla Luna con l’Apollo 11 (16-24 Luglio 1969) usiamo un gioco per bambini / ragazzi KSP con le discipline STEM, per provare l’emozione di realizzare un razzo spaziale, calcolare orbite e traiettorie, bilanciare pesi, forze, attrito e padroneggiare tutta la scienza e la tecnologia necessaria per l’esplorazione spaziale. 

KSP Kerbal Space Program, Problem Solving, gravità e orbite planetarie, il migliore fra i giochi spaziali
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KSP scatena la creatività con un approccio progettuale interattivo all’apprendimento dagli errori, unico nel suo genere fra i giochi spaziali. Un perfetto adattamento per i programmi di fisica e matematica a livelli più alti.

Unico fra giochi scienza e tecnologia spaziale, può essere utilizzato anche per qualsiasi fascia d’età per dimostrare concetti di fisica e motivare gli studenti a progettare soluzioni creative attraverso la sperimentazione. KSP darà spunto e faciliterà la comprensione da parte degli studenti delle forze coinvolte nella fisica orbitale, e termini come orbita, ellittiche, epicicli, centro di massa, traiettorie paraboliche o iperboliche non avranno più segreti. 

Siate pronti a domande su periapside e apoapside, concetti senza i quali non c’è modo di raggiungere un altro corpo celeste e magari tornare alla base! KSP sarà una bella occasione per gli studenti per approfondire Keplero, Newton e poi Einstein di cui magari non importava nulla fino a ieri, ma essenziali per raggiungere gli obiettivi del gioco!

Qui tutto quelle che c’è da sapere sulle Orbite Planetarie Si impara da subito che per portare 1kg nello spazio ci vogliono quasi 100kg fra carburante e razzo, quindi si è costretti a utilizzare booster e diversi stadi da sganciare in successione, fino a raggiungere gli 8km al secondo e fare il giro della Terra in soli 90 minuti

KSP Kerbal Space Program le varie modalità dei giochi spaziali
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Fra i giochi spaziali KSP è estremamente divertente e accurato, permette la costruzione di razzi e aerei. Dopo la costruzione è possibile testare il tutto con  un simulatore fisico che permette di pilotare quanto realizzato in maniera realistica, dalla rampa di lancio fino al nostro obiettivo. Lo scopo è di riuscire a superare l’atmosfera del pianeta di origine (simile alla Terra,  ma con due lune) e raggiungere così nuove mete spaziali. 

Il gioco è ambientato nel sistema di Kerbol, sul pianeta Kerbin sui cui vivono i Kerbal, divertentissimi omini verdi che non mangiano mai e non bevono, non hanno bisogno di respirare e muoiono solo quando ci si schianta con i razzi. Su Kerbin si trova il Centro Spaziale Kerbal (abbreviato ksc) che è il punto di partenza per tutte le missioni che può compiere il giocatore, e dispone di una rampa di lancio per i razzi e di una pista di decollo per gli spazioplani. 

Questi razzi vengono costruiti rispettivamente nel VAB (Vehicle Assembly Building, edificio di assemblaggio veicoli) e nello SPH (Space-Plane Hangar dove si costruiscono gli aerei). Il Centro dispone inoltre di una stazione radar da cui il giocatore può monitorare o accedere a tutti i voli in corso, di un edificio di reclutamento dei Kerbonauti (l’equivalente nei giochi spaziali degli astronauti).

Un reparto di Ricerca e Sviluppo, che permette ai giocatori, in modalità Carriera, di spendere la “scienza” accumulata con gli esperimenti per sbloccare nuove parti e l’edificio dell’amministrazione, dove permette al giocatore di scegliere tra diverse strategie per amplificare alcuni aspetti del loro programma spaziale.  Ad esempio, i guadagni di scienza possono essere potenziati a scapito dei guadagni reputazione o viceversa. 

KSP Kerbal Space Program e le discipline STEM

Non ci sono sostanzialmente limiti, rispettando le regole delle fisica del gioco, forse l’unico limite è la fantasia del giocatore stesso che dovrà avere molta pazienza per imparare le tantissime funzioni dei giochi spaziali di KSP. Si potranno creare stazioni spaziali, portare sonde e satelliti in orbita, eseguire manovre di rendezvous, rifornimenti in volo, portare rover o astronauti (che si chiamano kerbal) su lune e pianeti e, infine, esplorare tutto il sistema planetario di Kerbal, diciamo una versione ridotta del sistema solare.

KSP si adatta a qualsiasi tipo di giocatore amante o non dei giochi spaziali, il gioco risulta spettacolare nei suoi catastrofici fallimenti, ma stimola anche a spingersi sempre oltre. Con l’eccezione principale della limitazione secondo la quale soltanto un corpo celeste in un dato momento può esercitare la sua gravità sulle sonde/navicelle/satelliti del giocatore (dunque non vi è una simulazione n-body, il che per certi versi può risultare più semplice).

Il motore di simulazione fa uso delle reali leggi fisiche che regolano i moti astronomici e le meccaniche orbitali (es. TWR e il baricentro). Il giocatore è quindi tenuto a pianificare accuratamente la realizzazione del razzo vettore e capire sin dalla sua progettazione se potrà, a meno di errori, raggiungere l’obiettivo prefissato.

Fra gli appassionati di giochi spaziali KSP Elon Musk di SpaceX/Tesla e tanti di NASA ed ESA.

KSP Download e la versione specifica giochi spaziali per le scuole KerbalEdu migliore fra i giochi scienza e tecnologia spaziale ^

Il gioco è a pagamento con importi variabili a seconda delle promozioni del momento e se preso completo con tutte le espansioni, considerate in totale circa 30€. Si può scaricare da qui https://www.kerbalspaceprogram.com/ o tramite la piattaforma STEAM https://store.steampowered.com/?l=italian Esiste anche una versione specifica per le scuole che trovate qui https://kerbaledu.com/ con funzioni aggiuntive per l’uso in aula. 

Insegnare con KSP: l’uso in aula e spunti per le STEM con le ragazze ^

KSP è uno strumento per insegnare un metodo sistematico e analitico alla progettazione iterativa, in cui si impara solo sbagliando. Giocando, gli studenti possono acquisire competenze per la risoluzione dei problemi della vita reale. Il gameplay è basato sullo sviluppo del design attraverso cicli di tentativi ed errori.

E’ improbabile che si riesca a raggiungere l’orbita al primo tentativo, quindi si aggiungeranno sempre più motori e carburante fino a raggiungere il delta-v necessario a raggiungere orbita. E ad ogni fallimento ci si chiederà perchè non ha funzionato e lo sviluppo di un approccio sistematico che incoraggia gli studenti a porsi le giuste domande per migliorare i loro progetti. 

Alcuni semplici consigli per gli insegnanti:

  • Fare in classe prima di iniziare
  • Imposta obiettivi – Inizia sempre la lezione con un obiettivo specifico, ad esempio altitudine, orbita, missione polare o trasferimento interplanetario.    
  • Progetta la tua missione – Invece di semplici prove ed errori, prova a introdurre un modello basato sulla progettazione per risolvere i problemi    
  • Test e documenti – Per introdurre una buona pratica, prendere appunti o scrivere un rapporto di ogni tentativo utilizzando un modello di reporting. 
  • La fisica su Kerbal è buona, ma non perfetta. Approfitta dell’occasione per opportunità di apprendimento esplorando le differenze.   

Noi abbiamo sempre usato la versione standard con tutte le espansioni. Se proverete a introdurlo in classe difficilmente vi capiterà di trovare ragazzi che lo usano già, quindi sarà una scoperta per tutti a differenza di . E’ bene dividere i ragazzi in gruppi e dare compiti specifici per portare a termine la missione, che difficilmente riusciranno a portare a termine al primo tentativo. 

Per lavorare bene in team, è importante assegnare compiti a ciascun giocatore: un ingegnere, un pilota, un controllore di volo e un project manager: 

  • Ingegnere: dato il budget, come puoi soddisfare i requisiti per la funzionalità?
  • Pilota: ti viene data una missione per volare: cerca le manovre necessarie e familiarizza con la nave e la messa in scena.
  • Controllo del volo: gestire la vista orbitale e pianificare i nodi di manovra e trasferire le orbite.
  • Project manager: organizza il tuo team, invia il tuo programma per la revisione per ottenere il via libera dai tuoi superiori, gestire il budget.

Le missioni possono essere molto complesse, dalla scelta del tipo di razzo, alla selezione degli astronauti alla meta finale. 

Ogni elemento può essere occasione di approfondimento, come raccontare la storia di Valentina Tereshkova, la prima donna alla conquista dello spazio, che il 16 giugno 1963 ha trascorso 70 ore nello spazio a bordo della navicella Vostok 6. Troverete una Kerbal che porta il suo nome!

KSP Modalità di gioco ^

KSP presenta diverse modalità di giochi scienza e tecnologia spaziale, di crescente difficoltà, tutte accompagnate da un tutorial interno che aiuta molto nelle fasi iniziali. Stiamo preparando alcuni video che contiamo di pubblicare in futuro articolo di approfondimento. 

KSP modalità giochi spaziali Sandbox ^

In questa modalità non ci sono vincoli di componenti o di budget, ideale per imparare a giocare e conoscere i vari componenti del gioco

KSP modalità giochi spaziali Carriera ^

La modalità Carriera spinge al limite i giocatori, sfidandoli ad eseguire diverse missioni con un ridottissimo numero di parti iniziali. Per poter sbloccare di nuove si dovranno compiere diverse spedizioni per raccogliere dati scientifici e materiali da varie parti del sistema Kerbol, in modo da ottenere il numero di punti scienza necessario a procedere nello sviluppo tecnologico. Inoltre bisognerà gestire un budget da dividere in missioni o nell’ampliamento delle strutture del Kerbal Space Center. 

KSP modalità giochi spaziali Science ^

La modalità Science con attività e giochi scienza e tecnologia spaziale, svincola il giocatore da limiti di denaro permettendo di concentrarsi sui punti scienza. Il gioco in ogni caso però, non vincola il giocatore alla realizzazione di un obiettivo specifico (se non alcuni obiettivi secondari per l’ottenimento di denaro extra). La durata dunque è in teoria illimitata, l’unico limite è dettato solo dalla fantasia del giocatore che ha la possibilità di creare un vero e proprio programma spaziale.

KSP Espansioni ^

Making History ^

Il 13 marzo 2018 è stata distribuita l’espansione Making History, che aggiunge la possibilità di creare degli scenari personalizzati per i giochi spaziali e ripercorrere le missioni storiche che hanno portato all’esplorazione spaziale. Troverete tutti gli elementi delle missioni Apollo ma anche delle missioni Sovietiche, caratteristica unica fra i giochi scienza e tecnologia spaziale.

Breaking ground e la ^

il 30 maggio 2019 è stata distribuita l’espansione Breaking ground, che aggiunge pezzi robotici come pistoni, motori, equipaggiamento scientifico rendendo ancora più dinamici e divertenti i giochi spaziali. I nuovi elementi permettano la realizzazione di rover, strutture complesse ed elementi con pistoni e molto altro, ideale per fare Robotica Educativa

Il sistema planetario di KSP ^

Trattandosi di un sistema solare alternativo, il sistema planetario di Kerbal Space Program è in scala ridotta se confrontato al nostro sistema solare (i corpi celesti sono mediamente dalle 3 alle 10 volte più piccoli delle loro controparti, e spesso molto più densi) e si compone in totale di diciassette corpi celesti. Nonostante alcuni corrispondano a pianeti reali del sistema solare, le loro caratteristiche (massa, raggio, periodo orbitale…) sono diverse e non vanno quindi confuse:

Kerbol È il centro dell’intero sistema planetario. In confronto al nostro Sole, è 113 volte meno massiccio e ha una raggio tre volte più piccolo.

Moho Simile a Mercurio è un pianeta privo di atmosfera di colore marrone, chiamato così per la composizione della superficie, prevalentemente di roccia magmatica. Si trova molto vicino a Kerbol con un’orbita molto inclinata, ciò rende particolarmente difficile un qualsiasi viaggio verso questo pianeta, senza un eccessivo uso di carburante e di Delta-V.

Eve Corrispondente del pianeta Venere, è un pianeta di colore viola con una densa atmosfera ed è il secondo pianeta più grande del sistema planetario. La superficie è composta da molti oceani, tra i quali si trovano vasti continenti per lo più piatti, nonostante Eva abbia alcune catene montuose che arrivano fino a 7562 m.

Gilly L’unica luna di Eve, è un piccolissimo corpo celeste con un’alta velocità di rotazione e una bassissima attrazione gravitazionale. La sua superficie è composta da alte scarpate e picchi irregolari, tanto che la sua forma ricorda più quella di un asteroide che quella di una luna vera e propria.

Kerbin È l’equivalente del pianeta Terra. Kerbin ha un raggio di 600 km. La sua superficie è divisa circa a metà tra oceano e terraferma, e vi si trovano diversi biomi, dai deserti fino alle calotte polari. La sua montagna più alta tocca i 6761m. 

Mun Scritto anche Mün, orbita attorno a Kerbin, è l’equivalente della Luna ed ha pressappoco le stesse caratteristiche, è di colore grigio con parecchi crateri visibili sulla superficie. È spesso il primo corpo celeste che viene colonizzato dai giocatori, per l’ovvia maggiore facilità delle manovre necessarie. La sua inclinazione orbitale nulla fa sì che ad ogni orbita ci siano sempre eclissi “solari” e “lunari” (anche se allo stato attuale del motore di rendering non possono ancora essere apprezzate senza far uso di mod grafiche).

Minmus È la seconda luna di Kerbin, su un’orbita più ampia e leggermente inclinata rispetto a quella di Mun. È di colore bianco-verde e la sua superficie è composta da una sostanza congelata, o forse sale, visto che Minmus è troppo vicino al sole per permettere la di ghiaccio. L’altitudine media della superficie è di circa 2000m, ma molti altopiani arrivano a 5 km con un’altitudine massima di 5725m.

Asteroidi Introdotti nella versione 0.23 (in collaborazione con la NASA), sono dei piccoli corpi, che orbitano vicino Kerbin, possono essere trovati utilizzando la tracking station (che si trova nel KSC) selezionandoli. Di tanto in tanto entreranno nella sfera d’influenza del pianeta per fare due azioni: o un flyby (sorvolo ravvicinato) o si schianteranno al suolo, senza portare però nessun cambiamento.

Si dividono in 5 classi a seconda della grandezza: dalla classe A con dimensioni di pochi metri, alla classe E con dimensioni di circa 20-30 metri. Comunque è possibile cambiare la loro traiettoria utilizzando l’Advanced Grabbing Unit che si trova nel menù costruzione. Non sarà facile intercettare questi corpi, poiché hanno orbite molto inclinate e non hanno gravità, quindi bisogna progettare molto bene una missione di questo tipo. Una volta messo in un’orbita stabile è possibile convertirlo in una stazione spaziale ed è possibile utilizzarlo per ricavare minerali e trasformarli in carburante.

Duna È il quarto pianeta del sistema, equivale al pianeta Marte, di cui condivide il tipico colore rossiccio. Ha una superficie composta da picchi montuosi (di cui il più alto raggiunge gli 8264m) e parecchi mari, oltre ad alcuni crateri erosi dall’azione atmosferica. L’atmosfera di Duna è molto sottile, il che rende possibile, ma difficile, l’aerobraking. Su Duna non si trova ossigeno, ma ci sono due vaste calotte polari.

Ike È il satellite di Duna, è di colore grigio scuro e ha una superficie irregolare con crateri ed alte catene montuose. A causa della sua piccola massa e della sua vicinanza a Duna, il satellite non ha moto relativo rispetto al pianeta: ciò vuol dire che ognuno dei due corpi celesti è visibile sempre nello stesso punto del cielo dell’altro.

Dres È posizionato più esternamente di Duna, corrisponde al pianeta nano Cerere, ha un’orbita abbastanza inclinata e ha la forza di gravità più bassa di qualsiasi altro pianeta del sistema. È di colore grigio chiaro, simile a Mun, ma a differenza di questa ha sulla superficie degli ampi depositi di ghiaccio. Il punto più alto è appena inferiore a 5700m di altitudine.

Jool È il corrispondente di Giove, è un pianeta gassoso, con un raggio dieci volte maggiore di quello di Kerbin ed è di colore verde scuro. È il pianeta più grande dell’intero sistema, ed ha un’atmosfera molto densa. Essendo un pianeta gassoso, non è possibile atterrarci (tentare porterà alla improvvisa distruzione della navicella del giocatore) ma è comunque un’interessante destinazione per via del suo vasto sistema di lune.

Laythe È la prima luna di Jool. È quasi totalmente ricoperta da oceani, con un gran numero di piccolissime isole rocciose, il che rende un atterraggio molto difficile. Laythe ha un’atmosfera abbastanza simile a quella di Kerbin, in cui è anche presente ossigeno. È pianificato dagli sviluppatori di dotare Laythe di un vasto sistema vulcanico e di alti livelli di radiazioni, rendendola una luna molto più ostile di quanto non sia adesso.

Vall Analogo di Europa, è di colore verde-acqua, con una superficie ricoperta di ghiaccio e caratterizzata da zone pianeggianti separate da catene montuose. I crateri sulla superficie sono profondamente erosi, il che porta a supporre che su Vall ci sia qualche tipo di erosione, probabilmente di tipo vulcanico.

Tylo È la più grande luna di Jool, e ricorda la luna di Giove Ganimede. La sua attrazione gravitazionale è simile a quella di Kerbin, ma non c’è alcuna atmosfera su Tylo, rendendo gli atterraggi molto più complessi. Il picco più alto raggiunge gli 11290m.

Bop È un altro satellite di Jool, probabilmente si tratta di un asteroide catturato dall’attrazione gravitazionale. Le sue catene montuose sfiorano i 22 km di altitudine, e le poche aree pianeggianti non sono molto estese. La forza di gravità è molto bassa, rendendo gli atterraggi molto semplici da questo punto di vista.

Pol È il più piccolo corpo in orbita Jooliana, ha una superficie che scala dal rosso al verde scuro passando per l’ocra, caratterizzata da una superficie molto irregolare, con aspre catene montuose.

Eeloo È un pianeta nano, il più lontano da Kerbol per la maggior parte del suo periodo di rivoluzione (nonostante la sua orbita fortemente inclinata intersechi quella di Jool, portando i due pianeti ad invertirsi di posizione di tanto in tanto), che ricorda anch’esso la luna Europa. Le sue caratteristiche fisiche sono molto simili a quelle di Mun, ma su Eeloo si trovano molti meno crateri, e la superficie è più regolare.

KSP Mod per ampliare i giochi scienza e tecnologia spaziale ^

Uno degli aspetti principali di KSP è quello di avere la possibilità di modificare il gioco aggiungendo parti, migliorando la grafica, implementando elementi come il supporto di vita o un più complesso sistema di telecomunicazioni e molto altro. La community è molto attiva e ha creato migliaia di mod diverse per ogni esigenza e gusto. Grazie alle mod si ha una personalizzazione completa del gioco.

A queste si aggiungono numerosi pack di migliorie grafiche, che migliorano pianeti, Kerbal, parti di astronave e aggiungono nuvole, luci cittadine e suoni, e i pack che modificano la struttura del sistema solare o aggiungono nuovi pianeti.

L’aggiunta di Mod spesso rallenta il gioco e può creare problemi di stabilità. Abbiamo testato la Mod Interstellar con motori a curvatura, che permettono di superare la velocità della luce. E’ una bellissima Mod ma non ancora perfettamente aggiornata all’ultima versione di KSP. Magari se siete interessati ai giochi scienza e tecnologia spaziale faremo ulteriori articoli di approfondimento.

KSP Kerbal Space Program Insegnare le 4 Discipline STEM con giochi scienza e tecnologia spaziale
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