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Pazienza , Prudenza , Perseveranza ,. Le investigazioni, i problem – solving e le connessioni fra concetti e abilità. Giuseppe Valitutti Università di Urbino ‘’Carlo Bo’’.
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Pazienza, Prudenza, Perseveranza, Le investigazioni, i problem – solving e le connessioni fra concetti e abilità Giuseppe Valitutti Università di Urbino ‘’Carlo Bo’’
La scienza è costruita a partiredaunaseriedifatti, come una casa daunaseriedipietre. Ma unacollezionedifatti non è scienza, come un mucchiodipietre non è una casa. Lo scopoprincipaledell’insegnamento è quellodicrearespazidiriflessione in classe e abituaregliallievi a collegareillavoroscolastico con la vita esternaall’aula Creare le connessionifraquantosiconosce e le indagini o investigazioni in atto Come gli studenti vedono le investigazioni
Che cos’è l’investigazione ? • 1. Un progetto educativo scientifico, centrato sulle investigazioni e sui problem-solving, può garantire il successo del PON Scienze ? Gli insegnanti di scienze sanno che le investigazioni sono importanti, ma gran parte di essi non hanno adeguate competenze per avviare un insegnamento basato sulle indagini e sui problem-solving sperimentali.
Che cos’è l’investigazione ? • 2. L’istruzione basata sulle indagini o investigazioni pone l’allievo al centro del processo di apprendimento. L’apprendimento si costruisce lentamente, a partire da domande, dalla raccolta e dall’analisi dei dati e richiede l’uso ripetuto del pensiero critico. ‘’Gli studenti di tutti i livelli scolastici, dalla scuola dell’infanzia all’università e in tutte le discipline scientifiche, dovrebbero avere l’opportunità di usare l’indagine scientifica per sviluppare le abilità di pensiero e le strategie più adatte per investigare, come le abilità di porre domande, di progettare e realizzare indagini, di usare strumenti e metodi per raccogliere dati, di analizzare criticamente le spiegazioni, a partire dalle evidenze, di costruire spiegazioni alternative, di comunicare i risultati dell’investigazione scientifica’’.
Checos’èl’investigazione ? • "Investigare è unamodalità, per arrivareall’apprendimento, la qualecomporta un processodiesplorazione del mondonaturale o materiale e sirealizzamediante la proposizionedidomande e la ricercadirisposte per la nuovacomprensione." (http://www.exploratorium.edu/IFI/resources/inquirydesc.html • L’educazionemedianteinvestigazioni o indagini è quellachecrea le opportunità per glistudentidiessereimpegnati in un apprendimentoattivo, centratosulledomande e sullacuriosità. http://www.inquiry.uiuc.edu/whatsnew/workshop.php • Le investigazioni si riferiscono alle attività degli allievi, durante le quali essi sviluppano la conoscenza e la comprensione delle idee scientifiche, nonché la comprensione di come gli scienziati studiano il mondo naturale. National Science EducationStandards, p. 23.
L’investigazione è un processo attivo in cui lo studente cerca una risposta alle domande, attraverso la raccolta e l’analisi attenta dei dati sperimentali. Griglia di Dudley Herron sulla natura delle esercitazioni – investigazioni
Aula discienze Aula – laboratorio per facilitare la didattica laboratoriale basata sulle investigazioni.
Strategie per apprendere Domandare Elaborare Investigare Fare le connessioni fra i concetti implicati Discutere Spiegare
Fare le connessioni fra i concetti implicati Come si costruisce la comprensione – competenza
Una investigazione scientifica, condotta da uno studente oppure da uno scienziato, inizia da una domanda oppure dall’osservazione di qualcosa di interessante o anomalo. Come è stato gonfiato il palloncino dentro la beuta ? Dalla domanda prendono forma le riflessioni sul fenomeno e gli allievi discutono per trovare le ipotesi da investigare. Ecco alcune ipotesi da discutere: Si introduce il palloncino nel recipiente e si gonfia ? Il recipiente contiene uno strato di liquido sul fondo, perché?
Le osservazioni, la raccolta dei dati e le analisi dei fatti investigati forniscono il contesto per sviluppare le definizioni operative, i concetti scientifici, le abilità e la comprensione di tutto il processo investigativo, che potrà essere arricchito, ma solo dopo, dai nomi appropriati ossia dal ‘’vocabolario’’. Appena gli allievi iniziano a costruire e a comprendere le spiegazioni delle loro osservazioni e vogliono sapere i nomi corretti di procedure e apparecchiature, allora si può intervenire e le definizioni, associate con gli eventi, diventano utili e significative. Insomma, le parole sono la prova provata dell’avvenuta comprensione del fenomeno. Perciò le definizioni, che nascono dalla diretta esperienza, comportano la comprensione significativa piuttosto che la memorizzazione di vuote parole
Checos’èl’investigazione ? • È più complessa di una esercitazione • Va la di là dell’esperienza manuale • È la modalità di lavoro degli scienziati • Dipende dal contenuto • Non è adeguatamente definita soltanto da 4 o 5 passaggi • Comprende un ampio repertorio di attività
Il caso dei tre alberi Uno dei tre alberi del giardino della scuola ha perso quasi tutte le foglie e la classe decide di studiare il caso. I bambini discutono e formulano le seguenti ipotesi sullo stato fisico dei tre alberi del giardino: 1. La perdita delle foglie ha a che fare con la luce del sole. 2. La causa della perdita deve essere la troppa acqua. 3. La perdita delle foglie è dovuta all’acqua insufficiente. 4. Gli alberi sono diversi. 5. Alcuni alberi perdono le foglie prima degli altri. 6. Le foglie cadono perché ci sono veleni sul terreno. 7. I tre alberi hanno differenti età. 8. Gli insetti hanno invaso l’albero che perde le foglie. 9. L’albero è più vecchio degli altri due. Allora decidono di investigare per trovare quale ipotesi è la più accurata.
Come investigare Le abilità fondamentali per avviare una investigazione sono le seguenti: 1. identificare il problema da risolvere e le domande che guideranno le investigazioni (gli studenti formulano una o più ipotesi e progettano come risolvere il problema). 2. Progettare e condurre l’investigazione scientifica (usando le idee centrali della disciplina, le apparecchiature necessarie, le precauzioni di sicurezza personale ed ambientale, i collegamenti internet eventuali). 3. Usare l’evidenza sperimentale e applicare la logica disciplinare e il pensiero critico, per ricavare i dati necessari alla costruzione delle spiegazioni e della comunicazione finale. 4. Formulare e rivisitare i modelli esplicativi dei fenomeni usando l’evidenza, la logica e il pensiero critico. 5. Analizzare le spiegazioni alternative dei modelli e negoziare, dopo discussione coi propri colleghi, il modello interpretativo migliore. 6. Fare le connessioni fra i concetti, comunicare e difendere le spiegazioni scientifiche negoziate, sia in forma orale che in forma scritta.
Strategie Metacognitive • Fare domande • Progettare l’investigazione • Identificare i concetti principali coivolti nel processo investigativo • Fare connessioni fra i concetti, anche mediante una mappa concettuale • Raccontare le investigazioni • Confrontare e comparare i risultati • Elencare le prove a favore e contro di una spiegazione
Fare connessioni Attivare la precedente conoscenza per fare connessioni prima, durante e dopo l’investigazione Il significato delle parole + l’Esperienza = Inferenza
Fare connessioni Nell’apprendimento con comprensione, il discente forma multiple e intricate connessioni fra i concetti che sta studiando in classe e, successivamente, fra i concetti scolastici e quelli reali. In questo modo, lo studente riesce a fondere insieme ‘’l’apprendimento con comprensione’’ con la necessità di ‘’fare connessioni’’ fra i concetti in suo possesso. Tale visione pone il processo mentale del ‘’fare connessioni’’ al centro delle attività di apprendimento che si praticano in classe in scienze e matematica.
Fare connessioni Zohar (2006) definisce 4 modalità con cui i pensatori usano le interconnessioni: vedere le connessioni fra i fenomeni, che si vogliono studiare e comprendere, e il contesto in cui avvengono; vedere le connessioni fra i fenomeni e se stessi; connettere le proprie rappresentazioni mentali con le proprie emozioni, il corpo e le proprie azioni; vedere ogni atto cognitivo come una costruzione realizzata in collaborazione con gli altri (allievi, docenti, genitori, altre persone). Tutte le ricerche suggeriscono di realizzare le connessioni fra i fenomeni e quanto si sta facendo con la propria mente, per spiegare il fenomeno (pensiero critico e metacognizione).
Problem – solving e creatività È importante sottolineare che la creatività nel problem solving può, secondo Livne e Milgram (1999), essere espressa a più livelli. Al livello più basso gli allievi risolvono i compiti soffermandosi sui dettagli, mentre al livello medio essi possono integrare e vedere la sottostante conoscenza. Al livello più alto gli studenti risolvono i problemi attraverso la ricerca di soluzioni più generali ed alternative (Polya, 1990).
Il punto più importante da tener presente, se si decide di rispondere alle domande degli allievi, è questo: le investigazioni conducono a una più profonda comprensione e a un maggiore trasferimento di conoscenza. Sicché conviene utilizzare sempre strategie investigative per trovare le risposte ai quesiti. • Obiettivi: • Considerare la scienza come una “modalità per conoscere.” • Sviluppare la consuetudine ad ‘’apprendere mediante investigazioni’’. • Comprendere le relazioni fra fatti scientifici e società. • Cotruire un portfolio di risorse investigative. • Usare il computer come uno strumento investigativo.
Mc Dermott – Fisica • Soltanto il 15% di 1000 studenti danno una corretta risposta e sistemano le lampadine secondo l’ordine decrescente di luminosità. • Qual è l’ordine di luminosità in (a) ? • Qual è l’ordine di luminosità in (b) ?
Mc Dermott – Fisica • Il corso di Physics by Inquiry propone un curriculum basato sul laboratorio, per aiutare gli allievi a sviluppare una coerente struttura concettuale. Il corso non presenta definizioni e non fornisce spiegazioni. I moduli propongono esperimenti strutturati, esercizi, domande che si prefiggono di impegnare gli allievi, attivamente, nella costruzione di importanti concetti, di modelli qualitativi, per poi applicarli al mondo esterno. L’approccio è tipico di una investigazione guidata, in cui prevalgono i modelli e le spiegazioni qualitative.
Mc Dermott – Fisica • Gli studenti, guidati dalle domande e dagli esercizi, conducono investigazioni aperte, realizzano semplici esperimenti, discutono le loro ricerche, confrontano e comparano le loro interpretazioni, collaborano con gli altri colleghi e con l’insegnante per costruire i modelli qualitativi, che possono aiutarli nelle osservazioni ulteriori e nelle previsioni. Grande importanza è data alla spiegazione del ragionamento, sia orale che scritta. Il docente non sale in cattedra per fare lezione, ma pone domande e motiva gli allievi a pensare criticamente su quanto stanno facendo con le proprie mani. La risposta del docente alle domande degli allievi non è mai diretta, ma è costituita da altre domande, le quali costringono gli allievi a riflettere sul proprio pensiero e a fare le connessioni giuste per arrivare, da soli, alla risposta corretta. Le domande che richiedono ragionamenti qualitativi e spiegazioni verbali sono essenziali per la valutazione dell’apprendimento degli allievi.