Le ICT nell’insegnamento della matematica e delle scienze

1. Le ICT nell’insegnamento della matematica e delle scienze Franco Di Cataldo (Desenzano 6 novembre 2007)

2. competenze chiave per l'apprendimento permanente (18 dicembre 2006) RACCOMANDAZIONE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO Il quadro di riferimento delinea otto competenze chiave: • comunicazione nella madrelingua; • comunicazione nelle lingue straniere; • competenza matematica e competenze di base in scienza e tecnologia; • competenza digitale; • imparare a imparare; • competenze sociali e civiche; • spirito di iniziativa e imprenditorialità; • consapevolezza ed espressione culturale. Franco Di Cataldo

3. Competenza matematica e competenze di base in campo scientifico e tecnologico • La competenza matematica è l’abilità di sviluppare e applicare il pensiero matematico per risolvere una serie di problemi in situazioni quotidiane => disponibilità a usare modelli matematici di pensiero (logico e spaziale) e di presentazione (formule, modelli, costrutti, grafici, carte). • La competenza in campo scientifico si riferisce alla capacità e alla disponibilità ad usare l'insieme delle conoscenze e delle metodologie possedute per spiegare il mondo che ci circonda => Tale competenza comporta la comprensione dei cambiamenti determinati dall’attività umana e la consapevolezza della responsabilità di ciascun cittadino. Franco Di Cataldo

4. Competenza matematica e competenze di base in campo scientifico e tecnologico: MATEMATICA • La conoscenzanecessaria nel campo della matematica comprende una solida conoscenza del calcolo, delle misure e delle strutture, delle operazioni di base e delle rappresentazioni matematiche di base • Una persona dovrebbe disporre delle abilitàper applicare i principi ed i processi matematici di base nel contesto quotidiano • Un’attitudine positiva in relazione alla matematica si basa sul rispetto della verità e sulla disponibilità a cercare motivazioni e a determinarne la validità. Franco Di Cataldo

5. Competenza matematica e competenze di base in campo scientifico e tecnologico: SCIENZA E TECNOLOGIA • Per quanto concerne la scienza e la tecnologia, la conoscenzaessenziale comprende i principi di base del mondo naturale, i concetti, principi e metodi scientifici fondamentali, la tecnologia e i prodotti e processi tecnologici, nonché la comprensione dell'impatto della scienza e della tecnologia sull'ambiente naturale • Le abilità comprendono la capacità di utilizzare e maneggiare strumenti e macchinari tecnologici nonché dati scientifici per raggiungere un obiettivo o per formulare una decisione o conclusione sulla base di dati probanti l’impatto della scienza e della tecnologia sull'ambiente naturale. • Questa competenza comprende un’attitudine di valutazione critica e curiosità, un interesse per questioni etiche e il rispetto sia per la sicurezza sia per la sostenibilità Franco Di Cataldo

6. L’Europa ha bisogno di scienziati (da D. Nucci, marzo 2006) • “Il primo impatto con le scienze è importante: la percezione di difficoltà, di astrattezza o noianei primi livelli scolastici determinerà grandemente l’atteggiamento dei ragazzi verso queste materie nei livelli successivi d’istruzione, ed è altrettanto vero che è proprio nella scuola primaria che comincia l’allontanamento dei bambini dallo studio di materie scientifiche.(…)Guardando i contenuti dei gemellaggi a livello europeo ci accorgiamo che solo una piccola percentuale dei progetti contempla un’attività riconducibile alla matematica o alle scienze (67 su 1362 – 5%)”>>> (Vi è tuttavia un significativo incremento rispetto a quanto registrato nel marzo 2006 (circa 459 su 4994 - ottobre 2007 - 9%) [n.r.] Franco Di Cataldo

7. Tecnologie ed insegnamento scientifico. Matematica: problema DIFFICOLTA’ Le tecnologie possono ridurre le difficoltà di apprendimento di alcuni concetti scientifico - matematici? STRUMENTI DI CALCOLO • Il controllo consapevole dello strumento tecnologico richiede lo sviluppo di abilità mnemoniche e di elaborazione quale prerequisito di base. Si tratta della condizione necessaria per ottenere questa sorta di autonomia di controllo degli strumenti esterni di calcolo, che garantisce la capacità di prevedere un possibile ambito di variabilità dei risultati ottenuti da una elaborazione automatica. • Un corretto passaggio ad un uso sistematico degli strumenti automatici di calcolo dovrebbe quindi far riferimento ad un’attività costante di individuazione autonoma di una possibile gamma di variabilità degli esiti. Franco Di Cataldo

8. Tecnologie ed insegnamento scientifico, matematica: problema ASTRATTEZZA Le tecnologie possono ridurre l’astrattezza di alcuni concetti scientifico - matematici favorendone la comprensione? Ambienti di simulazione – laboratori virtuali • Le tecnologie offrono ambienti dinamici di valorizzazione operativa ed empirica di apparati concettuali che spesso sono costruiti astrattamente, nella staticità vuota e chiusa della loro codificazione simbolica • Ambienti dinamici d’interazione, di simulazione, di rappresentazione, possono fornire buone opportunità per l’approfondimento e la piena comprensione di concetti astratti. Franco Di Cataldo

9. Tecnologie ed insegnamento scientifico. Matematica: problema NOIA • Le tecnologie possono ridurre l’astrattezza di alcuni concetti scientifico - matematici favorendone la comprensione? • STRUMENTI DI MOTIVAZIONE • Nella realtà scolastica europea è percepito in modo rilevante il problema della disaffezione dei giovani nei confronti dello studio delle discipline scientifiche. • E’ quindi necessario trovare nuovi percorsi che consentano di dare una forte motivazioneper l’impegno nello studio in questi ambiti. Le nuove tecnologie stimolano gli studenti verso modalità di elaborazione dell’informazione più attivo e laboratoriale, in una dimensione di apprendimento collaborativo. Franco Di Cataldo

10. RISORSE in dimensione europea per insegnamenti scientifici e tecnologici • GRID(GRowing Interest in the Developmentofteaching science)Il progetto GRID si propone di identificare il maggior numero possibile di iniziative nel campo dell’insegnamento delle scienze, confidando su persone direttamente coinvolte nei progetti e nella loro volontà di fornire informazioni sul proprio lavoro. • http://www.grid-network.eu/links.php?lang=itun riferimento utile per individuare risorse disponibili per l’insegnamento scientifico in diverse lingue europee (Associazioni, Istituzioni, risorse varie) Franco Di Cataldo

11. Risorse online: il portale Xplora Franco Di Cataldo

12. Servizi di Xplora • Library • Ricerca risorse, download software con tutorial, informazioni sulle attività • Megalab • Informa su esperimenti disponibili in web, database di progetti, progetti collaborativi • Practice • Best practices, esempi • Events • Confronti con esperti on line, calendari • News • Contribuire e ricevere notizie sull’educazione scientifica in Europa • Community • Costruire una propria comunità di apprendimento Franco Di Cataldo

13. Dalla library del portale Xplora spunti e suggerimenti didattici>> risorse (cfr. lezioni: sole – pianeti - galassie)>> risorse software (cfr. frattali – insieme di Mandelbrot)>> progetti collaborativi (ad esempio si veda il progetto “Quattro stagioni”). Franco Di Cataldo

14. Risorse da Megalab: Esempi interazione a distanza • RCL - Remotely Controlled Laboratories • Il filo rovente (manovrare un robot a distanza) • Millikan • Esperienza di Millikan in Xplora • Doppler (simulazioni) • Lo studio di un fenomeno in modo interattivo Franco Di Cataldo

15. Risorse online: Visita musei scienza • Museo di Storia della Scienza - Firenze • Astrolabio • Microscopio di Galileo • Museo nazionale della Scienza e della tecnologia di Milano Franco Di Cataldo

16. Progetti collaborazione a distanza • 'Crop circles' challenge – Collaborative maths on the net • La rete propone l’uso di un metodo di apprendimento condiviso della matematica che si avvale dell’uso del computer e che ha come obiettivo l’ampliamento della collaborazione con più insegnanti europei di matematica. La creazione di una rete di scuole è inoltre finalizzata ad una migliore definizione degli aspetti didattici dell’uso di software matematici gratuiti in attività di collaborazione a scuola, coinvolgendo anche altre discipline scientifiche. Qui è stato usato GeoGebra, www.geogebra.at, un software matematico gratuito per costruire “Cerchi nel grano” • Esempio uso GeoGebra >> rette Franco Di Cataldo

17. Best practice: CROP CIRCLES PROJECT Sint-Donatusinstituut Merchtem Belgium (Flanders) Cesare Vivante Bari  Italy Intercultural Gymnasium of Thessaloniki L’immagine è di un cerchio di grano trovato il 27 giugno 2000 presso BishopCannings, Wiltshire, England. il cerchio di grano ricostruito utilizzando il software geometrico Geogebra. Franco Di Cataldo

18. Best practice di collaborazione a distanza • Mathsto play • Obiettivi: LearningMathusing ICT and playingwithlogic. • Valore pedagogicoGli studenti sono spesso intimoriti dagli aspetti più tecnici della matematica soprattutto dal rigore linguistico. Mediante questo progetto la curiosità e l’interesse degli studenti per la matematica è aumentato, evidenziando che è stata sempre parte essenziale della cultura e dello sviluppo dell’uomo. La matematica fornisce strumenti di analisi della realtà favorendo la comprensione di situazioni reali Franco Di Cataldo

19. Risorse: Magazine Factory MagazineFactory a free tool for teachers and students to make their own web-magazines >>> Uno strumentogratuito per insegnanti e studenti per la creazione del proprio web-magazine Franco Di Cataldo

20. Ipotesi – proposte di lavoro: filone statistico • Necessità di una molteplicità di proposte forti in cui il singolo docente possa riconoscere nel lavoro didattico che svolge quotidianamente, possibili contributi per l’arricchimento reciproco, attuabile in una situazione di gemellaggi allargati e con il supporto delle nuove Tecnologie. • Idee per lo svolgimento di attività di indagini statistiche, da svolgere completamente online su varie tematiche e quindi con notevoli possibilità interdisciplinari (esempio indagine sull’uso dei telefoni cellulari e sull’energia). Franco Di Cataldo

21. Ipotesi – proposte di lavoro: filone multidisciplinare (Arte e scienza) • Proposte per un’esplorazione collaborativa della Rivoluzione Scientifica dei secoli XVI e XVII, partendo dai contributi forniti dai diversi scienziati europei dell’epoca (Copernico, Galilei, Keplero, Newton): • un flusso informativo di ricerca che ha attraversato l’Europa in quei secoli e che si è intrecciato con diversi fattori culturali, artistici ed economici. Una sorta di paradigma della collaborazione implementata nella comunità scientifica dell’epoca. >> prime lezioni sperimentali >> materiali spagnoli>> simulazione Universo Keplero Franco Di Cataldo

22. Proposte eTwinning per progetti di area scientifica 4.1. Voi e la statistica 4.2 Lo zucchero in Europa – Addolcisci la tua vita 4.3 Quattro stagioni Franco Di Cataldo

23. 4.1. Voi e la statistica • Riassunto • In questa attività, gli studenti di ciascuna scuola partner raccolgono dei dati su se stessi. Li collezionano in semplici analisi statistiche, che poi scambiano e valutano con la scuola partner. In questo modo la matematica viene applicata alla vita quotidiana degli studenti, al loro ambiente e alla loro vita famigliare, favorendo una migliore comprensione reciproca. • Materia Matematica e scienze • Fascia d’età dagli 11 anni • Durata 2- 3 settimane • Strumenti TIC proposti: e-mail, chat, fogli di calcolo, archivi di file condivisi, strumenti di presentazione • URL al kit completo http://www.etwinning.net/kits/statistics • Progetti simili: http://www.h.shuttle.de/h/dadoka/esp/statist.htm Franco Di Cataldo

24. 4.2. Lo zucchero in Europa – Addolcisci la tua vita • Livello Intermedio • Materia Scienze • Fascia d’età 15-19 • Durata 1 mese • Strumenti TIC proposti e-mail, chat, archivi di file condivisi, strumenti di presentazione • URL al kit completo http://www.etwinning.net/kits/sugar • Riassunto: Gli studenti fanno ricerche sulle zone di coltivazione della canna o della barbabietola da zucchero, sul processo di raffinazione e sui diversi tipi di zuccheri presenti nel loro paese e/o in Europa. Scoprono la storia dello zucchero, del suo commercio e del suo uso negli altri paesi. Raccolgono e scambiano informazioni, … Franco Di Cataldo

25. 4.3. Quattro stagioni • Livello Avanzato • Materia Scienze e interdisciplinare • Fascia d’età 16-19 • Durata Metà anno scolastico • Strumenti TIC proposti e-mail, strumenti di presentazione, foto, chat, videoconferenza, archivi di file condivisi, strumento per i sondaggi, galleria • URL al kit completo http://www.etwinning.net/kits/seasons • Riassunto: Questo kit prevede che i partner collaborino su determinati giorni festivi, che vengono celebrati in tutta Europa a causa del loro significato astronomico, come per esempio il giorno di San Giovanni (24 giugno). Gli studenti raccolgono informazioni sugli eventi, le scambiano con i partner e mettono a confronto le differenze tra paese e paese. Possono poi creare una documentazione e pubblicare i risultati sulla homepage della scuola. Franco Di Cataldo