Rapporto 2003

1. PISA: il livello di competenza degli studenti italiani in matematica, lettura, scienze e problem solving Rapporto 2003

2. La literacy scientifica Il PISA identifica nel “sapere scientifico” una delle competenze indispensabili per la vita, e propone quindi la “literacy scientifica” come terza area di indagine da affiancare alle competenze di lettura e matematica.

3. La 'literacy scientifica’ o la competenza scientifica in Pisa • “La capacità di utilizzare conoscenze scientifiche, di identificare domande (che hanno un senso scientifico) e di trarre conclusioni basate sui fatti, per comprendere il mondo della natura e i cambiamenti ad esso apportati dall’attività umana e per aiutare a prendere decisioni al riguardo". (OECD, 2003; trad it. 2004, p. 135). • Non più strettamente legata alle discipline e ai curricoli, si propone di identificare e descrivere quegli elementi, comuni ai diversi curricoli e alle diverse discipline scientifiche, che effettivamente rendano i giovani capaci di affrontare i problemi legati a una vita quotidiana sempre più globalizzata e sempre più dipendente dalla tecnologia • Non propedeutica rispetto a futuri studi specialistici, ma competenza risultante da quell’insieme di conoscenze e metodologie di indagine che dovrebbero permettere alla totalità dei cittadini, e non solo a quelli che diventeranno gli scienziati di domani, di comprendere situazioni e di prendere decisioni nel mondo reale, naturale e tecnologico, che ci circonda.

4. Tre dimensioni principali • le conoscenze o i concetti scientifici, che si riferiscono quindi a specifici ambiti di contenuto; • i processi di pensiero propri della conoscenza scientifica, che anche se chiamano in causa conoscenze e concetti scientifici non vincolano la risposta alla loro padronanza; • le situazioni reali, che offrono il contesto al cui interno le conoscenze e i processi vengono valutati.

5. Alcuni degli ambiti concettuali affrontati dalle prove PISA • Struttura e proprietà della materia • Cambiamenti atmosferici • Cambiamenti fisici e chimici • Trasformazioni dell'energia • Forze e movimento • Forma e funzione • Cambiamenti fisiologici • Controllo genetico • Ecosistemi • La Terra e il suo posto nell'universo

6. I processi scientifici proposti dal Pisa • Descrivere, spiegare e prevedere fenomeni scientifici. • Comprendere un’indagine di tipo scientifico. • Interpretare prove di carattere scientifico e trarne conclusioni.

7. Campi di applicazione delle scienze proposti dal Pisa • Scienze della vita e della salute • Scienze della Terra e ambiente • Scienze e tecnologia

8. Livelli di apprendimento in scienze per paese nel 2000

9. Livelli di apprendimento in scienze per paese nel 2003

10. La scala delle competenze scientifiche funzionali in Pisa • La competenza scientifica è stata valutata nel 2003 sulla base di 35 item di cui 25 identici a quelli usati nel 2000.I risultati ottenuti permettono di costruire una scala al cui interno sono descritte le competenze corrispondenti a diversi punteggi sulla scala. • Il punteggio medio è convenzionalmente posto uguale a 500 punti con una deviazione standard di 100 punti. I due terzi degli studenti dei paesi dell’OCSE ottengono un punteggio compreso tra i 400 e i 600 punti. • Gli studenti che ottengono punteggi alti – intorno ai 690 punti – sono capaci di creare o utilizzare semplici modelli concettuali per fare previsioni e per fornire spiegazioni; di analizzare indagini scientifiche per comprenderne il progetto sperimentale o per identificare l’ipotesi da verificare; di confrontare dati per valutare punti di vista alternativi o prospettive differenti; di comunicare argomentazioni o descrizioni scientifiche in modo dettagliato e preciso.

11. LA LUCE DIURNA Leggi le informazioni e rispondi alle domande che seguono. LA LUCE DIURNA IL 22 GIUGNO 2002 * Melbourne è una città australiana a una latitudine di circa 38° a sud dell’Equatore.

12. Luce del Sole Terra LA LUCE DIURNA La figura rappresenta i raggi del Sole che illuminano la Terra. Supponi che a Melbourne sia il giorno più breve. Rappresenta sulla figura l’asse terrestre, l’emisfero Nord, l'emisfero Sud e l'Equatore. Metti il nome a ognuno di questi elementi.

13. LA LUCE DIURNA • La correzione dell’item prevede un punteggio pieno (2 punti) per chi riporta correttamente tutti gli elementi indicati, e un punteggio parziale (1 punto) per chi ne riporta solo alcuni essenziali o fa un errore. • Il livello di competenza corrispondente all’item è di 720 punti per chi risponde in maniera completa, e di 667 per chi risponde in maniera parziale. • In questo item il 10,6% degli studenti italiani ottiene un punteggio pieno, rispetto a una media OCSE del 12,4%, mentre il 16,4% (13,5% media OCSE) ottiene un punteggio parziale. Il 45% degli studenti italiani fornisce però risposte completamente errate e il 28% non risponde. • In Italia gli studenti che raggiungono un livello superiore a 600 sono nel 2003 il 14,5 %, mentre ad esempio in Finlandia sono il 29,2% e in Giappone il 33,4%.

14. Il diario di Semmelweis • "Luglio 1846. La settimana prossima incomincerò a lavorare come “Herr Doktor” nel primo reparto della clinica di maternità del General Hospital di Vienna. Sono rimasto agghiacciato dalla percentuale di pazienti deceduti in questa clinica. Nell’ultimo mese sono decedute non meno di 36 delle 208 madri, tutte a causa della febbre puerperale. Dare alla luce un bambino è pericoloso come una polmonite di primo grado." • Queste righe tratte dal diario di Ignaz Semmelweis (1818 -1865) illustrano gli effetti devastanti della febbre puerperale, una malattia contagiosa che ha ucciso molte donne dopo il parto. Semmelweis ha raccolto dati relativi al numero di decessi dovuti alla febbre puerperale nel Primo e nel Secondo reparto.

15. I medici, tra cui Semmelweis, erano completamente all’oscuro della causa della febbre puerperale. Ecco di nuovo il diario di Semmelweis: "Dicembre 1846. Perché così tante donne muoiono a causa di questa febbre dopo aver partorito senza problemi? Da secoli la scienza ci dice che è un’invisibile epidemia ad uccidere le madri. Le cause possono essere mutazioni nell’aria o influssi extraterrestri o un movimento della terra stessa, un terremoto.” Oggigiorno ben pochi potrebbero considerare gli influssi extraterrestri o un terremoto come possibili cause della febbre. Oggi sappiamo che è legata alle condizioni igieniche. Ma ai tempi di Semmelweis molti, perfino scienziati, lo pensavano! Semmelweis, tuttavia, sapeva che era improbabile che la febbre potesse essere provocata da influssi extraterrestri o da un terremoto. Per cercare di convincere i suoi colleghi, mostrò i dati che aveva raccolto

16. Semmelweiss • Supponi di essere Semmelweis. Spiega (sulla base dei dati raccolti da Semmelweis) perché è inverosimile che la febbre puerperale sia causata dai terremoti. • ……………………………... • In Italia, solo il 16,2% risponde in maniera completa, poco più del 5% in maniera parzialmente corretta, il 38,5% fornisce una risposta errata mentre il 39,9% non risponde rispetto ad un tasso di omissione medio internazionale del 20%. Numero di decessi per febbre puerperale ogni 100 parti I Reparto 2 Reparto 1841 1842 1843 1844 1845 1846

17. La scala delle competenze scientifiche funzionali • .Gli studenti che si pongono poco al di sopra della media internazionale – intorno ai 550 punti – sono in grado di servirsi di conoscenze scientifiche per fare previsioni e per fornire spiegazioni; di distinguere i quesiti ai quali è possibile rispondere per mezzo dell’indagine scientifica e di identificare gli elementi che la caratterizzano; di discernere informazioni pertinenti tra più informazioni plausibili o all’interno di una catena di ragionamenti al fine di trarre o valutare conclusioni. • In Italia circa il 25 % degli studenti raggiunge i 550 punti, mentre il 50% si distribuisce tra i 415 e i 563 punti.

18. Semmelweis 2 Molte malattie possono essere curate utilizzando antibiotici. Negli ultimi anni, tuttavia, l’efficacia di alcuni antibiotici contro la febbre puerperale è diminuita. • Qual è la ragione? • Una volta prodotti, gli antibiotici perdono gradualmente la loro efficacia. • I batteri diventano resistenti agli antibiotici. • Questi antibiotici costituiscono un rimedio solo contro la febbre puerperale ma non contro altre malattie. • La necessità di questi antibiotici si è ridotta poiché negli ultimi anni le condizioni della salute pubblica sono considerevolmente migliorate. Il 51% degli studenti da in Italia la risposta giusta contro il 57% dell’OCSE

19. CLONAZIONE Nelle ultime righe dell'articolo si afferma che molti governi hanno già deciso di vietare per legge la clonazione degli esseri umani. Questa decisione può avere due motivi possibili che sono descritti qui di seguito. Questi motivi hanno una base scientifica? Fai un cerchio intorno a «Sì» o «No» per ciascuno di essi. In Italia ottiene il punteggio pieno il 69,4% degli studenti rispetto a una media OCSE del 64%, con una percentuale di risposte corrette un po’ più alta per le femmine rispetto ai maschi (73,2% rispetto a 65,4%).

20. La scala delle competenze scientifiche funzionali • Gli studenti che si trovano ai livelli più bassi – intorno ai 400 punti – sono capaci di ricordare conoscenze semplici - relative a nomi, fatti, definizioni - e di usare semplici conoscenze scientifiche per trarre e valutare conclusioni. • Quasi il 20 % degli studenti italiani si posiziona al di sotto di questo livello.

21. Semmelweis 3 Semmelweis riuscì a ridurre il numero di decessi dovuti alla febbre puerperale. Ancora oggi, tuttavia, questa febbre rimane una malattia difficile da eliminare. Le febbri difficili da curare rappresentano ancora ai nostri giorni un problema negli ospedali. Molte misure di routine servono a tenerlo sotto controllo. Una di queste misure è il lavaggio delle lenzuola a temperature elevate. Spiega il motivo per cui lavare ad alta temperatura le lenzuola contribuisce a ridurre il rischio per i pazienti di contrarre una febbre. • L’item è esemplificativo di un punteggio intorno ai 460 punti; il 70,4% degli studenti italiani ottiene il punteggio pieno, e scrive che l’alta temperatura uccide i batteri o i microbi. Quasi il 23% però rinuncia a rispondere e il 7% circa da una risposta sbagliata.

22. I risultati italiani nel 2003 • Anche nel 2003, come nel 2000, una parte del punteggio è stato perso per omissione: gli studenti italiani scelgono, in percentuale significativamente maggiore delle medie internazionali, di non rispondere ad alcune domande, in prevalenza le domande a risposta aperta nelle quali si chiede di argomentare, confrontare e discutere dati ed opinioni • La mancata risposta alle domande aperte è nel 2003 in media superiore al 25%, con punte che arrivano al 52%, e con una omissione superiore alla media OCSE anche per le risposte a scelta multipla, omissione che arriva in alcuni casi all’8%. • Non si tratta quindi di mancanza di conoscenze di base o di mancanza di abitudine ai test (nelle risposte a scelta multipla le medie si avvicinano a quelle internazionali), ma di disinteresse o di difficoltà ad applicare le conoscenze scientifiche a situazioni concrete unite ad una mancanza di abitudine ad esprimere ed argomentare la propria opinione utilizzando concetti e processi scientifici.

23. Risposte mancanti nel 2000 alle domande chiuse

24. Risposte mancanti nel 2000 alle domande aperte

25. Le differenze negli apprendimenti scientifici in Italia • Dovute all’Area geografica di appartenenza • Dovute alla Regolarità degli studi (ripetere non migliora le competenze) • Dovute al Tipo di scuola (ma questo è effetto di una canalizzazione fortemente correlata alle differenze socio-culturali) • Non dovute al genere: nel 2003 c’è una piccola differenza a favore dei maschi, nel 2000 era a favore delle femmine, in tutti e due i casi non era significativa.

26. Livelli di apprendimento in scienze per area geografica, 2000

27. Livelli di apprendimento in scienze per area geografica, 2003

28. Livelli di apprendimento in scienze per tipi di istituto nel 2000

29. Livelli di apprendimento in scienze per tipi di istituto nel 2000

30. Possibili cause dei risultati italiani • la scarsa presenza delle scienze sperimentali nei curricoli della scuola secondaria italiana – a differenza di molti altri paesi - sia in termini di status sia in termini di ore; • una visione ancora nozionistica delle scienze, con poco tempo dedicato a momenti di indagine autonoma e ancora meno a riflessioni sui limiti del procedere scientifico e sulla sua utilizzazione per comprendere la tecnologia e i problemi di ogni giorno; • una formazione universitaria anch’essa spesso nozionistica e che solo recentemente sta affrontando il problema specifico della formazione degli insegnanti; • un’organizzazione delle cattedre e dei curricoli che esalta un approccio quasi solo teorico e separa spesso l’insegnamento ‘teorico’ dalla ‘pratica’ di laboratorio.