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Parma, 10 settembre 2012

DAL SAPERE AL SENSO DEL SAPERE. La sfida delle competenze. Inquiry Based Science Education : sviluppare competenze attraverso un apprendimento basato sull’indagine. Parma, 10 settembre 2012. MARIA ANGELA FONTECHIARI Scuola Internazionale di Dottorato – Università di Camerino. AGENDA.

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  1. DAL SAPERE AL SENSO DEL SAPERE La sfida delle competenze InquiryBased Science Education:sviluppare competenze attraverso un apprendimento basato sull’indagine Parma, 10 settembre 2012 MARIA ANGELA FONTECHIARI Scuola Internazionale di Dottorato – Università di Camerino

  2. AGENDA 1^ parte • Definire l’IBSE in termini generali e operativi • Individuare il valore aggiunto dell’IBSE 2^ parte • Sperimentare l’inquiry 3^ parte • Definire le processskillspromosse dall’IBSE • Analizzare attività inquiry in relazione all’obiettivo dello sviluppo di processskills • Trasformare attività “tradizionali” in attività inquiryfinalizzate a promuovere inquiryskills Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  3. IL SIGNIFICATO DI INQUIRY 1^ parte • InquiryBased Science Education (IBSE) • Educazione Scientifica Basata sull’Indagine • INQUIRY • indagine – ricerca – investigazione • svolgere attività indirizzate alla scoperta di qualcosa • procedere in modo scientifico: seguire un percorso fatto di passaggi concatenati e non stabiliti in modo arbitrario Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  4. IBSE E INDICAZIONI EUROPEE 1^ parte “I miglioramenti nell’educazione scientifica vanno realizzati attraverso una pedagogia rinnovata: l’introduzione nelle scuole dell’approccio basato sull’indagine (IBSE), azioni per la formazione degli insegnanti in tal senso [...] dovrebbero essere attivamente promosse e sostenute” (Rocard, 2007) Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  5. IBSE E PROGETTI EUROPEI 1^ parte Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  6. CARATTERISTICHE GENERALI 1^ parte Costruttivista Induttivo Orientato al processo Laboratoriale Centrato sullo studente Attivo Cooperativo Insegnante facilitatore Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  7. CARATTERISTICHE GENERALI 1^ parte Costruttivista Induttivo Orientato al processo Laboratoriale Centrato sullo studente Attivo Cooperativo Insegnante facilitatore Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  8. ELEMENTI INNOVATIVI 1^ parte • Focus dell’attività didattica: prodotti e processi della scienza • Simulare in classe il processo di indagine scientifica (inquiry) coerente alla visione della scienza contemporanea • Sviluppare idee e concetti a partire dalle evidenze sperimentali • Attività laboratoriale: alternanza tra fare e riflettere • Proporre esperienze di ricerca autentica Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  9. DEFINIZIONE OPERATIVA 1^ parte “Nell’ambito di ogni disciplina scientifica, gli studenti di tutti i gradi di scuola dovrebbero avere l’opportunità di sperimentare il processo di ricerca scientifica e sviluppare l’abilità di pensare e agire secondo le modalità previste da tale processo […]” (NRC,2000) “L’inquiry è un’attività multiforme che comporta fare osservazioni; porre domande; esaminare manuali e altre fonti di informazione per acquisire quello che è già noto; pianificare investigazioni; rivedere quello che già si conosce alla luce di evidenze sperimentali; usare strumenti per raccogliere, analizzare e interpretare dati; proporre risposte, spiegazioni e previsioni e comunicare risultati. L’inquiry richiede l’individuazione di ipotesi, l’uso del pensiero logico e critico e di considerare spiegazioni alternative” (NRC, 1996) L’inquiry si caratterizza principalmente come processo in cui si sviluppano idee dalle evidenze sperimentali. (Harlen & Allende, 2008). Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari

  10. ELEMENTI CHIAVE 1^ parte • Gli studenti sono coinvolti con una domanda • investigabile (engage) • Gli studenti raccolgono evidenze sperimentali • per rispondere alla domanda (evidence) • Gli studenti formulano spiegazioni basate • su evidenze sperimentali (explanation) • Gli studenti valutano le spiegazioni proposte • confrontandole con le conoscenze • scientifiche e considerando spiegazioni • alternative (evaluation) • Gli studenti comunicano e argomentano • le spiegazioni (communication) spiegazione evidenze valutazione coinvolgimento comunicazione Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  11. DOMANDE INVESTIGABILI 1^ parte Sono domande a cui si può rispondere attraverso l’analisi di evidenze sperimentali, osservazioni e dati - non importa se diretti o indiretti - derivati da investigazioni scientifiche. Sono domande che generalmente non prevedono una risposta univoca e a cui non si risponde con un ‘si’ o con un ‘no’. Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  12. CRITERI per selezionare domande investigabili 1^ parte • Disponibilità di materiali • Disponibilità di tempo • Riferimento a contesti significativi e reali • Età degli studenti Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  13. DOMANDE INVESTIGABILI 1^ parte “La membrana cellulare è semipermeabile?” “Cosa succede se non innaffio le piante?” “Cosa succede se metto le piante al buio?” “Come faccio a sapere se la membrana è semipermeabile?” “Perchè le piante crescono?” “Quali sono i principali tipi di rocce?” Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  14. DOMANDE INVESTIGABILI 1^ parte “La membrana cellulare è semipermeabile?” “Cosa succede se non innaffio le piante?” “Cosa succede se metto le piante al buio?” “Come faccio a sapere se la membrana è semipermeabile?” “Perchè le piante crescono?” “Quali sono i principali tipi di rocce?” Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  15. INDICAZIONI PER LA SPERIMENTAZIONE 1^ parte • L’IBSE non è una metodologia ma un approccio didattico che può essere implementato in diversi modi: non esiste una rigida sequenza lineare di cose da fare, la definizione operativa fornisce delle indicazioni criteriali • Non tutti gli obiettivi di apprendimento possono essere perseguiti con l’approccio inquiry • L’approccio inquiry può essere utilizzato efficacemente in combinazione con altre metodologie, anche quelle tradizionali • La sperimentazione dell’IBSE richiede un necessario adattamento al contesto e ai bisogni degli studenti • Il piano ideale per l’implementazione dell’IBSE è un’introduzionegraduale Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  16. LIVELLI DIINQUIRY come può variare un’attivitàinquiry 1^ parte aperto guidato DIREZIONE INSEGNANTE AUTONOMIA STUDENTI strutturato confermativo Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  17. IL GRADO DI INFORMAZIONI FORNITE AGLI STUDENTI 1^ parte Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  18. TAKE-HOME MESSAGES 1^ parte • L’approccio basato sull’inquirypresenta 5 elementi chiave • L’inquiryè un mezzo per apprendere in modo efficace i contenuti e i processi della scienza • L’apprendimento basato sull’inquiry promuove esperienze di ricerca autentiche • L’apprendimento basato sull’inquiry promuove l’alternanza tra fare e riflettere • Esistono diversi ‘livelli di inquiry’ Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  19. SPERIMENTARE L’INQUIRY esplorare materiali 2^ parte Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  20. SPERIMENTARE L’INQUIRY esplorare materiali 2^ parte scheletro B scheletro A Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  21. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte • INDIVIDUALMENTE (5’): • osservare attentamente i due scheletri • annotare tutte le domande suggerite dall’osservazione • IN GRUPPO (5’): • condividere e confrontare le domande formulate individualmente • selezionare un elenco di domande condivise da scrivere sulle strisce di carta DISCUSSIONE COLLETTIVA: analisi delle domande proposte dai gruppi e selezione di una domanda investigabile Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari

  22. SPERIMENTARE L’INQUIRY individuare la domanda di ricerca 2^ parte scheletro B scheletro A “Cosa mangiano questi due animali?” Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  23. SPERIMENTARE L’INQUIRY investigazione e condivisione 2^ parte • IN GRUPPO (15’): • formulare una possibile risposta alla domanda selezionata (ipotesi e previsione) • progettare e svolgere un’investigazione (raccogliere evidenze sperimentali) per verificare la • spiegazione proposta, utilizzando i materiali a disposizione • preparare un report di gruppo • DISCUSSIONE COLLETTIVA: • presentazione dei contributi di ciascun gruppo (2’ per gruppo) • confronto e valutazione dei risultati presentati dai gruppi • sintesi finale Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  24. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte ipotesi e previsione SE … scheletro A • mangia vegetali perchè: • ha gli incisivi molto sviluppati, adatti a • tagliare; • ha i denti posteriori piatti con lamine • adatte a macinare IPOTESI ALLORA … • quando si mangia cibo vegetale si usano gli incisivi per tagliare • il cibo vegetale viene macinato sfregandolo tra due superfici. • piatte con lamine che le rendono ruvide PREVISIONE Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  25. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte scheletro A NUTRIA formula dentaria 1.0.1.3 / 1.0.1.3 Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  26. SPERIMENTARE L’INQUIRY ipotesi e previsione 2^ parte SE … scheletro B • mangia carne perchè: • ha i canini sporgenti, adatti a strappare • la carne; • ha i denti posteriori con sporgenze • acuminate, adatte a masticare la carne. IPOTESI ALLORA … • Quando si mangia la carne si usano i canini per addentare e strappare • La carne viene dilaniata tra superfici acuminate che si sfregano come • lamine di una forbice PREVISIONE Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  27. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte scheletro B VOLPE formula dentaria 3.1.4.2 / 3.1.4.3 molari carnassiali Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  28. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  29. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  30. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  31. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte sintesi finale Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  32. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari

  33. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte CONDIVISIONE Si condividono i risultati delle investigazioni per individuare e consolidare i concetti chiave INNESCO Si esplorano materiali, si fanno osservazioni e si formulano domande INVESTIGAZIONE Si progettano e si svolgono investigazioni connesse alla domanda di ricerca comunicazione coinvolgimento spiegazione valutazione evidenze Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  34. Analisi della struttura dell’attivitàinquiry 2^ parte INNESCO Gli studenti esplorano materiali e/o fatti e fenomeni, fanno osservazioni e formulano domande relative agli obiettivi specifici di apprendimento INVESTIGAZIONE Gli studenti (progettano e) svolgono investigazioni basate sulle (loro) domande di ricerca CONDIVISIONE Gli studenti condividono i risultati delle loro investigazioni per consolidare la comprensione dei concetti scientifici • Investigazione • Piccoli gruppi (progettano e) svolgono investigazioni basate sulle domande formulate nella fase di innesco. • Le investigazioni prevedono di: • interagire con materiali e risorse; • fare osservazioni; • proporre spiegazioni provvisorie; • fare previsioni e testarle; • rivedere le domande e le spiegazioni alla luce delle nuove osservazioni; • registrare e rappresentare graficamente e/o in forma scritta le • idee sviluppate durante l’investigazione • Innesco • L’innesco dell’inquiry è rappresentato da attività progettate allo scopo di: • sollecitare la curiosità degli studenti su un fatto o un fenomeno connesso agli obiettivi specifici apprendimento; • stimolare una serie di domande a cui gli studenti possono rispondere nelle loro investigazioni. • Condivisione • Gli studenti hanno l’opportunità di analizzare le loro idee e condividere le loro esperienze. Questa fase prevede: • di dare agli studenti il tempo di consolidare le idee, per capire come comunicare agli altri quello che hanno imparato; • di incoraggiare i gruppi a“costruire” il proprio apprendimento sulle idee degli altri, in modo da raggiungere la comprensione profonda dei concetti chiave; • l’intervento di facilitatori che sintetizzano i concetti chiave a partire dalle idee presentate dai gruppi. Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  35. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari

  36. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari

  37. SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte “A cosa serve l’elevata acidità dello stomaco dei carnivori?” Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari

  38. TAKE-HOME MESSAGES 3^ parte • L’apprendimento basato sull’inquiry promuove lo sviluppo di competenze/abilità specifiche (inquiryskills) • E’ possibile modificare le attività “tradizionali” per aiutare gli studenti ad acquisire e consolidare le inquiryskills Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  39. IBSE E ABILITA’/COMPETENZE 3^ parte Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  40. IBSE e PROCESS SKILLS 3^ parte Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  41. DEFINIRE LE PROCESS SKILLS 3^ parte Si possono formulare diversi elenchi di process skills più o meno lunghi e analitici. Elenchirelativamente ridotti sono più facili e ‘pratici’ da utilizzare, soprattutto in relazione alla valutazione. Per lavorare efficacemente con gli studenti, è utile avere definizioni distinte di ciascuna process skill. Nelle situazioni reali le process skills sono generalmente applicate simultaneamente. Si possono definire le process skills in termini teorici. Definizioni operative delle process skills sono più efficaci da utilizzare nella valutazione e nella progettazione di attività didattiche. Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  42. IBSE E PROCESS SKILLS 3^ parte UN CASO DI APPRENDIMENTO BASATO SULL’INVESTIGAZIONE IMPARARE COS’E’ LA CONDENSAZIONE* ___________________________________________________________________________ In una classe della scuola primaria, l’insegnante utilizza l’approccio dell’IBSE per trattare l’argomento della condensazione. Consegna quindi ai bambini dei bicchieri di acqua fredda con all’interno dei cubetti di ghiaccio. Dopo aver suddiviso la classe in gruppi, assegna il compito di esplorare il materiale consegnato. Un gruppo di bambini nota che i bicchieri hanno la superficie esterna umida, apparentemente coperta di acqua, e, subito, si chiede da dove possa venire. Nel cercare una soluzione, i bambini fanno riferimento ad alcune esperienze, in cui hanno osservato la fuoriuscita di acqua da alcuni recipienti, come ad esempio certi tipi di bicchieri di carta. Basandosi su queste osservazioni precedenti, il gruppo ritiene che l’acqua sia in qualche modo fuoriuscita dai bicchieri. I bambini riferiscono quindi la loro idea alla maestra, la quale li invita a pensare in che modo potrebbero verificarla. Dopo essersi confrontati, rispondono che se l’acqua fuoriesce dalle pareti del bicchiere, allora il liquido all’interno dovrebbe lentamente diminuire. Un bambino propone allora di indicare con un pennarello il livello iniziale dell’acqua per vedere se, dopo un po’ di tempo, si abbassa. La maestra suggerisce di coprire il bicchiere per evitare di perdere acqua per evaporazione. Il gruppo quindi si attiva per verificare l’idea formulata: i bambini coprono il bicchiere di acqua con della pellicola per alimenti, con un pennarello segnano il livello, poi restano in attesa per circa 30 minuti, infine osservano se il livello dell’acqua è diminuito. Al termine della loro investigazione, essi non rilevano alcun cambiamento. OSSERVARE PORRE DOMANDE FARE IPOTESI COMUNICARE FARE PREVISIONI PROGETTARE SVOLGERE INVESTIGAZIONI OSSERVARE Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  43. IBSE E PROCESS SKILLS 3^ parte INTERPRETARE I l gruppo comprende che la prova effettuata smentisce la propria spiegazione, così i bambini si rimettono al lavoro. Si concentrano allora su un’altra idea, sempre suggerita da precedenti esperienze. Si ricordano che nelle giornate fredde, qualche volta hanno osservato sui vetri dell’auto dei loro genitori un sottile strato di goccioline. Si domandano se può essere il freddo la causa di questo fenomeno e considerano questa idea come una possibile spiegazione. Decidono quindi di verificarlo mettendo dei cubetti di ghiaccio in un bicchiere e dell’acqua calda in un altro, per vedere se ci sono delle differenze tra i due. Essi ritengono che se all’esterno della superficie del bicchiere con il ghiaccio si forma un velo di acqua, mentre sulle pareti di quello con l’acqua calda non si osserva nulla di simile, allora potrebbe essere effettivamente il freddo una spiegazione plausibile. I bambini verificano la loro nuova idea mettendo del ghiaccio nel primo bicchiere e dell’acqua calda nel secondo, quindi osservano l’eventuale presenza di acqua sulla superficie esterna dei due bicchieri. Rilevano che c’è un velo di acqua all’esterno di quello con all’interno i cubetti di ghiaccio, mentre non rilevano cambiamenti nel bicchiere con acqua calda. Questa prova conferma la loro spiegazione. Essi concludono che è stato il freddo e non la perdita di liquido dalle pareti del bicchiere, la causa della formazione del sottile velo di goccioline di acqua sulla superficie esterna. Si preparano infine a presentare l’esito della loro investigazione individuando gli argomenti per ‘difendere’ la propria proposta, pur essendo curiosi di confrontarla con quelle dei compagni: ci sarà forse qualcosa di più convincente? FARE IPOTESI FARE PREVISIONI PROGETTARE SVOLGERE INVESTIGAZIONI OSSERVARE INTERPRETARE COMUNICARE Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  44. IBSE E PROCESS SKILLS 3^ parte Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  45. IBSE E PROCESS SKILLS 3^ parte Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  46. DEFINIRE LE PROCESS SKILLS IN TERMINI OPERATIVI 3^ parte Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

  47. DAL SAPERE AL SENSO DEL SAPERE La sfida delle competenze “ … l’educazione scientifica dovrebbe insegnare come funziona la scienza, e […] possibilmente l’insegnamento della scienza dovrebbe, almeno in parte, svolgersi come si svolge la scienza …” (Pievani, Sala & Serelli, 2011) Grazie per l’attenzione! Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari (mariangelafontechairi@inwind.it/mariange.fontechiari@unicam.it)

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