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LE INVESTIGAZIONI, I PROBLEM – SOLVING E LE CONNESSIONI FRA CONCETTI E ABILITÀ Giuseppe Valitutti Università di Urbino ‘’Carlo Bo’’ Pazienza, Prudenza, Perseveranza ,

L E INVESTIGAZIONI, I PROBLEM – SOLVING E LE CONNESSIONI FRA CONCETTI E ABILITÀ Giuseppe Valitutti Università di Urbino Carlo Bo Pazienza, Prudenza, Perseveranza,

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LE INVESTIGAZIONI, I PROBLEM – SOLVING E LE CONNESSIONI FRA CONCETTI E ABILITÀGiuseppe Valitutti

Università di Urbino ‘’Carlo Bo’’

Pazienza, Prudenza, Perseveranza,

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Lo scopo principale dell’insegnamento è

quello di creare spazi di riflessione in classe e abituare gli allievi a collegare il lavoro

scolastico con la vita esterna all’aula

La scienza è costruita a partire da una serie di fatti, come una casa da una serie di pietre. Ma una collezione di fatti non è scienza, come un mucchio di pietre non è una casa.

Come gli studenti vedono le investigazioni

Creare le connessioni fra quanto si conosce e le indagini o

investigazioni in atto

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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.

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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’’.

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CHE COS’È L’INVESTIGAZIONE ? "Investigare è una modalità, per arrivare

all’apprendimento, la quale comporta un processo di esplorazione del mondo naturale o materiale e si realizza mediante la proposizione di domande e la ricerca di risposte per la nuova comprensione." (http://www.exploratorium.edu/IFI/resources/inquirydesc.html

L’educazione mediante investigazioni o indagini è quella che crea le opportunità per gli studenti di essere impegnati in un apprendimento attivo, centrato sulle domande e sulla curiosità. 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 Education Standards, p. 23.

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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.

Tipo di esercitazione

e/oinvestigazione

Il problema o la domanda sono

del docente

La procedura è del docente

La soluzione

è nota

Coinvolgimento del docente

Dimostrazione in classe

Si Si Si Vario

Esercitazione strutturata

Si Si No Alto

Esercitazione guidata

Si Si No Moderato

Investigazione in collaborazione

Si/No No No Minimo

Investigazione aperta

No No No Minimo

Griglia di Dudley Herron sulla natura delle esercitazioni – investigazioni

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AULA DI SCIENZE

Aula – laboratorio per facilitare la didattica laboratoriale basata sulle investigazioni.

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Domandare

Investigare

Spiegare

Discutere

Elaborare

Strategie per apprendere

Fare le connessioni fra i concetti implicati

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Come si costruisce la comprensione –

competenza

Fare le connessioni fra i concetti implicati

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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:1.Si introduce il palloncino nel recipiente e si gonfia ?2.Il recipiente contiene uno strato di liquido sul fondo, perché?

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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

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CHE COS’È L’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

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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.

Il caso dei tre alberi

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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.

Come investigare

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•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

Strategie Metacognitive

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Fare connessioniAttivare la precedente conoscenza per fare connessioni prima, durante e dopo l’investigazione

Il significato delle parole

+ l’Esperienza = Inferenza

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Fare connessioniNell’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.

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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).

Fare connessioni

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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).

Problem – solving e creatività

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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.

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MC DERMOTT – FISICA

Soltanto il 15% di 1000 studenti danno una corretta risposta e sistemano le lampadine secondo l’ordine decrescente di luminosità.

1.Qual è l’ordine di luminosità in (a) ?

2.Qual è l’ordine di luminosità in (b) ?

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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.

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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.