Co-funded by

the Seventh Framework Programme

of the European Union

Metodologia TEMI

per un insegnamento enquiry

Marina Carpineti Marco Giliberti Sara Barbieri

Università degli Studi di Milano

FP7-Science-in-Society-2012-1, Grant Agreement N. 321403

Lecce 15-16 dicembre 2015

Che cos’è TEMI?

13 partners in Europa:

Queen Mary University di Londra • Università di Milano • Università di Brema • Università di Limerick • Università di Leiden • Università di Sheffield Hallam • Vestfold University College • Austrian Educational Competence Centre • The Weizmann Institute • Charles University Prague • Sterrenlab • TRACES • CNOTINFOR

Metodologia TEMI

Che cos’è TEMI?

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Metodologia TEMI

Che cos’è TEMI?

TEMI è un progetto europeo della durata di 42 mesi, per lo sviluppo della didattica delle scienze, finanziato dalla Commissione Europea all’interno di FP7 (La scienza nella società).

L’obiettivo del progetto TEMI è quello di aiutare a trasformare l’insegnamento delle materie scientifiche, proponendo alcune innovazioni che consentano di

• mettere a fuoco i punti chiave di una didattica di tipo enquiry,

• rendere agevole la pratica in classe di una didattica enquiry attraverso proposte concrete.

Metodologia TEMI

Le 4 innovazioni TEMI

Insegnare i concetti

5E learning cycle

Generare curiosità

Mysteries

Educative materials Insegnare abilità

Gradual Release of Responsibility

Mantenere la motivazione

Showmanship

Metodologia TEMI

Innovazione 1:

Il mistero scientifico

Quando si ha un cattivo mistero?

• Coinvolge solo gli insegnanti

• Non stupisce e non genera curiosità

• L’insegnante deve fare tutto il lavoro

• La risoluzione del mistero necessita di concetti scientifici troppo difficili per gli studenti

• Marginale per il programma

• Troppo complesso e fa pensare alla magia più cha a una possibile spiegazione

Metodologia TEMI

Innovazione 1:

Il mistero scientifico

E’ un buon mistero?

• Genera curiosità?

• Permette di scoprire nuovi concetti mentre si cerca di risolverlo?

• Riguarda una parte del programma?

• Sorprende?

• Genera un conflitto con la conoscenza pregressa/comune?

(Spazi diversi percorsi nello stesso tempo dalla massa appesa allo stesso pendolo )

Metodologia TEMI

Innovazione 2:

La showmanship

Come presentare il mistero/problema in modo efficace?

• Il gioco iniziale coinvolge gli studenti

• Gli studenti iniziano a capire nel concreto su quale parte del pendolo devono agire per avere una determinata frequenza di oscillazione

• Se viene usato un pendolo lunghissimo (vari metri) l’isocronismo diventa davvero motivo di stupore.

• E’ più conveniente evitare di dire fino a quanti gradi l’oscillazione è isocrona

Metodologia TEMI

Innovazione 3:

Il ciclo delle 5E

Metodologia TEMI

Fase di: ENGAGE

NO

• Spiegare concetti

• Dare definizioni e risposte

• Fornire conclusioni

• Fare una lezione frontale

SI’

• Generare interesse

• Generare curiosità

• Far nascere domande

• Scoprire che cosa pensano gli studenti di ciò che osservano

Che cosa c’è di interessante?

Scoprono che tutti i pendoli della stessa frequenza hanno anche la stessa lunghezza, indipendentemente dalla massa appesa e anche (circa) dall’ampiezza dell’oscillazione. Come descrivere tutto ciò?

Metodologia TEMI

Fase di: EXPLORE

NO

• Fornire risposte

• Fornire conclusioni

• Fornire informazioni e/o guidare alla risoluzione

SI’

• Incoraggiare

• Osservare e ascoltare

• Porre domande per investigare

• Dare tempo

• Comportarsi come un consulente

Che cosa sta accadendo?

L’insegnante dovrà preparare una quantità enorme di moti oscillatori, soprattutto per la classificazione iniziale che serve per stimolare la successiva fase di descrizione della forza in funzione della posizione.

Metodologia TEMI

Fase di: EXPLAIN

NO

• Accettare spiegazioni senza giustificazione

• Trascurare di sollecitare gli studenti nelle spiegazioni

• Introdurre concetti/abilità che non siano strettamente correlati

SI’

• Incoraggiare gli studenti a spiegare usando parole proprie

• Chiedere chiarimenti e spiegazioni

• Fornire precisazioni formali

• Usare le conoscenze pregresse come base per la spiegazione

Che cosa causa il fenomeno osservato?

L’insegnante guida gli studenti a introdurre il concetto di forza di richiamo, l’equazione differenziale e la sua soluzione e infine l’indipendenza della frequenza dall’ampiezza (isocronismo).

Metodologia TEMI

Fase di: EXTEND

NO

• Fornire risposte definitive

• Spiegare agli studenti come risolvere il problema

• Dire in modo diretto allo studente che ha sbagliato a risolvere il problema

SI’

• Fare in modo che gli studenti usino ciò che hanno appena imparato

• Chiedere spiegazioni/percorsi alternativi

• Fare in modo che gli studenti si riferiscano a dati e fatti sperimentali in loro possesso

Che cosa è simile?

Individuazione a vista dell’armonicità /non armonicità dei moti usando il criterio a quattro punti, che a questo punto del lavoro viene completamente dominato dagli studenti e non è calato dall’alto.

Metodologia TEMI

Fase di: EVALUATE

NO

• Testare termini, parole, fatti, isolati dal contesto

• Introdurre nuove idee o concetti

• Discutere su concetti che non siano correlati con ciò che si sta valutando.

SI’

• Osservare se gli studenti applicano i nuovi concetti

• Cercare evidenze nel cambiamento del modo di pensare e di comportarsi degli studenti

• Fare domande aperte

Che cosa ho capito?

Non è una fase solo per l’insegnante, ma dovrebbe consentire anche allo studente di valutare il suo apprendimento, cioè sia ciò che vorrebbe chiarire meglio e ciò che considera sufficientemente chiarito.

Metodologia TEMI

Innovazione 4:

La GRR Responsabilità dell’insegnante

Responsabilità dello studente

Lezione di focalizzazione

Istruzione guidata

Collaborazione

Indipendenza

“I do it”

“We do it”

“You do it together”

“You do it alone”

Metodologia TEMI

GRR

“I do it”

Livello 0 - Demonstrated Enquiry

• L’insegnante svolge il ruolo di modello; mostra come svolgere un processo/apprendimento enquiry, mentre lo studente può fare considerazioni sulle ipotesi e sul modo di testarle fatti dall’insegnante “ad alta voce”.

“You do it (together)”

Livello 2/1 – Guided/Structured Enquiry

• L’insegnante svolge il ruolo di guida e può preparare dei fogli di lavoro che consentano allo studente di annotare idee, ipotesi, strategie per testare le ipotesi, risultati che immagina di ottenere e risultati effettivamente ottenuti. Può anche aiutare gli studenti a costruire i set-up sperimentali che sono da loro ideati.

Metodologia TEMI

In conclusione:

la ricostruzione dei contenuti

Prima di qualsiasi metodologia didattica

• Per realizzare la ricostruzione dei contenuti occorre un livello di conoscenza profonda e meditata dei concetti.

• Ciò che verrà presentato agli studenti non sarà una semplificazione e una riduzione dei contenuti universitari.

• Potrà invece rendersi necessaria una modifica, un ribaltamento di prospettiva, una rivisitazione profonda del programma usualmente proposto agli studenti.

Metodologia TEMI

Esempio di lezione TEMI

Metodologia TEMI

Mistero: Un fiore nascosto dal freddo

Esempio di lezione TEMI Mistero: Un fiore nascosto dal freddo Contenuto fisico:

Il fenomeno coinvolto porta alla scoperta della legge dei gas e alle transizioni di fase.

Prerequisiti:

Il concetto di pressione e la pressione atmosferica.

Metodologia TEMI

ENGAGE

L’esperimento deve essere preparato

• I palloncini devono essere introdotti nell’azoto sia vuoti che pieni d’aria, ma quelli vuoti precedentemente gonfiati.

• Se uno o più palloncini gonfiandosi sono a fiore, l’effetto è maggiore.

• Se il palloncino gonfiato ad elio rimane qualche ora all’aria smette di galleggiare e si confonde con quello riempito d’aria: meglio!

Metodologia TEMI

EXPLORE

Esplorare la transizione di fase.

• I palloncini che si gonfiano contengono qualcosa … (e questo

qualcosa cambia il suo stato mentre osservo)

GOCCIA NEL PALLONCINO

Metodologia TEMI

EXPLORE / EXPLAIN

Volume in funzione della temperatura

• Per costruzione di un termometro, il volume di un gas è proporzionale alla sua temperatura T.

• Si riesce a stimare lo zero assoluto.

• T = 20°C Va = 35

• T = 100°C Vb = 45.5

• DT = 80°C corrisponde a circa 10 divisioni

Metodologia TEMI

45.5

35

20 100 -260

V

T

EXPLORE / EXPLAIN

Volume in funzione della pressione

• ESPERIMENTO: siringa con libri

Metodologia TEMI

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EXPLORE / EXPLAIN

Volume in funzione della pressione

• Potrebbe essere pa V = costante T

• Non è possibile controllare a per tentativi ponendo g = 1,2,3 (in un range piccolo di valori vanno bene tutti!)

• Si può passare ai logaritmi e a è il coefficiente angolare della retta, cambiato di segno

Metodologia TEMI

log V

log p

EXPLORE / EXPLAIN

D’altra parte sembra naturale che a parità di volume e temperatura e in assenza di interazioni chimiche P sia proporzionale alla quantità di gas. Da cui

pV=nRT

con R costante opportuna

Metodologia TEMI

EXTEND

Esplorare le variazioni di volume con la

pressione.

• Guardando le bolle d’aria che risalgono

nella glicerina.

Metodologia TEMI

Oscillazioni e

moto armonico Good Vibrations Workshop Contenuto fisico:

Il fenomeno coinvolto è quello delle oscillazioni. L’obiettivo è quello di caratterizzare una classe di oscillazioni particolarmente significative in fisica: le oscillazioni armoniche.

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