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Lo dice la ricerca: la didattica basata sui problemi e sull’indagine aiuta i ragazzi a ottenere una migliore comprensione del metodo scientifico. Ecco una breve guida di metodo per pianificare l’attività annuale in questa direzione.

di Franco Pirrami

A partire dall’anno scolastico 2010/2011, i nuovi ordinamenti previsti dal riordino del secondo ciclo di istruzione [1] e le norme riguardanti la certificazione da consegnare al termine dell’obbligo scolastico [2] richiedono ai docenti di impostare il lavoro partendo da obiettivi di apprendimento definiti in termini di competenze. Diversi rapporti internazionali [3, 4] invitano ad adottare una didattica basata sui problemi e sull’indagine (inquiry-based science education) [5, 6] al fine di permettere agli studenti di raggiungere una reale comprensione del metodo scientifico o, meglio sarebbe dire, della “strategia della ricerca scientifica” [7]. Sebbene ci siano scuole in cui si lavora secondo questa impostazione, i risultati dei test OCSE PISA indicano quanto ancora siamo lontani, a livello nazionale, dal dare priorità all’acquisizione di competenze [8].

In questo articolo vengono riportati alcuni suggerimenti che possono essere utili ai docenti nel fondamentale momento della stesura del programmazione di inizio anno. Il contesto in cui ci dovremo muovere, a causa di una diminuzione delle ore dedicate alle scienze in gran parte degli indirizzi della scuola secondaria “riordinata”, non facilita affatto una didattica laboratoriale basata sull’inquiry e indirizzata all’acquisizione di competenze. Inoltre, le indicazioni nazionali per i licei e le linee guida per gli istituti tecnici e professionali non sono certo strutturate in maniera da portare i docenti a programmare, lavorare e verificare per competenze. Al contrario tendono, piuttosto, a privilegiare e a far consolidare un’impostazione basata prioritariamente sui contenuti [9]. Ciò, oltre a non andare nella direzione auspicata nelle nuove norme, risulta anche un passo indietro rispetto a quanto si poteva leggere negli obiettivi di apprendimento di discipline innovative già in essere da parecchi anni, quali laboratorio di fisica e chimica, scienza della materia, scienze della natura. In ogni caso e nonostante le nuove condizioni, credo che valga la pena impostare il nostro lavoro di insegnanti secondo i concetti di scienza per tutti, scienze contestualizzate e inquiry-based science education, in quanto tutti gli studenti, qualsiasi scuola essi frequentino negli ultimi anni dell’obbligo scolastico, hanno diritto a ricevere un’alfabetizzazione scientifica, in termini sia di concetti sia di metodo, e a poter trattare temi che siano importanti e rilevanti per la loro fascia d’età [10].

Punto di partenza: competenze e abilità

Il primo impegno che, come docenti, dovremo affrontare all’inizio dell’anno scolastico sarà l’impostazione del piano di lavoro annuale. Indipendentemente da quanto si possa leggere nelle indicazioni nazionali o nelle linee guida, non dobbiamo fare l’errore di iniziare pensando in termini di contenuti. Al contrario dovremo partire proprio dalle competenze che desideriamo che gli studenti acquisiscano al termine del percorso di studi.

Considerando però che l’acquisizione di una competenza non è facilmente rilevabile, risulterà più opportuno riferirsi ad altri indicatori più semplici da misurare, quali le abilità. Penso, quindi, che sia utile iniziare individuando le abilità che afferiscono a ognuna delle competenze che pensiamo di includere tra gli obiettivi di apprendimento. Negli approfondimenti in fondo sono elencate diverse abilità comuni a tutte le scienze sperimentali, raggruppate in tre grandi ambiti riferibili a competenze scientifiche che ritengo importanti per gli studenti del primo biennio del secondo ciclo di istruzione. L’elenco e i passi descritti di seguito potranno essere d’aiuto al momento della progettazione, da realizzarsi preferibilmente a livello collegiale di dipartimento.

I
Innanzitutto dovremo selezionare le abilità sulle quali concentrare il lavoro con gli studenti, differenziando contemporaneamente tra le abilità che costituiranno obiettivo di apprendimento per il primo anno e quelle che lo saranno per il secondo.

II
Non dobbiamo dimenticare di pensare anche al come le discipline scientifiche possono contribuire al raggiungimento delle competenze comuni a tutti gli assi culturali (punto 2.1 dell’allegato A al regolamento per gli istituti tecnici), in particolare a quelle, importantissime, riferibili all’apprendimento permanente. Anche per queste occorrerà individuare nello specifico le relative abilità misurabili sulle quali lavorare.

III
Successivamente potremo iniziare a pensare agli argomenti da trattare. Se per questo approccio i contenuti disciplinari, infatti, non costituiscono ciò da cui partire, è indubbio che rimangono il mezzo indispensabile per poter lavorare su abilità e competenze. In sostanza, non viene dimenticata l’importanza delle conoscenze, ma muta solo la priorità degli obiettivi. Ciò implica, però, un cambiamento nell’approccio alla pianificazione. Dovremo cercare di evitare l’errore di compilare elenchi di conoscenze senza che questi siano relazionati a una delle abilità sulle quali abbiamo scelto di lavorare. Dobbiamo piuttosto pensare al “con che cosa” far sviluppare o consolidare, negli studenti, le abilità selezionate. Cercheremo quindi, ove possibile, di declinare in termini di contenuti disciplinari specifici, quelle abilità che erano espresse in maniera generica. Per esempio, all’abilità classificare elementi si potrebbe aggiungere, a seconda dei casi, le piante con fiore, i legami chimici, i moti. Oppure, si potranno specificare i linguaggi formali con i quali si intende lavorare. In questo modo, si indicheranno automaticamente anche le conoscenze su cui concentrarsi. Sarebbe fuorviante procedere indicando prima le conoscenze e, poi, per definire le abilità, ripetere le stesse conoscenze anteponendo verbi quali “descrivere” o “illustrare”. Questi in realtà descrivono un’unica abilità, indipendentemente dalla conoscenza a cui fanno riferimento.

IV
Per concludere il lavoro di progettazione, dovremo concentrarci sul “come” perseguire gli obiettivi di apprendimento che abbiamo fin qui definito. Andranno, cioè, individuate le attività e le strategie che si intendono mettere in atto. Per esempio, per le abilità relative al punto 1 dgli approfondimenti sugli obiettivi di apprendimento, dovremo pensare a problemi/scenari sui quali chiameremo gli studenti a indagare secondo la strategia della ricerca scientifica. Sempre in questa fase, sarà opportuno individuare percorsi didattici che integrino le diverse scienze sperimentali tra loro e con altre discipline quali matematica, geografia o scienze e tecnologie applicate. Un approccio che parta da scenari reali o autentici [10] non potrà far altro che agevolare l’integrazione tra le diverse scienze sperimentali, nonché facilitare gli allievi a far propria una comprensione del mondo reale che tenga conto sia della complessità dei sistemi sia delle relazioni che intercorrono tra le varie componenti e tra i differenti processi.

Attenzione al tempo

Al momento di scegliere i contenuti e le abilità sulle quali concentrarsi, naturalmente, dovremo prendere in considerazione il tempo che abbiamo a disposizione. Da notare che una didattica basata sull’inquiry necessita di tempi più lunghi di quella semplicemente trasmissiva; di contro, però, migliora la comprensione del “come funziona la scienza” [11]. Dobbiamo quindi porci nell’ottica che, volendo utilizzare una didattica di tipo laboratoriale, con 66 ore (monte ore annuale comune alla maggioranza degli indirizzi), secondo i tempi indicati nel nuovo Piano nazionale lauree scientifiche, potremo svolgere orientativamente 3 o 4 moduli didattici all’anno.

Nel primo biennio, non potendo quindi svolgere un corso che comprenda tutti i concetti propri di una qualsiasi delle scienze sperimentali, nella scelta dei contenuti andrebbero privilegiati quelli che consentano di affrontare i nuclei fondamentali della disciplina e, allo stesso tempo, di trattare tematiche che siano importanti e rilevanti per i giovani. In questo senso possono esserci d’aiuto i temi riguardanti la salute e la sostenibilità ambientale, anche per aumentare l’interesse degli studenti.

OBIETTIVI DI APPRENDIMENTO COMUNI ALLE SCIENZE SPERIMENTALI

1
Finalità: saper utilizzare modelli appropriati per investigare su fenomeni e oggetti; porsi con atteggiamento razionale e critico di fronte alla realtà, alle informazioni e alle loro fonti; riconoscere i criteri scientifici di affidabilità delle conoscenze.

Abilità da sviluppare:

• identificare in fenomeni e oggetti osservati ciò che cambia e ciò che rimane costante;
• distinguere l’informazione qualitativa da quella quantitativa e saper individuare quando è opportuno o possibile utilizzare l’una piuttosto che l’altra o entrambe;
• porre domande significative e scegliere quelle più idonee da investigare;
• formulare ipotesi;
• progettare procedure sperimentali da eseguire in laboratorio;
• progettare semplici ricerche sperimentali;
• identificare i dati da rilevare per indagare su fenomeni o oggetti;
• selezionare gli strumenti e i materiali idonei e utilizzarli con la dovuta cura e nel rispetto delle norme di sicurezza;
• ottenere dati con una precisione adeguata all’obiettivo;
• valutare l’opportunità di rivedere quanto progettato alla luce dei dati ottenuti e dell’eventuale errore riscontrato;
• organizzare i dati in tabelle e scegliere gli strumenti adatti per analizzarli;
• rappresentare graficamente i dati ottenuti;
• identificare le relazioni tra variabili e le tendenze significative descritte dai dati ottenuti;
• identificare evidenze che confermino o meno l’ipotesi di partenza e trarre conclusioni congruenti (implicazioni) con l’ipotesi iniziale e con i risultati ottenuti;
• formulare nuove domande in base ai risultati ottenuti;
• cercare informazioni utilizzando mezzi informatici e tradizionali;
• analizzare e comparare informazioni provenienti da diverse fonti, compresi altri studi riguardanti le sperimentazioni svolte;
• analizzare criticamente notizie scientifiche per individuare eventuali omissioni o errori riguardanti i procedimenti usati e/o le informazioni comunicate;
• distinguere tra opinioni, interpretazioni ed evidenze scientifiche.

2
Finalità: comprendere e utilizzare un linguaggio scientificamente corretto (inclusi quelli formali) per analizzare e sintetizzare informazioni, spiegare fenomeni, comunicare idee e partecipare a discussioni, considerando i punti di vista differenti dal proprio e argomentando sulla base di evidenze scientifiche.

Abilità da sviluppare:

• operare con grandezze fisiche e chimiche, utilizzando le relative unità di misura;
• convertire valori da un ordine di grandezza a un altro;
• utilizzare correttamente la terminologia scientifica;
• utilizzare i linguaggi formali delle discipline in maniera rigorosa;
• utilizzare schemi per sintetizzare informazioni;
• utilizzare mappe concettuali;
• comprendere e utilizzare le informazioni contenute in tabelle;
• comprendere e utilizzare le informazioni rappresentate in grafici;
• comprendere e utilizzare le informazioni rappresentate su base cartografica, anche al fine di orientarsi sul territorio;
• comprendere e utilizzare modelli di rappresentazione della realtà;
• consultare e comprendere pubblicazioni a carattere divulgativo in cui vengono presentati risultati di ricerche scientifiche;
• presentare in modo chiaro, sintetico e organizzato i risultati di ricerche di informazioni o di procedure sperimentali;
• partecipare a discussioni di contenuto scientifico e confrontare le proprie idee con quelle di altri;
• riconoscere i punti di vista alternativi al proprio;
• giustificare le proprie scelte e idee basandosi sulle conoscenze scientifiche e/o sulle eventuali evidenze riscontrate.

3
Finalità: affrontare la comprensione di fenomeni e processi e prevederne le conseguenze, tenendo in considerazione la complessità dei sistemi e le relazioni tra le varie componenti, anche con lo scopo di adottare comportamenti responsabili nei confronti della persona, dell’ambiente e del territorio.

Abilità da sviluppare:

• individuare i diversi elementi di un sistema;
• classificare elementi (organismi, processi, strutture, relazioni) seguendo criteri forniti e specifici manuali;
• stabilire categorie autoescludenti e individuare criteri univoci per l’assegnazione degli oggetti alle categorie stabilite;
• individuare le relazioni tra gli elementi di un sistema;
• distinguere le cause e le conseguenze di un fenomeno, descrivendo i processi che le collegano;
• riconoscere le proporzionalità che esistono tra variabili che descrivono lo stesso fenomeno;
• scegliere formule, procedure o modelli idonei per rappresentare e analizzare sistemi e fenomeni e per prevederne l’evoluzione;
• proporre modelli applicabili a situazioni nuove;
• riconoscere l’importanza rivestita dall’evoluzione dei viventi e della Terra nel descrivere lo stato attuale del pianeta a diverse scale di grandezza.
• individuare comportamenti e progettare azioni orientate a minimizzare il consumo di risorse (acqua, materiali, viventi) e a preservare gli ecosistemi naturali e la biodiversità, a livello sia locale sia globale;
• individuare comportamenti e progettare azioni orientate a minimizzare il consumo di energia e a contrastare i cambiamenti climatici;
• descrivere e giustificare quali abitudini e comportamenti siano dannosi o vantaggiosi per la salute personale;
• riconoscere l’incertezza relazionata ai processi chimici, fisici, biologici, geologici ed ecologici e la necessità di valutare i relativi rischi (idrogeologico, inquinamento delle acque e dell’aria, inquinamento biologico ecc.) e di adottare il principio di precauzione per la salvaguardia della salute e dell’ambiente;
• riconoscere la complessità dei problemi inerenti la realtà e saper integrare saperi e modelli teorici propri delle diverse discipline per cercare eventuali soluzioni.

Risorse

1. Regolamenti, quadri orari, linee guida e indicazioni nazionali sono disponibili su:
http://nuoviprofessionali.indire.it per gli istituti professionali
http://nuovitecnici.indire.it per gli istituti tecnici
http://nuovilicei.indire.it per i licei.

2. DM n.9 del 27.1.2010, reperibile su www.indire.it/obbligoistruzione.

3. Science Education NOW: A renewed Pedagogy for the Future of Europe, Luxembourg, Office for Official Publications of the European Communities, 2007. http://ec.europa.eu/research/science-society/.

4. J. Osborne, J. Dillon, Science Education in Europe: Critical Reflections, London, The Nuffield Foundation, 2008. www.nuffieldfoundation.org.

5. National Science Foundation, Inquiry, Thoughts, Views, and Strategies for the K-5 Classroom. Foundations, A monograph for professionals in science, mathematics, and technology education, 1999. www.nsf.gov/pubs/2000/nsf99148/pdf/nsf99148.pdf.

6. C.A. Chinn, B.A. Malhotra, Epistemologically authentic inquiry in schools: a theoretical framework for evaluating inquiry tasks, in “Science Education”, 86 (2002), pp. 175-218.

7. E. Roletto, A. Regis, Metodo scientifico o strategia della ricerca scientifica?, in “Naturalmente”, 2008, vol. 21, pp. 8-14.

8. OECD, PISA 2006, Science Competencies for Tomorrow’s World,Volume 1: Analysis, Paris, OECD Publications, 2006. www.invalsi.it/invalsi/ric.php?page=ocsepisa06.

9. F. Pirrami, Considerazioni su linee guida e indicazioni nazionali previste dal riordino della scuola secondaria, in “Le scienze naturali nella scuola”, 2010, vol. 40.

10. F. Pirrami, Apprendimento basato su problemi e inquiry, per una educazione scientifica contestualizzata, integrata e per tutti, in New Trends in Science and Technology Education: selected paper, a cura di L. Menabue, G. Santoro, CLUEB , Bologna 2010, pp. 286-295.

11. M.D. Sundberg, M.L. Dini, E. Li, Decreasing course content improves student comprehension of science and attitudes toward science in freshman biology, in “Journal of Research in Science Teaching”, 1994, vol. 31, pp. 679-693.

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L’autore

Franco Pirrami è laureato in scienze naturali e insegna scienze della natura e scienza della materia presso l’I.I.S. Savoia-Benincasa di Ancona. Svolge un dottorato di ricerca presso l’Università di Camerino, con una tesi sull’apprendimento basato su problemi (problem based learning). Socio dell’Associazione nazionale insegnanti di scienze naturali, fa parte dei gruppi di lavoro su riordino della scuola secondaria e inquirybased science education.

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