Inquiry Based Science Education:sviluppare competenze attraverso un apprendimento

basato sull’indagine

Parma, 10 settembre 2012

DAL SAPERE AL SENSO DEL SAPERE

La sfida delle competenze

MARIA ANGELA FONTECHIARI

Scuola Internazionale di Dottorato – Università di Camerino

AGENDA

2^ parte

1^ parte

3^ parte

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IL SIGNIFICATO DI INQUIRY

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InquiryInquiry Based Science Education (IBSE)

Educazione Scientifica Basata sull’Indagine

INQUIRYINQUIRY

indagine – ricerca – investigazioneindagine – 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

1^ parte

IBSE E INDICAZIONI EUROPEE

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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)

IBSE E PROGETTI EUROPEI

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1^ parte

CARATTERISTICHE GENERALI

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Induttivo Costruttivista

Orientato al processo

Attivo

Cooperativo

Laboratoriale

Centrato sullostudente

Insegnantefacilitatore

1^ parte

CARATTERISTICHE GENERALI

Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

Induttivo Costruttivista

Orientato al processo

Attivo

Cooperativo

Laboratoriale

Centrato sullostudente

Insegnantefacilitatore

1^ parte

ELEMENTI INNOVATIVI

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1^ parte

DEFINIZIONE OPERATIVA

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1^ parte

ELEMENTI CHIAVE

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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)

evidenzeevidenzecoinvolgimentocoinvolgimento valutazionevalutazionevalutazionevalutazione

spiegazionespiegazione

comunicazionecomunicazione

1^ parte

DOMANDE INVESTIGABILI

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1^ parte

CRITERI per selezionare domande investigabili

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1^ parte

DOMANDE INVESTIGABILI

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“Quali sono i principali tipi di rocce?”

“Perchè le piante crescono?”

“Cosa succede se metto le piante al buio?”

“Cosa succede se non innaffio le piante?”

“La membrana cellulare è semipermeabile?”

“Come faccio a sapere se la membrana è semipermeabile?”

1^ parte

DOMANDE INVESTIGABILI

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“Quali sono i principali tipi di rocce?”

“Perchè le piante crescono?”

“Cosa succede se metto le piante al buio?”

“Cosa succede se non innaffio le piante?”

“La membrana cellulare è semipermeabile?”

“Come faccio a sapere se la membrana è semipermeabile?”

1^ parte

INDICAZIONI PER LA SPERIMENTAZIONE1^ parte

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confermativoconfermativo

LIVELLI DI INQUIRYcome può variare un’attività inquiry

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strutturatostrutturato

guidatoguidato

apertoaperto

AU

TON

OM

IA S

TUD

ENTI

1^ parte

DIR

EZIO

NE

INSE

GN

AN

TE

IL GRADO DI INFORMAZIONI FORNITE AGLI STUDENTI

LIVELLI DI INQUIRY domanda di ricerca procedimento risposta/soluzioni

inquiry inquiry confermativoconfermativogli studenti svolgono indagini su fatti e fenomeni noti, di cui sanno prevedere i risultati, rispondendo ad una domanda proposta dall'insegnante, corredata dal procedimento da seguire.

x x x

inquiry inquiry strutturatostrutturatogli studenti svolgono indagini per rispondere ad una domanda proposta dall'insegnante, corredata dal procedimento da seguire.

x x

inquiryinquiry guidato guidatogli studenti svolgono indagini per rispondere ad una domanda proposta dall'insegnante, individuando il procedimento da seguire.

x

inquiry apertogli studenti svolgono indagini scegliendo la domanda di ricerca e il procedimento da seguire.

1^ parteParma 10-09-12 / M.A. Fontechiari

TAKE-HOME MESSAGES

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1^ parte

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parteesplorare materiali

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

scheletroscheletro A A scheletro Bscheletro B

esplorare materiali

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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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

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

scheletroscheletro A Ascheletro Bscheletro B

“Cosa mangiano questi due animali?”

individuare la domanda di ricerca

SPERIMENTARE L’INQUIRY2^ 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

investigazione e condivisione

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SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

ipotesi e previsione

mangia vegetali perchè:• ha gli incisivi molto sviluppati, adatti a tagliare;• ha i denti posteriori piatti con lamine adatte a macinare

• 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

scheletroscheletro A A

IPOTESIIPOTESI

PREVISIONE

PREVISIONE

SE …

ALLORA …

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

scheletroscheletro A A

formula dentaria1.0.1.3 / 1.0.1.3

NUTRIA

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parteipotesi e previsione

mangia carne perchè:• ha i canini sporgenti, adatti a strappare la carne;• ha i denti posteriori con sporgenze acuminate, adatte a masticare la carne.

• 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

scheletroscheletro B B

IPOTESIIPOTESI

PREVISIONE

PREVISIONE

SE …

ALLORA …

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

scheletroscheletro B B

formula dentaria3.1.4.2 / 3.1.4.3

VOLPEmolari carnassiali

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

sintesi finale

CARATTERISTICHE OSSERVATE ERBIVORI CARNIVORI

gli incisivi sono molto sviluppati? SI* NO

i canini sono sviluppati ? NO* SI

i denti posteriori sono piatti? SI NO

la mandibola si sposta solo in senso verticale? NO SI

gli occhi sono frontali? NO SI

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

SPERIMENTARE L’INQUIRY 2^ parte

INNESCOSi esplorano materiali, si fanno osservazioni e si formulano domande

INVESTIGAZIONESi progettano e si svolgono investigazioni connesse alla domanda di ricerca

CONDIVISIONE Si condividono i risultati delle investigazioni per individuare e consolidare i concetti chiave

coinvolgimentocoinvolgimento

evidenze

evidenze

spiegazione

spiegazione

valutazione

valutazione

valutazione

valutazione

comunicazione

comunicazione

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Analisi della struttura dell’attività inquiry

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2^ parte

INNESCOGli studenti esplorano materiali e/o fatti e fenomeni, fanno osservazioni e formulano domande relative agli obiettivi specifici di apprendimento

INVESTIGAZIONEGli studenti (progettano e) svolgono investigazioni basate sulle (loro) domandedi ricerca

CONDIVISIONE Gli studenti condividono i risultati delle loro investigazioni per consolidare la comprensione dei concetti scientifici

InnescoL’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.

InvestigazionePiccoli 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

CondivisioneGli 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.

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

ERBIVORI CARNIVORI

DENTI

Incisivi: generalmente sviluppati, ampi e piatti o a forma conica e ricurvi; Canini: assenti o non sviluppati (corti e non affilati o lunghi con funzione di difesa); Molari e Premolari: generalmente piatti con superfici complesse o tubercolati, ma con tubercoli bassi e arrotondati.

Incisivi: tendenzialmente corti e non sviluppati; Canini: lunghi ed affilati e curvi; Molari e Premolari: dotati di tubercoli tendenzialmente acuminati come coltelli.

SALIVA Nella saliva sono presenti enzimi per la digestione di carboidrati. La secrezione salivare è quasi neutra

Nella saliva non sono presenti enzimi digestivi.

APERTURA della BOCCA L’apertura boccale è piccola. L’apertura della bocca è ampia.

MOVIMENTI MANDIBOLARI

La mandibola presenta movimenti laterali, in senso antero-posteriore e sul piano verticale.

La mandibola presenta solo movimenti sul piano verticale

MUSCOLI della MASTICAZIONE

Masseteri sviluppati e temporali ridotti. Temporali sviluppati e masseteri ridotti.

POSIZIONE degli OCCHI Laterale Frontale

INTESTINOL’intestino tenue può essere lungo fino a più di 12 volte la lunghezza del corpo.Il colon è lungo e complesso e può presentare anse.

L’intestino tenue può essere lungo da 3 a 6 volte la lunghezza del corpo.Il colon è semplice, corto e liscio.

STOMACO Lo stomaco è semplice o a camere multiple. La sua capacità è inferiore al 30% del volume totale del tratto digestivo.

Lo stomaco è semplice; la sua capacità è circa il 70% del volume totale del tratto digestivo.

ACIDITA’ STOMACO Lo stomaco secerne una quantità minima di acido cloridrico. In presenza di cibo il pH ≈ 4-5

L’acidità dello stomaco è molto elevata: in presenza di cibo il pH ≤ 1.

UNGHIE Le unghie sono tendenzialmente piatte; negli ungulati sono presenti gli zoccoli.

Presentano artigli affilati.

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

ERBIVORI CARNIVORI

DENTI

Incisivi: generalmente sviluppati, ampi e piatti o a forma conica e ricurvi; Canini: assenti o non sviluppati (corti e non affilati o lunghi con funzione di difesa); Molari e Premolari: generalmente piatti con superfici complesse o tubercolati, ma con tubercoli bassi e arrotondati.

Incisivi: tendenzialmente corti e non sviluppati; Canini: lunghi ed affilati e curvi; Molari e Premolari: dotati di tubercoli tendenzialmente acuminati come coltelli.

SALIVA Nella saliva sono presenti enzimi per la digestione di carboidrati. La secrezione salivare è quasi neutra

Nella saliva non sono presenti enzimi digestivi.

APERTURA DELLA BOCCA L’apertura boccale è piccola. L’apertura della bocca è ampia.

MOVIMENTI MANDIBOLARI

La mandibola presenta movimenti laterali, in senso antero-posteriore e sul piano verticale.

La mandibola presenta solo movimenti sul piano verticale.

MUSCOLI della MASTICAZIONE

Masseteri sviluppati e temporali ridotti. Temporali sviluppati e masseteri ridotti.

POSIZIONE degli OCCHI Laterale Frontale

INTESTINOL’intestino tenue può essere lungo fino a più di 12 volte la lunghezza del corpo.Il colon è lungo e complesso e può presentare anse.

L’intestino tenue può essere lungo da 3 a 6 volte la lunghezza del corpo.Il colon è semplice, corto e liscio.

STOMACO Lo stomaco è semplice o a camere multiple. La sua capacità è inferiore al 30% del volume totale del tratto digestivo.

Lo stomaco è semplice; la sua capacità è circa il 70% del volume totale del tratto digestivo.

ACIDITA’ STOMACO Lo stomaco secerne una quantità minima di acido cloridrico. In presenza di cibo il pH ≈ 4-5

L’acidità dello stomaco è molto elevata: in presenza di cibo il pH ≤ 1.

UNGHIE Le unghie sono tendenzialmente piatte; negli ungulati sono presenti gli zoccoli.

Presentano artigli affilati.

SPERIMENTARE L’INQUIRY

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2^ parte

““A cosa serve l’elevata acidità dello stomaco dei carnivori?”A cosa serve l’elevata acidità dello stomaco dei carnivori?”

TAKE-HOME MESSAGES

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3^ parte

IBSE E ABILITA’/COMPETENZE

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3^ parte

IBSE e PROCESS SKILLS

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3^ parte

DEFINIRE LE PROCESS SKILLS3^ parte

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Nelle situazioni reali le process skills sono generalmente applicate simultaneamente.

Per lavorare efficacemente con gli studenti, è utile avere definizioni distinte di ciascuna process skill.

Si possono formulare diversi elenchi di process skills più o meno lunghi e analitici.Elenchi relativamente ridotti sono più facili e ‘pratici’ da utilizzare, soprattutto in relazione alla valutazione.

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.

IBSE E PROCESS SKILLS

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.

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3^ parte

OSSERVARE

PORRE DOMANDEFARE IPOTESICOMUNICARE

FARE PREVISIONI

PROGETTARE SVOLGERE

INVESTIGAZIONI

OSSERVARE

IBSE E PROCESS SKILLS

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3^ parte

INTERPRETARE

FARE IPOTESI

FARE PREVISIONI

PROGETTARE SVOLGERE

INVESTIGAZIONI

OSSERVARE

INTERPRETARE

COMUNICARE

IBSE E PROCESS SKILLS

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3^ parte

ATTIVITA’ modificata Studenti Insegnante/Studenti

Insegnante

Chi determina la domanda di ricerca/ il problema? X

Chi determina il procedimento/il piano delle attività? X

Chi determina i risultati/la risposta? X

ATTIVITA’ non modificata Studenti Insegnante/Studenti

Insegnante

Chi determina la domanda di ricerca/ il problema? X

Chi determina il procedimento/il piano delle attività? X

Chi determina i risultati/la risposta? X

IBSE E PROCESS SKILLS

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3^ parte

PROCESS SKILLS Att. modificata Att. non modificata

Osservare X X

Formulare domande x

Fare ipotesi

Formulare previsioni X

Progettare e Svolgere investigazioni X X

Interpretare X x

Comunicare X X

DEFINIRE LE PROCESS SKILLS IN TERMINI OPERATIVI3^ parte

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“ … 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)

Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari (mariangelafontechairi@inwind.it/mariange.fontechiari@unicam.it)

DAL SAPERE AL SENSO DEL SAPERE La sfida delle competenze

Grazie per l’attenzione!