Inquiry Based Science Education: sviluppare competenze attraverso un apprendimento basato...
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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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
IL SIGNIFICATO DI INQUIRY
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
1^ parte
CARATTERISTICHE GENERALI
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
1^ parte
DEFINIZIONE OPERATIVA
Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari
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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
1^ parte
CRITERI per selezionare domande investigabili
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
1^ parte
DOMANDE INVESTIGABILI
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
“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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
“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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
confermativoconfermativo
LIVELLI DI INQUIRYcome può variare un’attività inquiry
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
1^ parte
SPERIMENTARE L’INQUIRY
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
2^ parteesplorare materiali
SPERIMENTARE L’INQUIRY
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
2^ parte
scheletroscheletro B B
formula dentaria3.1.4.2 / 3.1.4.3
VOLPEmolari carnassiali
SPERIMENTARE L’INQUIRY
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
2^ parte
SPERIMENTARE L’INQUIRY
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
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
Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari
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
Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari
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
Parma 10-9-12/ M.A. Fontechiari
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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
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
Parma 10-09-12 / M.A. Fontechiari
“ … 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 ([email protected]/[email protected])
DAL SAPERE AL SENSO DEL SAPERE La sfida delle competenze
Grazie per l’attenzione!