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Intelligenza numerica e abilità di calcolo
Nicoletta PeriniLongarone, 10/4/2013
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Segnalazione di:
• 5 bambini per classe con difficoltà di calcolo• 5 - 7 bambini per classe con difficoltà di soluzione dei problemi… considerando che in ogni classe ci sono mediamente 25 alunni
+ 20% della popolazione scolastica
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IARLD (International Academy for Research in Learning Disabilities)
2,5 % della popolazione scolastica presenta difficoltà in matematica in comorbidità con altri disturbi
Discalculia evolutiva: 0,5 – 1%
19 % della popolazione scolastica = falsi positivi
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Nell’apprendimento matematico si intersecano diversi aspetti:
• la rappresentazione della quantità è sottesa a tutte le aree della matematica
• la soluzione di problemi e la geometria richiedono normalmente operazioni di calcolo
• il calcolo richiede la comprensione dell’operazione.
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Le scienze cognitive non parlano di una difficoltà in matematica in generale ma cercano di capire i processi implicati in ogni dominio specifico!!!
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COGNIZIONE NUMERICA
CALCOLO
PROBLEM SOLVING
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Conoscenza dei processi mentali
coinvolti
OsservazioneValutazione
Intervento dominio specifico
Le strategia didattiche per i bambini in difficoltà vanno bene anche per gli altri, ma non è vero il contrario!
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Errore
Qual è il processo cognitivo
coinvolto?
E’ un problema di distrazione?
Tipologia?
Tempi?
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SVILUPPO DELL’INTELLIGENZA NUMERICA
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Le abilità aritmetiche
• Saper leggere e scrivere i numeri• Contare oggetti in un insieme• Calcolare attraverso le quattro operazioni• Applicare queste abilità sul denaro• Dire orari e date• Trovare una certa pagina in un libro• Selezionare il canale televisivo
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Il processo di acquisizione di tali strumenti aritmetici è supportato soltanto da capacità
cognitive generali (ragionamento, memoria a breve termine, abilità spaziali)?
Oppure abbiamo capacità numeriche innate?
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NumerositàLa cardinalità di un insieme di elementi
MATEMATICA
Comprendere il principio di
corrispondenza uno a uno
Comprendere che gli insiemi di
oggetti hanno una numerosità e che questa si può
manipolare
Comprendere che gli insiemi sono
composti di elementi non
necessariamente visibili
Riconoscere piccole quantità senza contare
Le consuete operazioni aritmetiche dell’addizione, sottrazione, moltiplicazione e divisione possono essere definite in termini di operazioni su insiemi e sulla loro
numerosità.10
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Il processo di acquisizione di tali strumenti aritmetici è supportato soltanto da capacità
cognitive generali (ragionamento, memoria a breve termine, abilità spaziali)?
Oppure abbiamo capacità numeriche innate?
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Secondo diversi studi, sia gli animali che i neonati sono capaci di riconoscere le quantità
numeriche e sono in grado di distinguere gruppi di oggetti in base alla numerosità.
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Gallister e Gelman (1992) hanno ipotizzato che la conoscenza numerica
abbia delle basi diverse ed indipendenti da quelle che coinvolgono le competenze
linguistiche.
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DISCRIMINAZIONE DI QUANTITA’
I neonati sono in grado di discriminare insiemi di diversa numerosità.
Antell e Keating (1983)Starkey, Spelke e Gelman (1990)Van Loosbroek e Smitsman (1990)
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ASPETTATIVE ARITMETICHE Il possesso del concetto di numerosità
implica molto di più: il bambino di pochi mesi di vita non solo discrimina 2 insiemi in base al numero di elementi contenuti, ma possiede anche aspettative aritmetiche basate sul concetto di numerosità
Wynn (1992) 15
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Neonati e bambini di pochi mesi di vita sono in grado di percepire la numerosità di un insieme visivo di oggetti in modo immediato, senza contare.
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La capacità di percepire la numerositàdi un insieme visivo di oggetti in modo
immediato si chiama SUBITIZING.
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Quanti sono?
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Quanti sono?
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Quanti sono?
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Questo processo “funziona” con un massimo di circa 4 elementi.Quanto maggiore è il numero di elementi tanto meno preciso è il processo di identificazione numerica. In questo caso si parla di
STIMA DI GRANDEZZA.
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Si può parlare di Intelligenza Numerica, cioè...Si può parlare di Intelligenza Numerica, cioè...
Riassumendo…
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Questi dati ci dimostrano che
L’intelligenza di quantità è innata
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L’intelligenza numerica è..
25
La capacità di manipolazione di “intelligere” le quantità-ovvero manipolare, capire, ragionare, attraverso il complesso
sistema cognitivo dei numeri e delle quantità.
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Butterworth (1999; 2005): • È sostenitore della tesi innatista del “cervello
matematico”. Il Modulo Numerico (circuiti cerebrali specializzati) ha la funzione di classificare il mondo in termini di quantità numerica o numerosità
• Paragona la percezione della numerosità alla percezione dei colori, entrambe i processi sono automatici
• “… la natura fornisce un nucleo di capacità per classificare piccoli insiemi di oggetti nei termini della loro numerosità … per capacità più avanzate abbiamo bisogno dell’istruzione, ossia di acquisire gli strumenti concettuali forniti dalla cultura in cui viviamo”
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Il conteggio
In che modo i bambini imparano a contare?
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PROCESSI SEMANTICI
CALCOLO SCRITTO
CALCOLO A MENTE
CONTEGGIO
PROCESSI LESSICALI
PROCESSI PRE-SINTATTICI E SINTATTICI
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Natura vs Cultura «la natura fornisce un nucleo di capacità per classificare
piccoli insiemi di oggetti nei termini delle loro numerosità [...] per capacità più avanzate abbiamo bisogno dell'istruzione, ossia di acquisire gli strumenti concettuali forniti dalla cultura in cui viviamo» Butterworth (1999)
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Capacità innate Contare Acquisizioni matematiche
NATURA CULTURA
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Lo sviluppo delle abilità di conteggio
Gelman e Gallistel (1978), hanno elaborato la “teoria dei principi di conteggio” secondo la quale l'acquisizione dell'abilità di conteggio verbale è guidata dalla conoscenza innata di alcuni principi basati sulla competenza numerica non verbale.
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Quante sono?
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Ogni bambino avrà la sua caramella?
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Quante sono?
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Quante sono?
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Il conteggio (2-6 anni)• Il concetto di numero si evolve nell’acquisizione di
alcuni principi:• 1. Corrispondenza biunivoca (ad ogni elemento
dell’insieme deve corrispondere una sola parola-numero e viceversa);
• 2. Il principio dell’ordine stabile (le parole-numero devono essere ordinate in una sequenza fissa e inalterabile);
• 3. Il principio della cardinalità (l’ultima parola-numero usata nel conteggio rappresenta la numerosità dell’insieme).
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Leggere e scrivere i numeri
In che modo i bambini imparano a leggere e scrivere i numeri?
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PROCESSI SEMANTICI
CALCOLO SCRITTO
CALCOLO A MENTE
CONTEGGIO
PROCESSI LESSICALI
PROCESSI PRE-SINTATTICI E SINTATTICI
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Lo sviluppo della comprensione simbolica (Bialystock)
La comprensione avviene secondo questi stadi:1. L’apprendimento delle notazioni orali dei numeriI bambini recitano la sequenza appresa, ma non sanno distinguere gli
elementi sia nella scrittura sia nel semante corrispondente
2. La rappresentazione formaleLa capacità di riconoscere il nome verbale e la scrittura corrispondete al
numero risultano integrate
3. La rappresentazione simbolicaLa rappresentazione formale (nome e scrittura del numero) è integrata al
riconoscimento della quantità corrispondente38
Sistema oraleNumero che si dice “tre”
Sistema scrittoNumero che si scrive“3”
Semante corrispondente
3 mele
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Come la mente si rappresenta il numero?
Tre distinte rappresentazioni numeriche con codici:Visivo – arabicoVerbale (lessicale, fonologico e sintattico)Analogico
Ciascun codice è legato a specifici processi di input /output e implicato in specifiche abilità numeriche.
Il passaggio da un codice all’altro richiede la TRANSCODIFICA di input/output.
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Il modello del triplo codice (Dehaene e Cohen, 1995)
Codice analogico di quantità COMPRENSIONE SEMANTICA
CONFRONTO E CALCOLO APPROSSIMATIVO
Codice verbale FATTI ARITMETICI E
CONTEGGIO
Codice visivo-arabico
CALCOLO COMPLESSO
Processamento di n. arabi – compiti lessicali e sintattici
Via a-semantica o diretta
Processamento di Output verbaleInput uditivoCompiti lessicali e sintattici
Processi di
Subitizing e stimaCompiti di comprensione semantica
Operazioni non simboliche indipendenti dal tipo di inputRappresentazione semantica del N.Linea numerica
Calcolo approssimato e mentale complesso: spazio mentale visivo sul quale manipolare i numeri , attiva regioni neuronali attive nell’elaborazione analogica
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La semantica = il significato numerico dei numeri
• La grandezza numerica è rappresentata in modo analogico e visuospaziale.
• Metafora della linea numerica mentale: l’ipotesi prevalente è che i numeri siano rappresentati in modo topografico (i numeri contigui sono fisicamente vicini) e ordinati per grandezza lungo una linea che, almeno nella cultura occidentale, è orientata da sinistra a destra.
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LA LINEA NUMERICA MENTALE
Galton (XIX secolo): indagine su come persone normali si rappresentano i numeri:
• IMMAGINE VISIVA• COLORATI• DISPOSTI SU UNA LINEA
DA SINISTRA A DESTRA
LINEA NUMERICA MENTALE
da: Monja Tait, I.C. Arco 2010-2011- Formazione Erickson
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La sintassi (etimo = ordinare insieme) dei numeri
La COSTRUZIONE SINTATTICA dei numeri prevede l’unione di:• elementi lessicali primitivi (numeri dall’1 al 9, le decine, numeri
dall’undici al sedici)• miscellanei (“cento”, “mila”, ...)
Il sistema numerico lega (sintassi) le cifre per mezzo di regole • di tipo additivo (23=20+3)• di tipo moltiplicativo (2000 = 2X1000
Integrandole si posso produrre tutti i numeri in N (223=2x100+20+3).
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Il lessico: il “vestito verbale”, parlato e scritto, del numero
Riguarda la produzione di parole che definiscono correttamete il nome di ciascuna cifra contenuta in un numero.
Il problema, è che 4 non è sempre //quattro//, puo’ essere //quaranta//, //quattromila// oppure nel 14 è //quattror//
Nelle prime fasi di apprendimento i nomi dei numeri si possono confondere e 4 è letto //sette//, 6 //nove//
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ALCUNI ERRORI….
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Per quanto riguarda gli errori maggiormente commessi dai bambini nella lettura dei numeri, si possono distinguere:- errori a livello di lessico numerico, quelli cioè relativi alla produzione delle singole cifre, ma che non coinvolgono il loro posto all'interno del numero. Ad esempio: 4 / 7 leggo, scrivo o dico ad alta voce «sette» invece di «quattro»- errori di lettura a base sintattica, quelli cioè dovuti a difficoltà nel riconoscimento delle posizioni delle cifre all'interno del numero, legati pertanto alla sintassi interna del numero stesso.Ad esempio: 574 «cinquesettequattro» 20057 «duecentocinquantasette»
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Errori Semantici
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I PROCESSI DI CALCOLOIn che modo i bambini imparano a fare i calcoli?
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PROCESSI SEMANTICI
CALCOLO SCRITTO
CALCOLO A MENTE
CONTEGGIO
PROCESSI LESSICALI
PROCESSI PRE-SINTATTICI E SINTATTICI
I meccanismi di calcolo e manipolazione del sistema numerico possono avere origine solo nel momento in cui i meccanismi di riconoscimento pre-verbale della quantità si sono integrati con gli apprendimenti relativi ai sistemi di conteggio, lettura e scrittura di numeri arabici.
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Il conteggio è la prima strategia che il bambino utilizza per svolgere semplici addizioni.
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SUBITIZING CAPACITA’ DI CONTEGGIO
CAPACITA’ DI CALCOLO
Prima di procedere all’insegnamento delle procedure di calcolo bisogna assicurarsi che abbia ben automatizzato la capacità di conta.
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5+528+17
1228+135
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La capacità di calcolo è l’insieme dei processi che consentono di operare sui numeri tramite operazioni
aritmetiche
Nell’esecuzione di compiti aritmetici possono agire due tipi di strategie:
a) Strategie basate sul recupero mnemonico (CONOSCENZE DICHIARATIVE)
b) Strategie basate sui processi procedurali (CONOSCENZE PROCEDURALI)
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Le conoscenze procedurali sono
diverse nel caso del calcolo a mente e del calcolo scritto
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15+5
• Riconoscimento del segno• Riconoscimento dei dati• Recupero della memoria?
SI’ 20NO recupero delle regole procedurali
dell’addizione
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Calcolo a mente
Calcolo scritto
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Il calcolo a mente
STRATEGIE DI SCOMPOSIZIONE:Consentono di operare scomposizioni sui numeri
per ottenere operazioni intermedie più semplici
Es. 17+5 10+5+5+2=22
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ALTRE STRATEGIE?
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Il calcolo scritto
Le procedure ordinano la forma grafica della specifica operazione: l’incolonnamento dei numeri e la direzione spazio/temporale delle azioni
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Le unità si devono scrivere sotto le unità
Le decine si devono scrivere sotto le decine
Si procede da destra verso sinistra, prima si effettua il calcolo delle unità, poi delle decina
!!!!La regole del riporto!!!!
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43X2
X non è + 1° regola: “si inizia da dx.”2X3 (f.a.)2X2 (f.a.)
73X26 •X non è +•1° regola: “si inizia da dx.”•6X3 (f.a.)•Riporto (MdiL)•6X7 (f.a.)•Aggiungo il riporto: nella moltiplicazione le operazioni di addizione si alternano con quelle di moltiplicazione•2° regola: “metto il trattino”•2X3 (f.a.)•2X7 (f.a.)•Eseguo l’addizione utilizzando correttamente l’algoritmo
Esempio della complessità della procedura esecutiva della “x” con una o due cifre al moltiplicatore
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Lente procedure di conteggio
Applicazione di regole in modo
sempre più automatico
Esercizi ripetuti in modo sistematico
Presentare le procedure come strategie per eseguire i calcoli, mettendo l’accento e facendo sperimentare l’utilità della strategia.
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Il calcolo a mente
Come apprendono i bambini le strategie di calcolo a mente?
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PROCESSI SEMANTICI
CALCOLO SCRITTO
CALCOLO A MENTE
CONTEGGIO
PROCESSI LESSICALI
PROCESSI PRE-SINTATTICI E SINTATTICI
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Le strategie impiegate dai bambini per svolgere calcoli a mente seguono un certo percorso evolutivo e rappresentano una tappa fondamentale per il corretto apprendimento delle strategie e procedure per il calcolo scritto.
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ConteggioStrategie di
composizione/scomposizione.Ad es. 13+77+3+10
Recupero dalla memoria del risultato.
Ad es. le tabelline