PISA: il livello di competenza degli
studenti italiani in matematica,
lettura, scienze e problem solving
Rapporto 2003
La literacy scientifica
Il PISA identifica nel “sapere
scientifico” una delle competenze
indispensabili per la vita, e propone
quindi la “literacy scientifica” come
terza area di indagine da affiancare alle
competenze di lettura e matematica.
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
La 'literacy scientifica’ o
la competenza scientifica in Pisa
•
•
•
“La capacità di utilizzare conoscenze scientifiche, di identificare domande
(che hanno un senso scientifico) e di trarre conclusioni basate sui fatti, per
comprendere il mondo della natura e i cambiamenti ad esso apportati
dall’attività umana e per aiutare a prendere decisioni al riguardo". (OECD,
2003; trad it. 2004, p. 135).
Non più strettamente legata alle discipline e ai curricoli, si propone di
identificare e descrivere quegli elementi, comuni ai diversi curricoli e alle
diverse discipline scientifiche, che effettivamente rendano i giovani capaci di
affrontare i problemi legati a una vita quotidiana sempre più globalizzata e
sempre più dipendente dalla tecnologia
Non propedeutica rispetto a futuri studi specialistici, ma competenza risultante
da quell’insieme di conoscenze e metodologie di indagine che dovrebbero
permettere alla totalità dei cittadini, e non solo a quelli che diventeranno gli
scienziati di domani, di comprendere situazioni e di prendere decisioni nel
mondo reale, naturale e tecnologico, che ci circonda.
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
Tre dimensioni principali
• le conoscenze o i concetti scientifici, che si
riferiscono quindi a specifici ambiti di contenuto;
• i processi di pensiero propri della conoscenza
scientifica, che anche se chiamano in causa
conoscenze e concetti scientifici non vincolano la
risposta alla loro padronanza;
• le situazioni reali, che offrono il contesto al cui
interno le conoscenze e i processi vengono
valutati.
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
Alcuni degli ambiti concettuali
affrontati dalle prove PISA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Struttura e proprietà della materia
Cambiamenti atmosferici
Cambiamenti fisici e chimici
Trasformazioni dell'energia
Forze e movimento
Forma e funzione
Cambiamenti fisiologici
Controllo genetico
Ecosistemi
La Terra e il suo posto nell'universo
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
I processi scientifici proposti
dal Pisa
• Descrivere, spiegare e prevedere fenomeni
scientifici.
• Comprendere un’indagine di tipo
scientifico.
• Interpretare prove di carattere scientifico e
trarne conclusioni.
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
Campi di applicazione delle
scienze proposti dal Pisa
• Scienze della vita e della salute
• Scienze della Terra e ambiente
• Scienze e tecnologia
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
Livelli di apprendimento in scienze per
paese nel 2000
Michela Mayer
570
565
560
555
550
545
540
535
530
525
520
515
510
505
500
495
490
485
480
475
470
465
460
455
450
445
440
435
430
425
420
415
410
405
400
395
390
385
380
375
370
365
360
Repubblica di Corea
Giappone
Finlandia
Canada
Regno Unito
Australia
Nuova Zelanda
Austria
Repubblica Ceca
Media Paesi OCSE
Belgio
Germania
Polonia
Italia
Russia
Irlanda
Svezia
Francia
Stati Uniti
Islanda
Spagna
Norvegia
Ungheria
Svizzera
Danimarca
Liechtenstein
Grecia
Portogallo
Lussemburgo
Messico
Brasile
Pisa - INValSI
300
Finlandia
Liechtenstein
Michela Mayer
Rep. Ceca
Svizzera
Irlanda
Rep.
Slovacca
Federazione
Russa
Norvegia
Portogallo
400
Thailandia
Brasile
Tunisia
Francia
Federazione Russa
Austria
Stati Uniti
Islanda
Rep. Slovacca
Polonia
Germania
Ungheria
Irlanda
Svezia
Belgio
Portogallo
Danimarca
Grecia
Lussemburgo
Norvegia
Italia
Spagna
Turchia
Serbia e Montenegro (Ser.)
Thailandia
Messico
Regno Unito
Svizzera
Lettonia
500
Indonesia
450
Uruguay
Nuova Zelanda
Rep. Ceca
Paesi Bassi
Macao-Cina
Australia
Liechtenstein
Corea
550
Canada
600
Hong Kong-Cina
Giappone
Finlandia
Livelli di apprendimento in scienze per paese
nel 2003
Media
min i.c.
max i.c.
350
Tunisia
Pisa - INValSI
La scala delle competenze scientifiche
funzionali in Pisa
• La competenza scientifica è stata valutata nel 2003 sulla base di 35 item
di cui 25 identici a quelli usati nel 2000. I risultati ottenuti permettono di
costruire una scala al cui interno sono descritte le competenze
corrispondenti a diversi punteggi sulla scala.
• Il punteggio medio è convenzionalmente posto uguale a 500 punti con
una deviazione standard di 100 punti. I due terzi degli studenti dei paesi
dell’OCSE ottengono un punteggio compreso tra i 400 e i 600 punti.
• Gli studenti che ottengono punteggi alti – intorno ai 690 punti – sono
capaci di creare o utilizzare semplici modelli concettuali per fare
previsioni e per fornire spiegazioni; di analizzare indagini scientifiche per
comprenderne il progetto sperimentale o per identificare l’ipotesi da
verificare; di confrontare dati per valutare punti di vista alternativi o
prospettive differenti; di comunicare argomentazioni o descrizioni
scientifiche in modo dettagliato e preciso.
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
LA LUCE DIURNA
Leggi le informazioni e rispondi alle domande che seguono.
LA LUCE DIURNA IL 22 GIUGNO 2002
Oggi, mentre l’emisfero Nord
festeggia il suo giorno più
lungo, per gli australiani è il
giorno più breve.
A Melbourne*, in Australia, il
sole sorge alle 7:36 e tramonta
alle 17:08, per un totale di 9 ore
e 32 minuti di luce.
Confronta la giornata di oggi
con il giorno più lungo
nell’emisfero Sud
previsto per il 22 dicembre,
quando il sole sorgerà alle 5:55 e
tramonterà alle 20:42, per un
totale di 14 ore e 47 minuti di
luce.
Il Presidente della Società
Astronomica, Perry Vlahos, ha
spiegato che l’alternanza delle
stagioni nell’emisfero Nord e Sud
è legata all’inclinazione di 23°
dell’asse terrestre.
* Melbourne è una città australiana a una latitudine di circa 38° a sud dell’Equatore.
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
LA LUCE DIURNA
La figura rappresenta i raggi del Sole che illuminano la Terra.
Luce del
Sole
Terra
Supponi che a Melbourne sia il giorno più breve.
Rappresenta sulla figura l’asse terrestre, l’emisfero Nord, l'emisfero
Sud e l'Equatore. Metti il nome a ognuno di questi elementi.
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
LA LUCE DIURNA
• La correzione dell’item prevede un punteggio pieno (2 punti)
per chi riporta correttamente tutti gli elementi indicati, e un
punteggio parziale (1 punto) per chi ne riporta solo alcuni
essenziali o fa un errore.
• Il livello di competenza corrispondente all’item è di 720 punti
per chi risponde in maniera completa, e di 667 per chi risponde
in maniera parziale.
• In questo item il 10,6% degli studenti italiani ottiene un
punteggio pieno, rispetto a una media OCSE del 12,4%, mentre
il 16,4% (13,5% media OCSE) ottiene un punteggio parziale. Il
45% degli studenti italiani fornisce però risposte completamente
errate e il 28% non risponde.
• In Italia gli studenti che raggiungono un livello superiore a 600
sono nel 2003 il 14,5 %, mentre ad esempio in Finlandia sono il
29,2% e in Giappone il 33,4%.
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
Il diario di Semmelweis
•
"Luglio 1846. La settimana prossima incomincerò a lavorare
come “Herr Doktor” nel primo reparto della clinica di maternità
del General Hospital di Vienna. Sono rimasto agghiacciato dalla
percentuale di pazienti deceduti in questa clinica. Nell’ultimo
mese sono decedute non meno di 36 delle 208 madri, tutte a
causa della febbre puerperale. Dare alla luce un bambino è
pericoloso come una polmonite di primo grado."
• Queste righe tratte dal diario di Ignaz Semmelweis (1818 -1865)
illustrano gli effetti devastanti della febbre puerperale, una
malattia contagiosa che ha ucciso molte donne dopo il parto.
Semmelweis ha raccolto dati relativi al numero di decessi dovuti
alla febbre puerperale nel Primo e nel Secondo reparto.
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
I medici, tra cui Semmelweis, erano completamente all’oscuro della
causa della febbre puerperale. Ecco di nuovo il diario di
Semmelweis:
"Dicembre 1846. Perché così tante donne muoiono a causa di
questa febbre dopo aver partorito senza problemi? Da secoli la
scienza ci dice che è un’invisibile epidemia ad uccidere le madri. Le
cause possono essere mutazioni nell’aria o influssi extraterrestri o un
movimento della terra stessa, un terremoto.”
Oggigiorno ben pochi potrebbero considerare gli influssi
extraterrestri o un terremoto come possibili cause della febbre. Oggi
sappiamo che è legata alle condizioni igieniche. Ma ai tempi di
Semmelweis molti, perfino scienziati, lo pensavano! Semmelweis,
tuttavia, sapeva che era improbabile che la febbre potesse essere
provocata da influssi extraterrestri o da un terremoto. Per cercare di
convincere i suoi colleghi, mostrò i dati che aveva raccolto
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
Semmelweiss
Numero di decessi per febbre
puerperale ogni 100 parti
•
Supponi di essere Semmelweis.
Spiega (sulla base dei dati raccolti
da Semmelweis) perché è
inverosimile che la febbre
puerperale sia causata dai
terremoti.
•
……………………………...
•
In Italia, solo il 16,2% risponde in
maniera completa, poco più del 5%
in maniera parzialmente corretta, il
38,5% fornisce una risposta errata
mentre il 39,9% non risponde
rispetto ad un tasso di omissione
medio internazionale del 20%.
I Reparto
2 Reparto
1841
Michela Mayer
1842
1843
1844
1845
1846
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Pisa - INValSI
La scala delle competenze scientifiche
funzionali
•.Gli studenti che si pongono poco al di sopra della media
internazionale – intorno ai 550 punti – sono in grado di
servirsi di conoscenze scientifiche per fare previsioni e per
fornire spiegazioni; di distinguere i quesiti ai quali è
possibile rispondere per mezzo dell’indagine scientifica e
di identificare gli elementi che la caratterizzano; di
discernere informazioni pertinenti tra più informazioni
plausibili o all’interno di una catena di ragionamenti al
fine di trarre o valutare conclusioni.
•In Italia circa il 25 % degli studenti raggiunge i 550
punti, mentre il 50% si distribuisce tra i 415 e i 563 punti.
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
Semmelweis 2
•
Molte malattie possono essere curate utilizzando antibiotici. Negli ultimi
anni, tuttavia, l’efficacia di alcuni antibiotici contro la febbre
puerperale è diminuita.
Qual è la ragione?
A. Una volta prodotti, gli antibiotici perdono gradualmente la loro
efficacia.
B. I batteri diventano resistenti agli antibiotici.
C. Questi antibiotici costituiscono un rimedio solo contro la febbre
puerperale ma non contro altre malattie.
D. La necessità di questi antibiotici si è ridotta poiché negli ultimi anni le
condizioni della salute pubblica sono considerevolmente migliorate.
Il 51% degli studenti da in Italia la risposta giusta contro il 57%
dell’OCSE
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
CLONAZIONE
Nelle ultime righe dell'articolo si afferma che molti governi hanno già deciso di
vietare per legge la clonazione degli esseri umani.
Questa decisione può avere due motivi possibili che sono descritti qui di seguito.
Questi motivi hanno una base scientifica?
Fai un cerchio intorno a «Sì» o «No» per ciascuno di essi.
Motivo Scientifico?
Le persone clonate potrebbero essere più esposte ad alcune
malattie rispetto alle persone normali.
Sì / No
Le persone non dovrebbero assumere il ruolo di un Creatore.
Sì / No
In Italia ottiene il punteggio pieno il 69,4% degli studenti rispetto a una media
OCSE del 64%, con una percentuale di risposte corrette un po’ più alta per le
femmine rispetto ai maschi (73,2% rispetto a 65,4%).
Michela Mayer
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Pisa - INValSI
La scala delle competenze scientifiche
funzionali
•Gli studenti che si trovano ai livelli più bassi –
intorno ai 400 punti – sono capaci di ricordare
conoscenze semplici - relative a nomi, fatti,
definizioni - e di usare semplici conoscenze
scientifiche per trarre e valutare conclusioni.
•Quasi il 20 % degli studenti italiani si posiziona
al di sotto di questo livello.
Michela Mayer
20
Pisa - INValSI
Semmelweis 3
Semmelweis riuscì a ridurre il numero di decessi dovuti alla febbre
puerperale. Ancora oggi, tuttavia, questa febbre rimane una malattia
difficile da eliminare.
Le febbri difficili da curare rappresentano ancora ai nostri giorni un
problema negli ospedali. Molte misure di routine servono a tenerlo
sotto controllo. Una di queste misure è il lavaggio delle lenzuola a
temperature elevate.
Spiega il motivo per cui lavare ad alta temperatura le lenzuola
contribuisce a ridurre il rischio per i pazienti di contrarre una febbre.
• L’item è esemplificativo di un punteggio intorno ai 460 punti; il
70,4% degli studenti italiani ottiene il punteggio pieno, e scrive che
l’alta temperatura uccide i batteri o i microbi. Quasi il 23% però
rinuncia a rispondere e il 7% circa da una risposta sbagliata.
Michela Mayer
21
Pisa - INValSI
I risultati italiani nel 2003
• Anche nel 2003, come nel 2000, una parte del punteggio è stato perso per
omissione: gli studenti italiani scelgono, in percentuale significativamente
maggiore delle medie internazionali, di non rispondere ad alcune
domande, in prevalenza le domande a risposta aperta nelle quali si chiede
di argomentare, confrontare e discutere dati ed opinioni
• La mancata risposta alle domande aperte è nel 2003 in media superiore al
25%, con punte che arrivano al 52%, e con una omissione superiore alla
media OCSE anche per le risposte a scelta multipla, omissione che arriva
in alcuni casi all’8%.
• Non si tratta quindi di mancanza di conoscenze di base o di mancanza di
abitudine ai test (nelle risposte a scelta multipla le medie si avvicinano a
quelle internazionali), ma di disinteresse o di difficoltà ad applicare le
conoscenze scientifiche a situazioni concrete unite ad una mancanza di
abitudine ad esprimere ed argomentare la propria opinione utilizzando
concetti e processi scientifici.
Michela Mayer
22
Pisa - INValSI
Risposte mancanti nel 2000 alle
domande chiuse
16
14
12
10
Italia Risposte
mancanti %
8
6
Mondo Risposte
4
mancanti %
2
0
1
Michela Mayer
3
5
7
9
11
13
23
15
17
19
21
Pisa - INValSI
Risposte mancanti nel 2000 alle
domande aperte
60
50
40
Italia Risposte
mancanti %
30
Mondo Risposte
mancanti %
20
10
0
1
Michela Mayer
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
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Pisa - INValSI
Le differenze negli apprendimenti
scientifici in Italia
• Dovute all’Area geografica di appartenenza
• Dovute alla Regolarità degli studi (ripetere non migliora le
competenze)
• Dovute al Tipo di scuola (ma questo è effetto di una
canalizzazione fortemente correlata alle differenze socioculturali)
• Non dovute al genere: nel 2003 c’è una piccola differenza
a favore dei maschi, nel 2000 era a favore delle femmine,
in tutti e due i casi non era significativa.
Michela Mayer
25
Pisa - INValSI
Livelli di apprendimento in scienze per
area geografica, 2000
Michela Mayer
26
Pisa - INValSI
Livelli di apprendimento in scienze per
area geografica, 2003
Media
Errore standard
Nord Ovest
533
7.7
Nord Est
533
5.2
Centro
497
5.3
Sud
447
8.7
Sud Isole
440
6.0
TOTALE
486
3.1
Michela Mayer
27
Pisa - INValSI
Livelli di apprendimento in scienze per
tipi di istituto nel 2000
Michela Mayer
28
Pisa - INValSI
Livelli di apprendimento in scienze per
tipi di istituto nel 2000
Media
Errore standard
Licei
531
5.4
Istituti tecnici
491
5.5
Istituti professionali
423
5.4
TOTALE
486
3.1
Michela Mayer
29
Pisa - INValSI
Possibili cause dei risultati italiani
• la scarsa presenza delle scienze sperimentali nei curricoli della
scuola secondaria italiana – a differenza di molti altri paesi - sia in
termini di status sia in termini di ore;
• una visione ancora nozionistica delle scienze, con poco tempo
dedicato a momenti di indagine autonoma e ancora meno a riflessioni
sui limiti del procedere scientifico e sulla sua utilizzazione per
comprendere la tecnologia e i problemi di ogni giorno;
• una formazione universitaria anch’essa spesso nozionistica e che
solo recentemente sta affrontando il problema specifico della
formazione degli insegnanti;
• un’organizzazione delle cattedre e dei curricoli che esalta un
approccio quasi solo teorico e separa spesso l’insegnamento ‘teorico’
dalla ‘pratica’ di laboratorio.
Michela Mayer
30
Pisa - INValSI
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