I problemi che problema! Il problem solving a scuola Pietro Di Martino [email protected] Firenze – 6 giugno 2013 Cosa è un problema? La definizione di problema Un problema sorge quando un essere vivente ha una meta ma non sa come raggiungerla Karl Duncker, 1945 Psicologia della Gestalt La definizione di problema Un problema sorge quando un essere vivente ha una meta ma non sa come raggiungerla Karl Duncker, 1945 problema / compito La definizione di problema Un problema sorge quando un essere vivente ha una meta ma non sa come raggiungerla Karl Duncker, 1945 Quale meta? Esempio di Von Neumann “Un problema sorge quando un essere vivente ha una meta ma non sa come raggiungerla” se il soggetto non raggiunge la meta Giudizio sulla razionalità della strategia non può prescindere dall’interpretazione dell’obiettivo FALLIMENTO per quel soggetto rispetto a quella meta Volevo prendere 8 alla verifica Ho preso 7 FALLIMENTO Ho preso 6 SUCCESSO Volevo prendere la sufficienza alla verifica La definizione di problema Un problema sorge quando un essere vivente ha una meta ma non sa come raggiungerla Karl Duncker, 1945 problema / esercizio Problema / esercizio Dipende dal soggetto Comportamento strategico Dipende dal momento Comportamento automatico ...nei problemi si devono prendere DECISIONI!!!! La definizione di problema Un problema sorge quando un essere vivente ha una meta ma non sa come raggiungerla Karl Duncker, 1945 ? problema / esercizio Si fa problem solving a scuola? L’errore non è sintomo di fallimento…a nzi! Il problem solving in classe IL PROBLEM SOLVING IN CLASSE Cosa è un problema per i bambini “Per me un problema è una cosa che non riusciamo mai a sciogliere e non si sà ne dove iniziare a scrivere ne dove finire come un serpente attorcigliato che non si sà in dovè la coda.” Silvia, 3E Cosa è un problema per i bambini “Per me un problema è uno svolgimento di cui bisogna riflettere, pensare. Ed è anche una lezione che si svolge nel quaderno di aritmetica, la parola problema mi fa venire in mente una cosa di cui ha bisogno di tempo, è una cosa che bisogna impegnarci capirla. Il problema è una cosa un po' difficile ma se un bambino mette bene i dati può capire facilmente. Si certo è uno svolgimento che se uno lo capisce bene, altrimenti non lo può più capire. Per me la parola problema è una cosa difficile che mi fa sentir male.” Luca, 4E Si fa problem solving a scuola? In particolare: Si fa problem solving attraverso l’attività usuale di soluzione di problemi? No! Nel risolvere un problema scolastico molti bambini sembrano procedere combinando numeri: • secondo strategie suggerite da parole presenti nel testo • secondo schemi risolutivi interiorizzati nella loro precedente esperienza scolastica • a caso Sembra mancare: • controllo sulle strategie • controllo sui risultati • un’effettiva ricostruzione della situazione problematica COMPORTAMENTI ‘PATOLOGICI’ ISRAELE Quale sarà la temperatura dell’acqua in un recipiente se metto insieme una caraffa d’acqua a 10° gradi ed una a 40° ? 10° + 40° = 50° GERMANIA Il signor Lorenz e tre colleghi partono per Bielefeld alle 9 e viaggiano per 360km fino a Francoforte, con una sosta di 30 minuti. I bambini delle ultime classi ‘rispondono’... STATI UNITI Un camion dell’esercito può portare 36 soldati. Se bisogna trasportare 1128 soldati alla loro base, quanti camion servono? 45.000 studenti "31 col resto di 12" (29%) "31" (18%) Su un battello ci sono 36 pecore. 10 muoiono affogate. Quanti anni ha il capitano? FRANCIA …i bambini ‘rispondono’!!!! Il miglior tempo di John nel correre i 100 m è di 17 secondi. Quanto tempo impiegherà a correre 1 chilometro? BELGIO Più del 95% delle risposte: 17x10=170 secondi 3% sono risposte ‘realistiche’: -È impossibile rispondere con precisione -Circa 3 minuti e mezzo -Sicuramente più di 170 secondi PROBLEMA SCOLASTICO PROBLEMA REALE …a livello di processi risolutivi: • razionali nel caso reale... • ...irrazionali nel caso scolastico Ma i problemi scolastici sono davvero simili ai problemi reali? Scrivevamo più o meno “la signora Pina ha lasciato il rubinetto aperto. Se fuoriescono 2 metri cubi di acqua l’ora, quante ore “ c ’ è un problema occorrono per allagare addosso alla gente, c’è il suo appartamento di un problema che si fa 400 metri cubi?” sul quaderno” [4P] Povera signora Pina! Spero per lei che abbia chiuso quel rubinetto prima di farsi sommergere! Gianna 3S PROBLEMA SCOLASTICO PROBLEMA REALE Carlo compra 1 quaderno e due penne spendendo in tutto 2 € . Se una penna costa 0,6 €, quanto costa il quaderno? Torno a casa e mi accorgo di non avere le chiavi Carlo compra 1 quaderno e tre penne spendendo in tutto 3,5 euro. Se una penna costa 0,75 euro, quanto costa il quaderno? PROBLEMA SCOLASTICO Torno a casa e mi PROBLEMA accorgo di non avere REALE le chiavi. Sono elencati tutti (e soli) i dati che servono L’individuazione dei dati è a carico del solutore L’esplicitazione dell’obbiettivo da raggiungere è in fondo: la DOMANDA Si devono risolvere problemi per qualcuno che ne conosce la soluzione Bastano pochi minuti per risolverlo Non si può interagire con la realtà Bisogna utilizzare le ultime conoscenze apprese di matematica Ci sono dati numerici, e ‘belli’ L’esplicitazione dell’obbiettivo da raggiungere è implicita, o è all’inizio Si affrontano in genere problemi che non sono già stati risolti Non è detto che si possa risolvere, e quanto tempo ci vuole C’è un’interazione continua con la realtà Non si sa a priori quali tipi di risorse dovranno essere utilizzate Se ci sono dati numerici, non sono necessariamente ‘belli’ PROBLEMA SCOLASTICO Sono elencati tutti (e soli) i dati che servono. L’esplicitazione dell’obbiettivo da raggiungere è in fondo: la DOMANDA TESTO Si devono risolvere problemi per qualcuno che ne conosce la soluzione Bastano pochi minuti per risolverlo. Non si può interagire con la realtà. Bisogna utilizzare le ultime conoscenze apprese di matematica. Ci sono dati numerici, e ‘belli’. SCELTE DIDATTICHE …DELL’INSEGNANTE Problemi reali e problemi scolastici verbali sono molto diversi rispetto ad alcune caratteristiche … ed in effetti i bambini ‘vedono’ problemi reali e problemi scolastici come due mondi separati Gli esempi dei bambini… Su di un’autobus salgono 738 persone. … [4.9 A] La mamma ha comprato una fetta di pane costa L 4000 il fornai gli fa lo sconto del 1%. Quanto spende? [5.9 A] In un parco ci sono 45 ochette. Ogni giorno il guardiano distribuisce per ogni ochetta 9 briciole di pane. Quante briciole mangeranno in una settimana? [3.3 A] Al Lunapark, per entrare volevano L 50.000 più i soldi del bruco, che volevano L 66.000 per 10 giri. Quanto devo spendere? [3.37 A] Gli esempi dei bambini… Mario a 10 funghi e Laura ne a 20. Domanda Quanti funghi ci sono in tutto?” [2.33 A] “Se Mauro ha 10 penne e Luca ne ha 40 quante penne in tutto?” [2.37 A] “Luca ha 5 palloncini e Lucia a 3. Quanti palloncini anno in tutto?” [3.59 A] “Luca ha 35 caramelle, Lorenzo ne ha 40 e franco ne ha 34. Problema Quante caramelle in tutto hanno i tre bambini?” [3.66 A] STRUTTURA DEL PROBLEMA SCOLASTICO Negli esempi portati dai bambini: alcuni elementi fissi alcuni elementi variabili MANCA: un’effettiva situazione problematica una struttura narrativa consistente Francesco 20 figurine. palline penne uova Martina aveva 12 Ne presta rompe perde regala 12 4. palline penne uova gli le rimangono? Quante figurine “Gabriele aveva 12 caramelle ne presta 10. Quante caramelle le rimangano.” [4.43A] PROBLEMA = CONTESTO CONTENITORE DI DATI + DOMANDA PROBLEMA Su un battello ci sono 36 pecore. CONTESTO 10 muoiono affogate. + Quanti anni ha il capitano? DOMANDA CONTENITORE DI DATI …i bambini rispondono! La sottrazione: prima elementare Dati numerici Parole chiave Lettura selettiva del testo Lettura selettiva del testo • Dati numerici • Parole chiave Quale sarà la temperatura dell’acqua in un recipiente se metti insieme una caraffa d’acqua a 10° e una a 40°? 10° + 40° = La dimensione narrativa Il legame contesto-domanda Il legame contesto - richiesta Il problema è più comprensibile: (a) se il contesto del problema ha un senso per chi deve risolverlo, in quanto ha a che fare con una situazione i cui protagonisti sono guidati da motivi e intenzioni che egli può comprendere, e (b) se la richiesta è coerente con questo senso Il legame contesto - richiesta Il problema è più comprensibile: (a) se il contesto del problema ha un senso per chi deve risolverlo, in quanto ha a che fare con una situazione i cui protagonisti sono se eilintenzioni contesto guidati da E motivi che egli può comprendere, e non ha un senso? (b) se la richiesta è coerente con questo senso …il bambino lo cercherà ‘fuori’: Il fatto che l’insegnante gli ha posto una domanda, e che ha l’autorità per farlo. Rispetto ai motivi delle persone protagoniste della situazione, prevalgono motivi esterni: i motivi “che portano lo sperimentatore a chiedere al bambino di fare il compito”, ed i motivi “che inducono il bambino a rispondere”. In base al senso esterno attribuito al compito, sarà la richiesta a prevalere, ed il contesto verrà letto in funzione di tale richiesta: diventerà così un contenitore dei dati necessari per rispondere alla domanda. Ne seguiranno in modo naturale comportamenti – potremmo dire scorciatoie cognitive – quali: il ricorso a parole chiave, i processi per prove ed errori, i tentativi di indovinare, … Il legame contesto - richiesta Il problema è più comprensibile: (a) se il contesto del problema ha un senso per chi deve risolverlo, in quanto ha a che fare con una situazione i cui protagonisti sono se la richiesta guidati daE motivi e intenzioni che egli può comprendere, e non è coerente? (b) se la richiesta è coerente con questo senso …il bambino si concentra sul contesto, e risponde ad un’altra domanda, una domanda coerente con il contesto CONTESTO DOMANDA Completa la DOMANDA storia… ‘’Un bosco è (…) un giardino dai sentieri che si biforcano. Anche quando in un bosco non ci sono sentieri tracciati, ciascuno può tracciare il proprio percorso decidendo di procedere a destra o a sinistra di un certo albero e così via, facendo una scelta a ogni albero che Si perde in un si incontra. In un testo narrativo il lettore è costretto a ogni momento a bosco narrativo compiere una scelta’’ Mette in gioco la conoscenza enciclopedica del bambino Completa la storia… Ogni volta che va a trovare i nipotini Elisa e Matteo, nonna Adele porta un sacchetto di caramelle di frutta e ne offre ai bambini, richiedendo però che essi prendano le caramelle senza guardare nel pacco. Oggi è arrivata con un sacchetto contenente 3 caramelle al gusto di arancia e 2 al gusto di limone. Se Matteo prende la caramella per primo, è più facile che gli capiti al gusto di arancia o di limone? All’arancia Completa la storia… Perché? Perché è il suo gusto preferito Perché ha guardato Se Matteo prendeva quella al limone ne rimaneva una sola e invece è meglio prenderla all’arancia Problema: In un prato ci sono 20 pecore, 7 capre, e 2 cani. Quanti anni ha il pastore? 20+7+2=29 ‘’Forse ad ogni compleanno gli hanno regalato un animale…’’ Completa la storia… Problema: In un prato ci sono 20 pecore, 7 capre, e 2 cani. Quanti anni ha il pastore? "Ho fatto un ragionamento particolare: il pastore se ha due cani per così poche bestie uno dei due cani forse gli serve perché è non vedente. Quindi deduco che abbia sui 70-76 anni" Completa la storia… Le proprietà di una storia (Bruner, 1991) In una ‘storia’ ci deve essere • un evento che si svolge nel tempo • (almeno) un personaggio animato Ad una storia non viene richiesto di essere vera, ma verosimile. Per 'verosimiglianza' si intende che quello che succede abbia un 'senso umano', cioè sia verosimile in base alla conoscenza delle cose del mondo che il lettore ha. La comprensione di una storia mette in gioco un pensiero di tipo narrativo, e non di tipo logico. Quindi le informazioni rilevanti per comprendere un problemastoria non sono necessariamente le informazioni necessarie per risolverlo. Da una ricerca di D’Amore et al. La ri-formulazione dei testi dei problemi scolastici standard Ad allievi delle scuole elementari e medie viene proposto il testo di un problema standard. Si richiede – senza risolverlo! – di riformularlo per proporlo ad altri allievi… …nel modo che ritengono migliore Tre operai impiegano 6 ore a fare un certo lavoro. Quanto tempo impiegheranno 2 operai a fare lo stesso lavoro? Tre operai fanno tutti i giorni un certo lavoro, tutti insieme, e ogni volta impiegano 6 ore. Ma uno di loro si ammala e non va a lavorare. Quel giorno, quindi, gli operai sono solo in 2, ma devono fare lo stesso lavoro. Secondo te, impiegheranno più tempo o meno tempo? Perché? Calcola quanto tempo impiegheranno Tre operai impiegano 6 ore a fare un certo lavoro. Quanto tempo impiegheranno 2 operai a fare lo stesso lavoro? Viene riformulato così… Queste modifiche del testo… • …non sono finalizzate a ‘facilitare’ i processi risolutivi, ad aumentare cioè le probabilità di ottenere risposte corrette riducendo la complessità del problema • sono invece finalizzate a restituire al contesto la complessità necessaria: per comprenderlo (tanto che il testo diventa più lungo) per ancorarlo saldamente alla richiesta ed in definitiva per basare su tale comprensione eventuali processi risolutivi Tre operai fanno tutti i giorni un certo lavoro, tutti insieme, e ogni volta impiegano 6 ore. Ma uno di loro si ammala e non va a lavorare. Quel giorno, quindi, gli operai sono solo in 2, ma devono fare lo stesso lavoro. Secondo te, impiegheranno più tempo o meno tempo? Perché? Calcola quanto tempo impiegheranno Non è un dato essenziale per risolvere il problema… Ma è un dato essenziale per comprenderlo! Tre operai impiegano 6 ore a fare un certo lavoro. Quanto tempo impiegheranno 2 operai a fare lo stesso lavoro? Tre operai impiegano 6 ore a fare un certo lavoro. Quanto tempo impiegheranno 2 operai a fare lo stesso lavoro? AIUTO! Mi fa male il piede! AIUTO Tre operai impiegano 6 ore a fare un certo lavoro. Quanto tempo impiegheranno 2 operai a fare lo stesso lavoro? POVERO GIACOMO POVERINO SI DEVE ESSERE FATTO TANTO MALE Le proprietà di una storia (Bruner, 1991) In una ‘storia’ ci deve essere • un evento che si svolge nel tempo • (almeno) un personaggio animato Quando il richiesto contesto di vera, ma Ad una storia non viene di essere verosimile.viola un problema Per 'verosimiglianza' si intende che quello che succede queste proprietà Zan abbia un 'senso umano', cioè sia verosimile in base alla parla didel frattura conoscenza delle cose mondo che il lettore ha. narrativa all’interno La comprensione di una storia mette in gioco un del contesto pensiero di tipo narrativo, e non di tipo logico. Quindi le informazioni rilevanti per comprendere un problemastoria non sono necessariamente le informazioni necessarie per risolverlo. Le fratture narrative all’interno del contesto ostacolano il processo di rappresentazione della situazione descritta ‘’ Non riesco a immaginare la scena perché non so quale lavoro fanno’’ Possono spingere a una rappresentazione diversa Possono inibire il processo di rappresentazione ‘’Non capisco come devo rispondere perché all’inizio gli operai sono 3 e poi diventano 2, non è spiegato molto bene’’ Indicazioni per la formulazione di un problema Se c’è una storia…della …cioè unasituazione situazione che evolve descritta nel tempo, e almeno un personaggio animato Per favorire la comprensione è importante che sia ben strutturata dal punto di vista narrativo ‘Le varie parti del testo devono essere collegate fra loro dal punto di vista narrativo (con nessi causali, cronologici, …) ‘Nel contesto narrativo, le informazioni e i dettagli narrativi devono avere senso CONCLUSIONI • Una maggiore attenzione alla formulazione del problema, alla sua struttura narrativa – oggetto di questo seminario – non può allora prescindere da un ripensamento globale su tutti questi aspetti. • In particolare gli effetti degli eventuali stereotipi della struttura narrativa possono essere bilanciati da una scelta adeguata della struttura matematica e delle modalità d’uso, in cui cioè vengono superati gli stereotipi di tali dimensioni. PROBLEMA SCOLASTICO Sono elencati tutti (e soli) i dati che servono. TESTO L’esplicitazione dell’obbiettivo da raggiungere è in fondo: la DOMANDA Il contesto non descrive una situazione problematica Il contesto è un contenitore di dati necessari per rispondere alla domanda SCELTE DIDATTICHE …DELL’INSEGNANTE CONTESTO Carlo compra un quaderno e due penne. Spende 2 €. Una penna costa 0,6 €. Quanto costa il quaderno? DOMANDA non è una situazione problematica! Carlo compra un quaderno e due penne. Spende 2 €. Una penna costa 0,6 €. Quanto costa il quaderno? Andrea deve comprare un quaderno ma non può andare in cartoleria. Chiede allora a Carlo di comprarglielo. Carlo però oltre al quaderno per Andrea compra per sè due penne da 0,6 € l’una. Spende in tutto 2 €. Quando Andrea gli chiede: ‘Quanto ti devo dare per il mio quaderno?’, Carlo non sa cosa rispondere. Come può fare Carlo a sapere quanto costa il quaderno di Andrea? I PROBLEMI VERBALI Hanno una tradizione molto forte Hanno una diffusione molto vasta In tutti i paesi i processi risolutivi messi in atto dagli allievi fanno osservare comportamenti ‘patologici’, in particolare un’apparente mancanza di ‘razionalità’ Le interpretazioni dei ricercatori • I problemi verbali standard presentano alcuni stereotipi, sia legati alla formulazione che alla struttura matematica: sono presenti tutti e soli i dati necessari per rispondere c’è sicuramente una e una sola soluzione i dati numerici presenti, così come quelli dei risultati, sono ‘semplici’ … …ma anche: • Responsabilità delle modalità con cui viene gestita in classe l’attività di soluzione di problemi: i problemi che l’insegnante assegna sono risolubili per lo più in poco tempo per risolverli è necessario applicare conoscenze di matematica apprese di recente l’obiettivo che l’insegnante si pone nel proporre problemi è in genere quello di valutare conoscenze e abilità, piuttosto che quello di consolidarle o addirittura introdurle o promuovere abilità di problem solving. Responsabilità dell’attività tradizionale di soluzione di problemi scarsi processi di controllo scarsa consapevolezza dei processi decisionali scarsa assunzione della responsabilità dei propri processi di pensiero… …dell’apprendimento • costruzione di un basso senso di autoefficacia • visione della matematica come disciplina di prodotti più che di processi OBIETTIVI Valutare conoscenze e abilità MODALITA’ D’USO Poco tempo A casa (in classe solo la verifica) Da soli L’insegnante corregge, risponde LA STRUTTURA MATEMATICA E’ del tipo “tutto o niente” Si devono combinare con operazioni tutti e soli C’è una e una sola soluzione i dati numerici presenti Si devono utilizzare conoscenze apprese di recente RIPENSARE L’ATTIVITÀ DI PROBLEM SOLVING Ripensare il problem solving in classe Il ruolo degli errori L’idea di successo: da risposta corretta a processi di pensiero significativi Il ruolo dell’insegnante L’insegnante: • Non corregge eventuali errori • Non suggerisce la risposta corretta Ma… • Fa domande per stimolare processi di pensiero: Cosa avete fatto? Cosa state facendo? Cosa pensate di fare? • Utilizza le potenzialità della ‘comunità di pratica’ per: sottolineare la varietà dei processi possibili sviluppare abilità di argomentazione negoziare significati Che tipo di problema? Come usarlo? Perché? Scelte didattiche …l’insegnante! Come usarlo? Scelte didattiche …l’insegnante! MODALITA’ D’USO Da soli Poco tempo A casa (in classe solo la verifica) L’insegnante corregge, risponde A gruppi Il tempo necessario In classe L’insegnante fa domande Che tipo di problema? Scelte didattiche …l’insegnante! LA STRUTTURA MATEMATICA Si devono utilizzare conoscenze apprese di recente Non si sa a priori quali conoscenze vanno utilizzate C’è una e una sola soluzione Ci possono essere più soluzioni, o anche nessuna Si devono combinare con operazioni tutti e soli i dati numerici presenti E’ del tipo “tutto o niente” I dati non è detto siano solo numerici. Non è detto che ci vogliano operazioni. E’ possibile l’esplorazione Perché? Scelte didattiche …l’insegnante! Perché fare problem solving • Sviluppa abilità metacognitive • Sviluppa: la capacità di prendere decisioni l’assunzione della responsabilità dei propri processi di pensiero… …dell’apprendimento • Favorisce la costruzione del senso di autoefficacia • Favorisce una visione delle discipline come discipline vive, di processi più che di prodotti OBIETTIVI Valutare conoscenze e abilità Costruire conoscenze e competenze la complessità viene vista come un ostacolo alla produzione di risposte corrette …un’adeguata complessità è necessaria per attivare processi di pensiero significativi Problema: Il giardino del signor Torquato Questo è il giardino del signor Torquato: Nella parte grigia egli ha piantato fiori e ha seminato a prato la parte bianca. Il signor Torquato osserva il suo giardino e si chiede: “Sarà maggiore la parte con i fiori o quella con il prato?” E voi che cosa ne pensate? Spiegate la vostra risposta. OBIETTIVI Promuovere un approccio problem solving Gli strumenti vanno introdotti dopo che l’allievo si è scontrato con la difficoltà di risolvere certi problemi Ciò può contribuire a dare un senso all’attività matematica: certi strumenti nascono per una esigenza (che può essere pratica, ma anche teorica) Un contro esempio La sottrazione: prima elementare Dati numerici Parole chiave Lettura selettiva del testo La sottrazione: prima elementare La sottrazione non è presentata come strumento significativo ma come codifica: il bambino può contare…e infatti conta! Il bambino ha tutto il diritto di sentirsi disorientato lui ha semplicemente contato Unica particolarità la parola chiave ‘restano’, tra l’altro con alcune criticità… La sottrazione: prima elementare In realtà al bambino NON è servita a nulla: lui ha contato! Si lega lo strumento ad una parola chiave… Si deve ricordare ‘a cosa serve’ qualcosa?!? Cecilia aiuta ad apparecchiare: tutte le sere prende i 5 piatti per la famiglia. Oggi mamma le dice: ‘stasera restano anche nonno e nonna’. Quanti piatti deve prendere Cecilia stasera? La sottrazione: prima elementare Quale sarà il senso di ciò per gli allievi? Si chiede di ricordare un concetto molto sofisticato, e probabilmente si pensa che i bambini non possano capire…infatti non si definisce, si nominalizza e basta La sottrazione: prima elementare Anche i problemi seguenti sono tutti dello stesso tipo: il disegno facilita la risposta corretta, ma devia completamente dal processo che si vorrebbe introdurre! La sottrazione: prima elementare Anche i problemi seguenti sono tutti dello stesso tipo: il disegno facilita la risposta corretta, ma devia completamente dal processo che si vorrebbe introdurre! Promuovere un approccio ‘’veramente’’ problem solving Gli strumenti vanno introdotti dopo che l’allievo si è scontrato con la difficoltà di risolvere certi problemi Dedicare un tempo specifico all’attività di soluzione di problemi Importanza di avere un repertorio di ‘bei’ problemi Costruzione di un CATALOGO di problemi FINE