IL METODO SCIENTIFICO:
usare il laboratorio per insegnare
le scienze
…per insegnare le scienze
Stato delle cose
• L’insegnamento scientifico in Italia, fino ad
oggi, non ha mai avuto particolare
attenzione.
• I risultati delle comparazioni internazionali
hanno rivelato una situazione di
preoccupante e diffusa mediocrità
Problemi
•
Allarmante livello delle conoscenze
scientifiche dei giovani
A due anni dalla conclusione degli studi secondari
superiori (ad esempio):
- biologia: confusione totale tra i concetti di “gene”,
“cromosoma”, “DNA”
- fisica, chimica: ricordo (parziale) delle formule ma non
il significato così come il campo di applicazione.
• A scuola le scienze annoiano
Impressioni dello studente
- insegnamenti difficili e noiosi
- spiegazioni di fenomeni lontano dalla realtà
- insegnanti più interessati alla nozione che
non al sapere
- apprendere “formule fatte” a scapito della
riflessione personale
• Insegnamento scientifico “troppo oscuro”
• Avulso dal contesto reale
• Non sviluppa un modo di pensare che possa
essere utile ad affrontare il mondo di
domani
• Strumento per selezionare gli studenti più
bravi
Errori che si perpetuano dalla materna
all’università
EPPURE
I bambini amano le scienze
Che succede in seguito?
I problemi sono diversi, tra questi non
c’è più la convinzione che esista un
legame tra progresso scientifico e
progresso umano
Nulla è perduto: delle soluzioni sono
possibili
• Obiettivo: trasmettere un sapere ed una
cultura che permetta di formare
dei cittadini consapevoli.
Come?
non esistono metodi miracolosi!
Sicuramente:
• Mettere “al centro” lo studente
chi è? cosa conosce? cosa ignora?
quali sono le sue aspettative?
• Ambiente didattico stimolante
• Percorsi didattici variegati
questi possono puntare su diversi aspetti:
• Importanza della sperimentazione
• Importanza della progettazione
• Impostazione giocosa
• Profilo storico
• Legame scienza-società
In particolare:
dimensione sociale delle scienze e delle tecnologie
idea: scienza e tecnologia rappresentano una
meravigliosa avventura dell’uomo con tutto quello
che ne consegue: successi, insuccessi, prospettive.
Ciò può avvenire tramite:
• Storia delle scienze
• Le grandi rivoluzioni scientifiche (evoluzione,
mutazioni genetiche, relatività,…)
• e degli uomini che ne sono stati autori:
Copernico, Mendel, Newton, Einstein,…
• Sviluppo della riflessione personale e di un
pensiero critico sul rapporto tra scienza e società
• del collegamento tra sapere scientifico e valori
morali (OGM, terapie genetiche, energia
nucleare,…)
Un unico fattore comune: l’ importanza del
LABORATORIO
Occorre ripensare l’ insegnamento
come?
Partendo dalla considerazione che
senza osservazione diretta e
coinvolgimento attivo dei ragazzi non
si insegnano le Scienze,
al massimo ci si limita a raccontarle.
Riflettere sul rapporto tra:
• Ipotesi teoriche - esperimento
• Osservazione – misura
• Metodi impiegati – suoi fondamenti
IL METODO SCIENTIFICO
Da “Il malato immaginario” di Moliere:
“Dottore perché il papavero fa
dormire?”
Il dottore non lo sapeva come non lo
sapeva nessuno a quel tempo, allora
risponde:
“E’ chiaro, perché il papavero ha la
vis dormitiva”
Immaginate, se piuttosto che rispondere in
latino lo avesse fatto in italiano, rispondendo
“perché è così”, tutti avrebbero capito che lui
non lo sapeva.
Aneddoto per sottolineare:
•Non si può spacciare per scienza una
sequenza di parole, anche difficili
•Ci sono delle questioni preliminari a
cui rispondere e questo fa parte del
metodo realmente scientifico
Quindi, la prima cosa che uno si deve
chiedere quando si trova di fronte ad un
fenomeno è: la descrizione del fenomeno.
Tornando alla questione del papavero,
la descrizione potrebbe essere: “c’è il
papavero, quando gli esseri umani
prendono gli estratti di papavero si
addormentano”
Il passo successivo corrisponde alla domanda.
“Perché?”
Una volta messa sul tavolo la
descrizione, per arrivare a capire
quello che abbiamo osservato, si
devono formulare delle ipotesi.
Ipotesi che devono, successivamente,
essere verificate.
Si eseguono, ove possibile, degli esperimenti,
cioè le riproduzioni artificiali dei fenomeni
osservati, per consentirne l’esame sotto più
attento controllo.
Prescindendo da caratteri occasionali che
ciascun fenomeno può presentare, si
misurano quelli significativi ed i dati
ottenuti formano i cosiddetti dati
sperimentali.
Se all’interno di questi dati si notano delle
regolarità, queste rappresentano quella nota
come legge scientifica.
Si passa quindi a formulare delle
ipotesi con lo scopo di spiegare,in
modo inequivocabile, i fatti osservati
e lasciandone prevedere dei nuovi da
verificare successivamente.
Se detta ipotesi risulta feconda da contenere
un numero sempre più ampio di osservazioni
ed esperienze, e tutte le verifiche abbiano un
esito positivo, essa viene acquisita come
teoria.
Tuttavia,essendo un prodotto della
mente umana, non si esclude, a priori,
la possibilità che, in seguito a nuove
osservazioni, la teoria possa risultare
errata tale da cambiarla o modificarla.
A volte, la spiegazione delle osservazione e dei
risultati sperimentali invece che essere formulata
in termini di teoria, viene presentata per mezzo
di analogie (a volte con il mondo reale) che
prendono il nome di modelli.
Il modello rappresenta un insieme di
affermazioni il cui scopo è di spiegare certi
fenomeni. Possono essere ideali se gli elementi
che li compongono sono entità teoriche , o reali
quando tali elementi appartengono al mondo
fenomenologico.
Per riassumere:
L’osservazione e l’esperimento rappresentano
sia il momento iniziale sia quello finale del
lavoro scientifico.
Fondamentale risulta il ruolo del
laboratorio e del processo di misura
Sul laboratorio nella didattica delle
scienze
Ciò che interessa lo studente
• Contatto con il fenomeno
reale
• Possibilità di intervenire
per modificare
• Capire come le cose
funzionano
• Acquisire tecniche
sperimentali (usare
strumenti e metodi)
Ciò che interessa l’insegnante:
• Obiettivi formativi nel campo delle conoscenze e
delle competenze
• Obiettivi addestrativi nel senso, ad esempio, di
capire lo strumento di misura, imparare a ridurre
gli errori
• Obiettivi riguardo allo sviluppo cognitivo nel
senso di conoscenza di una legge, capacità di
applicarla al di fuori del contesto proposto,
capacità di analizzare e sintetizzare i risultati
ottenuti
• Altre capacità: organizzare un lavoro di gruppo
lavorare in gruppo
comunicare i risultati ottenuti
Imparare in laboratorio: da raccontare al fare
Spesso il laboratorio non è efficace:
troppi esperimenti di verifica banali
esperimenti raccontati
A volte inadeguata esperienza sperimentale degli insegnanti
Negativo
• Fenomeni “sterilizzati”
• Approccio “a ricetta”
• Guida passo-passo
• Limitarsi a prendere dati
• Minimizzazione imprevisto
• …
Positivo
• Fenomeni realistici
• Approccio “a problema”
• Trasparenza di
obiettivo/procedura
• Piano, dati, analisi
• Imprevisto come risorsa
• …
E’ fondamentale che lo studente apprenda
l’arte dello sperimentare
Avere la capacità di selezionare i
“fatti buoni” sui quali impostare
l’attività:
“I fatti che ci occorre veramente
vedere non sono solo passivi, sono
maledettamente elusivi e starsene
impalati a “osservarli” non serve a
niente: Quel che ci occorre è imparare
a “cercarli” o ne avremo per un bel
pezzo!”
Sperimentare significa confrontarsi con il
comportamento reale di un sistema, con i
limiti della strumentazione, con la capacità di
configurare il sistema nelle condizioni più
vicine al modello teorico,
con l’analisi dei dati e
l’interpretazione dei risultati,con la
capacità di formulare ipotesi,…
Occorre fare uso delle esperienze di
laboratorio nella didattica se si vuole fornire
un insegnamento efficace che comporti un
apprendimento organico e completo della
disciplina.
In termini prettamente didattici le esperienze
di laboratorio hanno finalità diverse e quindi il
loro impiego può assumere connotati diversi.
Qualche parola sulle diverse topologie
didattiche di laboratorio:
Attività in aula attrezzata svolta dal docente in
collaborazione (se possibile) di un assistente
tecnico. Si dovrebbe:
•
•
•
•
Spiegare la funzionalità dell’apparecchio
Assemblarlo davanti agli studenti
Eseguire materialmente l’esperimento
Con l’aiuto degli studenti acquisire ed analizzare i
dati sperimentali
Studente comunque spettatore ma lezione dialogata e
non frontale
più partecipazione dello studente.
Valenza didattica dell’attività:
• Qualitativo, osservazione di un fenomeno come spunto
per introdurre un modello descrittivo
• Semi-quantitativo, verifica di un modello teorico senza
dare troppo peso alle incertezze sperimentali o cercando di
stimarne l’ordine di grandezza
• Quantitativo, verifica di un modello teorico (o analisi di un
fenomeno fisico o misura di una grandezza) con una analisi
completa dei dati sulla base delle misure prese dal docente.
Sulla misura nell’indagine scientifica