Pazienza,
Prudenza,
Perseveranza,
LE INVESTIGAZIONI, I PROBLEM –
SOLVING E LE CONNESSIONI FRA
CONCETTI E ABILITÀ
Giuseppe Valitutti
Università di Urbino ‘’Carlo Bo’’
La scienza è costruita
a partire da una serie
di fatti, come una casa
da una serie di pietre.
Ma una collezione di
fatti non è scienza,
come un mucchio di
pietre non è una casa.
Creare le
connessioni fra
quanto si
conosce e le
indagini o
investigazioni
in atto
Lo scopo principale
dell’insegnamento è quello
di creare spazi di
riflessione in classe e
abituare gli allievi a
collegare il lavoro
scolastico con la vita
esterna all’aula
Come gli studenti
vedono le
investigazioni
CHE COS’È L’INVESTIGAZIONE ?

1. Un progetto educativo
scientifico, centrato sulle
investigazioni e sui problemsolving, può garantire il successo
del PON Scienze ? Gli insegnanti
di scienze sanno che le
investigazioni sono importanti, ma
gran parte di essi non hanno
adeguate competenze per avviare
un insegnamento basato sulle
indagini e sui problem-solving
sperimentali.
CHE COS’È L’INVESTIGAZIONE ?

2. L’istruzione basata sulle indagini o
investigazioni pone l’allievo al centro del
processo di apprendimento.
L’apprendimento si costruisce
lentamente, a partire da domande, dalla
raccolta e dall’analisi dei dati e richiede
l’uso ripetuto del pensiero critico.
‘’Gli studenti di tutti i livelli scolastici,
dalla scuola dell’infanzia all’università e
in tutte le discipline scientifiche,
dovrebbero avere l’opportunità di usare
l’indagine scientifica per sviluppare le
abilità di pensiero e le strategie più
adatte per investigare, come le abilità
di porre domande, di progettare e
realizzare indagini, di usare strumenti e
metodi per raccogliere dati, di
analizzare criticamente le spiegazioni, a
partire dalle evidenze, di costruire
spiegazioni alternative, di comunicare i
risultati dell’investigazione scientifica’’.
CHE COS’È L’INVESTIGAZIONE ?

"Investigare è una modalità, per arrivare
all’apprendimento, la quale comporta un processo di
esplorazione del mondo naturale o materiale e si
realizza mediante la proposizione di domande e la
ricerca di risposte per la nuova comprensione."
(http://www.exploratorium.edu/IFI/resources/inquirydesc.html

L’educazione mediante investigazioni o indagini è
quella che crea le opportunità per gli studenti di
essere impegnati in un apprendimento attivo,
centrato sulle domande e sulla curiosità.
http://www.inquiry.uiuc.edu/whatsnew/workshop.php

Le investigazioni si riferiscono alle attività degli
allievi, durante le quali essi sviluppano la
conoscenza e la comprensione delle idee
scientifiche, nonché la comprensione di come gli
scienziati studiano il mondo naturale. National
Science Education Standards, p. 23.
L’investigazione è un processo attivo in cui lo studente
cerca una risposta alle domande, attraverso la raccolta e
l’analisi attenta dei dati sperimentali.
Griglia di Dudley Herron sulla natura delle esercitazioni – investigazioni
Tipo di
esercitazione
e/o
investigazione
Dimostrazione in
classe
Il problema o la
domanda sono
del docente
La procedura è
del docente
La
soluzione è
nota
Coinvolgimento
del docente
Si
Si
Si
Vario
Esercitazione
strutturata
Si
Si
No
Alto
Esercitazione
guidata
Si
Si
No
Moderato
Si/No
No
No
Minimo
No
No
No
Minimo
Investigazione in
collaborazione
Investigazione
aperta
AULA DI SCIENZE
Aula – laboratorio per facilitare la didattica
laboratoriale basata sulle investigazioni.
Strategie per
apprendere
Domandare
Elaborare
Investigare
Fare le connessioni fra
i concetti implicati
Discutere
Spiegare
Fare le connessioni
fra i concetti
implicati
Elaborare
Domandare
Come si costruisce la
comprensione – competenza
Discutere
Investigare
Spiegare
Una investigazione scientifica,
condotta da uno studente oppure
da uno scienziato, inizia da una
domanda oppure dall’osservazione
di qualcosa di interessante o
anomalo. Come è stato gonfiato
il palloncino dentro la beuta ?
Dalla domanda prendono forma le
riflessioni sul fenomeno e gli
allievi discutono per trovare le
ipotesi da investigare. Ecco
alcune ipotesi da discutere:
1. Si introduce il palloncino nel
recipiente e si gonfia ?
2. Il recipiente contiene uno
strato di liquido sul fondo,
perché?
Le osservazioni, la raccolta dei dati e le analisi dei fatti
investigati forniscono il contesto per sviluppare le
definizioni operative, i concetti scientifici, le abilità e la
comprensione di tutto il processo investigativo, che potrà
essere arricchito, ma solo dopo, dai nomi appropriati ossia
dal ‘’vocabolario’’. Appena gli allievi iniziano a costruire e a
comprendere le spiegazioni delle loro osservazioni e vogliono
sapere i nomi corretti di procedure e apparecchiature,
allora si può intervenire e le definizioni, associate con gli
eventi, diventano utili e significative. Insomma, le parole
sono la prova provata dell’avvenuta comprensione del
fenomeno. Perciò le definizioni, che nascono dalla diretta
esperienza, comportano la comprensione significativa
piuttosto che la memorizzazione di vuote parole
CHE COS’È
L’INVESTIGAZIONE ?
•È più complessa di una esercitazione
•Va la di là dell’esperienza manuale
•È la modalità di lavoro degli scienziati
•Dipende dal contenuto
•Non è adeguatamente definita
soltanto da 4 o 5 passaggi
•Comprende un ampio repertorio di
attività
Il caso dei tre alberi
Uno dei tre alberi del giardino della scuola ha perso quasi
tutte le foglie e la classe decide di studiare il caso.
I bambini discutono e formulano le seguenti ipotesi sullo
stato fisico dei tre alberi del giardino:
1. La perdita delle foglie ha a che fare con la luce del
sole.
2. La causa della perdita deve essere la troppa acqua.
3. La perdita delle foglie è dovuta all’acqua insufficiente.
4. Gli alberi sono diversi.
5. Alcuni alberi perdono le foglie prima degli altri.
6. Le foglie cadono perché ci sono veleni sul terreno.
7. I tre alberi hanno differenti età.
8. Gli insetti hanno invaso l’albero che perde le foglie.
9. L’albero è più vecchio degli altri due.
Allora decidono di investigare per trovare quale ipotesi è
la più accurata.
Come investigare
Le abilità fondamentali per avviare una investigazione sono le
seguenti:
1. identificare il problema da risolvere e le domande che guideranno
le investigazioni (gli studenti formulano una o più ipotesi e progettano
come risolvere il problema).
2. Progettare e condurre l’investigazione scientifica (usando le idee
centrali della disciplina, le apparecchiature necessarie, le precauzioni
di sicurezza personale ed ambientale, i collegamenti internet
eventuali).
3. Usare l’evidenza sperimentale e applicare la logica disciplinare e il
pensiero critico, per ricavare i dati necessari alla costruzione delle
spiegazioni e della comunicazione finale.
4. Formulare e rivisitare i modelli esplicativi dei fenomeni usando
l’evidenza, la logica e il pensiero critico.
5. Analizzare le spiegazioni alternative dei modelli e negoziare, dopo
discussione coi propri colleghi, il modello interpretativo migliore.
6. Fare le connessioni fra i concetti, comunicare e difendere le
spiegazioni scientifiche negoziate, sia in forma orale che in forma
scritta.
Strategie Metacognitive
•Fare
domande
•Progettare l’investigazione
•Identificare i concetti principali
coivolti nel processo investigativo
•Fare connessioni fra i concetti,
anche mediante una mappa
concettuale
•Raccontare le investigazioni
•Confrontare e comparare i
risultati
•Elencare le prove a favore e
contro di una spiegazione
Fare connessioni
Attivare la precedente conoscenza per fare connessioni
prima, durante e dopo l’investigazione
Il significato delle parole
+ l’Esperienza = Inferenza
Fare connessioni
Nell’apprendimento con comprensione, il discente forma
multiple e intricate connessioni fra i concetti che sta
studiando in classe e, successivamente, fra i concetti
scolastici e quelli reali. In questo modo, lo studente
riesce a fondere insieme ‘’l’apprendimento con
comprensione’’ con la necessità di ‘’fare connessioni’’ fra
i concetti in suo possesso. Tale visione pone il processo
mentale del ‘’fare connessioni’’ al centro delle attività
di apprendimento che si praticano in classe in scienze e
matematica.
Fare connessioni
Zohar (2006) definisce 4 modalità con cui i pensatori
usano le interconnessioni: vedere le connessioni fra i
fenomeni, che si vogliono studiare e comprendere, e il
contesto in cui avvengono; vedere le connessioni fra i
fenomeni e se stessi; connettere le proprie
rappresentazioni mentali con le proprie emozioni, il
corpo e le proprie azioni; vedere ogni atto cognitivo
come una costruzione realizzata in collaborazione con
gli altri (allievi, docenti, genitori, altre persone).
Tutte le ricerche suggeriscono di realizzare le
connessioni fra i fenomeni e quanto si sta facendo
con la propria mente, per spiegare il fenomeno
(pensiero critico e metacognizione).
Problem – solving e
creatività
È importante sottolineare che la creatività nel problem
solving può, secondo Livne e Milgram (1999), essere
espressa a più livelli. Al livello più basso gli allievi risolvono
i compiti soffermandosi sui dettagli, mentre al livello medio
essi possono integrare e vedere la sottostante conoscenza.
Al livello più alto gli studenti risolvono i problemi attraverso
la ricerca di soluzioni più generali ed alternative (Polya,
1990).
IL PUNTO PIÙ IMPORTANTE DA TENER PRESENTE, SE SI DECIDE DI
RISPONDERE ALLE DOMANDE DEGLI ALLIEVI, È QUESTO: LE
INVESTIGAZIONI CONDUCONO A UNA PIÙ PROFONDA COMPRENSIONE E
A UN MAGGIORE TRASFERIMENTO DI CONOSCENZA. SICCHÉ CONVIENE
UTILIZZARE SEMPRE STRATEGIE INVESTIGATIVE PER TROVARE LE
RISPOSTE AI QUESITI.
 Obiettivi:





Considerare la scienza come una “modalità per
conoscere.”
Sviluppare la consuetudine ad ‘’apprendere mediante
investigazioni’’.
Comprendere le relazioni fra fatti scientifici e società.
Cotruire un portfolio di risorse investigative.
Usare il computer come uno strumento investigativo.
MC DERMOTT – FISICA
 Soltanto
il 15% di
1000 studenti danno
una corretta risposta
e sistemano le
lampadine secondo
l’ordine decrescente
di luminosità.
1. Qual è l’ordine di
luminosità in (a) ?
2. Qual è l’ordine di
luminosità in (b) ?
MC DERMOTT – FISICA

Il corso di Physics by Inquiry propone un curriculum
basato sul laboratorio, per aiutare gli allievi a sviluppare
una coerente struttura concettuale. Il corso non
presenta definizioni e non fornisce spiegazioni. I moduli
propongono esperimenti strutturati, esercizi, domande
che si prefiggono di impegnare gli allievi, attivamente,
nella costruzione di importanti concetti, di modelli
qualitativi, per poi applicarli al mondo esterno.
L’approccio è tipico di una investigazione guidata, in cui
prevalgono i modelli e le spiegazioni qualitative.
MC DERMOTT – FISICA

Gli studenti, guidati dalle domande e dagli esercizi, conducono
investigazioni aperte, realizzano semplici esperimenti,
discutono le loro ricerche, confrontano e comparano le loro
interpretazioni, collaborano con gli altri colleghi e con
l’insegnante per costruire i modelli qualitativi, che possono
aiutarli nelle osservazioni ulteriori e nelle previsioni. Grande
importanza è data alla spiegazione del ragionamento, sia orale
che scritta. Il docente non sale in cattedra per fare lezione,
ma pone domande e motiva gli allievi a pensare criticamente
su quanto stanno facendo con le proprie mani. La risposta del
docente alle domande degli allievi non è mai diretta, ma è
costituita da altre domande, le quali costringono gli allievi a
riflettere sul proprio pensiero e a fare le connessioni giuste
per arrivare, da soli, alla risposta corretta. Le domande che
richiedono ragionamenti qualitativi e spiegazioni verbali sono
essenziali per la valutazione dell’apprendimento degli allievi.