Obiettivi di apprendimento per le scienze sperimentali e didattica basata sull’indagine (inquiry-based science education).
Suggerimenti per “programmare per competenze”
Laureato in Scienze naturali. Insegna Scienze della Natura e Scienza della Materia presso l’I.I.S. “Savoia-Benincasa” di Ancona. Svolge un dottorato di ricerca in Scienze per l’ambiente e la salute pubblica presso l’Università di Camerino, con una tesi sull’apprendimento basato su problemi (ABP – PBL). Socio dell’Associazione Nazionale Insegnanti di Scienze Naturali, fa parte dei gruppi di lavoro su Riordino della scuola secondaria e Inquiry-based science education.
Il presente articolo è stato scritto per Linx Magazine e comparirà con il titolo “Per una didattica che parta dalle competenze” nel numero 7-2010 della rivista
A partire dall’anno scolastico 2010/2011, i nuovi ordinamenti previsti dal riordino del secondo ciclo di istruzione (1) e le norme riguardanti la certificazione da consegnare al termine dell’obbligo scolastico (2) richiedono ai docenti di impostare il lavoro partendo da obiettivi di apprendimento definiti in termini di competenze. Anche diversi rapporti internazionali (3, 4) invitano ad adottare una didattica basata su problemi e sull’inquiry (5, 6, 7) al fine di permettere agli studenti di raggiungere una reale comprensione del metodo scientifico o, meglio sarebbe dire, della “strategia della ricerca scientifica” (8). Sebbene ci siano scuole in cui si lavora secondo questa impostazione, i risultati dei test OCSE PISA indicano quanto ancora siamo lontani, a livello nazionale, dal dare priorità all’acquisizione di competenze (9, 10).
In questo articolo vengono riportati alcuni suggerimenti che possono essere utili ai docenti nel momento della stesura della programmazione di inizio anno. Infatti, sebbene per lavorare sulle competenze siano necessari, oltre ad una buona progettazione, anche un insegnamento ed una valutazione dei livelli di apprendimento congruenti con gli obiettivi, il momento della pianificazione iniziale risulta essere di fondamentale importanza.
Certamente, il contesto in cui ci dovremo muovere, a causa di una diminuzione delle ore dedicate alle scienze in gran parte degli indirizzi della scuola secondaria “riordinata”, non facilita affatto una didattica laboratoriale basata sull’inquiry e indirizzata all’acquisizione di competenze. Inoltre, le indicazioni nazionali per i licei e le linee guida (provvisorie) per gli istituti tecnici e professionali non sono certo strutturate in maniera da portare i docenti a programmare, lavorare e verificare per competenze. Al contrario, tendono, piuttosto, a privilegiare e a far consolidare un’impostazione basata prioritariamente sui contenuti (11). Ciò, oltre a non andare nella direzione auspicata nelle nuove norme, risulta anche un passo indietro rispetto a quanto si poteva leggere negli obiettivi di apprendimento di discipline innovative già in essere da parecchi anni quali, ad esempio, Laboratorio di Fisica e Chimica, Scienza della Materia, Scienze della Natura.
Ad ogni modo, nonostante e indipendentemente dalle nuove condizioni in cui ci troveremo ad operare dopo il riordino, credo che valga la pena impostare il nostro lavoro di insegnanti secondo i concetti di scienza per tutti, scienze contestualizzate ed inquiry-based science education, in quanto gli studenti, qualsiasi scuola essi frequentino negli ultimi anni dell’obbligo scolastico, hanno diritto a ricevere un’alfabetizzazione scientifica, in termini sia di concetti che di metodo, e a poter trattare temi che siano importanti e rilevanti per la loro fascia d’età (12).
Programmare partendo dalle competenze e dalle abilità
Il primo impegno che, come docenti, ci troveremo ad affrontare, all’inizio dell’anno scolastico, sarà impostare il piano di lavoro / la programmazione annuale. Innanzitutto, indipendentemente da quanto si possa leggere nelle indicazioni nazionali o nelle linee guida, non dobbiamo fare l’errore di iniziare pensando in termini di contenuti. Al contrario dovremo partire proprio dalle competenze che desideriamo che gli studenti acquisiscano al termine del percorso di studi durante il quale noi li accompagniamo.
Considerando però che l’acquisizione di una competenza non è facilmente rilevabile, risulterà più opportuno riferirsi ad altri indicatori che siano più facilmente misurabili, quali ad esempio le abilità. Ritengo, quindi, che sia utile iniziare individuando le abilità che afferiscono ad ognuna delle competenze che pensiamo di includere tra gli obiettivi di apprendimento. Nel riquadro 1 sono elencate diverse abilità che penso possano considerarsi comuni a tutte le scienze sperimentali. Sono raggruppate in tre grandi ambiti riferibili a competenze scientifiche che ritengo importanti per gli studenti del primo biennio del secondo ciclo di istruzione. Questo elenco e i passi descritti di seguito potranno essere d’aiuto al momento della progettazione, che si realizzerà, preferibilmente, a livello collegiale di dipartimento.
I. Innanzitutto dovremo selezionare le abilità sulle quali concentrare il nostro lavoro con gli studenti. Contemporaneamente, potremo anche differenziare tra le abilità che costituiranno obiettivo di apprendimento per il primo anno e quelle che lo saranno per il secondo (ad esempio, dal punto 3, classificare utilizzando criteri dati potrebbe essere un obiettivo del primo anno e stabilire categorie e criteri un obiettivo del secondo).
II. In questa fase non dobbiamo dimenticare di pensare anche al come le discipline scientifiche possono contribuire al raggiungimento delle competenze comuni a tutti gli assi culturali (punto 2.1 dell’allegato A al Regolamento per gli Istituti tecnici), in particolare a quelle, importantissime, riferibili all’apprendimento permanente. Quindi, anche per queste, occorrerà individuare nello specifico le relative abilità misurabili sulle quali lavorare.
III. Successivamente potremo iniziare a pensare agli argomenti da trattare. I contenuti disciplinari, infatti, costituiscono il mezzo indispensabile per poter lavorare su abilità e competenze, ma non ciò da cui partire. E lavorare sulle abilità, con contenuti scientifici specifici, porterà naturalmente anche all’acquisizione di conoscenze. Non c’è ragione di pensare il contrario, anzi, lavorando sulle competenze, spesso si forniscono proprio quegli strumenti che possono aiutare gli studenti nell’acquisizione autonoma di nuovi saperi (12). In sostanza, non viene dimenticata l’importanza delle conoscenze, ma muta solo la priorità degli obiettivi. Ciò implica, però, un cambiamento del punto di vista di partenza sin dal momento della pianificazione. Dovremo cercare di evitare l’errore di compilare elenchi di conoscenze senza che questi siano relazionati ad una delle abilità sulle quali abbiamo scelto di lavorare. In questa fase della programmazione, in cui iniziamo a considerare i contenuti disciplinari, dobbiamo, quindi, pensare al con che cosa far sviluppare o consolidare, negli studenti, le abilità selezionate in precedenza. Andremo quindi, ove possibile, a declinare in termini di contenuti disciplinari specifici, quelle abilità che erano espresse in maniera generica. Ad esempio, a classificare.. (3-b) si potrebbe aggiungere, a seconda dei casi, ..le piante con fiore, ..i legami chimici, ..i moti, oppure si potranno individuare le grandezze fisiche con le quali vogliamo che gli studenti sappiano operare (2-a) o specificare i linguaggi formali con i quali si intende lavorare (2-d). In questo modo si indicheranno automaticamente anche le conoscenze su cui lavorare. Sarebbe fuorviante procedere indicando prima le conoscenze e, poi, per definire le abilità, ripetere le stesse conoscenze anteponendo, ad esempio, verbi quali “descrivere” o “illustrare”. Questi in realtà descrivono un’unica abilità, indipendentemente dalla conoscenza a cui fanno riferimento. Spero che l’essermi dilungato su questo punto, renda più chiaro cosa intendo per “cambiare il punto di vista di partenza”.
IV. Per concludere il lavoro di progettazione, dovremo concentrarci anche sul come perseguire gli obiettivi di apprendimento che abbiamo fin qui definito. Andranno, cioè, individuate le attività e le strategie che si intendono mettere in atto. Ad esempio, per le abilità relative al punto 1 del riquadro, dovremo pensare a problemi/scenari sui quali chiameremo gli studenti ad indagare secondo la strategia della ricerca scientifica. Sempre in questa fase, sarà opportuno individuare percorsi didattici che integrino le diverse scienze sperimentali tra loro e con altre discipline quali, ad esempio, matematica, geografia o scienze e tecnologie applicate. Occorre tener conto che un approccio che parta da scenari reali o autentici (13, 14), non potrà far altro che agevolare l’integrazione tra le diverse scienze sperimentali, nonché facilitare gli allievi a far propria una comprensione del mondo reale che tenga conto sia della complessità dei sistemi che delle relazioni che intercorrono tra le varie componenti e tra i differenti processi. Al momento di scegliere i contenuti con cui lavorare, ma anche le abilità sulle quali concentrarsi, naturalmente, dovremo tener conto del tempo che abbiamo a disposizione. Si tenga presente che una didattica basata sull’inquiry necessità di tempi più lunghi di quella semplicemente trasmissiva, di contro, però, migliora la comprensione del “come funziona la scienza” (15). Dobbiamo quindi porci nell’ottica che, volendo utilizzare una didattica di tipo laboratoriale, ad esempio come quella suggerita anche nel Piano lauree scientifiche (16), con 66 ore (monte ore annuale comune alla maggioranza degli indirizzi), potremo svolgere, orientativamente, 3 o 4 moduli didattici all’anno.
Nel primo biennio, non potendo quindi svolgere un corso che comprenda tutti i concetti propri di una qualsiasi delle scienze sperimentali, nella scelta dei contenuti andrebbero privilegiati quelli che consentano di affrontare i nuclei fondamentali della disciplina e, allo stesso tempo, di trattare tematiche che siano importanti e rilevanti per i giovani. In questo senso, i temi riguardanti la salute e la sostenibilità ambientale possono esserci di aiuto, sia per aumentare l’interesse degli studenti sia per raggiungere gli obiettivi di apprendimento, in termini di conoscenze ed abilità.
Riquadro 1. Obiettivi di apprendimento comuni alle scienze sperimentali
1) Al fine di saper utilizzare modelli appropriati per investigare su fenomeni e oggetti e porsi con atteggiamento razionale e critico di fronte alla realtà, alle informazioni e alle loro fonti e riconoscere i criteri scientifici di affidabilità delle conoscenze, gli studenti dovranno essere in grado di:
a. identificare in fenomeni e oggetti osservati ciò che cambia e ciò che rimane costante;
b. distinguere l’informazione qualitativa da quella quantitativa e saper individuare quando è opportuno o possibile utilizzare l’una piuttosto che l’altra o entrambe;
c. porre domande significative e scegliere quelle più idonee da investigare;
d. formulare ipotesi;
e. progettare procedure sperimentali da eseguire in laboratorio;
f. progettare semplici ricerche sperimentali;
g. identificare i dati da rilevare per indagare su fenomeni o oggetti;
h. selezionare gli strumenti e i materiali idonei ed utilizzarli con la dovuta cura e nel rispetto delle norme di sicurezza;
i. ottenere dati con un grado di precisione adeguato all’obiettivo;
j. valutare l’opportunità di rivedere quanto progettato alla luce dei dati ottenuti e dell’eventuale errore riscontrato;
k. organizzare i dati in tabelle e scegliere gli strumenti più adeguati per analizzarli;
l. rappresentare graficamente i dati ottenuti;
m. identificare le relazioni tra variabili e le tendenze significative descritte dai dati ottenuti;
n. identificare evidenze che confermino o meno l’ipotesi di partenza e trarre conclusioni congruenti (implicazioni) con l’ipotesi iniziale e con i risultati ottenuti;
o. formulare nuove domande in base ai risultati ottenuti; p. cercare informazioni utilizzando mezzi informatici e tradizionali;
q. analizzare e comparare informazioni provenienti da diverse fonti, compresi altri studi riguardanti le sperimentazioni svolte;
r. analizzare criticamente notizie scientifiche per individuare eventuali omissioni o errori riguardanti i procedimenti usati e/o le informazioni comunicate;
s. distinguere tra opinioni, interpretazioni ed evidenze scientifiche.
2) Al fine di comprendere ed utilizzare un linguaggio scientificamente corretto (inclusi quelli formali) per analizzare e sintetizzare informazioni, spiegare fenomeni, comunicare idee e partecipare a discussioni, considerando i punti di vista differenti dal proprio e argomentando adeguatamente basandosi su evidenze scientifiche, gli studenti dovranno essere in grado di:
a. operare con grandezze fisiche e chimiche, utilizzando le relative unità di misura;
b. convertire valori da un ordine di grandezza ad un altro;
c. utilizzare correttamente la terminologia scientifica;
d. utilizzare i linguaggi formali delle discipline in maniera rigorosa; e. utilizzare schemi per sintetizzare informazioni; f. utilizzare mappe concettuali;
g. comprendere e utilizzare le informazioni contenute in tabelle;
h. comprendere e utilizzare le informazioni rappresentate in grafici,
i. comprendere e utilizzare le informazioni rappresentate su base cartografica, anche al fine di orientarsi sul territorio;
j. comprendere e utilizzare modelli di rappresentazione della realtà;
k. consultare e comprendere pubblicazioni a carattere divulgativo in cui vengono presentati risultati di ricerche scientifiche;
l. presentare in modo chiaro, sintetico e organizzato i risultati di ricerche di informazioni o di procedure sperimentali;
m. partecipare a discussioni di contenuto scientifico e confrontare le proprie idee con quelle di altri;
n. riconoscere i punti di vista alternativi al proprio;
o. giustificare le proprie scelte e idee basandosi sulle conoscenze scientifiche e/o sulle eventuali evidenze riscontrate.
3) Al fine di affrontare la comprensione di fenomeni e processi e prevederne le conseguenze, tenendo in considerazione la complessità dei sistemi e le relazioni tra le varie componenti, anche con lo scopo di adottare comportamenti responsabili nei confronti della persona, dell’ambiente e del territorio, gli studenti dovranno essere in grado di:
a. individuare i diversi elementi di un sistema;
b. classificare elementi (organismi / processi / strutture / relazioni) seguendo criteri forniti e specifici manuali;
c. stabilire categorie autoescludenti ed individuare criteri univoci per l’assegnazione degli oggetti alle categorie stabilite;
d. individuare le relazioni tra gli elementi di un sistema;
e. distinguere le cause e le conseguenze di un fenomeno, descrivendo i processi che le collegano;
f. riconoscere le proporzionalità che esistono tra variabili che descrivono lo stesso fenomeno;
g. scegliere formule, procedure o modelli idonei per rappresentare ed analizzare sistemi e fenomeni e per prevederne l’evoluzione;
h. proporre modelli applicabili a situazioni nuove;
i. riconoscere l’importanza rivestita dall’evoluzione dei viventi e della Terra nel descrivere lo stato attuale del pianeta a diverse scale di grandezza.
j. individuare comportamenti e progettare azioni orientate a minimizzare il consumo di risorse (acqua, materiali, viventi) ed a preservare gli ecosistemi naturali e la biodiversità, a livello sia locale che globale;
k. individuare comportamenti e progettare azioni orientate a minimizzare il consumo di energia e a contrastare i cambiamenti climatici;
l. descrivere e giustificare quali abitudini e comportamenti siano dannosi o vantaggiosi per la salute personale;
m. riconoscere l’incertezza relazionata ai processi chimici, fisici, biologici, geologici ed ecologici e la necessità di valutare i relativi rischi (ad es. rischio idrogeologico, inquinamento delle acque e dell’aria, inquinamento biologico, etc.) e di adottare il principio di precauzionalità per la salvaguardia della salute e dell’ambiente;
n. riconoscere la complessità dei problemi inerenti la realtà e saper integrare saperi e modelli teorici propri delle diverse discipline per cercare eventuali soluzioni.
Riferimenti
1 - Il Regolamento di riordino degli istituti professionali è contenuto nel DPR 15 marzo 2010, n. 87; quello per gli istituti tecnici nel DPR 15 marzo 2010, n. 88; quello per i licei nel DPR 15 marzo 2010, n. 89. I Regolamenti, i profili, i quadri orari, le linee guida, le indicazioni nazionali ed altri materiali sono reperibili su nuoviprofessionali.indire.it, nuovitecnici.indire.it, nuovilicei.indire.it
2 - DM n.9 del 27.1.2010, reperibile su www.indire.it/obbligoistruzione
3 - European Commission, Science Education NOW: A renewed Pedagogy for the Future of Europe, Luxembourg, Office for Official Publications of the European Communities, 2007. ec.europa.eu/research/science-society/document_library/pdf_06/report-rocard-on-science-education_en.pdf
4 - J. Osborne, J. Dillon, Science Education in Europe: Critical Reflections, London, The Nuffield Foundation, 2008. http://89.28.209.149/fileLibrary/pdf/Sci_Ed_in_Europe_Report_Final.pdf
5 - National Science Foundation, Inquiry, Thoughts, Views, and Strategies for the K-5 Classroom. Foundations, A monograph for professionals in science, mathematics, and technology education, 1999. www.nsf.gov/pubs/2000/nsf99148/pdf/nsf99148.pdf
6 - C. A. Chinn, B. A. Malhotra, Epistemologically authentic inquiry in schools: A theoretical framework for evaluating inquiry tasks, in «Science Education», 86 (2002), pp. 175-218
7 - J. M. Basey, T. N. Mendelow, C. N. Ramos, Current trends of community college lab curricula in biology: an analysis of inquiry, technology, and content, in «Journal of Biological Education», 34 (2000), pp. 80-86.
8 – E. Roletto, A. Regis, Metodo scientifico o strategia della ricerca scientifica?, in «Naturalmente», 21-2 (2008), pp. 8-14.
9 - OECD, PISA 2006, Science Competencies for Tomorrow’s World,Volume 1: Analysis, Paris, OECD Publications, 2006. www.invalsi.it/invalsi/ric.php?page=ocsepisa06
10 - V. Terreni, Scuola sempre uguale, sempre peggio, in «Naturalmente», 21-2 (2008), pp. 64-66.
11 - F. Pirrami, Considerazioni su linee guida e indicazioni nazionali previste dal riordino della scuola secondaria, in «Le scienze naturali nella scuola», 40-2 (2010).
12 - F. Pirrami, Apprendimento basato su problemi e inquiry, per una educazione scientifica contestualizzata, integrata e per tutti, in New Trends in Science and Technology Education: selected paper, a cura di G. Santoro, L. Menabue, Bologna, CLUEB, 2010, pp. 283-292.
13 - H. S. Barrows, The essentials of problem-based learning, in «Journal of Dental Education», 62 (1998), pp. 630-633.
14 - M. P. Jiménez-Aleixandre, El aprendizaje de las ciencias: construir y usar herramientas in Enseñar Ciencias a cura di M. P. Jiménez-Aleixandre A. Caamaño, A. Oñorbe, E. Pedrinaci, A. De Pro, Barcelona, Graó, 2003, pp. 13-32.
15 - M. D. Sundberg, M. L. Dini, E. Li, Decreasing course content improves student comprehension of science and attitudes toward science in freshman biology, in «Journal of Research in Science Teaching», 31 (1994), pp. 679-693.
16 - Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, Il Piano Lauree Scientifiche, Linee guida, documento congiunto dei Dipartimenti Istruzione e Università del 29.4.2010. www.istruzione.it/web/universita/progetto-lauree-scientifiche.