Come formare le competenze scientifiche a partire dalla Scuola dell'Infanzia

Autore/i del documento: 
Grado scolastico: 
Scuola dell'infanzia
Scuola Primaria
Anno: 
2006
Lingua: 
Italiano

La storia

  • Il progetto PRODEST -Le parole della scienza- nasce nella seconda metà degli anni ’90 nella regione Marche, su iniziativa di Giuseppe Valitutti, ispettore Miur, docente di didattica delle scienze all’Università di Urbino, nonché  autore di testi di chimica per la scuola secondaria superiore. Il progetto ha come obiettivo prioritario l’innalzamento dei notoriamente bassi livelli di competenza scientifica degli studenti italiani;
  • Di qui la creazione di un portale a libero accesso su cui i docenti possono trovare materiale per la  riflessione, la programmazione, la valutazione e  la formazione a distanza. Per le scuole della rete – che sono oggi 27 tra Università, scuole dell’infanzia, primarie e  secondarie di I e II grado- oltre la sperimentazione didattica secondo precisi protocolli, è prevista la periodica formazione in presenza e la coprogettazione.
  • Dal 2000 la rete collabora con J. Novak, noto teorico e sperimentatore delle mappe concettuali. Questa  collaborazione segna l’inizio di una nuova fase nella vita della rete: la sperimentazione degli effetti sulle competenze degli alunni  dell’uso delle mappe concettuali, che possono essere costruite anche per via informatica con cmaptools.

La cronaca e gli impegni futuri

  • Nel 2005 Prodest è stata presente con lavori realizzati da docenti ed alunni di scuole anche dell’infanzia e primarie della Rete, alla Prima conferenza mondiale sulle mappe concettuali e parteciperà quest’anno alla Seconda Conferenza Mondiale sulle mappe concettuali che si terrà in Colombia.
  • Attualmente, il portale della Rete è tra i siti consigliati dal MIUR per l’educazione scientifica e rientra tra le sperimentazioni finanziabili con PON.
  • Grazie all’impegno della Rete e del suo animatore, G. Valitutti, nel cinquecentenario della fondazione dell’Università di Urbino, il 12 maggio di quest’anno, verrà conferita la laurea Honoris Causa al prof. J. Novak. Nell’occasione, si terranno convegni ed incontri sulla formazione scientifica e tecnologica e sul suo potenziamento attraverso l’uso delle mappe concettuali.

L’ipotesi di sperimentazione

L’ipotesi sperimentale di PRODEST è la seguente:
per  migliorare i livelli di competenze scientifiche degli alunni delle scuole italiane, occorre implementare la formazione scientifica dei docenti in servizio nelle scuole dell’infanzia ed elementari attraverso un massiccio, duraturo  e semplice programma di sperimentazione didattica che prevede:

  • La continua collaborazione tra insegnanti di vari ordini e gradi di scuola (i docenti disciplinaristi in funzione di tutor scientifici dei docenti di scuola primaria e materna);
  • L’insegnamento,graduale nel corso dell’intero ciclo di studi materno-elementare e impartito  attraverso il metodo delle scienze sperimentali, delle c.d. “parole della scienza”, ossia dei 12 concetti individuati nel progetto come concetti trasversali a tutte le discipline scientifiche;
  • L’insegnamento del metodo delle  mappe concettuali fin dalla scuola dell’infanzia;
  • La sperimentazione del collaborative-learning, problem solving, LO nelle scuole medie e superiori.
  • Il miglioramento della formazione iniziale universitaria dei docenti.
  • In questa comunicazione ci occuperemo soprattutto dell’insegnamento delle competenze scientifiche a bambini di età compresa tra i 3 e gli 11 anni.

Prodest e gli elementi determinanti della competenza scientifica

sappiamo molto bene che le persone apprendono e che sono in grado di organizzare e trasmettersi le loro conoscenze. Quello che non sappiamo è quale sia esattamente l’origine della conoscenza..Mi sembra opportuno passare in rassegna alcune delle idee predominanti degli ultimi 300 anni, che continuano ancor oggi a influenzare l’insegnamento, l’apprendimento, l’organizzazione scolastica, la vita economica e la società. Vorrei innanzitutto presentare le idee filosofiche ed il pensiero epistemologico che guidano il nostro lavoro e rispondere alla domanda: da dove deriva la conoscenza?” (Novak, 2002, cit.)

Il progetto PRODEST deve molto al “costruttivismo umano” di Novak per il quale tutta la conoscenza è formata da concetti e proposizioni- tra i quali anche quelli riguardanti le strategie di apprendimento, i metodi di indagine e la dimensione affettiva ad essi associata. L’interazione costruttiva di pensieri, sentimenti e azioni è alla base dell’apprendimento significativo, anche di quello delle competenze scientifiche. La competenza scientifica viene definita come:
l’applicazione concreta delle conoscenze nella risoluzione dei problemi e nell’esecuzione dei compiti.

Per l’acquisizione di tali competenze da parte degli alunni, sono indispensabili i seguenti elementi:

  • Una buona competenza linguistica;
  • La significatività degli apprendimenti proposti dalla scuola ;
  • Un elevato livello di generalizzazione dei concetti (nodi concettuali o parole – chiave) usati nell’insegnamento scolastico;
  • Una professionalità docente riflessiva o di qualità.

Competenze scientifiche e competenze linguistiche

Il linguaggio è il fondamento del pensiero: “dare agli allievi la possibilità di costruire le proprie abilità sperimentali e creare un ambiente stimolante per l’apprendimento non sono condizioni sufficienti perché egli raggiunga la capacità di comprendere, leggere e scrivere di cose scientifiche” (dal Progetto Prodest).
Analoghe considerazioni sono state espresse dal gruppo di lavoro internazionale che ha messo a punto il  PISA. Esso ha identificato come fondamentali per l’acquisizione di competenze scientifiche i seguenti processi:

  1. Comprendere globalmente il testo
  2. Individuare informazioni
  3. Riflettere sul testo e interpretarlo criticamente

Competenze scientifiche e competenze linguistiche: “Ali per volare”

  • L’arricchimento delle competenze linguistiche richiede che l’insegnante  faccia  seguire all’esperimento in classe o alle sessioni di lavoro manuale, discussioni di gruppo  e  sessioni interamente dedicate alla lettura e alla scrittura. In tal modo, il curricolo scientifico diventa - specialmente nella scuola dell’infanzia e primaria -   il canovaccio intorno al quale si  costruisce un solido tessuto di competenze di base a cominciare dalla lettura e dalla scrittura, passando per il calcolo matematico e la sua logica formativa.
  • L’importanza basilare del linguaggio e la ricerca di strategie adatte al suo arricchimento giustifica la presenza del progetto “Ali per volare” all’interno del Progetto Pilota “Le parole della scienza”. Esso si prefigge di attivare una forte collaborazione tra scuola e famiglia sull’obiettivo prioritario della lettura come piacere.

L’apprendimento significativo

“L’apprendimento significativo è alla base dell’integrazione costruttiva di pensieri, sentimenti ed azioni e induce all’empowerment finalizzato all’impegno e alla responsabilità” (J. Novak- l’apprendimento significativo, ed Erikson 2002)

L’apprendimento significativo - contrapposto a quello meccanico, la cui ritenzione in memoria dura spesso il tempo dell’interrogazione..  - si verifica ogni qualvolta l’alunno ed il docente concordano e condividono il significato di un’unità di conoscenza. Esso richiede pertanto uno scambio di pensieri, azioni e sentimenti tra chi insegna e chi apprende: questo scambio o negoziazione di significati diventa positivo a livello emozionale e costruttivo intellettualmente allorquando gli studenti allargano le proprie conoscenze rispetto ad una porzione di sapere o ad un’esperienza. Viceversa, si rivela negativo o addirittura distruttivo quando emergono sentimenti di inadeguatezza o manca la comprensione. 

In sintesi: l’apprendimento significativo si verifica quando chi apprende mette in relazione le nuove conoscenze con quelle già possedute. La  qualità di questo apprendimento dipende anche dalla ricchezza concettuale del nuovo materiale da imparare. Quello di apprendimento significativo è il concetto chiave delle teorie dell’apprendimento della rete PRODEST.

Per esprimere sinteticamente i requisiti o elementi essenziali dell’apprendimento significativo, nella successiva slide vengono riportati i 7 principi dell’apprendimento individuati dalla National Accademy of Scienze degli USA (2002).

  1. La motivazione degli studenti all’apprendimento e la coscienza di sé interessano ciò che si è appreso, quanto si è appreso e quanta fatica verrà posta nell’apprendimento;
  2. Gli studenti hanno strategie, approcci e modelli di abilità e stili di apprendimento differenti che sono in funzione dell’ereditarietà e delle loro esperienze precedenti;
  3. L’apprendimento con comprensione è facilitato quando la nuova e l’esistente conoscenza sono strutturate intorno ai concetti portanti e ai principi della disciplina;
  4. Gli studenti utilizzano ciò che conoscono per costruire nuovi significati;
  5. L’apprendimento è facilitato dall’uso di strategie metacognitive che identificano, controllano e regolano i processi cognitivi;
  6. Le pratiche e le attività nelle quali le persone si impegnano mentre apprendono, modellano ciò che si apprende
  7. L’apprendimento è accresciuto attraverso il supporto di interazioni sociali

I concetti portanti delle scienze: le 12 parole-chiave della scienza  

L’apprendimento significativo, come si è visto, è facilitato dalla strutturazione delle conoscenze intorno ai principi e alle conoscenze fondamentali della scienza. A questo scopo i progetto “Le parole della scienza” ha individuato 12 parole –chiave (o nuclei concettuali)  trasversali a tutte le scienze e il cui significato sperimentale viene gradualmente insegnato fin dalla scuola dell’infanzia. Le 12 parole – chiave - che ,volutamente, sono definite solo in via intuitiva ossia attraverso le varie  esperienze scientifiche proposte- sono riportate nella tabella. Compito degli insegnanti è applicare tali concetti ai vari contesti disciplinari.

 

Oggetto

 

Proprietà

 

Materiale

 

Interazione

 

Sistema/Sottosistema

 

Variabile

 

Misura

 

Probabilità

 

Energia

 

Correlazione

 

Modello

 

Rapporto

 

Le strategie metacognitive: le mappe concettuali

 Le mappe concettuali sono un utile strumento per simboleggiare, ordinare,  e recuperare le conoscenze possedute. Esse trovano svariati impieghi in didattica: hanno, infatti, una funzione diagnostica – mettono in evidenza le conoscenze e le misconoscenze dei bambini e adulti intorno a determinati argomenti, esperienze o concetti- ; una funzione valutativa - permettono di valutare , oltre che gli apprendimenti degli alunni, anche l’efficacia delle strategie didattiche usate dall’insegnante-; una funzione di aiuto alla programmazione del docenti. In breve: le mappe concettuali sono un utile strategia metacognitiva per:

  1. Aiutare gli studenti a scoprire i concetti-chiave ed i principi contenuti nelle lezioni, nelle letture, nelle esperienze didattiche ..
  2. Aiutare i docenti ad organizzare le conoscenze per l’insegnamento.

Le mappe concettuali sono usate in tutte le scuole del progetto PRODEST allo scopo di favorire l’apprendimento significativo. Nel portale del progetto si trovano  svariate mappe elaborate con l’uno e l’altro intento.in particolare, i Idocenti di scuola primaria potranno giovarsi delle cosiddette “mappe esperte”, che  contengono i concetti chiave o i nodi concettuali relativi a determinati argomenti e campi disciplinari. Esse sono un  materiale indispensabile sia in fase di programmazione sia in fase di  valutazione degli alunni.

Costruire le competenze scientifiche nella scuola dell’infanzia e primaria: evocazione e mappe concettuali (1)

Negli anni, la rete di scuole PRODEST ha sviluppato una serie di suggerimenti  didattici  per favorire l’alfabetizzazione scientifica ed insegnare ai bambini/e dai 3 anni in su strumenti concettuali efficaci. Questo  è forse l’aspetto più innovativo delle attività della Rete ed anche la più conosciuta, a livello mondiale.  Nella conferenza mondiale sulle mappe concettuali tenutasi a Pamplona del 2005, i lavori presentati da PRODEST erano proprio lavori di scuole dell’infanzia ed elementari.
C’è innanzitutto da dire che  - prima di arrivare alla costruzione di strumenti mentali quali le  mappe  - nella scuola dell’infanzia gli insegnanti propongono ai bambini numerose esperienze di osservazione e manipolazione di oggetti e di descrizione – mediante i linguaggi iconico, verbale, musicale e cinestetico – delle proprietà degli oggetti visti e manipolati. Ma la solo percezione non basta a costruire apprendimenti significativi: accanto, anzi prima di essa, occorre un progetto, una domanda, uno scopo che hanno indotto il  bambino all’osservazione. In tal senso, il progetto è la chiave di accensione del processo mentale, ciò che consente di passare all’evocazione.

L’ “evocazione” è la procedura volontaria di ricostruzione mentale di tutte le percezioni che ci provengono dal mondo esterno attraverso ai sensi.
Attraverso di essa il bambino lentamente costruisce i significati di quanto  visto,toccato.. Insieme a questa procedura, nella scuola dell’infanzia si adotta il metodo delle mappe concettuali per fornire agli alunni efficaci strumenti mentali.

Come insegnare agli alunni a fare le mappe concettuali (2)

La  procedura usata per insegnare ai bambini della scuola dell’infanzia a costruire le mappe concettuali è molto simile a quella precedentemente descritta, della Gestione Mentale. Là lo scopo è quello di scoprire il comportamento, le abitudini  mentali possedute dall’allievo- soprattutto quello in difficoltà-  per aiutarlo a trasferire quelle efficaci agli apprendimenti scolastici. Con  la mappa concettuale, i concetti, le esperienze vengono organizzate simbolicamente e messi in relazione d’ordine ( dal più generale al più specifico). Anche qui le fasi fondamentali sono:

  1. Manipolazione di oggetti;
  2. Conversazione;
  3. Preparazione di disegni;
  4. Costruzione delle mappe concettuali.
     

L’insegnante svolge un ruolo fondamentale nell’acquisizione di questa strategia mentale:

  • Provocare le domande dei bambini;
  • Guidare la conversazione in classe;
  • Organizzare la classe durante la manipolazione e l’azione;
  • Favorire il disegno e poi la costruzione delle mappe da parte degli alunni  stando ben attenta a non dare risposte dirette che fermino l’attività mentale spontanea del bambino.

Mappe concettuali, learning objects e formazione delle competenze scientifiche

Un altro metodo usato dal progetto “Le parole della scienza” per favorire le attività di riflessione,formalizzazione e rappresentazione delle esperienze scientifiche e non, sono i learning objects.
Il punto di partenza del LO è una domanda o un argomento considerato rilevante dallo  studente o dalla comunità in cui vive. Ogni LO è composto da una o più foto digitali o filmati accompagnati da una scheda di descrizione per la catalogazione e da una mappa concettuale. Alla fine dell’anno scolastico, gli oggetti di apprendimento più significativi realizzati, andranno ad arricchire il portafolio delle competenze di ciascun allievo. Si allega qui una scheda di presentazione di un learning object costruito a partire dalla seguente domanda: Quali sono  i prodotti di combustione di una candela?

Titolo

La combustione di una candela

Obiettivi

Spiegare la combustione

Ambito scolastico

Scuola primaria, scuola secondaria di primo grado, primo biennio di scuola secondaria di secondo grado.

Prerequisiti teorici e sperimentali

Nessuno

Materiali

Due candele, una bacinella col coperchio di vetro, una soluzione di BTB blu preparata sciogliendo una punta di cucchiaino di Blu di bromotimolo in una bottiglia di acqua Pejo o Levissima naturale. Se il colore è troppo intenso, si può diluire con altra acqua oligominerale.

Descrizione della Procedura

In fondo alla bacinella di vetro si sistemano due candele. Si versa un piccolo strato di soluzione blu di BTB e si accendono le candele. Si copre il recipiente col coperchio di vetro.

Dati sperimentali

Gli allievi osservano il fenomeno e annotano i cambiamenti che avvengono nei recipienti.

Discussione e valutazione dei risultati

Dopo aver acceso le due candele e chiuso ermeticamente il contenitore col coperchio di vetro. Le candele si spengono e quindi si riaccendono più volte,  togliendo e rimettendo velocemente il coperchio. Il liquido, sul fondo del contenitore, cambia colore e diventa verde – giallino. Tale cambiamento di colore è dovuto alla anidride carbonica prodotta. Per verificare la correttezza di questa ipotesi, si versa in un bicchiere uno strato di BTB blu e quindi si addiziona acqua Levissima  frizzante, che contiene  in soluzione anidride carbonica. Si verificherà un cambiamento di colore quasi identico a quello della bacinella. Si nota anche l’appannamento del vetro del coperchio, segno quest’ultimo che la combustione della candela ha anche prodotto acqua.
Al termine della discussione gli allievi costruiscono la relativa mappa concettuale. 

Estensione dell’esperienza

L’esperienza si può estendere al ciclo di combustione degli alimenti nel nostro corpo (respirazione cellulare). La produzione della anidride carbonica, che si elimina col respiro, viene evidenziata soffiando a lungo con una cannuccia nel bicchiere col BTB blu e registrando i cambiamenti di colore.

La qualità dell’insegnamento

L’ultimo tra i fattori determinanti per la formazione di adeguate competenze scientifiche è la qualità professionale dell’insegnante. Essa ha un peso straordinario  nel determinare – anche nelle zone a rischio – il successo scolastico degli alunni. A questo riguardo, PRODEST si rifà al modello di istruzione di Collins chiamato “apprendistato cognitivo” che è stato costruito prendendo spunto dalle strategie degli insegnanti di qualità. In esso, l’alunno sarebbe un apprendista cognitivo che osserva il docente e gli eventuali esperti quando compiono gesti cognitivi  e riceve risposte immediate alle sue prestazioni. Gli studenti, poi, si confrontano tra loro e cercano di trasferire in altri campi le strategie di risoluzione dei problemi appresi. Nel modello di Collins l’apprendimento ed il pensiero sono attività sociali e l’azione mediatrice del docente riguarda le metodologie e non solo i contenuti.