Una prima efficace descrizione della struttura della conoscenza è stata data da Bruner (1966) secondo cui gli studenti dovevano essere capaci di rappresentare i fenomeni a tre distinti livelli: l'enattivo, l'iconico e il simbolico. L'enattivo si riferisce ai fenomeni che possono essere osservati, riguarda la dimensione dell'esperienza percepita attraverso i cinque sensi. Il livello iconico si riferisce alle rappresentazioni interne, ai modelli, mentre il livello simbolico si riferisce alle rappresentazioni astratte: linguaggio, simboli, definizioni, formule utilizzate per descrivere i fenomeni. Per una comprensione effettiva dei fenomeni è necessario saperli rappresentare a tutti e tre i livelli. Nel 1991 Johnstone ha proposto un modello analogo per la conoscenza scientifica chiamato "I tre livelli concettuali della comprensione scientifica". I tre livelli identificati da Johnstone sono il livello macroscopico, il livello sub-microscopico e il livello simbolico. Al livello macroscopico lo studente fa esperienza del fenomeno attraverso dimostrazioni e esperienze di laboratorio, il livello sub-microscopico studia i fenomeni che avvengono al livello di molecole e atomi [Gabel (1999) nell'ambito della didattica della chimica ha proposto di rinominare questo livello chiamandolo livello particellare], il livello simbolico si riferisce alle formule scientifiche, alle equazioni, alle definizioni. Recentemente Hitt & Townsend (2004) hanno proposto di rinominare il livello sub-microscopico in livello del modellamento dato che tutte le rappresentazioni a livello molecolare e atomico fanno ricorso a modelli per rappresentare i fenomeni, inoltre questa terminologia permette di estendere questa rappresentazione a discipline diverse dalla fisica e dalla chimica, la biologia ad esempio utilizza modelli per descrivere i processi e le strutture a livello subcellulare, e a diversi livelli di scala ad esempio permette di includere i modelli atmosferici utilizzati in meteorologia. Consideriamo ad esempio il concetto di reazione chimica: può essere comunicato a livello macroscopico sottolineando come le sostanze possono avere o non avere la tendenza a dare una data reazione, può essere comunicato a livello di modello evidenziando come gli atomi che costituiscono le molecole si riarrangiano durante una reazione e può essere comunicato a livello simbolico attraverso la equazione chimica che descrive la reazione bilanciata. Dal momento che la rappresentazione a livello di modello e la rappresentazione simbolica hanno una natura astratta è più probabile che per queste rappresentazioni si formino delle misconcezioni. Hitt, A., and J.S. Townsend. 2007. Getting to the core issues of science teaching: A model-based approach to science instruction. Science Educator 16(2): 20–26
Entrambi questi metodi didattici sono focalizzati nell'insegnare coinvolgendo gli studenti in una attività di ricerca. Presentano dei tratti in comune e degli aspetti specifici.
Sono entrambi caratterizzati dai seguenti aspetti:
1) L'apprendimento è guidato dalla risoluzione di problemi a soluzione aperta ovvero problemi in cui non esiste una unica risposta corretta. 2) I problemi/casi e i progetti sono contestualizzati in situazioni specifiche (reali o simulate). 3) Gli studenti sono autonomi nel lavoro, investigatori e risolutori di problemi in piccoli gruppi 4) L'insegnante adotta il ruolo di facilitatore dell'apprendimento, formulando domande pertinenti, strutturando compiti significativi, guidando il processo di apprendimento e promuovendo un ambiente di scoperta che porta a migliorare la struttura delle conoscenze e le abilità sociali.
Piuttosto che avere l'insegnante che comunica fatti e poi verifica la memorizzazione degli stessi, i metodi PBL insegnano a applicare la conoscenza in nuove situazioni. I fautori di questi metodi ritengono che:
1) Sviluppano il pensiero critico e le abilità creative 2) Migliorano l'abilità di problem-solving 3) Aumentano la motivazione 4) Aiutano gli studenti ad apprendere e a trasferire la conoscenza in nuove situazioni 5) Possono essere utilizzati come organizzatori per progettare l'intero curricolo.
Tra le critiche formulate a questi metodi la principale è che gli studenti, lavorando autonomamente alla ricerca di una soluzione, non capiscono quali aspetti teorici sia realmente importante imparare, soprattutto in aree in cui non hanno esperienze pregresse, quindi diventa fondamentale verificare le preconoscenze degli allievi. Un'altra critica è che consumano molto tempo riducendo significativamente il programma che può essere svolto.
Relativamente agli aspetti specifici dei due metodi il project based learning è caratterizzato da:
essere multidisciplinare
fare ricorso a un fenomeno da investigare o casi/problemi reali
portare alla realizzazione di un prodotto o di una prestazione
Il problem based learning è caratterizzato da:
essere spesso monodisciplinare
fare ricorso a problemi reali oppure a simulazioni costruite intorno a casi o scenari immaginati
richiedere meno tempo rispetto al project based learning
portare spesso alla semplice proposta di una soluzione al problema, comunicata in forma scritta o orale.
Per entrambi i metodi i riferimenti teorici possono essere fatti risalire al lavoro di John Dewey il quale riteneva che la didattica deve fare appello agli istinti naturali degli studenti di investigare e di creare (Delisle 1997). Il problem based learning in particolare è stato inventato nel 1960 alla medical school della McMaster University in Canada.
Quest'anno in due classi di liceo classico e due di liceo scientifico ho utilizzato il metodo della flipped classroom. In sostituzione delle spiegazioni ho prodotto una serie di video pubblicati nella mia pagina di youtube:
corredati da audio e materiale grafico resi disponibili nel sito http://stival-edu.blogspot.it. Quello di cui voglio parlare però, è come ho utilizzato il tempo in classe. Una buona parte se ne è andata in richieste di spiegazione da parte degli alunni e in interrogazioni per verificare che il materiale fosse stato visionato, il restante, circa venti minuti per ogni lezione, è stato dedicato ad una attività di approfondimento sulla comprensione del testo scientifico.
Questo lavoro è centrato sulla analisi e sulla classificazione del testo studiato a partire da un elenco di concetti che hanno una valenza metacognitiva e che ho chiamato concetti soglia, ispirandomi all'idea dei threshold concepts di Jan Meyer e Ray Land. La finalità del lavoro è di abituare gli allievi a comprendere il testo con gli stessi strumenti cognitivi che utilizzano gli esperti della disciplina; chi è esperto infatti, quando legge un testo scientifico lo analizza istintivamente a partire dalle categorie elencate nei concetti soglia. Non fanno così gli adolescenti che non possiedono ancora una rete di nodi concettuali sufficientemente sofisticata da cogliere immediatamente la struttura alla base del testo. L'idea fondante di questa attività è che esercitandosi nella analisi del testo a partire dagli stessi concetti utilizzati dai lettori esperti possono accelerare lo sviluppo delle competenze necessarie per comprendere il testo secondo modalità esperte.
I concetti li trovate in parte elencati nel video seguente:
I concetti riportati nel video sono quelli presentati ad inizio anno, successivamente vengono introdotti concetti meno frequenti e vengono definiti ulteriormente i concetti già presentati aggiungendo eventuali attributi. Agli allievi viene chiesto inizialmente di analizzare il testo capoverso per capoverso e di classificare il contenuto attribuendolo ad uno dei concetti soglia. Quando gli allievi hanno preso dimestichezza con l'esercizio vengono introdotte come ulteriori voci per la classificazione quattro diverse tipologie di spiegazioni, in modo da poter classificare anche quelle parti di testo che non hanno una natura descrittiva ma sono essenzialmente esplicative.
Le tipologie di spiegazioni proposte sono:
spiegazione di causa-effetto, in cui vengono descritte le cause o le conseguenze di un fenomeno
spiegazione definizione, in cui viene data la definizione di un concetto,
spiegazione attributo, in cui vengono descritte le caratteristiche di un fenomeno
spiegazione semplice, per classificare tutte quelle parti di testo in cui non vengono descritti concetti soglia né vengono spiegati fenomeni, ad esempio le introduzioni.
Dopo cinque mesi di lavoro i concetti utilizzati sono aumentati, li riporto nella lista seguente:
Sistema Processo (eventualmente stazionario, non all'equilibrio, reversibile, irreversibile) Processo ciclico Modello Struttura (eventualmente omologa o analoga) Comportamento Funzione (eventualmente fisiologica o adattativa) Vincolo Gradiente Flusso Classificazione. Il testo analizzato inoltre non viene più suddiviso capoverso per capoverso, viene invece lasciato agli allievi il compito di identificare le suddivisioni a partire dal contenuto stesso.
All'esercizio di analisi viene affiancato un esercizio di rielaborazione attraverso le mappe concettuali, nel quale si chiede di effettuare una analisi del testo e successivamente di riportare i contenuti identificati in una mappa concettuale, stabilendo delle relazioni tra i concetti precedentemente classificati nelle categorie dei concetti soglia.
L'analisi si può applicare anche a quelle attività di laboratorio in cui viene studiato un modello, il modello stesso può essere analizzato in termini di struttura del modello e di processo modellizzato, si può chiedere inizialmente agli allievi di identificare strutture e processi e poi di analizzarli ulteriormente attraverso gli altri concetti soglia. Quello che ho verificato è che attraverso questa analisi riescono a descrivere i processi modellizzati senza una precedente spiegazione del docente ma unicamente con una guida, ad esempio con una discussione basata sul metodo socratico. Successivamente agli allievi viene chiesto di redigere una relazione a partire dalle categorie di analisi dei modelli definite da Gentner D. e Colhoun J., in Analogical processes in human thinking and learning. In B. Glatzeder, V. Goel, & A. von Müller (Vol. Eds.), On Thinking: Vol. 2. Towards a Theory of Thinking, pp 35-48. Springer-Verlag, a questo aspetto però, dedicherò un altro post.
