Breve introduzione sull’importanza
delle attività laboratoriali e dell’uso di artefatti
nella didattica
Dalle Linee generali e competenze delle indicazioni nazionali delle Scuole Secondarie di Secondo grado si evince che il laboratorio, inteso nel suo senso più ampio, non come uno spazio fisico per svolgere esperimenti, ma come un ambiente in cui misurare, sperimentare, verificare anche attraverso i dati ottenuti con le misurazioni di strumentazioni altamente tecnologiche, anche in modalità a distanza, rappresenta un contesto naturale per stimolare l’attività di investigazione, le potenzialità di ricerca, l’analisi di calcolo. Un laboratorio inteso non come un “dove” ma come un “come”: non è il luogo che veicola il sapere ma è la metodologia che lo fa.
Per quanto riguarda la FISICA:
“In particolare, lo studente avrà acquisito le seguenti competenze: osservare e identificare fenomeni; formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi; formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione; fare esperienza e rendere ragione del significato dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli; comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive…..
La dimensione sperimentale potrà essere ulteriormente approfondita con attività da svolgersi non solo nel laboratorio didattico della scuola, ma anche presso laboratori di Università ed enti di ricerca, aderendo anche a progetti di orientamento.
In quest’ambito, lo studente potrà approfondire tematiche di suo interesse, accostandosi alle scoperte più recenti della fisica (per esempio nel campo dell’astrofisica e della cosmologia, o nel campo della fisica delle particelle)..”
Per la MATEMATICA:
“(…) In matematica, come nelle altre discipline scientifiche, è elemento fondamentale il laboratorio, inteso sia come luogo fisico sia come momento in cui l’alunno è attivo, formula le proprie ipotesi e ne controlla le conseguenze, progetta e sperimenta, discute e argomenta le proprie scelte, impara a raccogliere dati, negozia e costruisce significati, porta a conclusioni temporanee e a nuove aperture la costruzione delle conoscenze personali e collettive.”
Le indicazioni nazionali pongono in evidenza anche l’importanza degli strumenti tecnologici:
“Gli strumenti informatici oggi disponibili offrono contesti idonei per rappresentare e manipolare oggetti matematici. (…) Il percorso, quando ciò si rivelerà opportuno, favorirà l’uso di questi strumenti, anche in vista del loro uso per il trattamento dei dati nelle altre discipline scientifiche. L’uso degli strumenti informatici è una risorsa importante che sarà introdotta in modo critico, senza creare l’illusione che essa sia un mezzo automatico di risoluzione di problemi”.
Anche l’UMI, (l’associazione di matematici “Unione Matematica Italiana”), che è riferimento prioritario di interfaccia con il Ministero dell’Istruzione, ha pubblicato che “Il laboratorio di matematica si presenta come una serie di indicazioni metodologiche trasversali, basate certamente sull’uso di strumenti, tecnologici e non, ma principalmente finalizzate alla costruzione di significati matematici.
La costruzione di significati, nel laboratorio di matematica, è strettamente legata, da una parte, all’uso degli strumenti utilizzati nelle varie attività, dall’altra, alle interazioni tra le persone che si sviluppano durante l’esercizio di tali attività”.
Nella progettazione di percorsi sperimentali laboratoriali in primis si tiene conto delle dinamiche dell’apprendimento a cui ci si vuole riferire e a tale riguardo le attività previste nel percorso OCRA si inseriscono in una teoria dell’apprendimento di tipo costruttivista che fa capo a Vygotskij e rappresenta l’approccio metodologico che ha guidato la costruzione dei vari percorsi sperimentali presenti sul sito OCRA. Gli artefatti di cui si fa uso, siano essi fisici quali ad esempio il cubo, i rilevatori, l’hardware delle strumentazioni, o siano essi artefatti culturali quali i software per la decodifica dei dati, i modelli fisici o matematici, svolgono il ruolo di mediatori semiotici del sapere in quanto trasmissori di conoscenza nei processi di insegnamento-apprendimento in cui i formatori, i ricercatori, i docenti assumono il ruolo di mediatori culturali.
Al fine di fornire ai docenti qualche strumento pedagogico e didattico per sfruttare al meglio la ricchezza dei percorsi scientifici, daremo una breve descrizione del quadro teorico costruttivista a cui facciamo riferimento.
Quando durante un’attività didattica il docente veicola informazioni del sapere attraverso un oggetto che gode di opportune funzionalità, a tale oggetto viene attribuito l’importante ruolo di mediatore del sapere cioè trasmette allo studente informazioni e nozioni mediante una progettazione didattica predisposta dal docente. Nelle dinamiche di apprendimento c’è una volontà progettuale che trasforma l’oggetto nel suo utilizzo rendendolo artefatto. Dall’etimologia della parola artefatto, in senso classico “fatto con l’arte” dell’uomo, dunque oggetto costruito dall’uomo con la sua abilità per soddisfare una precisa esigenza. Anche gli animali sono in grado di costruire oggetti utili quali ad esempio le tane, le dighe o i nidi e sono in grado di utilizzare oggetti per risolvere necessità contingenti ad esempio bastoncini o sassi, ma gli oggetti che possono essere riferiti agli animali hanno un basso livello di complessità progettuale. Soltanto l’uomo ha raggiunto alti livelli di complessità nella progettazione di oggetti finalizzati a migliorare le proprie abilità sia fisiche (pensiamo agli utensili o alle armi) sia intellettuali e cognitivi (pensiamo all’uso del disegno e all’invenzione della scrittura) che hanno portato in un circolo virtuoso alcune comunità ad essere sempre più avvantaggiate e dunque dominanti. L’abilità dell’uomo di costruire artefatti ha determinato la costituzione di una società che evolve continuamente.
Gli artefatti si possono classificare in artefatti primari, cioè gli artefatti fisici, i prodotti impiegati per le attività umane e in particolare nella didattica possiamo inserirvi riga e compasso, abaco, orologio, telescopio, fino ai più moderni strumenti tecnologici come i rilevatori di particelle, computer e mezzi moderni di comunicazione. Agli artefatti primari sono susseguiti gli artefatti secondari, cioè gli artefatti simbolici ovvero quegli insiemi di segni che sono propri di ciascuna comunità ad esempio il linguaggio naturale, la scrittura, la pittura, dunque tutte le regole che identificano una memoria collettiva e costituiscono gli schemi cognitivi relativi agli artefatti primari e consentono di condividerne le informazioni. Si definiscono infine artefatti terziari i sistemi di regole formali ed astratte come ad esempio le teorie matematiche o i modelli fisici che vengono costruiti ed organizzati attraverso gli artefatti secondari.
Un discorso a parte meritano gli artefatti tecnologici che hanno avuto ed hanno tuttora un effetto dirompente per l’implementazione dell’elaborazione di sistemi e segni potenziando l’astrazione simbolica dell’uomo. In questi artefatti possiamo osservare la compresenza sia dell’artefatto fisico ovvero l’hardware (la struttura, l’oggetto), sia dell’artefatto secondario ovvero il software (l’insieme di informazioni che consentono l’utilizzo dell’oggetto) ed in sinergia consentono di risolvere classi di problemi molto più ampi mettendo a confronto un elevato numero di dati, elaborando in tempi rapidissimi simulazioni di possibili modelli di riferimento grazie all’enorme potenzialità di calcolo. In didattica gli artefatti tecnologici sono particolarmente efficaci perché consentono agli studenti di interfacciarsi alle informazioni da più punti di vista utilizzando vari registri comunicativi anche grazie alla comunicazione che avviene tra artefatti tecnologici dalle caratteristiche diverse.
Nella didattica ad ogni introduzione di un nuovo strumento o di una nuova tecnologia fa seguito un dibattito circa l’efficacia e la necessità di questa nuova opportunità, una ridefinizione dei curricoli e una revisione dei compiti che può avvenire sia in via sperimentale che per via normativa-dogmatica. Ma perché l’introduzione di nuovi artefatti nella didattica sia realmente di beneficio all’attività di insegnamento-apprendimento è necessario che l’artefatto sia utilizzato in maniera corretta per evitare che i contenuti veicolati dallo stesso siano evidenti solo ai docenti e nascosti agli studenti. A riguardo, lo psicologo pedagogista Vygotskij, padre del modello costruttivista, osservando il legame semiotico tra l’artefatto e la conoscenza e tra la conoscenza e l’artefatto ha analizzato i processi di apprendimento centrati sugli studenti ed ha descritto come l’apprendimento avviene nella Zona di Sviluppo Prossimale, uno spazio metaforico di interazione sociale tra individui più o meno esperti, in cui attraverso la collaborazione e la trasmissione di saperi e segni si sviluppa l’attività di problem solving e si determina l’interiorizzazione, ovvero la rielaborazione personale da parte dei discenti. Rabardel, ricercatore di ergonomia cognitiva, specifica e definisce il processo di Genesi Strumentale di trasformazione dell’artefatto (l’oggetto materiale o simbolico indipendente da chi lo utilizza) in strumento (l’artefatto arricchito di tutte le procedure e gli schemi d’uso, che dipende dunque da chi le usa).
Il docente deve dunque scegliere quali artefatti utilizzare e come, per far costruire agli studenti nuovi saperi in un processo di genesi strumentale. In questa scelta di percorsi educativi da attivare, l’insegnante può avvalersi delle proposte formative che provengono dagli enti di alta cultura e formazione, come le università e i centri di ricerca, che negli ultimi anni si sono attivati nel proporre modelli e percorsi per un coinvolgimento dei vari gradi scolastici nella costruzione di un curricolo verticale per favorire una collaborazione per sviluppare al meglio attività informazione per gli studenti.
Purtroppo la scarsa attenzione che per decenni è stata dedicata al rinnovamento delle forniture scolastiche ha determinato modesti investimenti in tecnologie sia tradizionali che innovative. Diventa dunque di prioritaria importanza la collaborazione tra i vari enti di formazione, in particolare la collaborazione delle scuole con l’università e con il mondo della ricerca per fare fronte al divario profondo tra le attività a scuola e nella vita reale. L’innovazione tecnologica apportata dai centri di alta cultura al sistema scuola fornisce una notevole quantità di materiali e stimoli che consentono di sviluppare nuovi percorsi ed approcci didattici alle discipline. Questo richiede d’altro canto che i docenti siano in continuo aggiornamento.
Le attività che vengono presentate nel sito di OCRA vogliono essere un contributo per una fruttuosa collaborazione con le scuole per progettare percorsi di alto profilo scientifico che i docenti possono riprendere in toto o modificare in base alle proprie esigenze didattiche e che sono facilmente fruibili da studenti degli istituti secondari superiori anche in maniera autonoma.
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