La metodologia Inquiry-Based Science Education

L’Inquiry-Based Science Education (IBSE), ossia educazione scientifica basata sull’investigazione, non si può definire un vero e proprio metodo pedagogico, ma piuttosto indica, sulla base del modello costruttivista, una modalità di approcciarsi all’insegnamento e all’apprendimento delle Scienze, partendo da una attenta riflessione sui contenuti fondamentali da imparare, con la libertà di implementarli in vari modi, ma sempre tenendo conto dello stile di apprendimento degli studenti. I primi studi sull’Inquiry e sul metodo IBSE risalgono agli anni ’70-’80 (Driver, 1985), ed i risultati positivi ottenuti hanno fatto si che nel 1996 il National Research Council lo abbia introdotto tra protocolli di insegnamento per gli Stati Uniti, e dieci anni dopo lo stesso è stato fatto anche l’Europa. A tutt’oggi è considerato dalla maggior parte dei ricercatori in didattica come una delle strategie di insegnamento più efficac i. L’obiettivo principale che spinge a utilizzare l’Inquiry nella didattica è quello di arginare lo scarso interesse degli studenti verso la fisica e verso la matematica e migliorarne le performances, che appaiono negative in generale, e in particolare in Europa ed in Italia, soprattutto per la fascia d’età compresa tra gli 11 e i 16 anni.

Un grosso sforzo si sta compiendo per divulgare le buone pratiche basate sull’IBS E, per mostrare come gli attuali curricula scolastici possano essere modificati in modo da valorizzare le potenzialità di questo metodo nel sensibilizzare e motivare gli studenti e la società rispetto alle scienze42.

I ricercatori in Didattica delle Scienze, in collaborazione con gli insegnanti, sono impegnati a indagare a fondo i fattori che ancora ostacolano la diffusione dell’IBSE nella pratica scolastica.

Al contrario dell’insegnamento tradizionale, l’IBSE considera metodi e soggetti dell’insegnamento insieme, e porta gli studenti a seguire passo dopo passo il processo scientifico partendo dall’osservazione, poi enunciando i problemi, controllando le variabili, facendo ipotesi e predizioni, e descrivendo le conclusio ni. Nell’insegnamento IBSE i laboratori sono parte integrante del corso che è centrato sull’apprendimento degli studenti piuttosto che sui discorsi dell’insegnante (Rocard report, 2007). L’insegnamento IBSE si basa su risultati della ricerca in didattica del costruttivismo:

42 Molti sono i progetti europei frutto della ricerca in didattica, attiva ti per la metodologia IBSE nella scuola, quale il progetto TEMI (di cui parleremo più approfonditamente in seguito) e, ad esempio, il

-la comprensione in scienza va oltre la mera conoscenza di fatti,

-l’apprendimento avviene modificando e ridefinendo i concetti già posseduti e aggiungendone di nuovi a quelli già noti e verificati,

-il contesto sociale è fondamentale nella mediazione dell’apprendimento,

-l’apprendimento efficace passa attraverso la consapevolezza degli studenti, che diventano artefici e costruttori dei propri saperi.

L’Inquiry è un’attività multiforme che comporta fare osservazioni; porre domande; esaminare manuali e altre fonti di informazione per acquisire quello che è già noto; pianificare investigazioni; rivedere quello che già si conosce alla luce di evidenze sperimentali; usare strumenti per raccogliere, analizzare e interpretare dati; proporre risposte, spiegazioni e previsioni e comunicare risultati. L’Inquiry richiede l’individuazione di ipotesi, l’uso del pensiero logico e critico e la formulazione di spiegazioni alternative (National Research Council, 1996).

Guidati dal docente a lavorare con un approccio basato sull’investigazione (NRC, 2000) gli studenti dovrebbero seguire il percorso:

Tabella 10.

Caratteristiche principali dell’Inquiry in classe: gli studenti devono sviluppare conoscenze e competenze da attività di indagine scientifica.

L’IBSE attraverso il coinvolgimento attivo nell’identificazione di evidenze rilevanti, il ragionare in modo critico e logico su di esse e il riflettere sulla loro interpretazio ne promuove negli studenti “la capacità di utilizzare conoscenze scientifiche, di identificare domande e di trarre conclusioni basate su prove, per capire e per aiutare a prendere decisioni circa il mondo della natura e i cambiame nti ad esso apportati dall’attività umana” (PISA- literacy scientifica).

Non tutte le attività Inquiry sono attuate allo stesso modo, ma dipendono da come e quanto il docente interviene, ossia nella quantità di informazioni (per esempio domande guidate, procedure, risultati attesi) fornite agli studenti. Gli esperti (Bell, Smetana e Binns 2005; Herron, 1971 e Schwab, 1962) sostengono, infatti, che ci si debba avvicinare all’Inquiry attraverso un percorso progressivo che parta dalla trasformazione delle attività che tradizionalmente si fanno nella pratica didattica quotidiana.

Sono quindi stati identificati quattro possibili livelli di Inquiry:

Tabella 11

Possibili livelli di Inquiry a seconda del grado di partecipazione dello studente (crescente dall’alto verso il basso) rispetto al ruolo del docente.

Per esempio, per l’Inquiry confermativo, dopo che l’insegnante ha spiegato le leggi del moto uniformemente accelerato, gli studenti confermano la relazione fra spazio percorso e tempo impiegato attraverso un’attività di laboratorio. Gli studenti seguiranno le indicazioni dell’insegnante per realizzare l’esperimento ma registreranno i loro dati e analizzeranno i loro risultati costruendo un grafico.

Esempio per l’Inquiry strutturato è dare agli studenti una procedura per determina re la relazione tra il periodo del pendolo semplice e l’accelerazione di gravità prima che l’insegnante spieghi le oscillazioni sincrone. Gli studenti raccoglieranno e analizzeranno dati ricavando la legge del pendolo.

livelli di inquiry

Confermativo gli studenti svolgono indagini su fatti e fenomeni noti, di cui sanno prevedere i risultati, rispondendo ad una domanda proposta dall’insegnante, corredata dal procedimento da seguire.

Strutturato gli studenti svolgono indagini per rispondere ad una domanda proposta dall’insegnante, corredata dal procedimento da seguire.

Guidato gli studenti svolgono indagini per rispondere ad una domanda proposta dall’insegnante, individuando il procedimento da seguire

Ape rto gli studenti svolgono indagini scegliendo la domanda di ricerca e il procedimento da seguire. Questo livello richiede il più alto livello di ragionamento scientifico e la richiesta cognitiva più elevata.

Nell’Inquiry guidato, ad esempio, gli studenti sviluppano un metodo per conoscere la natura del colore. Poiché questo tipo di Inquiry è molto più complesso di quello strutturato, ha maggiore successo quando gli studenti hanno avuto numerose opportunità di praticare diversi modi di pianificare esperimenti e registrare dati. Solo perché gli studenti stanno progettando da soli le procedure questo non significa, però, che il ruolo dell’insegnante sia passivo. Al contrario, gli studenti necessitano sempre di una guida per controllare che le loro investigazioni abbiano senso.

Nell’ Inquiry aperto Solo se gli studenti hanno già ampia esperienza dei primi tre livelli di Inquiry saranno in grado di condurre Inquiry di tipo aperto. Per cui, è appropriato far condurre investigazioni aperte solo quando gli studenti hanno già dimostrato in precedenza che sono in grado di progettare e condurre le proprie investigazioni con successo quando vengono loro fornite le domande.

I livelli di Inquiry dovrebbero essere visti come un continuum in cui idealmente gli studenti progrediscono gradualmente dai livelli più bassi di partecipazione attiva a quelli più alti nel corso dell’anno, fino ad arrivare allo sviluppo delle abilità necessarie per condurre investigazioni aperte.

Per pervenire a tale risultato gli studenti (e gli insegnanti) necessitano di pratica, per raggiungere livelli sempre più complessi. È evidente che una progressione graduale verso i livelli più elevati di autonomia nell’Inquiry, raggiunto con un sostegno adeguato da parte dell’insegnante, conduce gli studenti verso un maggiore successo formativo, rendendoli sempre più motivati.

Il “learning cycle delle 5E” (vedi figura 8) è un modello di insegnamento basato sull’Inquiry che deriva dalle idee costruttiviste e dallo sviluppo della teoria di Jean Piaget (Bybee, 2006). Tale modello può risultare molto utile agli insegnanti per progettare materiali e strategie di insegnamento delle scienze. Le 5 E del nome si riferiscono alle fasi del ciclo che parte dall’Engage e attraverso l’Explore, l’ Explain, l’Elaborate guida alla fase di Evaluate che, a seconda degli esiti, può portare lo sperimentatore a ripetere una o più delle fasi (Figura8):

1 ENGAGE: le attività previste nella prima fase del learning cycle hanno l’inte nto di creare interesse, generare curiosità e domande nella mente degli studenti, scoprire che cosa sanno già e far emergere eventuali conoscenze errate. Durante questa fase,

agli studenti non vengono date definizioni formali su ciò che stanno esplorando, né viene detto loro a quali conclusioni arriveranno.

2 EXPLORE: questa fase fornisce agli studenti la possibilità di familiarizzare con l’oggetto di studio attraverso esperienze in cui possono utilizzare le loro preconoscenze per generare nuove idee, formulare domande e progettare e/o svolgere investigazioni.

3 EXPLAIN: in questa fase gli studenti vengono aiutati a focalizzare l’attenzione su particolari aspetti delle esperienze fatte attraverso la spiegazione dei concetti, l’introduzione del lessico scientifico appropriato e la discussione delle eventuali convinzioni errate emerse.

4. ELABORATE: questa fase fornisce agli studenti la possibilità di approfondire e rinforzare la comprensione di ciò che hanno appreso, applicandolo in situazioni nuove (si parla infatti anche di EXTEND). In pratica si fornisce semplicemente un’ulter iore occasione di riflessione attraverso domande, la cui risposta necessita l’applicazio ne delle conoscenze acquisite e l’uso rigoroso del lessico scientifico.

5. EVALUATE: in questa fase finale gli studenti sono incoraggiati ad autovalut are la propria comprensione di quanto appreso e le abilità acquisite e l’insegnante ha l’opportunità di valutare il progresso degli studenti nel raggiungimento degli obiettivi educativi. Tale processo può diventare ciclico nel caso la fase di valutazione non porti ai risultati desiderati, o il processo abbia condotto a porsi nuove domande.

Figura 8 Il ciclo delle 5 E

L’Inquiry consente agli studenti di realizzare le proprie indagini in modo più indipendente rispetto alla didattica tradizionale, anche se questo non garantisce che gli studenti raggiungano determinati risultati, consente agli studenti di imparare qualcosa sulla natura della scienza, è un modo alternativo di insegnare che usa l’apprendime nto attraverso la scoperta. La ricerca indica anche che l’apprendimento può risultare inefficace, se la guida dell’insegnante è troppo ridotta (Carpineti et al., 2011).