LICEO CLASSICO STATALE “E. Piga”
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PROGETTO PER IL PIANO DI MIGLIORAMENTO
(Avviso del Direttore Generale dell’U.S.R. Sardegna del 20/10/2016)
Sperimentazione didattica sul cooperative learning
:
! Scheda di programmazione
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! Risultati
“Senza misura niente fisica e senza una stima degli errori niente possibilità di capire l’andamento delle misure e delle relazioni fra grandezze” (cit. G. Milanesi).
A.S. 2017/18 Disciplina: Fisica
Classe: 3^A liceo classico Docente: Paola Pibiri
Scheda di programmazione della lezione cooperativa
Non si può pensare di fare fisica senza parlare di errori e di teoria degli errori delle misure, ma occorre trovare un modo per introdurre bene l’argomento.
Obiettivi
1. Scolastici:
a. Far scontrare gli studenti con un problema di misura fisica
b. Ragionare in termini di incertezza di una misura e arrivare a capire che non esiste una misura “vera” in fisica.
c. Analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura,
2. Sociali:
a. sviluppo di abilità comunicative e di gestione di conflitti b. sviluppo di capacità di pensiero critico
Decisioni preliminari
1. Dimensioni del gruppo: sei gruppi di tre studenti ciascuno.
2. Metodo di formazione dei gruppi: gruppetti da tre, selezionati con procedura randomizzata. Ciascuno studente pescherà da un’urna un foglietto con una cifra che appartiene a un numero di tre cifre. Gli studenti si raggrupperanno per formare il numero, che è segnato in calce nel foglietto pescato. Schema:
1
123 2
123 3
123 2
234 3
234 4
234 3
345 4
345 5
345 4
456 5
456 6
456 5
567 6
567 7
567 6
678 7
678 8
678
3. Ruoli:
a) registrare (studente verbalizzante delle procedure e dei risultati),
b) concordare (studente controllore del tempo e mediatore della discussione),
c) curare il materiale e relazionare oralmente (studente responsabile del materiale;
chiede all’insegnante eventuali consigli tecnici; speaker)
4. Sistemazione dell’aula: i gruppi lavorano nel laboratorio di fisica, si dispongono nei banconi dove trovano i materiali già disposti dall’insegnante. Tre dei materiali vengono messi in un banco a parte, a disposizione di tutti.
L’insegnante osserva dalla postazione centrale di fronte a tutti i banconi, e durante l’esperienza si sposta fra i banconi.
5. Materiali:
a) Ogni gruppo ha a disposizione:
-‐ una forma irregolare già preparata dall’insegnante -‐ 1 foglio di carta millimetrata,
-‐ 1 foglio a quadretti,
-‐ più fogli bianchi, penne e matite -‐ 1 tablet
b) Vengono messi a disposizione di tutti:
-‐ una bilancia elettronica -‐ un tester con fili colorati -‐ spago
figura 1 figura 2 figura 3
Tempi: 3 ore (compresa la verifica scritta)
Descrizione del compito e dell’approccio cooperativo Compito:
L'esperienza consiste nella misura dell'area di un pezzo di carta, come da figura n.3:
1^ ora: ogni gruppo dovrà misurare l’area della figura irregolare utilizzando procedure e strumenti che ritiene più idonei per raggiungere il risultato finale.
2^ ora: le misure ottenute da ogni gruppo dovranno essere riportate sulla lavagna dagli speaker a turno, che spiegheranno all’insegnante e alla classe il procedimento adottato per ottenere la misura dell’area.
Dopo aver riportato le misure sulla lavagna dovrà iniziare la discussione. Questa discussione sarà guidata dall’insegnante in modo che gli studenti arrivino a capire che le misurazioni di grandezze sono sempre affette da errori, che possono essere ridotti da alcuni accorgimenti e che possono essere determinati tramite dei calcoli (sarà fatta l’introduzione al calcolo dell’errore).
Criteri di valutazione:
La valutazione, fatta dall’insegnante, avverrà considerando due momenti:
1) Momento di cooperazione 2) Momento di sintesi
Momento di cooperazione: il lavoro dei gruppi sarà osservato dall’insegnante, che si muoverà continuamente nel laboratorio, e prenderà nota di ciò che avviene. A tale scopo, per ogni gruppo, sarà compilata una scheda di rilevazione strutturata, come quella riportata più avanti.
Le rilevazioni dell’insegnante saranno quattro, una per ogni seguente fase del lavoro di gruppo:
1) fase iniziale, di analisi del problema;
2) fase relativa alla scelta degli strumenti e del procedimento da utilizzare;
3) esecuzione della misura;
4) verbalizzazione del lavoro svolto
Durante ogni rilevazione l’insegnante può assegnare a ciascuno studente una “X” per ogni parametro, registrando così la frequenza dei comportamenti desiderati nel work in progress.
Al fine di stimolare un miglioramento in itinere delle abilità sociali l’insegnante depositerà sulle varie postazioni fogli colorati per veicolare i seguenti messaggi:
-‐ foglio verde = state lavorando bene
-‐ foglio giallo = il volume della voce è troppo alto
-‐ foglio rosso = occorre fermare il lavoro, stare zitti per 20 secondi, e riprendere il lavoro in modo pacato.
In questo primo momento valutativo si analizzeranno gli obiettivi sociali raggiunti dai singoli componenti e da tutto il gruppo, la prestazione individuale peserà sul punteggio per il 75%, mentre quella media ottenuta dal proprio gruppo di appartenenza per il 25%.
TABELLA DELLE RILEVAZIONI PER IL MOMENTO DI COOPERAZIONE (con esempi di valutazioni)
Gruppo: _________________________ Data: ___________________
Materia: Fisica Luogo: laboratorio di fisica Aspetti da
valutare durante il lavoro di
gruppo
Alunno A Alunno B Alunno C Punteggio
gruppo Responsabilità
individuale
(svolgimento responsabile del
4 3 4 11
proprio ruolo) Collaborazione
(interazione simultanea con uguale
partecipazione, apporto costruttivo
nella discussione)
2 1 2 5
Abilità sociali
(incoraggiare, ascoltare, riassumere,
aiutare)
0 2 2 4
TOTALE
punteggio 6 6 8 20/36
P1: Punteggio individuale
(in 12esimi)
0,75x6+0,25x6,7=
4,5+1,675=
6,175
0,75x6+0,25x6,7=
4,5+1,675=
6,175
0,75x8+0,25x6,7=
6+1,675=
7,675
6,7/12
Momento di sintesi:
è la seconda fase della valutazione.
Gli studenti dovranno produrre, in lezione successiva, una relazione individuale scritta, che peserà nella valutazione finale per il 50% (P2), l’altro 50% sarà dato dal punteggio (P1) ottenuto nel momento di cooperazione.
GRIGLIA DI VALUTAZIONE DA UTILIZZARE PER IL MOMENTO DI SINTESI
Obiettivi Livello 1 Max 3/12
Livello 2 3 < punt. <=
6/12
Livello 3 6< punt. <=
9/12
Livello 4 9 < punt. <=
12/12
Punti assegnati Saper
motivare tutte le scelte fatte per la
realizzazione della
misurazione
Rielaborazione confusa delle diverse fasi del lavoro di gruppo
Rielaborazione con qualche imprecisione delle diverse fasi del lavoro svolto in gruppo
Rielaborazione adeguata di tutte le fasi del lavoro svolto in gruppo
Utilizza strumenti personali per la
rielaborazione dell’attività
Analizzare criticamente i risultati ottenuti dalle
misurazioni
Commette numerosi errori nelle domande guidate
Commette qualche errore nelle domande guidate
Risponde adeguatamente al 75% delle domande
Risponde a più del 75%
delle domande
P2=Media punteggio:
(in 12esimi)
Il punteggio finale per ogni studente sarà dato dalla formula: 0,5xP1+0,5xP2.
1. Interdipendenza positiva:
Ho scelto di condurre l’attività prima descritta col cooperative learning perché ritengo che si possa realizzare una discreta interdipendenza positiva. Infatti in questo lavoro è assolutamente necessario che gli studenti discutano all’interno del gruppo perché prima di procedere con la misurazione devono raggiungere un accordo sul procedimento da utilizzare. Il materiale che fornirò a ogni gruppo è limitato, dunque gli studenti saranno costretti a lavorare insieme (interdipendenza delle risorse). Gli studenti saranno obbligati a produrre una relazione del lavoro svolto fornendo motivazioni su ogni procedura adottata per eseguire la misura, e dovranno fare un’analisi critica sul risultato ottenuto dal gruppo (interdipendenza degli obiettivi).
2. Responsabilità individuale:
Svolgimento responsabile del proprio ruolo si ha perché ciascun componente del gruppo ha i suoi compiti. Gli studenti saranno informati che nel successivo lavoro cooperativo i ruoli dovranno essere scambiati.
3. Cooperazione intergruppo:
il confronto e la discussione dei risultati raggiunti e delle strategie adottate da ciascun gruppo verranno fatti alla fine, nel momento in cui ogni speaker relazionerà e scriverà i risultati alla lavagna. In questo modo tutti i gruppi contribuiranno al raggiungimento degli obiettivi didattici di ogni singolo studente.
4. Abilità sociali:
ho esplicitato le abilità sociali da sviluppare (incoraggiare, ascoltare, riassumere, aiutare) già nella fase di presentazione dell’attività. Durante l’attività, girando fra i gruppi, dovrò assicurarmi che tutti gli studenti si esercitino costantemente con queste abilità al fine di migliorare il lavoro di squadra
Reportage fotografico
19 ottobre 2017, laboratorio di fisica
Osservazioni sulla sperimentazione didattica
Criticità emerse e punti di forza
1. L’ambiente si è rivelato subito troppo piccolo, un bancone è stato condiviso da due gruppi, i quali non sono riusciti a lavorare in maniera del tutto autonoma. L’idea iniziale di un gruppo (d’ora in poi “metodo dello spago”) è stata adottata anche da tutti gli altri proprio perché l’eccessiva vicinanza ha permesso che si diffondessero facilmente le idee. Purtroppo il metodo dello spago era difettoso da un punto di vista geometrico concettuale molto importante: figure equiestese non sono isoperimetriche e viceversa. Premetto che il tester serviva a depistare gli studenti, e l’uso che gli studenti hanno fatto dello spago effettivamente lo avevo previsto;
volutamente infatti, al fine di richiamare i concetti geometrici, l’ho inserito fra gli strumenti forniti. Ecco come erroneamente stavano procedendo gli studenti: tracciavano il contorno della figura con lo spago per costruire poi, con la stessa lunghezza, una figura regolare di cui ricavare facilmente l’area attraverso il calcolo, attribuendo infine il risultato all’area della figura irregolare campione. Forse questo procedimento adottato è legato a un qualche modo di fare appreso ai livelli iniziali di scolarità? (cit. da L’esperienza di Zuoz).
2. La griglia delle valutazioni per il momento di cooperazione prodotta in fase di programmazione dell’attività si è rivelata poco maneggevole sul lato pratico: non mi è stato possibile osservare gli aspetti da valutare durante il lavoro di gruppo in tutte quattro le fasi, che alla fine ho dovuto ridurre ad unica fase, assegnando per ogni indicatore da 0 a 4 punti.
3. Ho smontato immediatamente l’idea di tutti i gruppi di adottare la procedura dello spago. E’
stato un momento molto interessante: ho chiesto agli studenti quale relazione ci fosse fra il perimetro e l’area e ho fatto vedere figure semplici con stesso perimetro e aree diverse per ricordare elementi fondamentali di geometria già studiati precedentemente. Gli studenti, che dapprima erano sicuri di aver trovato velocemente la soluzione giusta, e anche originale, sono rimasti molto interdetti. Qualcuno ha cercato chi fosse il primo “colpevole” ad aver suggerito l’idea (situazione divertente!).
4. Dopo il mio intervento chiarificatore è ripreso il lavoro e all’interno di ogni gruppo si è ridiscusso per trovare un metodo non troppo lungo, e, soprattutto, corretto dal punto di vista concettuale, per arrivare alla misura dell’area. Tutti i gruppi hanno scelto di riportare la figura
frastagliata sul foglio di carta millimetrata, e sono state adottate due procedure: in una sono stati contati quanti interi quadretti di 1 mm2 erano contenuti all’interno della figura, nell’altra invece è stato disegnato un quadrilatero regolare circoscritto di cui gli studenti hanno calcolato l’area, sottraendo da questo risultato i quadretti interi di 1 mm2 contati all’interno dell’area non coperta dalla figura.
5. Dopo che ogni speaker ha riportato sulla lavagna le misure diverse e ha spiegato come è avvenuto il procedimento di misura è iniziata la discussione. I numeri erano evidentemente diversi, ma gli studenti hanno notato subito come i due metodi avevano misure vicine.
6. Al termine della prima ora di lezione ho informato gli studenti dell’uso che avrebbero potuto fare della bilancia (da notare che nessuno ha chiesto perché la bilancia fosse fra gli strumenti di misura messi a disposizione).
Il metodo della bilancia sarebbe stato il più veloce:
a) pesare la figura irregolare;
b) pesare un pezzo della carta dello stesso tipo di quella della figura irregolare, ma di forma quadrata e per cui risulta facile trovare l’area;
c) fare la proporzione: la massa del quadrato (mq) sta alla massa della figura irregolare (mf) come l’area del quadrato (Aq) sta all’area della figura irregolare (Ai), da cui:
€
Ai = mi mq Aq
Gli studenti, ancora una volta, sono rimasti stupiti del fatto di non aver intravisto una soluzione così semplice e veloce.
7. Nella seconda ora di lezione, quando sono stati commentanti i risultati, è emerso il problema (fase importantissima dal punto di vista metacognitivo): esiste la misura "vera"?
Ogni gruppo ha trovato un numero diverso per la stessa area (le figure erano assolutamente identiche). Ma “L'area della figura esiste, l'abbiamo davanti agli occhi” (cit. da L’esperienza di Zuoz), però quando andiamo a misurarla facciamo degli errori che è impossibile eliminare.
Dopo la precedente domanda è seguita la riflessione: come decidere quanto contare del quadretto attraversato? Due terzi, un quarto, la metà? Lì sta il problema.
La maggior parte degli studenti aveva deciso di eliminare, nella misura dell’area, tutti quei quadretti ricoperti solo parzialmente dalla figura (errore sistematico!). Infatti alla lavagna
tutte le misure avevano un “+ ?” a fianco, perché al conteggio dei quadretti mancavano proprio tutti quelli che non erano completamente interni.
8. Ho proceduto in maniera molto naturale all’introduzione dei due tipi di errori: sistematici e casuali. Ho infine domandato agli studenti: qual è la misura più attendibile per l’area della figura? La risposta è arrivata immediatamente: “la media aritmetica fra i valori di misure ottenute con uno stesso metodo”.
Conclusioni:
La “teoria degli errori” svolta partendo da un’esperienza fatta direttamente dagli studenti, in modo che li facesse scontrare con la necessità di averne una, ha permesso di eliminare le incomprensioni e le incertezze che nascono quando l’argomento viene trattato in maniera tradizionale, cioè prima la teoria e poi l’applicazione pratica. Nell’esperienza di Zuoz avevo già letto come fosse semplice introdurre gli errori da una pratica di laboratorio invece che senza alcuna pratica, e il metodo del cooperative learning ha permesso che questo fosse ancora più semplice. L’apprendimento cooperativo mi ha consentito di individuare più facilmente, e in itinere, il livello di comprensione degli studenti, proprio grazie all’interdipendenza positiva, consentendomi così di pilotare in maniera efficace, e da subito, il percorso meta cognitivo dell’apprendimento.
Il clima creato in classe è stato positivo, c’è stata una notevole motivazione ad apprendere, i risultati della prova strutturata sono stati mediamente più che discreti, i risultati delle prove qualitative hanno dato indici ben al di sopra della sufficienza. Dall’analisi dei risultati si evince che con questa attività, rispetto al solito, c’è stata un’omogeneizzazione delle performance degli studenti. Nelle attività tradizionali il momento della verifica produce medie di risultati più bassi, gli scarti tra i voti più alti e i voti più bassi sono molto ampi, e la mediana ha un valore distante da quello della media. In questo caso invece ho constatato che i risultati più bassi nella verifica scritta sono stati compensati dai risultati dell’attività cooperativa, portando così ad un livellamento verso l’alto della classe in termini di voti. In conclusione posso affermare che è aumentato l’entusiasmo degli studenti nel partecipare alla lezione sperimentale e che sono stati raggiunti risultati didattici positivi. Questo report potrebbe essere utile ai colleghi di fisica che volessero introdurre la teoria degli errori col cooperative learning, e andrebbe a costituire così un tassello per l’indirizzo alla buona pratica in laboratorio di fisica.
Profitto: statistica dei risultati finali
Tabella dei risultati delle valutazioni ottenute dagli studenti (18) della 3^A (momento di cooperazione + momento di sintesi):
Media voti in decimi 7,2
Moda 6,8
Mediana 7,1
Bibliografia e sitografia:
L'esperienza di Zuoz: la preparazione di un corso di fisica basato sulla sperimentazione - una premessa – di Giuseppe Milanesi e Nino Martino. www.lanaturadellecose.it
Apprendimento cooperativo in classe – Autori: David W. Johnson, Roger T. Johnson e Edythe J. Holubec - Erickson
ALLEGATO Verifica di fisica
La misura e l’errore nelle misure dirette
1. Descrivere l’operazione effettuata in laboratorio per misurare l’area della figura irregolare riportata qui a fianco. Elencare tutti i materiali utilizzati e spiegare la motivazione che ha portato a scegliere la
procedura adottata.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
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2. Nella tabella sono indicati i risultati ottenuti dai sei gruppi per l’area della figura irregolare.
Area 1 Area 2 Area 3 Area 4 Area 5 Area 6
105,0 cm2 105,5 cm2 131,3 cm2 103,5 cm2 147,7 cm2 114,5 cm2
Rispondere alle seguenti domande:
a. I numeri sono diversi, anche se le figure erano assolutamente identiche. Perché?
_______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
b. Perché compaiono delle cifre decimali?
_______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
c. Esiste una misura migliore di un’altra? SI NO Motivare la risposta.
_______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
3. Nella tabella sotto sono riportati i risultati della massa di un oggetto effettuate per sei volte con la bilancia elettronica di cui si riporta il display sotto.
Completare:
a. Sensibilità della bilancia: ____________
b. Portata della bilancia: __________
c. Valore più attendibile per il valore di massa: ______________
d. Incertezza calcolata: _______________
e. Risultato finale delle misurazioni: ________________________
Massa (Kg) 12,324 12,350 12,318 12,320 12,316 12,326
