Tecnologie didattiche nell'ins~gnamento­apprendimento delle discipline; ;avviare alia costruzione del pensiero formale con la LIM

Sri Rama Chandra Prasad Challapalli, Marisa Michelini, Alessandra Mossenta, Alberto Stefanel, Stefano Vercellati

Gruppo di Ricerca in Didattica della Fisica, Dipartimento di Chimica Fisica e Ambiente, Universita degli Studi di Udine

Via delle Scienze 208, 33100 Udine (UD) prasad.challapal/i@uniud.it, alessandra.mossenta@tin.it, marisa.michelini@uniud.it,

alberto.stefanel@uniud.it, stefano. vercellati@uniud.it

Poiche la Lavagna Interattiva Multimediale sta diffondendosi nelle scuole si hanno dei risultati sulla loro implementazione in classe. Gli strumenti tecnologici che mette a disposizione possono essere usati in modo . superficiale 0 sulla base dell'intenzione didattica. L'integrazione tra motivazione didattica e strumento pUG produrre innovazione e la formazione insegnanti costituisce un cardine del processo. Vengono proposti due esempi di attivita su elettrostatica ed elettromagnetismo rivolte a futuri insegnanti che impiegano semplici strumenti della LIM per stimolare alia formalizzazione anche attraverso la condivisione delle problematiche ..

1. Introduzione La lavagna interattiva multimediale (LIM) e uno strumento didattico che mira

a facilitare I'incontro tra Ie proposte didattiche degli insegnanti e i bisogni degli studenti in termini di contenuti , strategie e significati.

Essa ha Ie potenzialita per favorire la cooperazione dinamica e soddisfare Ie nuove competenze cognitive legate alia percezione degli studenti di oggi. Le caratteristiche di accentuata flessibilita, interattivita, versatilita, efficienza e multimedialita interattiva hanno un impatto importante su motivazione, concentrazione e partecipazione attiva degli studenti nello sviluppo di determinati percorsi di apprendimento [Glover et aI., 2005].

La natura della LIM di dispositiv~ specificamente dedicato alia didattica comporta la messa a disposizione degli insegnanti di uno strumento che raccoglie e integra una molteplicita di strumenti adattati al contesto e in grado di offrire spunti per I'insegnamento in tutte Ie discipline; pur consentendo cambiamenti significativi e radicali nella didattica, si adatta anche a supportarne una gia consolidata, mirando a una maggiore efficienza per strategie routinarie. Alcuni as petti tecnologici ritenuti utili per un'implementazione dell'utilizzo della LIM al fine di migliorare iI processo di trasmissione della conoscenza di varie

DIDAMATICA 2012

E-Learning: gestione generale dei moduli del M-IDIF03 che i cambiamenti promossi dalla tecnologia dipendono dalle idee dell'insegnante sulla tipologia di funzionalita per la didattica. So no stati individuati tre temi principali sulle idee degli insegnanti per quanta riguarda iI ruolo delle LIM nel cambiamento della didattica: esse consentono un ritmo accelerato nelle consegne, un maggiore utilizzo di risorse multimediali, incorporando immagini, suono e movimento in modo nuovo, e uno stile pill interattivo di insegnamento in tutta la classe. Questi benefici possono essere sfruttati con una comprensione del lora contributo alia didattica superficiale, a livello delle caratteristiche tecniche 0 fisiche della tecnologia, 0

profonda,incorporando I'uso della tecnologia pill specificatamente in un pill ampio obiettivo pedagogico . Cia comporta valutare pill precisamente come caratteristiche specifiche della LIM possono contribuire al raggiungimento di un pill ampio obiettivo pedagogico che e di per S8 centrato sui miglioramento della comprensione da parte deli'allievo di as petti chiave della conoscenza disciplinare significativa. Inoltre, iI valore di particolari caratteristiche della tecnologia e la lora capacita di ottenere un cambiamento significativo dipendera dai modi in cui queste si adattano agli approcci pedagogici esistenti e aile priorita incorporate nel dominio disciplinare specifico e nella sua effettiva pratica. Cia comporta, in particolare nella scuola superiore, iI rischio che I'introduzione della LIM possa rafforzare, se non distorcere, piuttosto che riconfigurare I'approccio didattico dominante, almeno in alcune aree. Lo studio sottolinea quindi alcune cautele per I'uso della LIM, considerato che esso non altera automaticamente la dinamica deli'insegnamento al gruppo classe completo nella scuola secondaria. Quando I'uso degli strumenti tecnologici ha la precedenza su una chiara comprensione della scopo pedagogico, la tecnologia non e sfruttata in un modo da poter migliorare notevolmente I'apprendimento. Le risorse multimediali hanno un maggiore impatto quando illoro potenziale per iI miglioramento della comprensione viene valutato in modo chiaro e illoro uso e trattato come parte integrante deli'apprendimento. Ci sono poi alcuni potenziali svantaggi nei modi in cui la LIM viene utilizzata. La tecnologia e in grado di rafforzare uno stile trasmissivo di insegnamento a tutta la classe, in cui i contenuti della lavagna si moltiplicano e sono offerti velocemente, mentre gli allievi sono ridotti sempre pill al ruolo di spettatori; essa pua anche ridurre I'interattivita a cia che accade sulla lavagna e non a cia che accade in classe. Lo studio sottolinea come sia importante la discussione su come la LIM pua essere utilizzata per sostenere, estendere e trasformare la prassi esistente: ciascuno di questi usi ha un valore sotto Ie giuste condizioni. Una delle questioni centra Ii per I'introduzione della tecnologia della LIM in classe e quella della formazione degli insegnanti, sia in servizio che iniziale, a comiciare dalla ricerca sulle sue modalita. E' stata a questo proposito esaminata [Jong, 2010] I'implementazione di un modello di formazione insegnanti che prevede I'utilizzo della LIM come contributo tecnologico alia Conoscenza Pedagogica del Contenuto (PCK), [Shulman 1987] degli insegnanti, nel contesto deli'insegnamento di un modulo su "Calore e temperatura" da parte di quattro docenti della scuola superiore, per comprendere come gli insegnanti di scienze sviluppano la lora TPACK (Ia Conoscenza Pedagogica del Contenuto introdotta da Shulman cui viene integrato anche I'aspetto tecnologico) attraverso una formazione e condivisione tra pari utilizzando la LIM. Risulta che la tecnologia

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essere utilizzata anche per visualizzare dati e grafici ottenuti in un esperimento assistito dal calcolatore. In una simile attivita sperimentale, 10 studente ha la possibilita di osservare I'evoluzione in tempo reale di una quantita fisica .. Risulta che la LIM offre molti vantaggi per gli insegnanti che la usano come

.. strumento di insegnamento, che comprendono la capacita di manipolare oggetti in tempo reale, efficienza nel presentare una lezione e supporto per la pianificazione a lungo termine e I'uso delle risorse. Gli studenti possono beneficiare di questi file con tutto cia che e stato precedentemente visualizzato arricchito da documenti web.

2. II contesto dell'attivitil A partire da queste considerazioni sulle potenzialita e sulle cautele da

considerare nell'utilizzo della LIM sono state organizzate attivita specificamente dedicate al suo uso didattico e offerte ai futuri insegnanti di scuola Primaria al secondo anna del corso di laurea in Scienze della formazione dell'Universita di Udine,. Esse hanno tratto spunto da precedenti ricerche, che hanno portato a produrre sequenze didattiche validate per un apprendimento della fisica che con metodologie di tipo Inquring learning [Mc Dermott, 1996] portassero gli allievi, attraverso percorsi di apprendimento verticali a partire dalle prime esplorazioni della rea Ita fenomenologica, alia costruzione del pensiero interpretativo formale dei fenomeni [Magnoler et al 2008, Michelni e Mossenta, 2010] I percorsi sono stati progettati nel quadro del Model of Educational Reconstruction (MER) [Duit, 2007] tenendo conto dei significati disciplinari da ricostruire in prospettiva didattica sulla base delle modalita di apprendimento degli studenti. L'organizzazione delle sequenze, per micro passi concettuali, secondo una strategia focalizzata sull'analisi di situazioni sperimentali semplici e vicine al quotidiano, ha permesso di rivisitare i percorsi per accentuare attraverso I'utilizzo della LIM Ie potenzialita di formalizzazione da affiancare all'analisi fenomenologica e alia costruzione dell'interpretazione. In tal modo si e dato spazio, implicitamente, anche alia trattazione della metodologia della fisica, che a partire dall'analisi fenomenologica costruisce un'interpretazione che viene formalizzata in modelli. Parallele ricerche sulla formazione insegnanti hanno indagato modalita di realizzazione della PCK in particolare per futuri insegnanti di scuola primaria e hanno costituito la base metodologica di lavoro [Michelini e Mossenta, 2012]: ai futuri insegnati e stato proposto il percorso didattico, declinato facendo riferimento ai nodi disciplinari e di apprendimento e facendo ripercorre agli studenti stessi Ie tappe di costruzione dell'interpretazione; gli studenti hanno prodotto materiali di riflessione su quanto visto e proposte di progettazione, e hanno espresso essi stessi una interpretazione fenomenologica sotto forma di modello, discussa nel complesso e oggetto di riflessione per la sua proposizione in classe. A seguire in piccolo gruppo hanno svolto Ie attivita proposte con la LIM. Dal punta di vista della ricerca, si potra valutare I'efficacia della tecnologia LIM nella formazione sui contenuti e in quella pedagogica, in relazione alia costruzione di modelli interpretativi del contesto elettrostatico e elettromagnetico a partire dalla fenomenologia, e quali strategie siano da mettere in atto per realizzarla. Si

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si allontanano e che si avvicinano. SuI piano metodologico si distingue a) l' azione fatta sui sistemi dal loro comportamento, collegando con la penna Ie strisce sulla superficie con quelle sospese (gioco del prima e del dopo) e b) il piano descrittivo da quello interpretativo, individuando, dopo aver fatto l'esperienza di strappo, una repulsione (0 un'attrazione) delle strisce come interazione responsabile dell' osservato allontanamento (0 avvicinamento). SuI piano dei contenuti, si affronta il problema della distinzione tra stati diversi del nastro adesivo e preparazioni diverse che Ii hanno detenninati 0, equivalentemente, della possibilita di esistenza di due soli stati elettrizzati, distinguendo la provenienza da superfici di diversa natura che produce comunque 10 stesso state (come si evince dalla repulsione, riconosciuta in precedenza come indice dello stesso state dei sistemi a seguito dell'osservazione dell'identica preparazione su di essi) dalla provenienza da superfici diverse che produce stati diversi (che esitano in attrazione). In questa differenziazione di sup erfi ci si dec1ina ed emerge la distinzione, riconducibile all'ambito dinamico rna estes a a quello statico, tra conduttori e isolanti, ritenuti materiali diversi anche rispetto all'elettrizzazione (in modalita diverse: dall'idea che solo una delle due tipologie elettrizzi, equiripartita tra esse, a quell a che Ie due tipologie di elettrizzazione siano diverse); e ancora la separazione tra natura e state assunto dal sistema, che e riconducibile alla tipologia della coppia nel processo di elettrizzazione e non alla natura dell'oggetto che si elettrizza, oltre che una modalita cognitiva per cui a differenze di "causa" sono associate differenze di "effetto". La ricostruzione dell'agito pennette quindi di discutere i nodi di apprendimento, che emergono anche nel corso della rivisitazione dell'interpretazione, rna possono venire superati attraverso la condivisione e la discussione tra pari consentita dalla lavagna. La discussione sulla rappresentazione dei modelli mette in evidenza caratteristiche della fonnalizzazione: in un modello macroscopico il cambio di state viene indicato modificando il colore degli oggetti (agendo su una fotografia del fenomeno in atto) 0

rappresentando dei simboli su di essi 0 ancora rappresentandoli con un segmento colorato, modalita ove emerge la selezione che ha esc1uso caratteristiche fisiche irrilevanti per l' analisi del fenomeno dal punto di vista elettrostatico. Se dal modello macroscopico si passa al microscopico, il cambiamento dello state emerge come grade di contenimento di enti, Ie cariche, responsabili della proprieta macroscopica che pennette agli oggetti di interagire: da un modello semplice in cui ciascuna tipologia di oggetto elettrizzato "contiene" una tipologia di ente (visualizzato con macchie colorate, di 2 colori a seconda

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della bussola rispetto al magnete? Esplora sperimentalmente la situazione proposta e rappresenta con un disegno il processo che rende conto della fenomenologia osservata'. Ognuno degli studenti rappresenta individualmente su di un foglio la propria idea e poi, scegliendo uno studente a caso, a partire dalla sua proposta si utilizza la LIM chiedendogli di esplicitare la sua proposta, discutendola in gruppo e stimolando la pro posta di idee alternative e/o miglioramenti in un contesto di apprendimento cooperativ~ in cui tutta la classe partecipa al processo di apprendimento. - Tramite una webcam, la situazione reale viene proiettata sullo schermo della LIM e con I'ausilio di colori diversi si disegnano su diapositive diverse Ie differenti rappresentazioni proposte dai vari studenti. -Dopo questa prima fase di raccolta delle differenti idee segue una discussione che permette di evidenziare pregi e carenze di ciascuna rappresentazione. Inoltre, grazie aile possibilita offerte dalla LIM, sl sovrappongono alia medesima situazione reale due 0 piu modelli esplicativi diversi cosl di analizzare in modo piu approfondito analogie e differenze tra i vari modelli proposti. -La possibilita poi di sovrapporre il medesimo modello esplicativo a situazioni sperimentali diverse da quella precedentemente rappresentata permette inoltre di sottolineare la portabilita dei modelli proposti e di andare ad esplicitare in modo operativ~ analogie tra situazioni reali apparentemente diverse.

4.Conclusioni Le attivita proposte con la LIM hanno avuto il duplice scopo di formare alia

disciplina gli studenti coinvolti e di fornire loro spunti di attivita da effettuare in classe da poter utilizzare nelle progettazioni personalizzate. Un altro elemento inserito e state quello della ricerca delle cooperazione tra pari, che e risultata un po' difficoltosa per una certa ritrosia degli studenti ad esporsi sulla LIM; gradualmente superata. Non sono apparse difficolta di ordine operativo. La modalita grafica e dinamica di visualizzazione dei modelli e degli enti interpretativi formali favorisce un canale comunicativo efficiente tra i pari e non solo tra studente e docente: da un lato I'espressione delle idee dello studente perde di ambiguita in conseguenza dell'utilizzo del canale espressivo visuale accanto a quello verba Ie; dall 'altro la condivisione dei significati nel gruppo viene semplificata perche la comunicazione e arricchita. Resta da studiare come gli studenti traspongono queste attivita nelle progettazioni didattiche e quali significati disciplinari 0 modelli so no stati modificati attraverso la formalizzazione pro posta con la LIM.

Bibliografia [AKBAS 2011] Akbas 0 ., e Pektas,H, M:, The effects of using an interactive

whiteboard on the academic achievement of university students, Asia -Pacific Forum on Science Leaming and Teaching, 12 , 2, Article 13, 2011 p. 1 .