Il Successo Formativo e l`Apprendimento, principale

La cultura delle competenze e l’operativizzazione
della conoscenza
Successo
formativo
Apprendimento
SILVANO TAGLIAGAMBE
1
Hofstadter: gli “strani anelli” come
nodo cruciale della coscienza
Sono convinto che la spiegazione dei fenomeni “emergenti”
nel cervello, come la coscienza, sia basata su qualche tipo di
“strano anello”: un’interazione tra livelli in cui il livello più alto
torna indietro fino a raggiungere il livello più basso e lo influenza,
mentre allo stesso tempo viene determinato da esso.
C’è una risonanza tra i diversi livelli che si autorafforza.
2
0
PREMESSA
3
Definizione di “Competenza scientifica”/1
RAPPORTO OCSE-PISA 2003
Competenza scientifica è la capacità di
utilizzare conoscenze scientifiche, di
identificare DOMANDE ALLE QUALI SI
PUÒ DARE UNA RISPOSTA
ATTRAVERSO UN PROCEDIMENTO
SCIENTIFICO e di trarre conclusioni
basate sui fatti per comprendere il mondo
della natura e i cambiamenti a esso
apportati dall’attività umana e per aiutare
a prendere decisioni al riguardo,
4
Definizione di “Competenza scientifica”/2.
In PISA la "Scientific Litteracy", competenza
scientifica, è definita come la capacità di
usare conoscenze scientifiche, di identificare
quesiti scientifici e di trarre conclusioni basate
su evidenze in maniera da capire e riuscire a
ricavare
decisioni motivate sul mondo
naturale e sui cambiamenti in esso apportati
dall'attività umana.
5
PISA (Programme for International Student Assessment)
OECD (Organization for Economic Co-operation and Development)
 tende a mettere a punto indicatori, delle
prestazioni degli studenti 15enni, comparabili a
livello internazionale;
 tende ad ottenere indicazioni circa l’insieme dei
fattori
che concorrono a sviluppare conoscenze e
abilità e a
fornire informazioni sui risultati del
sistema dell’istruzione
in modo regolare e prevedibile;
 Consente di discutere e definire gli
obiettivi
educativi in una prospettiva
internazionale e
transculturale;
 permette di valutare le competenze
funzionali nella lettura, nella matematica e
nelle scienze.
6
 Un ragazzo poco competente sarà
capace di semplici conoscenze di
fatti.
 Un ragazzo con più competenze sarà
capace di usare o creare modelli
concettuali per spiegare o fare
predizioni.
 Un ragazzo competente sarà in
grado di comunicare con precisione.
7
La definizione OECD/PISA di competenza scientifica
"Scientific litteracy" comprende tre aspetti:
 PROCESSI SCIENTIFICI che, in quanto tali, coinvolgeranno
sia conoscenze, sia competenze scientifiche, con una
particolare accentuazione dell’incidenza di queste ultime;
 CONOSCENZE SCIENTIFICHE O CONCETTI esaminate
e
valutate attraverso applicazioni ad argomenti e problemi
specifici;
 SITUAZIONI O CONTESTO in cui saranno valutate
le conoscenze e il processo e che assumono la forma di fatti
basati sulla scienza.
8
Il PISA che accerta le competenze scientifiche è così costruito:
a. Processi : processi mentali che sono coinvolti nel fare
domande o affermazioni:
1. individuare questioni che possono essere studiate scientificamente;
2. Identificare prove necessarie in una indagine scientifica;
3. Trarre o valutare conclusioni;
4. Comunicare conclusioni valide;
5. Dimostrare comprensione di concetti scientifici.
9
b. Contenuti o conoscenze scientifiche e comprensioni concettuali che sono
richieste nell’usare quei processi:
1
2
3
4
5
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Struttura e proprietà della materia.
Variazioni atmosferiche.
Trasformazioni chimiche e fisiche.
Trasformazioni energetiche.
Forza e movimento.
Forma e funzione.
Biologia umana.
Trasformazioni fisiologiche.
Biodiversità.
Controllo genetico.
Ecosistemi.
La terra e il suo posto nell’universo.
Trasformazioni geologiche.
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c. Situazioni. Si definisce situazione scientifica un fenomeno del
mondo reale nel quale la scienza può essere applicata. Le aree di
applicazione delle scienze sono state raggruppate in tre gruppi:
1. Scienze della vita e della salute, salute, malattie e nutrizione,
mantenimento e uso sostenibile delle specie; interdipendenza di
sistemi fisici e biologici;
2. Scienza della terra e dell’ambiente, inquinamento, produzione e
perdita dei suolo, tempo e clima;
3. Scienza e tecnologia: biotecnologia, uso dei materiali e rifiuti,
uso dell’energia, trasporti.
11
Valutazione
si utilizza una scala con un punteggio medio di
500 e deviazione standard di 100.
Circa i 2/3 degli studenti
posizionano tra 400 e 600.
dell'OECD
si
 La scala misura la capacità di usare conoscenze scientifiche
(comprensione di concetti scientifici), riconoscere questione
scientifiche e identificare ciò che è coinvolto in ricerche scientifiche
(comprensione della natura delle ricerche scientifiche), mettere in
relazione dati scientifici con affermazioni e conclusioni (usare
evidenze scientifiche) e comunicare questi aspetti delle scienze.
12
RISULTATI
I risultati sono presentati rispetto ad una “scala”
– le prestazioni degli studenti sono analizzate in riferimento
a scale di competenza;
– per ogni scala si individua un certo numero di livelli
di difficoltà dei quesiti corrispondenti a livelli crescenti di
capacità da parte degli studenti;
– la divisione delle scale in livelli di difficoltà/abilità
crescenti permette di descrivere quello che sanno fare gli
studenti che si collocano a ciascun livello;
– e di sapere quanti studenti si collocano a ciascun livello.
13
Risultati nella scala delle scienze PISA 2003
ITALIA
Nord Ovest533
Nord Est533
Centro497
Sud444
Sud Isole440
Media OECD500
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L’itinerario che seguiremo:
1
2
3
4
5
6
-
Gli ambienti di apprendimento
La Rete
Le nuove abilità cognitive
Un nuovo alfabeto
La Rete come ambiente
Nuova organizzazione del sapere e
Scuola come comunità di pratica
7 - Come ragioniamo
8 - Strumenti per pensare
9- Gli errori sistematici
15
1
Gli ambienti
di apprendimento
16
Gli ambienti di apprendimento
La progettazione complessiva di nuovi ambienti di
apprendimento (learning environments) si basa
sull’idea di essi come luoghi
“in cui coloro che apprendono possono lavorare
aiutandosi reciprocamente avvalendosi di una
varietà di strumenti e risorse informative
in attività di apprendimento guidato o di
problem solving”
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PBL : Il Problem Based learning
PBL- PROBLEM BASED LEARNING:
An approach to medical education
(Barrows & Tamblin, 1980)
Rispetto all’insegnamento
tradizionale la logica si
capovolge:
i problemi sono il fulcro e
sono loro che spingono lo
studente ad impossessarsi dei
contenuti necessari a risolverli.
E’ probabilmente la più importante innovazione pedagogica dell’ultimo ventennio.
(Jonassen, 2003)
18
PBL : Il Problem Based learning
• Dimensione operativa della conoscenza
Spostare l’attenzione da concetti e nozioni  a problemi,
schemi d’azione e comportamenti
STILE INDUTTIVO
Da dati certi e inoppugnabili
 procedimento induttivo
 generalizzazioni induttive
 leggi
P1
Problema
Processo nella
soluzione dei
problemi
TT
Tentativo teorico di soluzione
EE
Procedura di individuazione
ed eliminazione dell’errore
P2
Problema
più avanzato
• La conoscenza non come apprendimento di regole e concetti
ma come risultato di una costruzione collettiva la cui
efficacia è data dalla partecipazione a questo processo
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Problemi e progetti
Il cuore di un’ambiente di
apprendimento
costruttivista sono:
Arco non è altro che una fortezza
causata da due debolezze, imperò
che l’arco negli edifizi è composto di
due parti di circulo, i quali quarti
circoli ciascuno debolissimo per se
desidera cadere, e opponendosi alla
ruina dell’altro le due debolezze si
convertono in unica fortezza.
i problemi e i progetti
• destrutturati
• non a soluzione unica
• autentici
(LEONARDO DA VINCI)
20
Gli ambienti di apprendimento costruttivistici
L’importante è riuscire a realizzare un ambiente d’apprendimento che
stimoli la partecipazione e il coinvolgimento dei destinatari dei
processi formativi e che favorisca la collaborazione reciproca e lo scambio
interattivo tra di essi.
Come osserva in proposito Jonassen, che getta un ponte interessante e
significativo tra l’apprendistato cognitivo e la sua teoria dei Constructivist
Learning Environments, progettare e creare un ambiente di
apprendimento che risponda alle caratteristiche suddette, e che possa
per questo essere legittimamente definito “costruttivistico”, è molto più
difficile che progettare una serie di interventi didattici
tradizionalmente intesi.
“Questo perché non esistono modelli predefiniti per ambienti
d’apprendimento costruttivistici, e per molti non potranno neanche
mai esistere, in quanto i processi di costruzione della conoscenza sono
sempre inseriti in contesti specifici.
21
L’Apprendimento “significativo”
In un ambiente costruttivistico
l’apprendimento deve essere:
•
•
•
•
•
•
•
attivo
collaborativo
conversazionale
riflessivo
contestualizzato
intenzionale
costruttivo
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JONASSEN: L’ ambiente d’apprendimento costruttivistico
Un ambiente costruttivistico deve :
• dare enfasi alla costruzione della conoscenza e non alla sua
riproduzione;
• evitare eccessive semplificazioni nel rappresentare la
complessità delle situazioni reali;
• presentare compiti autentici (contestualizzare piuttosto che
astrarre);
• offrire ambienti d’apprendimento derivati dal mondo reale,
basati su casi, piuttosto che sequenze istruttive predeterminate;
• offrire rappresentazioni multiple della realtà;
• favorire la riflessione e il ragionamento;
• permettere costruzioni di conoscenze dipendenti dal contesto e
dal contenuto;
• favorire la costruzione cooperativa della conoscenza,
attraverso la collaborazione con altri.
23
Ambiente di apprendimento
24
Ambiente di apprendimento
25
2
La Rete
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Ruolo della RETE
Il fenomeno Rete è l’insieme combinato di :
•Tecnologia (strutture, topologie,
sistemi di relazione, supporti fisici, logici,
software, protocolli, standard…)
•Modelli (astrazione e relative rilevanze
concettuali)
•Ambiente (sistemi di relazione
presenti : sociali, organizzativi,
comportamenti individuali e collettivi
(communities, privacy, riservatezza,
identità, business, … )
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Ruolo
della
RETE
Infrastrutture
Modello del mondo e
della realtà
Ambiente
Nuovi tipi di gruppi
Nuove modalità creazione soggetti collettivi
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Cosa succede al concetto di Rete?
La Rete come…
Ambiente
Modello
Infrastruttura
Modelli di interazione,
topologie, gerarchie …
Modalità di
formazione di
nuove comunità
Tecnologie, servizi ,
applicazioni …
29
La rete globale della ricerca
30
La Rete GARR
Reti indispensabili per
implementare:
•Ambienti di
apprendimento
•Comunità di
apprendimento
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Problema cruciale
Quale organizzazione scolastica, quale
modello di erogazione dei saperi e
quale forma di rappresentazione della
conoscenza risultano funzionali al
modello a rete e all’idea della rete come
ambiente e alla piena affermazione della
loro efficacia?
32
3
Le nuove abilità
cognitive
33
1. Abilità di manipolazione
L’uso del telefonino e l’invio degli SMS
stanno potenziando l’abilità di
manipolazione fine con tutte le dita della
mano, anche del pollice, che quasi mai
prima veniva utilizzato per questa funzione.
Il pollice era un dito d’appoggio:
adesso è usato per mandare messaggi,
per fare operazioni raffinate
sul cellulare o nei videogiochi.
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2. Abilità di coordinamento visuo-motorio
La trasformazione delle abilità di manipolazione
si è accompagnata con l’arricchimento delle
abilità di coordinamento visuo-motorio.
Insieme, le due abilità cognitive
sono la base dei processi
interattivi, per il controllo e
l’uso di tutte le macchine e gli
strumenti, sia in presenza che a
distanza.
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2a. Abilità di coordinamento visuo-motorio
Attraverso queste abilità cognitive, ormai essenziali,
che costituiscono la base indispensabile per
l’interazione anche con gli strumenti di
comunicazione, di ricerca, di informazione, di
espressione, per esempio nella computer graphics e
nella fotografia, è il mondo (o i mondi) che
divengono accessibili, controllabili, manipolabili.
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3. Pensiero visivo: lavorare mentalmente per immagini
Si tratta di un cambiamento antropologico
straordinario, che porta per esempio gli
adolescenti e i giovani a prendere appunti
per immagini piuttosto che per parole.
Gli studenti si stanno sempre più
abituando a trasformare concetti
verbali in schemi e figure, che spesso
descrivono efficacemente quanto viene loro
spiegato oralmente.
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3a. Pensiero visivo: lavorare mentalmente per immagini
Per evitare che lo sviluppo del pensiero visivo si
accompagni a un concomitante impoverimento
delle capacità linguistiche è necessario che
l’insegnante curi lo sviluppo bilanciato delle
due abilità cognitive, lavoro mentale verbale
e visuo-spaziale.
Quest’ultimo genera la capacità di “vedere” concetti,
nella matematica e nella fisica, ma anche nel
simulare mentalemte esperimenti scientifici o nella
generazione di ambienti e scenari.
38
4. Prontezza a cogliere l’inaspettato
Basta osservare un ragazzo mentre si
impegna in un videogioco per vedere
in azione questa straordinaria abilità
cognitiva, che non solo permette di
rilevare immediatamente un evento
inaspettato, ma soprattutto di
rispondere fluidamente e in modo
adeguato.
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4a Prontezza a cogliere l’inaspettato
I videogiochi sviluppano entrambe
queste abilità cognitive: accorgersi
dell’inaspettato e rispondere a
esso non attraverso azioni
stereotipate (riflessi), ma con
azioni appropriate, svolte però
in maniera così “naturale” da
risultare a un osservatore esterno
del tutto simili a un riflesso.
40
5. Controllo attentivo spaziale
Inoltre i videogiochi portano allo sviluppo delle
abilità cognitive del controllo attentivo spaziale, e
soprattutto dell’attenzione periferica, che
permettono di vivere nella
società dell’interruzione e del parallelismo
41
5a. Controllo attentivo spaziale
E’ infatti diventato abituale essere interrotti
spesso nell’attività corrente da intrusioni
comunicative (la mail in arrivo, il cellulare
che suona ecc.) e dal moltiplicarsi delle
richieste e degli impegni.
.
Senza questa abilità di essere sempre in attesa
dell’inaspettato e senza lo sviluppo e il possesso di
un ricco repertorio di risposte adeguate saremmo
travolti dalle continue interruzioni e ci ritroveremmo
spaesati e confusi
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6. L’abilità cognitiva di pensare in parallelo
Nei serial sono ormai presentate più storie in
parallelo, che avvengono nello stesso tempo.
Questo tipo di narrazione appare intricato,
perché richiede la comprensione di storie parallele,
che si sovrappongono ma che, per essere capite,
devono essere mantenute distinte.
Lo stesso succede nello zapping,
che consente di seguire quasi
contemporaneamente
più trasmissioni, più canali, più storie.
43
7. Esigenza di equilibrio tra parallelismo
e approfondimento
Pensare in parallelo tuttavia non aiuta la
concentrazione, per cui occorre trovare un
equilibrio tra fra parallelismo e
concentrazione, fra azioni tratte da un repertorio
noto e risposte innovative.
Questo equilibrio non è facile da trovare: occorre
apprenderlo.
Ed è meglio, molto meglio, se viene insegnato
attivamente anche attraverso pratiche ed esercizi
ad hoc.
44
Mondi virtuali e realtà quotidiana
Tutte queste nuove abilità cognitive, pur imparate, spesso per
diletto, videogiocando, si rivelano ogni giorno di più utili, anzi
indispensabili, per stare non solo nei mondi virtuali, ma
soprattutto nel mondo materiale della quotidianità, dove
sarebbe auspicabile che venissero usate in maniera più critica
e consapevole.
In questo processo di assunzione di consapevolezza critica, il
ruolo della scuola, di una scuola attenta alle nuove abilità
cognitive che via via emergono e si consolidano, è
assolutamente insostituibile.
45
4
Un nuovo alfabeto
46
Rapporto tra Percezione visiva e Linguaggio
Nei disegni infantili il passaggio dallo
“scarabocchio” al disegno è stato individuato
all’incirca verso i due anni, vale a dire al
momento della comparsa di una certa
competenza linguistica.
La completa padronanza dell’assieme della
composizione si raggiunge verso i sette-nove
anni, all’epoca della piena acquisizione
dell’alfabetizzazione scritta e della sintassi del
linguaggio.
47
Dallo scarabocchio al disegno
Sembra che la pratica dello scarabocchio nasca
senza alcuna intenzionalità comunicativa.
Il grafismo infantile diventa disegno quando il
bambino impiega quegli artifici grafici che gli
permettono di tradurre sulla carta i tratti del
contenuto che il codice di riconoscimento
definisce come pertinenti.
48
Dallo scarabocchio al disegno (2)
Il disegno è quindi caratterizzato
dalla disponibilità di un codice
che modellizza l’ambiente,
mettendone in risalto gli aspetti
che vanno considerati salienti e
che debbono quindi costituire i
cardini delle sue modalità di
rappresentazione.
49
Dallo scarabocchio al disegno (3)
Le immagini sono generalmente
costruite a partire da connotatori,
veri e propri elementi privilegiati in
virtù del fatto che assumono un
immediato, evidente rilievo e che
visualizzano precisi valori culturali.
Il linguaggio entra così nel disegno e contribuisce
ad organizzarlo e ad aumentarlo.
50
Il Proposizionalismo
Anche su questa base il cognitivismo, nella
sua versione proposizionalista, ha sempre
ipotizzato che la percezione visiva,
soprattutto per quanto riguarda le sue
modalità organizzative, sia soggetta al
linguaggio proposizionale e che il
processo della visione sia subordinato al
processo della lettura.
51
L’alfabeto come tecnologia
“Il libro può tranquillamente essere considerato una
protesi cognitiva: estende la nostra memoria in un
oggetto che, con il suo avvento, ha destabilizzato l’intero
sistema di trasmissione delle conoscenze fondato
sull’oralità.
Seguendo questa pista possiamo quindi riconoscere che
lo stesso alfabeto possa essere a tutti gli effetti una
tecnologia, un dispositivo complesso che il sistema
educativo ci trasmette come una delle cose più naturali
del mondo, ma che invece rappresenta un vero filtro
artificiale attraverso cui decodificare l’esperienza
esterna”.
Carlo Infante (2005)
52
L’alfabeto come tecnologia
Non è infatti certamente un caso che la scienza
moderna, la logica formale, il concetto di
tempo come linea retta che unisce il passato al
futuro, siano nate in società che usavano un
alfabeto. La formazione di un concetto
mediante un pittogramma, ad esempio, è
molto diversa che non mediante un alfabeto.
Quest’ultimo può dunque essere considerato una struttura che
organizza il pensiero, nel senso che modella il modo di
pensare e, in ultima analisi contribuisce alla costituzione
dell’identità di chi lo usa.
53
Un nuovo alfabeto ibrido
Oggi le TIC stanno dando corso alla nascita di una
sorta di nuovo alfabeto, fatto non più soltanto di
grafemi, dei caratteri del tradizionale alfabeto scritto,
ma anche di segni iconici, di unità distintive
corrispondenti a componenti figurative, che si
mescolano sempre più ai primi, ne arricchiscono la
“lista” e contribuiscono, in stretta sinergia con essi, a
costituire un nuovo codice di riconoscimento che sposta
l’attenzione su altri tratti della realtà da assumere
come salienti e pertinenti ai fini delle nostre
rappresentazioni.
54
Un nuovo alfabeto ibrido (2)
Basta pensare agli strumenti (segni, simboli,
ma anche icone, mappe concettuali, come le
strutture dei website, e catalogazioni
graficizzate, come menù a tendina ecc.) di cui
ci serviamo congiuntamente quando
utilizziamo un qualsiasi programma di scrittura
del nostro computer.
La nostra tastiera è certo alfanumerica, ma per
elaborare i nostri testi ci serviamo di barre di
strumenti, che possiamo personalizzare, che
figurano in capo alla nostra pagina elettronica
e che utilizziamo di continuo quando vogliamo
tagliare, incollare, salvare, stampare e via
dicendo.
55
Un nuovo alfabeto ibrido (3)
Ma sappiamo anche che ormai mentre scriviamo
possiamo in modo del tutto semplice e immediato
accedere ad altri documenti, a immagini archiviate, a
filmati, a brani musicali che possiamo “assumere” per
inglobarli nel testo che stiamo elaborando.
Quanto più diventerà automatico il passaggio dalla
testiera a questa barra di strumenti, tanto più
l’operazione di scrittura tenderà, inevitabilmente e
in modo inconsapevole, a divenire un processo
complesso, articolato nei tradizionali grafemi e
nei nuovi segni iconici, inestricabilmente legati ad
essi.
56
5
La Rete come ambiente
57
Rete e schemi d’azione
Oggi le TIC stanno progressivamente consolidando
la via d’accesso alla percezione basata sulla forza e
sull’efficacia degli schemi d’azione, rispetto a quella
che fa invece riferimento alle immagini mentali.
La rete, infatti, non è un mondo di codici, di
rapporti logici, ma un universo pragmatico,
all’interno del quale si pratica l’uso, lo scambio e la
condivisione di testi, si opera la connessione non
solo tra discipline, saperi, arti, ma anche tra stili
percettivi e cognitivi differenti e spesso eterogenei
e tra pratiche simboliche differenziate.
58
Rete e schemi d’azione (2)
Anche lettura e scrittura, pur rimanendo autonome, sono
messe sempre più strettamente in correlazione e rese sempre
più comunicanti.
L’istituzione di un piano materiale di correlazione e
comunicazione tra tutte queste dimensioni ci rende disponibile
una realtà fortemente aumentata che esige strumenti, i link, che
consentono non solo il passaggio da una dimensione all’altra,
ma anche e soprattutto la fruizione unitaria, sul piano temporale
e spaziale, di processi che altrimenti rischierebbero di travolgere
la percezione.
59
Rete e schemi d’azione (3)
Il testo che risulta da questa concatenazione, in virtù della
quale l’una cosa dà l’altra, è un processo, all’interno del
quale il segno non è qualcosa di rappresentativo, che “sta
per” qualcos’altro, ma assume una dimensione pragmatica, in
quanto fa qualcosa, produce un’altra cosa, fonda e istituisce
un altro testo, dando a esso un nuovo inizio, o, per meglio
dire, facendolo “entrare” materialmente in uno sfondo,
rispetto al quale prima si trovava in una condizione di più o
meno accentuata estraneità.
60
Critica della “Building Blocks Theory”
Da questo mutamento delle nozioni di “testo” e di “segno”
deriva una progressiva e marcata presa di distanza
dall’identificazione del significato delle parole con idee,
immagini, rappresentazioni di carattere psicologico, dall’idea
che il linguaggio sia una collezione di proposizioni elementari
indipendenti l’una dall’altra e da quella che Donald Davidson
(1994) ha definito la “building blocks theory”, ossia la
dottrina semantica che esplica il senso di un enunciato,
riconducendolo alla somma dei significati delle sue
componenti elementari.
61
Critica della “Building Blocks Theory” (2)
Per converso, si rafforzeranno l’idea che il linguaggio sia un
sistema di relazioni interne e di regole, che all’interno di esso
il significato di un singolo segno sia dato dall’insieme di
relazioni con altri segni di cui entra a far parte e che ciò che
chiamiamo “testo digitale” sia l’intera gamma delle condizioni
di coesistenza di cui esso è il risultato, anzi, lo spettro
complessivo dei possibili contesti in cui potrebbe essere
inserito.
La lettura diventa così raffronto di contesti e scoperta di testi,
magari a partire da una singola parola.
62
6
Nuova organizzazione del sapere e
Scuola come comunità di pratica
63
Scuola come capitale sociale e relazionale
Assumere la scuola come risorsa e come
capitale sociale significa affermare che
l’insegnamento/apprendimento è una delle
fonti primarie di struttura e di organizzazione
sociale, di costituzione di una Comunità di
sapere e di pratica
64
Scuola come capitale sociale e relazionale
Entrare a far parte di una comunità di sapere e
di pratica e contribuire ad arricchirla significa non
solo entrare nella sua configurazione interna,
ma anche nel sistema di relazioni che essa
intrattiene con l’ambiente esterno e con il resto
del mondo.
Le comunità di sapere e di pratica sono sia fonti
di confini, sia contesti per la creazione di
connessioni a vasto raggio.
65
Comunità di sapere e di pratica e intermediazione
Lo strumento di supporto delle relazioni tra un
comunità di sapere e di pratica e l’ambiente
esterno è l’intermediazione, un’attività
complessa che esige la capacità di legare i
saperi e le pratiche, facilitando le transizioni
e passaggi tra essi e di promuovere un
apprendimento capace di introdurre in un
sapere e in una pratica elementi di altri saperi e
di altre pratiche.
66
Comunità di sapere e di pratica e intermediazione
La rilevanza e la funzionalità
delle comunità di sapere e di
pratica non viene perciò
attenuata, ma viene al
contrario arricchita e
potenziata dalla formazione
di configurazioni sempre più
vaste.
67
Apprendimento, Competenze e
pratiche
L’apprendimento soffre sia quando l’esperienza
pratica e la competenza sono troppo vicini, sia
quando sono troppo distanti.
Poiché crea una tensione tra esperienza pratica
e competenza, l’attraversamento dei confini
delle comunità di sapere e di pratica è un
processo, attraverso il quale l’apprendimento
viene potenzialmente favorito, a patto che la
distanza con il sapere e la pratica di partenza non
sia eccessiva.
68
Dall’intersoggettività all’intelligenza connettiva
La conoscenza è dinamica e incompleta
• Sviluppo delle alternative
• Accordarsi sulle premesse per la
selezione
• Ragionamento distribuito e ruolo della
comunicazione
• Il pensiero come forma di connessione tra
persone e gruppi
• Sviluppo di teorie sistemiche per sistemi
multiagente le quali prevedono la
possibilità, da parte di ciascun agente, di
ragionare sulle proprie conoscenze e
su quelle altrui, e permettono
l’identificazione di conoscenze distribuite
(distribuited knowledge) o condivise da
un gruppo di agenti (common knowledge)
69
Dal «contenitore» a un ambiente dinamico
Questa concezione della conoscenza fa venir
meno la metafora del contenitore, l’idea cioè
che la conoscenza acquisita dai soggetti
individuale e collettivi, e dall’umanità nel suo
complesso, possa in qualche modo essere
accumulata e “stipata” all’interno di un archivio
grande quanto si vuole ma dalle dimensioni
comunque finite e avente, quindi, confini che lo
differenziano in modo netto e definito rispetto a
tutto ciò che si trova all’esterno di esso.
All’idea del contenitore subentra quella di un ambiente da
intendersi come un insieme di elementi interconnessi e attivabili
dinamicamente.
70
Centralità dell’organizzazione della conoscenza
La crescente incidenza dell’organizzazione sistemica della conoscenza è
dimostrata dai motori di ricerca di seconda generazione, come Google, che
operano in base ad un algoritmo che calcola il risultato di una ricerca
usando come informazione la struttura dei link tra le pagine: se una pagina
riceve molti link da altre, allora risale nella gerarchia dei risultati.
Ciò significa spostare il baricentro dell’attenzione dalla singola parola o frase
alla struttura dei link, cioè al sistema delle relazioni tra questi ultimi, che
contiene una grande quantità di informazioni sulle conoscenze di coloro che
utilizzano il Web.
L’estrazione di questa conoscenza implicita dal groviglio dei link tra le
pagine Web, oltre a costituire uno dei risultati scientifici più significativi
della ricerca informatica degli ultimi anni, recupera un pezzo significativo di
informazione nella fitta rete della nostra cultura e realizza una sorta di
meta-memoria, che influenzerà a sua volta le scelte successive degli
utilizzatori, contribuendo in qualche modo a farle convergere verso obiettivi
e punti di vista comuni e a far quindi emergere, via via, uno sfondo di
conoscenze condivise.
71
Centralità dell’organizzazione sistemica della conoscenza/2
E tutto questo, come si può riscontrare connettendosi al sito
www.news.google.com, in virtù della disponibilità di un algoritmo che filtra le
notizie di tutto il mondo utilizzando sempre l’informazione contenuta nella
struttura dei link da un sito a un altro, vale a dire l’organizzazione
dell’informazione e della conoscenza nel suo complesso.
La notizia più “cliccata” mondialmente risale quindi automaticamente in prima
posizione, e ciò non non tanto in virtù del suo significato intrinseco, ma
spintavi dal complesso dei “campi di forza” e dei legami reciproci dei link che
partono da altre fonti (altre notizie, altre pagine, altri siti) verso di essa, e
che sono valutate e assunte come una sorta di “valutazione” che queste altre
fonti le assegnano.
Siamo dunque di fronte non ad un meccanismo composizionale, bottom-up,
ma, al contrario, a un percorso chiaramente top-down, dove è il tutto
(l’insieme dei link e l’organizzazione complessiva dell’informazione) che
conferisce significato e valore a ogni singola parte di cui si compone e la
valuta.
72
NUOVA ORGANIZZAZIONE DEL SAPERE
Kenneth Keniston,
direttore del “MIT India Program” e del “Program in
Science, Technology and Society” al Massachusetts
Institute of Technology:
Crisi dell’algoritmo
dell’ingegnere
73
NUOVA ORGANIZZAZIONE DEL SAPERE/2
Questa crisi è determinata dal fatto che non si può più
procedere “per sommatoria” accatastando l’uno sull’altro,
in modo casuale e senza un disegno preciso e un
progetto coerente, “pezzi” di formazione diversi.
Occorre invece procedere con una politica sottile di
intersezione, di incastro, organizzando e mettendo in
pratica processi formativi basati sul confronto tra
prospettive diverse e sperimentando, anche nell’ambito
di questi processi, strategie di interazione complesse.
74
Bruno Munari
” Tutti sono in grado di complicare, pochi sono in grado
di semplificare. Per semplificare bisogna saper togliere
e per togliere bisogna sapere cosa c’è da togliere”.
E’ molto più difficile semplificare che complicare.
E’ molto più difficile togliere che aggiungere.
E’ molto più difficile procedere per intersezioni
e per incastro che per sommatoria.
Per sapere cosa togliere e perché bisogna disporre
di un progetto ben definito e dagli obiettivi chiari.
75
Henri Matisse
Uno splendido esempio di questa
capacità di togliere, che non è
comunque d’ostacolo al riconoscimento
(tutt’altro) è la face de famme del
1935 di Matisse.
Pochi tratti essenziali sono sufficienti
per far scattare la nostra capacità di
classificare correttamente questa figura
e di interpretarla come faremmo con
una fotografia ben più ricca di dettagli.
La percezione è selettiva
Anche l’apprendimento lo è.
76
Montaigne
“Plutôt une tête bien faite
qu’une tête bien pleine”
(Montaigne)
Formare delle persone capaci d’organizzare le
loro conoscenze piuttosto che d’immagazzinare
un’accumulazione di saperi, anche perché
rincorrere questa accumulazione sta
diventando un compito semplicemente
impossibile.
77
QUAL E’ LA LINEA DI TENDENZA
Uno studio della Berkeley University ha rilevato che il volume di
informazioni prodotte tra il 2001 e il 2004 è equivalente a quello
prodotto tra il 1970 e il 2000 e che queste sono a loro volta
equivalenti alla quantità di tutte le informazioni prodotte
dall’umanità da quando è nata la scrittura fino al 1970.
Un aggiornamento di questo studio ha rilevato che nei due anni
dal 2004 al 2006 abbiamo prodotto l’identica quantità di
informazioni nella metà del periodo.
Se volessimo indicizzare solo l’informazione prodotta nei primi 6
anni di questo secolo staremmo dunque parlando del doppio di
tutta l’informazione scritta di tutta la storia dell’umanità fino al
1970.
78
Cardini delle competenze sono:
• La trasferibilità
• L’operativizzazione della conoscenza
• La capacità di contestualizzare i problemi
79
ORGANIZZAZIONE CHE CONNETTE
Nelle due figure qui a lato siamo in presenza di una
mancanza (nello spazio fisico) che tuttavia
“regge” e organizza la percezione visiva.
La percezione del triangolo bianco o della
configurazione irregolare è dovuta
all’organizzazione
complessiva
delle
figure
medesime e alle loro strutture, cioè all’insieme
delle relazioni tra gli elementi che compaiono in
esse.
80
L’AUTOSUFFICIENZA CHE
SOFFOCA LA PERCEZIONE
E’ sufficiente modificare un poco le strutture
precedenti perché l’effetto scompaia, come
dimostra questa figura, nella quale
ciascun elemento, anziché esigere una
relazione con gli altri, diventa autosufficiente.
Non essendoci più tendenza
al completamento, non si ha più
percezione dell’organizzazione.
81
PERSONALIZZARE L’APPRENDIMENTO
Per “personalizzare l'apprendimento” occorre:
 superare
la
standardizzazione
dei
percorsi,
facendo
coesistere, accanto a un nucleo comune ristretto di
materie
fondanti, differenziate ramificazioni dei percorsi;
 tenere conto del fatto che le competenze si acquisiscono e
si
sviluppano in diversi contesti educativi, formali (la
scuola),
non formali (famiglia, luogo di lavoro, media,
organizzazioni
culturali e associative ecc..), informali (la vita
sociale nel suo
complesso).
In questa operazione si dovrà tenere in grande considerazione il
principio di equità, facendosi in particolar modo carico degli
svantaggiati, di quelli cioè che hanno minori opportunità di
autonomo accesso al sapere.
82
GLI OBIETTIVI DELLA COLLABORAZIONE
FORMALE, INFORMALE, NON FORMALE
 Formare persone capaci di ORGANIZZARE le
loro conoscenze, piuttosto che
immagazzinare un’accumulo di saperi;
 Insegnare la CONDIZIONE UMANA (“Il
nostro autentico studio è quello della condizione
umana” (Rousseau Emile);
 Apprendere a vivere (“Vivere è il mestiere che
gli voglio insegnare” (Rousseau Emile);
 Rifare una scuola di cittadinanza.
83
Apprendere a vivere
Significa preparare le persone ad affrontare le incertezze e i
problemi dell’esistenza umana.
L’insegnamento dell’incertezza del mondo deve partire dalle
scienze, le quali mostrano il carattere aleatorio, accidentale,
talora persino cataclismatico della storia del cosmo, della
storia della terra, della storia della vita e della storia umana.
I problemi della vita fanno la loro comparsa nella letteratura,
nella poesia, ma anche nel cinema, tutti ambiti nei quali
l’adolescente può riconoscere le sue proprie verità e
cominciare a prendere contatto e a confrontarsi con i conflitti
e le tragedie nei quali si dovrà imbattere.
84
LA FINALITA’ CHIAVE
La finalità chiave di una “testa ben fatta” è far emergere e
consolidare la capacità di LEGARE E CONNETTERE LE
CONOSCENZE: L’ARTE DI ORGANIZZARE IL PROPRIO
PENSIERO, DI COLLEGARE E DISTINGUERE AL TEMPO
STESSO.
Si tratta di favorire l’attitudine a interrogare, di legare il
sapere al dubbio, di sviluppare la capacità d’integrare il sapere
particolare non soltanto in un contesto globale, ma anche nella
propria vita, di stimolare l’attitudine a porsi i problemi fondamentali
della propria condizione e del proprio tempo.
85
LA FINALITA’ CHIAVE/2
Le discipline dovranno essere inscritte in OGGETTI
a un tempo NATURALI e CULTURALI, come il mondo, la
Terra, la vita dell’umanità.
Essi sono naturali in quanto sono percepiti da ciascuno nella
loro globalità e ci sembrano EVIDENTI.
Questi oggetti naturali sono scomparsi dell’insegnamento: essi
sono attualmente parcellizzati e dissolti dalle discipline non solo
fisiche e chimiche, ma anche biologiche, che trattano di
molecole, di geni, di comportamenti e rifiutano come inutile la
nozione stessa di VITA.
Allo stesso modo le scienze umane hanno parcellizzato e
occultato l’umano in quanto tale.
86
TEORIA DEL RAGIONAMENTO
Centralità della ”TEORIA DEL RAGIONAMENTO", vero e proprio crocevia di discipline in
parte di antichissima tradizione, in parte originate da stimoli provenienti dalla società
odierna (la logica, la teoria dell'argomentazione, il critical thinking, la riflessione sulle
strategie comunicative e persuasive nella politica, nella pubblicità e nel marketing). Sulla
base di essa l’identificazione di conoscenze distribuite (distribuite knowledge) o condivise da
un gruppo di agenti (common knowledge) e la molteplicità di interrelazioni comunicative, che
costituiscono il fondamento metodologico dell'apprendimento che si può realizzare in un
contesto organizzato, frutto dell'inserimento di un singolo soggetto in una rete di scambi
interattivi e di impegni reciproci tra individui le cui decisioni sono interdipendenti e che
cooperano alla soluzione dei medesimi problemi, vengono ad assumere un ruolo centrale
anche sotto il profilo dei contenuti.
Obsolescenza del modello del processo di insegnamento/apprendimento come
semplice percorso di trasferimento/acquisizione di conoscenze date e come
apprendimento di regole e concetti che descrivono il mondo e la realtà
circostante:
La conoscenza viene sempre più vista come un processo di costruzione
collettivo, sociale, mai statica, bensì dinamica e sempre incompleta, e a
ritenere che l’unica forma di apprendimento efficace di essa sia la
partecipazione attiva a tale processo e la capacità di uso dei risultati acquisiti,
sotto forma di attitudine ad affrontare e risolvere problemi reali
87
7
Come ragioniamo
88
COMPETENZE E CAPACITA’ NECESSARIE PER
INQUADRARE UN PROBLEMA E RISOLVERLO.
LE POSSIAMO COSì SCHEMATIZZARE:
 ANALISI;
 ASTRAZIONE;
 DEDUZIONE;
 ABDUZIONE;
 INDUZIONE;
 ANALOGIA.
89
ANALISI
Può essere concepita in due modi differenti:
 SCOMPOSIZIONE di un problema
complesso nelle sue parti;
 RIDUZIONE di un problema a un altro.
90
ASTRAZIONE
SI PRESENTA SOTTO DIVERSE FORME E
TIPOLOGIE:
 PER ESTRAZIONE;
 PER SOPPRESSIONE;
 PER IBRIDAZIONE;
 PER SPOSTAMENTO DELL’ATTENZIONE
91
IBRIDAZIONE
Nella Géométrie Descartes tratta le curve
come ibridi geometrici-algebrici-numerici che
sono simultaneamente configurazioni formate
spazialmente, equazioni algebriche con due
incognite e una serie infinita di coppie di numeri.
Ne consegue un’INSTABILITA’, perché questi
tre diversi modi di trattare le curve non sono
equivalenti: ma questa instabilità conferisce alle
curve una MULTIVALENZA che è la chiave per
la loro indagine e per il loro impiego nella fisica
della seconda metà del XVIII secolo.
92
SPOSTAMENTO DELL’ATTENZIONE
Prima della creazione del calcolo
infinitesimale, ci si concentrava solo sugli
ASPETTI GEOMETRICI del problema di
calcolare l’area di una curva, e di conseguenza si
riusciva a risolverlo solo a
costo di una notevole ingegnosità.
Dopo l’invenzione del calcolo, spostando
l’attenziione sugli aspetti ALGEBRICI del
problema, la curva venne considerata
un’equazione e si poté RISOLVERE IL
PROBLEMA CON UN PROCEDIMENTO DI
ROUTINE e quasi meccanico.
93
DEDUZIONE/1
E’ l’inferenza in cui un parlante sostiene che la conclusione segue
necessariamente dalle premesse. Detto in termini più precisi,“per un qualsiasi
enunciato S, rispetto a un insieme di enunciati K, la deduzione è una
successione finita di enunciati il cui ultimo elemento è S (quello di cui diciamo,
appunto, che è dedotto), e tale che ogni suo elemento è un assioma o un
elemento di K, oppure segue da enunciati che lo precedono nella successione
grazie a una regola d’inferenza. Un termine sinonimo è ‘derivazione. La
deduzione è un concetto relativo a un sistema. Ha senso dire che qualcosa è una
deduzione solo in relazione a un particolare sistema di assiomi e regole
d’inferenza. La stessa esatta successione di enunciati può essere una deduzione
in un sistema, ma non in un altro”.
94
DEDUZIONE/2
Il concetto di deduzione è una generalizzazione del concetto di
dimostrazione. Una dimostrazione è una successione finita di enunciati,
ciascuno dei quali è un assioma o segue da enunciati che lo precedono
nella successione tramite una regola inferenziale. L'ultimo enunciato
della successione è un teorema.
La deduzione e la dimostrazione sono gli strumenti più efficaci di cui
possiamo disporre per cercare di controllare la validità del ragionamento
di un agente qualsiasi e i risultati da lui ottenuti, anche se
i fondamentali risultati conseguiti a partire dal 1930 da Gödel, Church e
Turing hanno posto limiti ben precisi a questa possibilità.
95
ABDUZIONE
E’ il processo che, dato un certo dominio,
mira alla generazione di spiegazioni di un
insieme di eventi a partire da una data
teoria, o legge, o ipotesi esplicativa, relativa
a quel dominio.
ESEMPIO:
A
B
B
A
96
INDUZIONE
E’ il processo in base a cui s’inferisce dal
PARTICOLARE all’UNIVERSALE secondo
il principio della GENERALIZZAZIONE.
Alla conclusione generale si può arrivare:
 A PARTIRE DA PARECCHI CASI;
 A PARTIRE DA UN SINGOLO CASO
(se un certo membro a di una classe Q
ha una data proprietà P, allora per un
qualsiasi nuovo membro b della stessa
classe Q si ipotizza il possesso della
medesima proprietà P.
97
ANALOGIA
Varie nozioni di similarità:
 PER EGUAGLIANZA DELLA FORMA;
 PER EGUAGLIANZA DELLA PROPORZIONE;
 PER ANALOGIA DEGLI ATTRIBUTI ESSENZIALI;
 PER POSSESSO DI ALCUNI ATTRIBUTI IN COMUNE;
 PER POSSESSO DI ALCUNI ATTRIBUTI IN COMUNE
PUR IN PRESENZA DI TRATTI NON IN COMUNE
(ANALOGIA POSITIVA-NEGATIVA- NEUTRA)
98
INFERENZA INDUTTIVA E INFERENZA ANALOGICA
Sono connesse tra loro se si considera solo
L’ANALOGIA POSITIVA, ma sono irriducibili
l’una all’altra se si considera anche
l’ANALOGIA NEGATIVA.
In quest’ultimo caso questi due tipi di inferenza
risultano essere complementari tra loro e utili
in situazioni differenti.
99
INFERENZA INDUTTIVA E INFERENZA ANALOGICA
L’INFERENZA INDUTTIVA è utile quando non
sappiamo con precisione come i casi osservati
differiscano tra loro, e quindi non ne conosciamo
esattamente l’ANALOGIA NEGATIVA, per cui un
aumento del numero dei casi può aiutarci a trarre
qualche conclusione su di essi.
L’INFERENZA ANALOGICA è utile quando non
abbiamo osservato un numero elevato di casi,
ma conosciamo con sufficiente precisione tanto
l’ANALOGIA POSITIVA quanto l’ANALOGIA
NEGATIVA dei relativamente pochi casi osservati
per cui l’analogia osservata può aiutarci a trarre
qualche conclusione su di essi.
100
INDUZIONE E ANALOGIA
Sono PROCESSI FALLIBILI: procedere sulla base di essi
comporta la rinuncia alla CERTEZZA propria della DEDUZIONE.
Quella che possiamo chiamare la LOGICA DELLA SCOPERTA
ammette dunque il carattere strutturale e ineliminabile della
INCERTEZZA e cerca di costruire su di esso.
Questa logica, pertanto, riconosce l’illusorietà dell’obiettivo di
acquisire una certezza assoluta e lo sostituisce con quello di
disporre di strumenti per l’estensione della nostra conoscenza
fallibili ma corredati di PROCEDURE DI CONTROLLO che
consentano di riconoscere le anomalie e di correggerle.
101
Processi balistici e non balistici: U.Neissen
Processi non balistici
Processi balistici
Processi creativi
Processi automatici
di azione-reazione
Catena di riflessi nel
sistema motorio centrale
Sequenze di
percezione e azione
Memoria
conseguenze
passate
Previsione
delle
conseguenze
Espressione del
pensiero critico
Capacità di
affrontare i
breakdown
Sequenze memorizzate e
riprodotte senza pensiero critico
102
Dai processi balistici a quelli non balistici
Attività
4
Pensiero
critico
Proces
si non 3
balisti Percezione
e Azione
ci
2
Sequenze
balistiche
concatenate
PROCES
SI
BALISTI
CI
1
Processi
automatici
Parametro di
valutazione
Specificità
Apprendimento
e trasferibilità
Esempi
Capacità
Costruzione di
soluzioni
Creazione di nuovi
contesti
Apprendimento e
trasferimento per
processi astrattivi
Costruzione di
modelli,
interpretazione di
fenomeni
Competenz
a
Know how
Catene circolari di
percezione 
azione
previsione 
percezione 
…
Apprendimento
specifico e
contestualizzato
Trasferibilità parziale
(capacità previsionali
in altre situazioni)
Portiere davanti
al rigore
Processi da
“buon venditore”
Abilità
Skill
Attivazione di
catene di azioni
riflesse senza
pensiero critico
Guidato
dall’apprendimento
Non trasferibili da un
contesto a un altro
Guida auto
Inserimento
ordine
Iter
Meccanismi di
Azionereazione
(Principi
selettivi)
Non c’è né
apprendimento
né trasferibilità,
ma solo
rafforzamento
Esecuzione
Performance
L
E
G
O
amministrativo
Reazione a stimolo
luminoso o sonoro
Timbratura
cartellino
103
Dai processi balistici a quelli non balistici
Attività
4
Pensiero
critico
3
Percezione e
Azione
2
Sequenze
concatenate
di processi
automatici
1
Processi
automatici
Parametro di
valutazione
Capacità
Competenza
Know how
Conoscenze
Complesse e
difficilmente
formalizzabili
Esempi
Costruzione di modelli,
interpretazione di fenomeni, simulazioni,
Gestione progetti complessi
Articolate
Conoscenza e supporto prodotti
Tecniche di projct mgmt
Processi da “buon venditore”
Abilità
Skill
(semplici)
Inserimento ordine
Iter amministrativo standard
Esecuzione
Performance
(elementari)
Timbratura cartellino
Controllo stato manutenzione
Fonte : Silvano Tagliagambe TED 2002
104
Le diverse fasi dell’apprendimento
Gruppi lavoro
Conoscenze
tacite
Conoscenze
esplicite
Esternalizzazione
Formalizzazione
Conoscenze
collettive
Studio
tradizionale
Conoscenze
individuali
Estensione
• Modellazione
• Verbalizzazione
• Rappresentazione
• Networking
• Communities
• Arricchimento delle
conoscenze
Socializzazione
Simulazione
• Osservazione
• Imitazione
• Pratica
Lezioni
tradizionali
Combinazione
Condivisione
• Condivisione esperienze
• Learning by doing
Interiorizzazione
Fonte Elab CCP da Ikujiro Nonaka A Dynamic Theory of Organizational Knowledge Creation; ‘Organization Science’
105
Elementi didattici e tecnologie per l’apprendimento
Gruppi lavoro
Conoscenze
collettive
Studio
tradizionale
Conoscenze
individuali
Conoscenze
tacite
Conoscenze
esplicite
Micro eventi (online) partecipati
Eventi, lezioni
live
Utilizzo di :
Videoconferenze
Chat, Forum
Creazione di :
Corsi - Broadcast live
Contributi multimediali
Newsletter
Corsi off-line
ricerche online
Fruizione di :
Corsi, Learning Object
Digital Asset
Lezioni
tradizionali
Ambienti
ad personam
Utilizzo di :
Piattaforma e-learning
Profiling
Fonte Elab CCP da Ikujiro Nonaka A Dynamic Theory of Organizational Knowledge Creation; ‘Organization Science’
106
8
Strumenti per pensare
107
La modellistica matematica
Problema reale
Modello
matematico
Analisi
qualitativa
Risoluzione al
calcolatore
Modellistica
numerica
Algoritmi
108
La Modellistica Matematica
Con il termine modellistica matematica si intende dunque il
processo che si sviluppa attraverso l'interpretazione di un
determinato problema, la rappresentazione dello stesso problema
mediante il linguaggio e le equazioni della matematica, l'analisi
di tali equazioni, nonché l'individuazione di metodi di
simulazione numerica idonei ad approssimarle, e infine,
I'implementazione di tali metodi su calcolatore tramite opportuni
algoritmi.
Qualunque ne sia la motivazione, grazie alla modellistica
matematica un problema del mondo reale viene trasferito
dall'unverso che gli è proprio in iin altro habitat in cui può essere
analizzato più convenientemente, risolto per via numerica,indi
ricondotto al suo ambito originario previa visualizzazione e
interpretazione dei risultati ottenuti.
109
Rapporto tra il Modello Matematico e la Realtà
Il modello non esprime necessariamente l'intima e reale essenza del
problema (la realtà è spesso così complessa da non lasciarsi
rappresentare in modo esaustivo con formule matematiche), ma deve
fornirne una SINTESI UTILE.
La matematica aiuta a vedere e a capire la natura intrinseca di un
problema, a determinare quali caratteristiche sono rilevanti e quali non
lo sono, e, di conseguenza, a sviluppare una rappresentazione che
contiene l'essenza del problema stesso.Una caratteristica della sfera
d'indagine matematica presente in questo processo è l'ASTRAZIONE,
ovvero la capacità di identificare caratteristiche comuni in campi
differenti, così che idee generali possano essere elaborate a priori e
applicate di conseguenza a situazioni fra loro assai diverse.
110
Carattere interdisciplinare della modellistica matematica
La presenza di laboratori sperimentali e di gallerie del
vento, di specialisti nell’analisi teorica, nell’informatica e
nelle scienze fondamentali, quali la fisica e la chimica, e
nei settori più spiccatamente tecnologici, e anche
nell’architettura, nella grafica avanzata e nel design, è
l’elemento distintivo di una CULTURA POLITECNICA
e può fungere da elemento catalizzatore e propulsivo di
una DISCIPLINA INTERSETTORIALE quale è la
modellistica matematica.
111
La Modellistica Numerica/1
L'obiettivo primario per un matematico applicato è la risoluzione
effettiva del problema. I problemi matematici formulati nell'ambito della
modellistica non sono quasi mai risolubili per via analitica.
I teoremi dell'analisi matematica e della geometria, seppur
fondamentali per stabilire se il problema sia "ben posto" o meno, assai
raramente hanno natura costruttiva atta a indicare un processo di
rappresentazione esplicita della soluzione. E’ pertanto necessario
sviluppare METODOLOGIE DI APPROSSIMAZIONE che, in ogni
circostanza, conducano ad algoritmi che rendano possibile la risoluzione
su calcolatore.
Il compito di trasformare una procedura matematica in un programma di
calcolo corretto richiede attenzione alla struttura, efficienza, accuratezza
e affidabilità.
112
La Modellistica Numerica/2
La scelta di un metodo numerico non può prescindere da
una conoscenza adeguata delle proprietà qualitative della
soluzione del modello matematico, del suo
comportamento rispetto alle variabili spaziali e temporali,
delle sue proprietà di regolarità e stabilità. E’ pertanto
giustificato l'uso del termine MODELLISTICA
NUMERICA che generalmente si adotta a tale riguardo.
Essa è una SCIENZA INTERDISCIPLINARE, che si
trova alla confluenza di vari settori, quali la matematica,
l'informatica e le scienze applicate e richiede, appunto,
INTERMEDIAZIONE tra tutti questi settori.
113
Interazioni fra mondo reale e modellistica
Pre-processing
Post-processing
e validazione
Modellistica
matematica
Modellistica
numerica
114
Interazioni fra mondo reale e
modellistica
Intrinseco al concetto di modello numerico vi è quello di
approssimazione, e dunque di errore. La modellistica numerica mira
a garantire che l'errore sia piccolo e controllabile e a sviluppare
algoritmi di risoluzione efficienti. La controllabilità è un requisito
cruciale per un modello numerico: l'analisi numerica fornisce stime
dell'errore che garantiscano che esso stia al di sotto di una soglia di
precisione fissata a priori (la ben nota tolleranza percentuale
accettabile dall'ingegnere). A tale scopo vengono progettati algoritmi
adattivi, i quali, adottando una procedura di feedback a partire dai
risultati già ottenuti, modificano i parametri della discretizzazione
numerica e migliorano la qualità della soluzione. Ciò è reso possibile
dalla analisi a posteriori (quella basata sulla conoscenza del residuo
della soluzione calcolata), uno strumento supplementare di cui può
giovarsi la modellistica numerica.
115
Analisi preliminare
Pre-processing
Analisi sperimentale
Avan-progetto
Analisi fenomenologica
CAD
Modello geometrico
Analisi di dati
Modellistica
matematica
116
Analisi preliminare/1
A monte, i modelli matematici traggono linfa vitale
dall'analisi fenomenologica e sperimentale. Le equazioni sono
sempre ispirate da leggi fisiche fondamentali, quali le
condizioni di equilibrio nella statica, o la conservazione della
massa, dell'energia e del momento nella dinamica dei mezzi
continui. In tali equazioni, gli aspetti inerenti la reologia dei
materiali, l'individuazione delle condizioni al contorno,
nonché la determinazione dimensionale dei coefficienti e dei
parametri caratteristici, sono fornite dall'analisi ingegneristica.
117
Analisi preliminare/2
Ulteriore elemento distintivo dell'analisi preliminare è, in
molti casi, la costruzione di un modello geometrico, ovvero la
rappresentazione, attraverso modellatori solidi o strumenti di
CAD, della regione tridimensionale entro cui le equazioni
andranno risolte.
Si pensi, per esempio, alla complessità del modello
geometrico necessario a rappresentare un aereo in
configurazione completa, partendo da un design preliminare,
prima di intraprenderne la simulazione numerica.
118
Dal design preliminare alla simulazione numerica
CAD
Design
preliminare
Simulazione numerica
119
Analisi a posteriori
Post - processing
Visualizzazione e
analisi dei risultati
Confronto con
i casi test sperimentali
Modellistica matematica
120
Analisi a posteriori
A valle del processo, la complessità dei risultati numerici
ottenuti da un modello rende necessaria una loro analisi in
forma logicamente organizzata, e una verifica alla luce
delle prove sperimentali disponibili, ma, soprattutto,
dell'intuizione dell'ingegnere. Quest'analisi retroattiva può,
a sua volta, innescare un processo iterativo di modifica del
modello (nelle equazioni e/o nei parametri che lo
definiscono), sino a quando i risultati ottenuti su una classe
significativa di casi di studio non siano ritenuti
soddisfacenti da chi ha posto il problema.
121
Dall’avan-progetto al progetto
Progettazione aerodinamica
Settore aeronautico/automobilistico
Avan-progetto
CAD
no
Forma
accettabile ?
Galleria
del vento
Modelli
numerici
uso complementare
Analisi delle prestazioni
si
Progetto
requisiti
122
SIMULAZIONE
Per simulazione si intende un modello della realtà che consente
di valutare e prevedere lo svolgersi dinamico di una serie di
eventi susseguenti all'imposizione di certe condizioni da parte
dell'analista o dell'utente. Un simulatore di volo, ad esempio,
consente di prevedere il comportamento dell'aeromobile a fronte
delle sue caratteristiche e dei comandi del pilota.Le simulazioni
sono uno strumento sperimentale molto potente e si avvalgono
delle possibilità di calcolo offerte dall'informatica; la simulazione,
infatti, non è altro che la trasposizione in termini logicomatematica-procedurali di un "modello concettuale" della realtà;
tale modello concettuale può essere definito come l'insieme di
processi che hanno luogo nel sistema valutato e il cui insieme
permette di comprendere le logiche di funzionamento del
123
sistema stesso.
SIMULAZIONE: ESEMPIO
124
Che cos’è la Realtà Virtuale ?
Il termine Realtà Virtuale nasce nel 1988, in un’intervista a
Jaron Lanier “A Portrait of the Young Visionary”.
Lanier:
“La VR è una tecnologia usata per SINTETIZZARE
UNA REALTÀ CONDIVISA. Ricrea la nostra relazione
con il mondo fisico in un nuovo piano. Non influisce
sul mondo soggettivo e non ha niente a che fare
direttamente con ciò che è nel cervello. Ha a che fare
solo con cosa i nostri organi sensoriali percepiscono.
Nella VR non c’è bisogno di una singola metafora,
come accade per il computer. Siamo abituati a
cambiare contesto nella vita reale: è normale
comportarsi diversamente in luoghi diversi.”
125
Che cos’è la Realtà Virtuale ?
La Realtà Virtuale (VR) è “faticosamente” definibile…
Dickelman:
Un AMBIENTE GENERATO DAL COMPUTER CHE SIMULA LA REALTÀ in modo
che i sensi lo possano percepire.
Withrow:
UN’INTERFACCIA UMANO-COMPUTER in cui un computer crea un ambiente
immersivo che risponde interattivamente ed è controllato dal comportamento
dell’utente.
umsebiz.com:
Una SIMULAZIONE INFORMATICA TRIDIMENSIONALE che risponde così
realisticamente agli input da far sembrare di vivere in un altro mondo.
Mavericks of the mind:
Una TECNOLOGIA INTERATTIVA che controlla totalmente gli input sensoriali e
crea la convincente illusione di essere completamente immersi in un mondo
generato dal computer.
126
Che cos’è la Realtà Virtuale ?
Interazione
Immersività
Computer
Presenza
Simulazione
Sensi
Ambiente
Utente
127
Il Cyberspazio
Da tempo la fantascienza aveva intuito le potenzialità degli
strumenti della VR. Ma la VR non era ancora nata…
Uno dei padri morali della VR è considerato
Philip K. Dick, con UBIK (1969).
La VR è creata direttamente con stimo-lazioni
sensoriali su corpi in animazione sospesa.
Nel 1984 Gibson scrive Neuromancer e
introduce il Cyberspace, l’insieme delle
informazioni di una rete di computer.
Oggi comunemente si definisce
Cyberspazio il Virtual Environment (VE)
che Internet crea con tutti i servizi e le
informazioni da esso fornite.
128
Applicazioni: architettura
Fare in modo che gli utenti possano esplorare in tempo reale
una scena 3D che rappresenta un ambiente architettonico.
Valutare gli spazi, l’illuminazione, i materiali, l’acustica.
Usare la VR come tool di
modellazione per analizzare
gli spazi “dall’interno” e
valutare differenti scelte di
progetto.
129
Applicazioni: arte
Ricostruire opere d’arte o ambienti artistici che il tempo ha
deteriorato o distrutto per permetterne la conservazione.
Permettere l’accesso del pubblico a monumenti che non
possono normalmente
essere visitati.
Fornire assistenza per
azioni di restauro.
La VR stessa può essere
usata per creare opere
d’arte.
130
Applicazioni: istruzione
E’ possibile apprendere nuovi concetti in maniera interattiva,
cosa che facilita l’apprendimento e lo rende più efficace.
La VR è una tecnologia di grande impatto ed è dunque per sua
natura più stimolante e coinvolgente.
Costituisce uno strumento di
supporto per gli insegnanti.
L’insegnamento a distanza è
realisticamente realizzabile.
131
Applicazioni: addestramento
Tramite l’uso di simulatori la VR consente di addestrare
personale per ridurre i rischi dovuti all’addestramento reale
svolto in condizioni pericolose (soldati, piloti, chirurghi etc.)
Permette di simulare
condizioni di rischio non
riproducibili nella realtà.
Riduce i costi potendo
simulare più piattaforme
diverse con poche modifiche.
132
Applicazioni: medicina
E’ possibile simulare un’operazione chirurgica non solo a fini di
addestramento, ma anche per pianificare un’operazione reale
sulla base dei dati fisicamente rilevati sul paziente.
Oltre che per la chirurgia, è
possibile addestrare i medici
sulla palpazione dei tessuti,
l’inserzione di aghi, etc.
E’ uno strumento utilissimo
per la riabilitazione e per
trattare particolari sindromi di
fobia e panico.
133
Applicazioni: industria
La modellazione CAD evolve in Virtual Prototyping (VP). La VP
consente di ridurre i costi di dei prototipi facendo eseguire
verifiche in sede virtuale prima della costruzione fisica.
Consente inoltre progettazione e verifica collaborativa.
E’ possibile simulare i processi
e linee produttive e
individuarne tempestivamente i
possibili problemi.
VR come strumento di
marketing per presentazioni.
134
Applicazioni: intrattenimento
Uno dei più redditizi campi applicativi è l’intrattenimento.
L’industria videoludica ha dato un’enorme spinta tecnologica
che ha prodotto aumenti di performance e riduzione dei costi.
I simulatori, oltre che utili per il
training, sono strumenti di
intrattenimento molto attraenti.
La VR e il suo “indotto” sono
efficaci mezzi e affascinanti
temi per il cinema.
135
VR & VideoGames (VG)
136
VR e Cinema
RIVELAZIONI (1995, Barry Levinson)
137
VR e Cinema
NIRVANA (1997, Gabriele Salvatores)
138
VR e Cinema
MATRIX (1999, Wachoski Bros.)
139
Sfide per il futuro
Naturalezza dell’interazione:
Piena e corretta interpretazione delle azioni: sensori, speech recognition.
REALISMO DELLE RAPPRESENTAZIONI:
Ritorno realistico su tutti i canali sensoriali e motori. In particolare affrontare
le problematiche di:
 Tatto: utilizzo di interfacce indossabili che forniscano sensazioni tattili;
 Movimento: interfacce per la locomozione;
 Olfatto: analizzatore e sintetizzatore olfattivo;
 Stimolazione nervosa diretta. Eccitante ma disturbante.
140
REALTA’ VIRTUALE E REALTA’ AUMENTATA
La REALTA’ VIRTUALE (VR) mira a
presentarsi come un DOPPIO del mondo
reale o una sua ALTERNATIVA;
la REALTA’ AUMENTATA (AR) mira invece
ad ARRICCHIRE la realtà di INFORMAZIONI
utili per l'espletamento di compiti complessi.
141
Esempio di biopsia guidata da un sistema AR che mette in evidenza il profilo ecografico
142
Esempio di sovrapposizione di informazioni 3D ricavate
da una risonanza magnetica per applicazioni in chirurgia
ortopedica.
143
Il chirurgo prova un sistema di AR applicabile ad
interventi in laparoscopia.
144
145
Dall’intersoggettività all’intelligenza connettiva
La conoscenza è dinamica e incompleta
• Sviluppo delle alternative
• Accordarsi sulle premesse per la
selezione
• Ragionamento distribuito e
ruolo della comunicazione
• Il pensiero come forma di
connessione tra persone e
gruppi
• Sviluppo di teorie sistemiche per sistemi
multiagente le quali prevedono la possibilità, da
parte di ciascun agente, di ragionare sulle
proprie conoscenze e su quelle altrui, e
permettono l’identificazione di conoscenze
distribuite (distribuited knowledge) o condivise
da un gruppo di agenti (common knowledge)
146
9
GLI ERRORI SISTEMATICI CHE COMMETTIAMO
147
KAHNEMAN e TVERSKY: IL CONCETTO
DI ACCESSIBILITA’
L’ACCESSIBILITA’ è il grado di facilità e
immediatezza con il quale i contenuti di
pensiero vengono in mente.
L’accessibilità condiziona le nostre
decisioni, in quanto caratteristiche
facilmente accessibili influenzano le
nostre scelte, mentre quelle di bassa
accessibilità tendono a essere ignorate.
148
KAHNEMAN e TVERSKY:
DUE SISTEMI
Sistema intuitivo, le cui operazioni sono
rapide, automatiche, non costose in
termini di sforzo associativo e difficili da
controllare e modificare;
Sistema di processi di pensiero
deliberati, le cui operazioni sono più
lente, seriali, costose in termini di sforzo
e controllate dal ragionamento.
149
KAHNEMAN e TVERSKY:MODELLO DI
SOLLECITAZIONE DELL’EURISTICA.
Le illusioni e gli errori sono spesso causati da
ACCESSIBILITA’ DIFFERENZIALE e dalla
tendenza a sostituire uno specifico attributo
obiettivo di un oggetto di giudizio, che ha tratti
di bassa accessibilità, con un attributo
euristico correlato, che ha caratteristiche di
elevata accessibilità e viene più prontamente
in mente.
150
LE ILLUSIONI PERCETTIVE
151
LE ILLUSIONI PERCETTIVE
152
LE ILLUSIONI PERCETTIVE
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LE ILLUSIONI PERCETTIVE
154
LE ILLUSIONI PERCETTIVE
155
ILLUSIONI PERCETTIVE E
ILLUSIONI COGNITIVE
Esistono fenomeni simili alle illusioni
percettive
anche nell’ambito del ragionamento…:
“illusioni di sapere”!
Si tratta di errori e incoerenze del giudizio e
della decisione
diffusi (si sbaglia spesso) e sistematici (si
sbaglia in un modo specifico e prevedibile).
156
ILLUSIONI PERCETTIVE E
ILLUSIONI COGNITIVE
Gli studi mostrano che manager, politici,
professori, economisti, ingegneri, broker,
avvocati ed esperti in ogni campo – in perfetta
buona fede, in condizioni ideali, nel loro
dominio di competenza – sono vittima di errori
di questo tipo.
Errori rispetto alle “regole aureee” della logica,
della matematica e della teoria della probabilità
secondo le quali vorremmo e dovremmo
ragionare, giudicare e scegliere.
157
LO STUDIO DELLE DECISIONI
Di fronte a problemi complessi, caratterizzati da
elementi di incertezza e di rischio, tanto gli esperti
quanto le persone comuni adottano strategie
cognitive (dette euristiche) che spesso conducono a
risultati erronei, cioè significativamente differenti da
quelli indicati dai corretti principi formali pertinenti.
Si tratta di errori che conseguono da ragionamenti
che mettiamo in atto comunemente, in modo istintivo
e automatico, e ciò spiega perché essi siano
prevedibili.
158
PERCHÉ STUDIARE GLI ERRORI
Ragionare con più impegno non può far scomparire
un errore cognitivo più di quanto guardare con più
attenzione possa far scomparire un’illusione ottica.
159
PERCHÉ STUDIARE GLI ERRORI
Per mettere a punto procedure che ci permettano di evitare le conseguenze di
errori e incoerenze di questo tipo è piuttosto necessario prendere atto della
loro presenza e imparare a riconoscere le condizioni nella quali si manifestano.
160
Scelte incoerenti: framing effect
Problema 1
L’Italia è minacciata da una grave epidemia che
mette in pericolo la vita di 600 persone – sono in fase
di elaborazione due possibili tipi di interventi sanitari: X e Y.
Se si adotta il programma X, si salvano certamente 200 persone
se si adotta il programma Y, c’è una probabilità di 1/3 di salvare
600 persone e di 2/3 di non salvarne nessuna
Quale programma raccomanderesti?
Scelte incoerenti: framing effect
Problema 1
L’Italia è minacciata da una grave epidemia che
mette in pericolo la vita di 600 persone – sono in fase
di elaborazione due possibili tipi di interventi sanitari: X e Y.
se si adotta il programma X, si salvano
certamente 200 persone
72%
se si adotta il programma Y, c’è una probabilità
di 1/3 di salvare 600 persone
e di 2/3 di non salvarne nessuna
28%
Quale programma raccomanderesti?
Scelte incoerenti: framing effect
Problema 2
L’Italia è minacciata da una grave epidemia che mette
in pericolo la vita di 600 persone – sono in fase di elaborazione
due possibili tipi di interventi sanitari: W e Z.
Se si adotta il programma W, moriranno certamente 400
persone
Se si adotta il programma Z, c’è una probabilità di 1/3 che
nessuno muoia e di 2/3 che muoiano 600 persone
Quale programma raccomanderesti?
Scelte incoerenti: framing effect
continua
Problema 2
L’Italia è minacciata da una grave epidemia che mette
in pericolo la vita di 600 persone – sono in fase di elaborazione due
possibili tipi di interventi sanitari: W e Z.
se si adotta il programma W, moriranno
certamente 400 persone
se si adotta il programma Z, c’è una probabilità
di 1/3 che nessuno muoia e di 2/3
che muoiano 600 persone
Quale programma raccomanderesti?
22%
78%
a
Scelte incoerenti: framing effect
RISULTATI
X. (si salvano certamente 200 persone su 600)
Y. (1/3 di salvare 600 persone e 2/3 nessuna)
72%
28%
W. (moriranno certamente 400 persone su 600)
Z. (1/3 che nessuno muoia e di 2/3 che muoiano
600 persone)
22%
78%
ESEMPIO DELL’INCIDENZA DEL CONTESTO
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (Non compresso)
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
166
ESEMPIO DELL’INCIDENZA DEL CONTESTO
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (Non compresso)
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (Non compresso)
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
167
ELEANOR ROSCH: IL
CONCETTO DI PROTOTIPO
Quando consideriamo un insieme o una categoria che ha un
PROTOTIPO, l’informazione sul prototipo ha un elevato grado di
accessibilità, per cui le sue caratteristiche vengono alla mente
con grande facilità. Proprio per questo gli attributi prototipici sono
candidati naturali al ruolo di attributi euristici che, in base al
modello di sollecitazione dell’euristica, tendiamo a sostituire agli
attributi obiettivi di bassa accessibilità.
168
EDELMAN E I PROTOTIPI
Edelman: “ I confini di categorie come ‘uccello’ sono netti. Ma.
all’interno di questi confini, si ritiene che alcuni uccelli siano
esempi migliori di altri, siano più ‘prototipici’. La conoscenza
relativa agli elementi di una categoria si struttura spesso a
seconda della facilità con la quale si immaginano e si
ricordano l’appartenenza, le azioni e l’uso.
‘Cavallo’ è una categoria di base, ma non lo è ‘quadrupede’.”
169
L’IBRIDAZIONE TRA I DUE SISTEMI
I PROTOTIPI esibiscono caratteristiche sia del
dominio percettivo e delle operazioni intuitive
(immediatezza ed elevato indice di
accessibilità) sia del sistema delle operazioni
deliberate, in quanto sono il prodotto di una
mediazione linguistica e concettuale,
assimilata al punto da far apparire i suoi
prodotti come VALUTAZIONI NATURALI.
170
L’IBRIDAZIONE TRA I DUE SISTEMI/2
I PROTOTIPI hanno dunque una duplice
natura, che rende legittimo il chiamarli
“IBRIDI”, che si collocano
nell’interfaccia tra sensazione e
pensiero, nel confine che separa, e a un
tempo collega, i rispettivi domini di
pertinenza.
171
UNA NUOVA FORMA DI VISIONE
Grazie alla disponibilità di questi ibridi, sta
emergendo una NUOVA FORMA DI
VISIONE, collocata nell’interfaccia tra
SENSAZIONE e PENSIERO, basata sulla
ricerca di CONCETTI ORGANIZZATORI
da trasformare in IMMAGINI-SINTESI di
elaborazioni concettuali.
172
LA GEOMETRIA SPERIMENTALE
Questo nuovo tipo di visione, basata sulla ricerca di “concetti
organizzatori” da trasformare in “immagini sintesi”, ha tra l’altro dato
luogo, negli ultimi due decenni, a un nuovo tipo di matematica
basata essenzialmente sulla visione, la cosiddetta GEOMETRIA
SPERIMENTALE, nata soprattutto dall’esigenza di modellare
strutture biologiche complesse che, proprio per ragioni di
complessità, non possono essere trattate con la matematica
ordinaria.
173
ACCESSIBILITA’ E RILEVANZA
Questo nuovo tipo di visione potrà
consentire di rendere “naturali”, e quindi
facilmente ACCESSIBILI, contenuti e
oggetti di giudizio che oggi non lo sono,
modificando il sistema di accessibilità
differenziale e di giudizi mediati da
un’euristica, che condiziona le nostre
decisioni e scelte.
174
LE FUNZIONI DELL’INSEGNANTE
LIVELLI
RUOLO
IDENTITÀ
GUIDA
VALORI
DOMANDA MODALITA’
CHI
Riconoscimento
MENTOR PERCHÈ ISPIRARE
CAPACITÀ DOCENTE
COME
STIMOLARE
BEHAVIOR
COACH
CHE COSA
ADDESTRARE
AMBIENTE
FACILITATORE
DOVE
AMBIENTARE
175
RINGRAZIAMENTI
GRAZIE DELL’ATTENZIONE!
176