di carrello su rampa

Formazione docenti in TIC e TD
prassi: prima competenze di base in TIC, poi quelle in TID
prassi indispensabile?
Cosa conta veramente per la formazione in TIC?
* relazione docente - informatica
strumenti per proprie attività personali e professionali
componenti concettuali (modellare problema o procedura)
componenti operative (usare le TIC
familiarità con dinamiche informative/culturali basate su MM e web
AUTONOMIA in:
trovare soluzioni
orientarsi
valutare
progettare
essere attore nel mondo ICT
Formazione docenti in TIC e TD
prassi: prima competenze di base in TIC, poi quelle in TID
prassi indispensabile?
Cosa conta veramente per la formazione in TD?
da TIC come strumento per pensare e operare, segue facilmente una
reazione sinergica tra competenze disciplinar/didattiche e quelle in TIC
Strumenti/ambienti per formazione in TD, focus sul:
carattere esperienziale
progettare e fare
esplorare riferimenti e risorse
“riuso” e “montaggio” di materiali reperiti
confronto con colleghi
transizione verso insegnamento costruttivista
Libro come “forma” della scuola:
cfr. R. Maragliano
sapere delimitato, scomposto in pezzi, fissato in forma statica
discipline autonome
organizzazione apprendimento per fasce di età
articolazione compiti nell’imparare
valutazione dell’apprendimento
efficacia della “forma”libro
Irruzione computer e web  quale “forma” della scuola?
Ripensare alla “forma” libro
Scelta di nuove “forme” e integrazione con la vecchia
Visione plurale vs una sola prospettiva
Libro come “lingua materna”
Computer e web come lingua altra
Transizione da didattica della riproduzione scritta e decontestuale a
didattica dell’interazione orale e dell’esperienza contestualizzata
Campi del sapere
estensione in forte e rapida crescita
accessibilità “illimitata” agli elementi di conoscenza
indebolimento dell’articolazione in discipline tradizionali
zone nuove e zone di confine/integrazione di aree consolidate
Sapere-flusso e ri-definizione dinamica della conoscenza
apertura vs chiusura gerarchica e predefinita delle discipline
metafora di struttura reticolare
interpretazione in continua trasformazione
nuovi nodi e nuovi legami tra nodi
revisioni dei nodi e legami già noti
attitudine alla ricerca di ed orientamento nelle informazioni (.. Web)
attitudine a “mantenere la rotta” in molte reti di conoscenza
EDUCAZIONE SCIENTIFICA DI BASE A SCUOLA
Circa 90% attraverso linguaggio verbale (incluso formule)
scienze sperimentali come narrazioni
Poca o no enfasi su difficoltà Apprendimento/Insegnamento
pratiche d’insegnamento versativo
Poco laboratorio, quasi sempre come “verifica”
no focus su esplorazione fenomenologia
Fenomeni ideali come punto di partenza dell’insegnamento
apprendimento di formule, spesso mnemonico
Ruolo del Lab in educazione scientifica
• Situazione attuale
• Punti di vista diversi
• Il Lab è necessario?
Quale Lab è più efficace per aiutare la comprensione di contenuti di
Fisica e Matematica?
Quale Lab e quali esperimenti per enfatizzare intreccio tra aspetti
sperimentali e di modellizzazione?
Situazione Lab in SSS italiana
Licei: Lab occasionale, buona volontà del docente (poco tempo/supporto)
Bienni ITI: Lab come supporto costante; ore Lab fino al 50% del monte ore
Progetti di sperimentazione in corso  Lab fino al 30 % delle ore di fisica
Insegnanti più consapevoli su ruolo Lab in educazione scientifica di base
Attrezzature Lab migliorano in quantità/qualità (cfr. PTD e simili)
TIC e TD ampliano molto il Lab didattico (es. esperimenti in tempo-reale)
Percorsi basati su risultati ricerca spesso comportano attività di Lab
Progetti internazionali studiano come Lab è realizzato nei vari paesi
COMUNI DIFFICOLTA’ APPRENDIMENTO
Approcci,
Materiali
Inadeguati
Fisica di
senso
comune
CDA/I
Formalismi
insufficienti
Fenomeni
familiari
carenza
LAB
Complessità
della fisica
Edutainment
Insegnamento
direttivo
Cause e fattori
Previsione
Esperimento
Confronto
Dal Reale
all’Ideale
Strumenti
Visibilità di
“invisibili”
Modelli
LAB
Strumenti per affrontarle
PUNTI DI VISTA SUL RUOLO DEL LABORATORIO DIDATTICO
Sviluppo
concettuale
Abilità
operative
Von Glaserfeld “….la tragedia della teoria della conoscenza occidentale è
da vedersi nel suo esser partita dall’ipotesi (comprensibile ma insensata) che
ciò che arrivo a conoscere è già presente là fuori…”
Comportamentismo
indurre comportamenti di risposta a stimoli definiti
Insegnamento “versativo”
Costruttivismo
La realtà è il prodotto dell’esperienza di chi apprende e la conoscenza è
costruzione di significati e di interpretazioni dell’esperienza
responsabilità cognitiva dell’individuo
carattere situato della conoscenza
conoscenza come costruzione attiva del discente
forte valore della collaborazione e negoziazione sociale
Nella
visione
costruttivista,
apprendere è azione attiva del
discente che costruisce la sua rete
di conoscenza anzichè “ingoiare”
nozioni a lui trasferite dal docente
o dal computer
La conoscenza non è più
impersonale o oggettiva (cfr.
Oggettivismo) ma qualcosa che
ognuno
costruisce
attraverso
l’esperienza personale
DAL COMPORTAMENTISMO
AL COSTRUTTIVISMO
conoscenza
conoscenza
conoscenza
conoscenza
AMBIENTI DI APPRENDIMENTO
APERTI
Gli ambienti di apprendimento
aperti sono strumenti con
sostanziale controllo del discente
sulle attività di apprendimento.
Gli offrono un amichevole insieme
di funzioni e strumenti; NON
propongono percorsi pedagogici
prestabiliti con guida passo passo.
Controllo al discente
Controllo ad altri
Real-Time Esperimenti e Immagini
 Impostazione “Che succede se..?” praticabile con
rapida ripetizione di esperimenti in differenti
condizioni (variazione parametri e setting)
 Molti dettagli osservabili; “scelte” richieste per
procedere a modellizzare
 Sviluppo ed interpretazione di modelli esplicativi di
fenomeni familiari e complessi ben noti in termini
di Conoscenza Comune e Percettiva
RTEI (Real-Time Esperimenti e Immagini)
Impatto sulla Qualità dell’Apprendimento e Insegnamento
Integrazione
di Conoscenze
Percettiva
di Senso Comune
Formale
Variazionale
….
Ciclo
PEC
Visibilità di fenomeni
“inaccessibili”
APPROCCIO “REALE -> IDEALE”
da fenomeni Reali e Familiari
all’astrazione dei Casi/Modelli Ideali
Esplorazione fenomeni
Ricerca di Regolarità
Formulazione di Regole
Modelli matematici
Legge di Caso Ideale
Ciclo d’apprendimento
“Previsione Esperimento Confronto”
Abilità trasversali:
Idee e
Ragionamenti
Previsione
- esprimere idee
- analizzare risultati
- confrontare
- modellizzare
Abilità
Sperimentali e/o
Formali
Se non accordo,
che fare?
Esperimenti
o
Modelli
Confronto
Approccio “Reale -> Ideale”: moti a velocità costante
Dalla camminata al carrello su piano liscio al
moto ideale 1D di corpo puntiforme
PHYTEB 2000
11
Camminata regolare e corsa
Grafici s(t), v(t), a(t) di camminata regolare in avvicinamento (scuro)
e di corsa in avvicinamento (chiaro)
Approccio “Reale -> Ideale”: composizione velocità
Piatto mosso da studente: fermo e in moto verso (o via dal) sensore
Vpiatto quando lo studente cammina =
Vpiatto quando lo studente è fermo + o – Vel. della camminata
Approccio “Reale -> Ideale”: composizione velocità
Piatto mosso da studente seduto: sedia mossa in fase (controfase)
Vpiatto quando sedia è mossa avanti/indietro =
Vpiatto quando sedia è ferma + o – Vel. della sedia
Idem: piatto mosso da studente che oscilla avanti/indietro
Approccio “Reale -> Ideale”: l’attrito è una forza
Moto quasi uniforme di carrello tirato a mano su
pavimento liscio
Misure Indipendenti con sensori di Moto e Forza
Attrito Dinamico
Approccio “Reale -> Ideale”: dal ritmo a oscillatore armonico
Oscillazioni ritmiche di una persona e di massa-molla (quasi libere)
Legge oraria s(t) di carrello su rampa (sensore in alto)
Velocità v(t) di carrello su rampa (sensore in alto)
Legge oraria s(t) di carrello su rampa
Caso ideale: agisce solo la gravità
accelerazione costante = g sin(a )
V(t) è lineare in t  V(t) = V(0) + a t
S(t) è quadratica in t  s(t) = s(0) +v(0) t + ½ a t2
Parabola y = A + B t + C t2
se C cresce  parabola “si stringe”
se C decresce  parabola “si allarga”
Salita: accelerazione da attrito si somma
A tot > g sin(a)
a
Discesa: accelerazione da attrito si sottrae
A tot < g sin(a)
a
s(t) CARRELLO SU RAMPA
y = A+Bx+Cx2
y = A+Bx+Cx2
A= 11,56
A= 9,91
B = - 3,58 C=0,30
B = - 3,06 C=0,26
v(t) CARRELLO SU RAMPA
y = A + Bx
A= -3,691
B = 0,624
y = A + Bx
A= -3,793
B = 0,717
s(t) CARRELLI SU RAMPA
Sviluppo del Pensiero Formale: un processo complesso
Principi
Limiti dei
modelli
Matematica
Esperimenti
suggeriti
Previsione di
risultati
Valori riconosciuti
Test di validità
Fit dei Dati
MODELLI
Esplorazione Modelli
ESPERIMENTI
Costruzione Modelli, …….
da Reale a Ideale
Cosa se. .?
Andamenti
vs Dettagli
Approssimazioni
Errori
Variabili
Significative
Modelli Interpretativi
Simulazione del raffreddamento di un solido
A)
B)
C)
A. condizione iniziale (solido caldo e molecole dell’aria fredde)
B. solido in equilibrio termico con l’aria
C. grafico della temperatura vs.tempo
RTEI e MODELIZZAZIONE
L’approccio RTEI facilita i legami tra
lavoro di laboratorio e
di
modellizzazione.
Con grafici in tempo reale si
riconoscono subito andamenti globali
e si distinguono dettagli locali. La
facilità di analisi ed esportazioni dei
dati, aiuta sia il fit delle misure che la
loro modellizzazione.
Il processo di astrazione può essere
così fortemente sostenuto.
Andamenti Qualitativi
R
T
E
I
Regolarità
Analisi dati
Esportazione dati
ASTRAZIONE
M
O
D
E
L
L
I
RUOLO della MODELLIZZAZIONE nella
DIDATTICA della FISICA
Adattamento
dei dati
Modello ha molte accezioni in Fisica.
I modelli matematici sono molto comuni.
Nella ricerca didattica vi è un ampio
consenso sull’utilità dell’interpretare
e costruire modelli.
L’attività di modellizzazione aiuta
ad acquisire capacità trasversali,
utili in molti contesti disciplinari.
“Cinematica” dei
Modelli
Modelli dei
sistemi
fisici
Esplorare i
Modelli
Costruire i
Modelli
“Dinamica” dei
Modelli
- Laboratorio “quotidiano”
- Laboratorio “povero”
- Laboratorio con strumenti didattici “chiavi in mano”
- Laboratorio in Tempo- Reale
Quale?
La scelta è funzione del razionale, dell’obiettivo e del contesto
Le integrazioni fra tipi sono in genere molto fruttuose