scienze sperimentali: il piano ISS

Che cosa significa l'espressione "scienze sperimentali"? Che cosa distingue, ammesso che la distinzione sussista, tra scienze della natura e scienze sperimentali? E poi: "scienze della natura" e "scienze naturali" sono la stessa cosa o le due espressioni hanno un significato diverso? Per rispondere a queste domande - impresa tutt'altro che banale ma anche appassionante - cominciamo con proporre la lettura di una delle relazioni del primo seminario nazionale del Piano ISS - Insegnare Scienze Sperimentali.

La didattica laboratoriale del Piano ISS. Insegnare a comprendere integrando ragionamento, esplorazione della fenomenologia e misure (Emilio Balzano, Rosarina Carpignano, Tiziano Pera, Filomena Rocca) in PIANO ISS - Primo Seminario Nazionale (Milano - Napoli) Novembre Dicembre 2006


A) Il laboratorio e la didattica

La didattica laboratoriale e la realizzazione di laboratori innovativi costituiscono elementi caratterizzanti il Piano ISS così come descritto nel documento di base e nei relativi allegati. Alla base c’è la constatazione che:
a) la quasi totale assenza di una reale pratica di laboratorio (che coinvolga in modo attivo gli allievi) nelle nostre scuole sia strettamente correlata al grave stato dell’insegnamento-apprendimento delle scienze nel nostro paese;
b) la mancanza di una pratica di laboratorio non è tanto da ricondurre alla scarsità di risorse - il laboratorio può essere realizzato con costi contenuti, costose aule multimediali sono ora in quasi tutte le scuole - quanto a carenze complessive del sistema scolastico (organizzazione degli spazi e dei tempi della scuola, non adeguata preparazione degli insegnanti, ecc.).

Sulla valenza formativa del laboratorio nella didattica delle scienze c’è in generale accordo anche se esistono punti di vista anche molto diversi sulle funzioni e le modalità di attuazione. Per semplicità si può dire che coesistono due posizioni a volte complementari altre volte antitetiche per quanto concerne l’attuazione:
1) Le scienze sono per loro natura sperimentali: solo con attività di misura è possibile impadronirsi del significato delle leggi. Il laboratorio diventa il luogo privilegiato della verifica delle leggi e dell’addestramento al metodo  sperimentale (talvolta ridotto a schemi rigidi e a procedure standard);
2) La costruzione di una conoscenza scientifica si basa sulla condivisione di esperienze e di significati. L’esplorazione della fenomenologia, se ben progettata, integra momenti di analisi qualitativa, analisi quantitativa e la costruzione/condivisione di modelli. Il laboratorio è il terreno privilegiato per costruire abilità sperimentali e capacità di ragionamento che permettono di sviluppare un pensiero critico, di distinguere tra evidenze e interpretazioni e condividere la plausibilità e il significato di concetti, modelli e teorie (approccio fenomenologico).

Le due impostazioni (qui polarizzate per semplicità su due posizioni contrapposte) sottolineano, con enfasi diversi aspetti che sono comunque importanti nello studio delle scienze (il saper esplorare con metodo la fenomenologia, il misurare, il prevedere, il progettare...). Tuttavia dovendo rispondere all’esigenza di promuovere e attivare processi che migliorano nel loro insieme l’educazione scientifica (anche correggendo situazioni che rendono poco produttivi i laboratori esistenti), il Piano ISS ha scelto di privilegiare l’approccio fenomenologico e un laboratorio (non soltanto come un luogo fisico) che permetta di sperimentare i modelli e condivisione di teorie (cfr. documento di base e allegato). Tale scelta è tra l’altro coerente con la necessità di promuovere, nelle reti verticali ancorate ai presìdi territoriali, un’educazione scientifica dalla scuola d’infanzia fino alla secondaria di II grado costruendo e condividendo elementi del curricolo di scienze. Ciò nasce dalla convinzione che non solo per sviluppare un atteggiamento scientifico (che richiede capacità operative, di ragionamento, ecc.) occorre iniziare presto proprio perché queste capacità si sviluppano con gradualità e con tempi anche lunghi ma soprattutto che le attività esplorative a carattere scientifico, se ben progettate e non finalizzate al dogmatismo ed al nominalismo, aiutano più in generale i bambini e i ragazzi nella loro crescita culturale. Ad esempio sono indispensabili per il maturare delle capacità linguistiche e logico-matematiche, per educare all’uso delle tecnologie, per sviluppare la sensibilità nel riconoscere il senso estetico dei fenomeni naturali, ecc. Per questo è necessario riconoscere le diverse valenze della didattica laboratoriale sia nell’apprendimento che nell’insegnamento.
La scelta di privilegiare nel Piano ISS la realizzazione di laboratori innovativi è coerente con i risultati di ricerche svolte in diversi paesi europei che evidenziano i limiti del laboratorio tradizionale. Emerge che, in generale, ancorché tecnologicamente avanzato (multimediale, con sensori in linea, ecc.), il laboratorio tradizionale (di addestramento e di misura) presenta i seguenti limiti:
1) Gli studenti trovano difficoltà nel legare le operazioni che riguardano gli apparati di misura e la configurazione dell’esperimento con i modelli concettuali che danno significato a tali operazioni, quindi lavorano spesso con procedure che si presentano come un insieme di azioni anche complesse ma tra loro sconnesse.
2) La rilevazione e l’analisi dei dati sono spesso legate ad una visione prestatistica e le elaborazioni richieste sono di frequente guidate da automatismi (nell’applicare formule o nell’utilizzare software...) senza che si comprendano i concetti di base sul senso dell’elaborazione. Non si tratta tanto dei concetti più avanzati: anche il significato della media aritmetica non è sempre chiaro.

D’altro canto da diverse ricerche e sperimentazioni emerge che tali difficoltà tendono a diminuire in quelle situazioni in cui l’attività di laboratorio:
a) Integra nell’analisi quantitativa diversi momenti basati su un approccio fenomenologico nella ricerca delle regole, l’analisi qualitativa, la descrizione a parole, la modellizzazione e la costruzione della teoria;
b) Tende a privilegiare il protagonismo degli studenti nello svolgimento di compiti che richiedono, in attività parzialmente assistite, la progettazione dell’esperimento, il controllo della sua configurazione.

Quindi il laboratorio del Piano ISS è non solo e non tanto un “luogo attrezzato”, bensì metodo e cultura della ricerca e della progettualità. Il laboratorio rappresenta uno “spazio-situazione” ove gli studenti vengono coinvolti in operazioni mentali-manuali. Tuttavia non si tratta solo di proporre, progettare, realizzare ed interpretare esperienze e/o esperimenti e/o esercitazioni in ambito disciplinare o di area-progetto, quanto di evidenziare il legame esistente tra interpretazione di fenomeni e lo sviluppo di capacità di ragionamento. Laboratorio dunque non solo come luogo e circostanza centrate sulla relazione tra mente e corpo, pur importantissima, ma come importante e insostituibile struttura connettiva della ricerca di senso e della “cultura dell’apprendimento”. L’attività spazia dall’individuazione di un problema al progetto preliminare per la sua soluzione, all’indagine di fattibilità, all’ esecuzione di esperienze, alla loro validazione, alla valutazione di coerenza dei risultati, alla loro pubblicizzazione. L’obiettivo è quello di far acquisire atteggiamenti e valori come parti di un metodo, di una mentalità, che possano divenire patrimonio culturale dell’allievo. E questo laboratorio può fornire allo studente un insostituibile contributo per la formazione di una mentalità fondata sulla partecipazione e la cooperazione; nello stesso tempo impone la partecipazione attiva degli studenti al processo di costruzione del loro stesso sapere (quello che G. Bateson chiama “deuteroapprendimento” e che altri indicano come “apprendimento secondario”, cioè l’imparare ad imparare).

Il laboratorio proposto nel piano ISS si basa pertanto sula attivazione del processo di apprendimento che porti alla trasformazione dell’atteggiamento e del comportamento dell’allievo di fronte al duplice obiettivo: imparare a ricercare ed imparare ad imparare. La prospettiva educativa del laboratorio non è dunque semplicemente funzionale alle discipline quanto piuttosto ad una epistemologia trasversale alle discipline, pienamente cosciente di misurarsi con l’educazione al “rapporto” degli allievi tra loro, degli allievi con il docente e di questi con i fenomeni della natura.

informazioni complete sul Piano ISS in una pagina curata dall'associazione AIF