Martedì 21 Aprile 2008 – Auditorium



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Martedì 21 Aprile 2008 – Auditorium
Ore 14.00-14.30 Prof. L. Berlinguer, Roma – IT

Cambiare l'insegnamento delle scienze in una scuola rinnovata 6
Ore 14.30-15.20 Prof. L. Guasti, Università Cattolica, sede di Piacenza – IT

Il futuro della didattica della scienza tra metodo, contenuto e apprendimento 7
Ore 15.20-16.10 Prof. D. H. Jonassen, Università del Missouri – USA

Engaging and Supporting Problem Solving on the Sciences 10
Ore 16.25-17.15 Prof. C. King, Università di Keele – UK

Developing the science curriculum: science education in the UK and geoscience education worldwide 12
Ore 17.15-18.05 Prof. T. deJong, Università di Twente – NL

Technology enhanced inquiry learning in science; Current state and future developments 14
Ore 18.05-18.55 Prof. R. Cardarello, Università di Modena e Reggio Emilia – IT

La ricerca didattica e la promozione del sapere scientifico 15
Mercoledì 22 Aprile 2009
Auditorium – Comunicazioni Generali
Ore 9.00-9.40 Prof. E. Zecchi, Reggio Emilia - IT

Integrazione della tecnologia nella didattica: l’esperienza LEPIDA Scuola e le

prospettive future 16
Ore 9.40-10.20 Prof. F. Lustig, Università di Goteborg – SE

Experiences and results from the European project ”Integrating Subject Science

Understanding in Europe 19

Auditorium – Sessione Scienze

Ore 10.35-11.05 Prof. J. Watson – Luxembourg – LU



Biology and Integrated Science in the European Schools 21
Ore 11.05-11.35 Prof. G.D’Addezio, INGV, Roma – IT

Educational and Outhreach activities of the l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia of Rome: transmission of scientific investigations from researchers to community. 24


Ore 11.50-12.20 Prof. M. Floriano – Palermo – IT

Teaching Chemistry. What’s unique about it? 25
Ore 12.20-12.50 Prof. M. Fierli, Gruppo di Lavoro per lo Sviluppo della Cultura Scientifica e Tecnologica - IT

Interazione fra scienza e tecnologia nei curricoli e nella didattica 26
Ore 12.50-13.20 Prof. R. Marra, Università del Missouri – USA

Students’ Experiences of Science Learning: Potential conflicts in epistemology, pedagogy and knowledge 27
Ore 14.30-15.00 Prof. M. Welzel-Breuer, Università di Heidelberg – DE

The potential of research for the improvement of science education – three examples on how to transfer research results into teaching practise in physics classrooms 31
Ore 15.00-15.30 Prof. C. Venturini, Università di Bologna – IT

Geologia, catastrofica armonia: grimaldelli didattici nell'insegnamento

delle Scienze della Terra 33
Ore 16.45-17.15 Prof. A. Magistrelli, Roma – IT

Le tematiche fondamentali del sapere di un docente di Biologia scolastica 36
Ore 17.15-17.30 Dr. M. Bertacchini, Università di Modena e Reggio Emilia, Modena – IT

Scienza, scuola e società: rete di saperi per un progetto cartografico condiviso 37
Ore 17.30-17.55 Prof. A. Stefanel – Università di Udine – IT

High school students face QM basic concepts 38

Aula 1 – Sessione Matematica
Ore 10.35-11.20 Prof. N. A. Malara, Università di Modena – IT

Educational processes to improve teachers’ competence in approaching early algebra: behaviours, difficulties and awareness emerged in the teachers 39
Ore 11.20-11.35 Prof. P. Vighi, Università di Parma – IT

Il ruolo delle teorie cognitive nell’analisi dei protocolli. 41
Ore 11.50-12.05 Prof. C. Lugli,, IPSIA Vallauri, Carpi e R. Fantini, IC Toschi, Baiso – IT

RAGIOCNANDO: an experimental project of research through collective construction of knowledge 43
Ore 12.05-12.20 Prof. G. Gnani, Università di Ferrara – IT

Dalla formazione iniziale alla formazione permanente degli insegnanti di Matematica e Scienze esperienze e materiali on line 45
Ore 12.20-12.35 Prof. A. Cusi, LS A.Moro, Reggio Emilia e GREM Università di Modena – IT

La partecipazione alla costruzione di una mostra documentaria di attività didattiche innovative come momento di riflessione per gli allievi sulle competenze e concezioni maturate 47

Aula 1 – Sessione Tecnologia
Ore 14.30-15.30 Prof. E. Toppano, Università di Udine – IT

L’ontologia per l’educazione tecnica 49
Ore 15.45-16.30 Prof. L. Riotta – Palermo – IT

Modelli per l’ambiente e modelli per l’apprendimento 51


Ore 16.30-17.00 Prof. E. Micheli – Piacenza – IT



Roberta - Le ragazze scoprono la robotica 55
Ore 17.00-17.15 Prof. N. Anzoino – Parma – IT

School and crime: The harmony of the counterpoint in the teaching methodology 58
Ore 17.15-17.30 Prof. G. Hauserman – Locarno – CH

Il ruolo dei giocattoli nell’insegnamento della Fisica 60

 

Ore 17.30-17.45 Prof. P. Manfredini – Modena – IT



Apprendere per metafore e analogie: rileggendo “il Piccolo Principe” Proposta di collaborazione tra Tecnologia, Scienze e Italiano 62
Giovedì 23 Aprile 2009
Auditorium – Comunicazioni Generali
Ore 9.00-9.40 Prof. M. Famiglietti, Bologna – IT

Modelli logici per la costruzione consapevole della conoscenza 65

Ore 9.40-10.20 Prof. P. Lena Academie des Science Paris – FR



Towards an European strategy in elementary science education 71

 

Auditorium – Sessione Scienze


Ore 10.35-11.05 Prof. L. Viennot, Università di Parigi-Diderot, FR

Physics by inquiry: beyond rituals 72
Ore 11.05-11.35 Prof. A.Calonge Garcia - ES

Teaching Geology in Spain: a teacher’s association view 74
Ore 11.50-12.20 Prof. C. Reiners, Università di Colonia – DE

Reflection on Nature of Science (NOS) Aspects by Teaching Scientific Inquiry

An explicit and reflective activity-based Approach to Enhance Prospective Teachers' Understanding of NOS 76
Ore 12.20-12.35 Prof. M. Mariotti Lippi, Università di Firenze - IT

La biologia nella SSIS Toscana:l’insegnamento della Biologia Vegetale 77
Ore 12.35-12.50 Prof. B. Scapellato – IIS Paciolo-D’Annunzio Fidenza – IT

Quale progettazione per un apprendimento significativo ? 78
Ore 12.50-13.05 Prof. T. Pera, Verbania – IT

Bambini di oggi e bambini di ieri: come cambia il modo di fare scienza alla

scuola primaria 80
Ore 13.05-13.20 Dr. A. Mossenta, Università di Udine – IT

Inquiring learning proposals on conceptual knots in electrostatics 82
Ore 14.30-15.15 Prof. V. Balzani, Università di Bologna – IT

Energia per l’astronave Terra 84
Ore 15.15-15.30 Prof. C. Cobalchini, Vicenza – IT

Evolution MegaLab project 87
Ore 15.45-16.15 Prof. M. Michelini, Università di Udine – IT

Building bridges between common sense ideas and physics description of phenomena to develop formal thinking 88
Ore 16.15-16.45 Prof. I. Gatti, Roma -IT

Il progetto ISS e la didattica delle scienze 93
Ore 16.45-17.15 Prof. E. Gheorvassaki, Atene – GR

Teaching Biology in
Greece: A comparison with the European Schools'

syllabus and method
94
Ore 17.15-17.30 Prof. G. Battistuzzi, Università di Modena – IT

Progetto Lauree Scientifiche – Orientamento e formazione degli insegnanti per l’area Chimica:Un bilancio dell’attività dell’Unità Operativa dell’Università di Modena e Reggio Emilia 95
Ore 17.30-17.45 Prof. A. Pascucci, Presidente ANISN – IT

Gli organismi e i sistemi modello nell’insegnamento delle scienze integrate 97
Ore 17.45-18.00 Prof. G. Barbieri et al, Universita’ di Modena—IT

Il supporto degli Orti Botanici alla Didattica della Biologia a scuola: l'esperienza dell'Orto Botanico di Modena 99
Aula 1 – Sessione Matematica
Ore 14.30-15.30 Prof. C. Hoyles, Università di Londra – UK

Supporting the Process of Generalization: design research and scaling out 101
Ore 15.45-16.30 Prof. M. T. Borgato, Università di Ferrara – IT

Matematica e scienze: percorsi interdisciplinari del progetto ISSUE 104
Ore 16.30-17.15 Prof. M. Bartolini Bussi, Università di Modena e Reggio Emilia

Progetto Regionale Scienze e Tecnologie: il Laboratorio delle Macchine Matematiche 108
Ore 17.15-17.30 Prof. C. Marchini, Università di Parma – IT

Il contratto di valutazione 109
Ore 17.30-17.45 Prof. A. Maffini, Università di Parma – IT

Dov’è la logica? Il linguaggio come base per la costruzione di un curricolo verticale 113
Ore 17.45-18.00 Prof. L. Tomasi, LS Paleocapa & SSIS, Ferrara – IT

Il laboratorio e le nuove tecnologie per il rinnovamento del curricolo di Matematica 116
Aula 1 – Sessione Tecnologia
Ore 10.35-11.20 Prof P. Marmorano, Ancona - IT

Didattica della tecnologia attraverso il laboratorio nella scuola superiore Tecnica 117
Ore 11.20-11.35 Prof. S. Pantaleoni, Supervisore AFAM, Conservatorio Boito, Parma – IT

Palazzo de’banchi: Piacevoli complessità sonore possibili 121


Ore 11.50-12.05 Prof. Prof. G. Morini e P. Davoli, ITIS Corni, Modena – IT

Il circolo ermeneutico tra tecnologia ed educazione: appunti per una pedagogia delle Lavagne Interattive Multimediali 122
Ore 12.05-12.20 Prof. A. Lanza, IC Sandigliano, Biella – IT

Modelli per lo sviluppo del pensiero ipotetico previsionale: La Scatola Nera 127
Ore 12.20-12.35 Prof. C. Tabanelli, Faenza – IT

Il laboratorio di Pop-up 131
Ore 12.35-12.50 Prof. G. DeLuca, SM Levi, Sassuolo – IT

Un’esperienza con il WebQuest 137

Cambiare l’insegnamento delle scienze in una scuola rinnovata


Prof. Luigi Berlinguer

Il futuro della didattica della scienza tra metodo, contenuto e apprendimento


Lucio Guasti

Facoltà di Scienze della Formazione

Università Cattolica del Sacro Cuore, Milano
Premessa. In quest’ultimo secolo i progressi della scienza sono stati rilevanti al punto tale che le aspettative della società nei suoi confronti sono notevolmente aumentate; si è alzata la soglia della speranza in ulteriori sviluppi capaci di migliorare la situazione attuale e il prossimo futuro. L’effetto prodotto dalla ricerca scientifica è stato quello di sviluppare un senso di speranza individuale e collettivo capace di sostituire nella quotidianità delle cose quel senso comune di fede che prima sembrava riservato soltanto al sentimento popolare e religioso.

Si può facilmente constatare che la sensibilità sociale si è rapidamente trasformata in relazione agli standard di qualità che la scienza è riuscita ad introdurre nella realtà quotidiana. C’è quindi maggiore attenzione ai risultati della scienza, anche se questo non significa maggiore conoscenza del contenuto e del valore della scienza stessa. Per non lasciare che la scienza si identifichi soltanto con la fruibilità del suo prodotto, ma per far sì che la sensibilità personale e quella collettiva traggano vantaggio dalla cultura scientifica, la società intende aumentare l’investimento formativo nel campo della scienza ritenendolo essenziale sia per lo sviluppo del soggetto sia per la qualità della vita. Così la scienza è entrata nelle priorità dell’educazione e, quindi, del curricolo formativo.


La didattica contemporanea.
1. Il duello filosofico. Se si scorre anche rapidamente la storia del curricolo e della stessa filosofia dell’educazione, si nota subito come, nel secolo scorso, ci sia stato un conflitto culturale che ha le sue radici in buona parte della cultura europea e, in particolare, nella cultura italiana: la visione idealistica della storia e della realtà era contrapposta a quella della cultura scientifica faticosamente emergente. La dialettica filosofica era anche più ampia ed articolata rispetto al solo contrasto tra queste due visioni della realtà o, almeno, rispetto alla loro influenza sui temi principali dell’educazione e del curricolo; influenza però non marginale e di non scarso peso su diversi aspetti della formazione e della sua organizzazione sociale.

In questo contesto, il primato della filosofia spiritualista veniva contrapposto alla pretesa formativa della scienza che, invece, avrebbe dovuto mantenere il suo posto, legittimo, solo nell’ambito della cultura strumentale. Quella filosofia della realtà e del mondo collocava la scienza in una sua parte interna ritenendola non in grado di offrire all’uomo una significativa visione della realtà e tanto meno della vita.


2. Dalla tecnica alla scienza. Il percorso rapido che la ricerca del secolo scorso ha fatto mediante un enorme sforzo collettivo da parte delle diverse comunità di ricerca, ha consentito di comprendere meglio il contenuto e il valore della scienza per lo sviluppo sociale e per la stessa formazione umana. Si registra così un passaggio progressivo e concreto che muove dalla visione della tecnica a quella della scienza. Il curricolo formativo che le società hanno cominciato a costruire e che lo sviluppo del sistema produttivo ha contribuito ad affermare, ha fatto un ulteriore passo in avanti introducendo una proposta: non solo era indispensabile una formazione tecnica prima e tecnologica poi ma era ugualmente indispensabile cogliere il concetto più ampio di scienza come struttura generale della formazione e della stessa cultura della produzione. Oggi i curricoli sono caratterizzati da un’ampia dimensione tecnica e da una nuova dimensione tecnologica; nel loro disegno formativo è diventata però necessaria ed essenziale una visione complessiva della scienza, persino di tipo epistemologico, al fine di farne cogliere il suo pieno significato.
3. La scienza e i suoi rapporti. C’è un’esigenza sociale che si traduce nella richiesta di una più profonda comprensione del valore della scienza sia per l’uomo sia per le esigenze dello sviluppo; essa ha condotto la stessa riflessione del mondo economico a richiedere che la formazione scientifica entrasse nella strutturazione di tutti i curricoli come parte dotata di senso e di significato. Dalla presenza della scienza come tecnica alla scienza come valore formativo. In tutte le direzione, sia per l’aspetto strettamente tecnico e procedurale, sia per quello più formale e modellistico sia, infine, per quello epistemico e riflessivo. Proprio questo ha condotto la scienza a vedersi correlata ad una serie di problemi e a riconoscersi come contenuto con una pluralità di elementi tematici e problematici al proprio interno e nelle sue relazioni con gli altri settori del sapere e dell’operare. Si è aperto per i curricoli un nuovo campo di riflessione tra scienza e ambiente, tra scienza e tecnica, tra scienza e tecnologia, tra scienza ed etica, tra scienza e filosofia, tra scienza e teologia, tra scienza e società, ecc.
4. La richiesta del curricolo alla scienza. Se la riflessione sul valore contenutistico della scienza ha fatto i suoi passi in avanti anche la riflessione sulle teorie della formazione ha sviluppato alcune premesse che intendono confrontarsi con i contenuti della scienza e con i suoi possibili esiti formativi. Gli orientamenti attuali del curricolo pongono l’accento su alcuni aspetti di cui tre vanno prioritariamente affermati. Il primo attiene alla centralità dell’apprendimento. Di conseguenza, si chiede che la conoscenza scientifica si volga nella direzione dello sviluppo delle operazioni che sono proprie della dimensione apprenditiva e che, quindi, non abbia la pretesa di aumentare a dismisura la sua già ampia tendenza alla quantità conoscitiva. Il secondo attiene alla dimensione soggettiva. Con questa si intende concentrare l’attenzione sul valore che le conoscenze hanno per il soggetto e per la sua collocazione nell’esperienza vitale del mondo contemporaneo. Il terzo attiene alla visione metodologica. L’orientamento culturale ha accentuato il valore del metodo e delle procedure ad esso conseguenti. Si afferma così un rapporto stretto se non essenziale tra valore del metodo e sviluppo delle operazione mentali. Un passaggio questo decisivo per lo sviluppo della consapevolezza e dell’autoappropriazione da parte del soggetto stesso e della comunità sociale.
5. La politica europea dell’educazione. La politica italiana si è inserita nelle linee europee riguardanti lo sviluppo dei sistemi di formazione, con la propria specificità e con i suoi particolari problemi. Si sono avviate alcune iniziative sia pubbliche sia interne allo stesso sistema formativo della scuola che hanno cercato di diffondere la cultura scientifica e la sua formazione con diverse iniziative sia di comunicazione e di sensibilizzazione sia di tipo sperimentale. I risultati ottenuti dalla scuola italiana in campo internazionale non sono ottimali ma, collocandosi di fatto in una posizione intermedia - che significa un giudizio di appena sufficienza rispetto ad un modello dato - lasciano sperare che si possa migliorare lo status dell’educazione scientifica nei prossimi anni, naturalmente a certe condizioni di sviluppo complessivo del sistema. Ma il problema principale, oggi, appare quello indicato dalla Comunità europea e tradotto nella politica italiana dagli ultimi interventi nomativi.
6. Il concetto di competenza e il curricolo verticale. La politica europea ha concentrato il suo orientamento formativo intorno al concetto di competenza. Il riferimento principale è costituito dalle otto competenze chiave che vengono richieste a tutti per tutto l’arco della vita. Una scelta impegnativa e che merita certamente una discussione approfondita che nel nostro paese non è stata condotta come sarebbe stato necessario. La politica italiana ha tradotto le otto competenze chiave in una forma strutturale che prevede la costituzione di quattro assi culturali (Linguaggi, Matematica, Scienze e Tecnologia, Storico-sociale) e otto competenze di cittadinanza. L’obbligo di istruzione, concludendosi al sedicesimo anno di età, richiede una nuova riflessione sull’intero curricolo dell’educazione scientifica e un deciso superamento del concetto di autonomia delle singole parti del sistema. Il che significa introdurre una visione del curricolo legato all’apprendimento e non legato ai gradi formali previsti dalla struttura della scuola attuale. Inoltre, occorre affrontare la determinante influenza che ha il criterio della competenza rispetto al rapporto fra conoscenze, abilità e attitudini che sono gli elementi costituivi della competenza stessa. Infine, va affrontato il tema della progressività delle conoscenze previste e del loro rapporto con la razionalità del metodo scientifico e della sua effettiva praticabilità nelle sedi scolastiche; in assenza del principio di operatività, la stessa formazione scientifica ne verrebbe fortemente compromessa.

Engaging and Supporting Problem Solving in the Sciences
Prof. D.H.Jonassen

Distinguished Professor
Educational Psychology and Learning Technologies
University of Missouri
221C Townsend Hall
Columbia, MO 65211

This presentation will summarize a decade and a half’s work on the psychology of problem solving and will focus on two fundamental questions:

  • What kinds of problems should science students learn to solve?

  • What strategies will influence students’ understanding of science?

I begin with two assumptions:

Scientists are hired, retained, and rewarded for solving problems. Problem solving is the most ubiquitous intellectual activity in our everyday and professional lives, summarized best by Karl Popper’s book of essays, All Life if Problem Solving.

The primary goal of science education should be to help students to construct deeper understanding of the sciences so that they can apply what they know to solving important scientific problems. But what are important scientific problems? That begs the question: What kinds of problems should science students learn to solve?

What kinds of problems are there?

Problems vary in several important ways. Problems vary in terms of:



Structuredness – Problems vary along a continuum form well-structured to ill-structured. Well-structured (textbook) problems present all elements of the problem to the learners; require the application of a limited number of regular and well-structured rules and principles; and have knowable, comprehensible solutions. Ill-structured problems are encountered in everyday practice and possess multiple solutions, solution paths, or no solutions at all, possess multiple criteria for evaluating solutions, and often require learners to make judgments and express personal opinions or beliefs about the problem. Based on continuum, there are different kinds of problems:

  • Algorithmic problems - procedures

  • Story (word) problems – science textbook problems

  • Rule-using (rule induction) problems – inducing procedure; applying generic rules

  • Decision-making problems – rational choice, risk aversion, or explanation-based

  • Troubleshooting – isolating fault in system or activity

  • Diagnosis-solution problems – troubleshooting plus management plan

  • Strategic performance – naturalistic decision making

  • Policy analysis problems – analyzing systems

  • Planning problems – system of activities for accomplishing task

  • Design problems – engineering, product, or instructional design

  • Dilemmas – social and ethical dilemmas, no acceptable resolution


Complexity - number of problem elements and factors and how they interact; dynamicity (do problem elements change over time?), breadth of knowledge required, relational complexity. More complex problems are more ambiguous, challenging teachers and students to invest more effort.

Context, Discipline, Domain – Practitioners in different disciplines or in different contexts solve different kinds of problems, requiring them to think differently.

An important issue facing science educators is what kinds of problems should students learn to solve? Should they focus their efforts on solving textbooks problems that have correct answers and methods, or should they address more complex and ill-structured problems that they solve in everyday lives. Learning to solve well-structured problems does not help learners to solve ill-structured problems.



What strategies will influence students’ understanding of science and their abilities to solve important scientific problems?

Science teachers and professors may support students’ comprehension of problems and their generation of meaningful solutions by using a number of strategies. Examples of these will be presented.



Questions- questions inserted into instruction may scaffold students’ interpretation of problems or solutions. Questions may also provide the primary interface to instruction in the form of Ask Systems. Students may also learn to generate questions when interpreting problems. The most important issue in designing questions is the level of cognition that is elicited by the questions. A powerful form of question is called text editing, where you ask students if there is enough, not enough, or too much information presented in the problem to solve it.

Represent structure of problem – Explicitly represent the structure of different kinds of problems. Have students identify the conceptual

Causality – all problems are defined by the causal relationships among the elements in the problem. Require students to identify those relationships and make predictions and inference about what will happen if problem elements change.

Analogically compare problems – require students to compare and contrast the deep structure of pairs of problems before they solve them, a[process known as analogical encoding.

Argumentation – For all kinds of problems, require students to construct evidence-based arguments that justify their solutions as well as rebutting counterarguments

Summary

When science problems are solved only quantitatively by solving equations to get the correct answer, students will not construct meaningful mental models for the disciplinary content and will not be able to transfer their problem solving skills because they do not understand what kind of problems they are solving. Alternative, qualitative strategies must be implemented in order to support student understanding of important scientific problems.




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