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Inquiry Based Science Education: sviluppare competenze attraverso un apprendimento basato sullindagine Parma, 10 settembre 2012 DAL SAPERE AL SENSO DEL.

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1 Inquiry Based Science Education: sviluppare competenze attraverso un apprendimento basato sullindagine Parma, 10 settembre 2012 DAL SAPERE AL SENSO DEL SAPERE La sfida delle competenze MARIA ANGELA FONTECHIARI Scuola Internazionale di Dottorato – Università di Camerino

2 AGENDA Definire lIBSE in termini generali e operativi Individuare il valore aggiunto dellIBSE Sperimentare l inquiry Definire le process skills promosse dallIBSE Analizzare attività inquiry in relazione allobiettivo dello sviluppo di process skills Trasformare attività tradizionali in attività inquiry finalizzate a promuovere inquiry skills 2^ parte 1^ parte 3^ parte Parma / M.A. Fontechiari

3 IL SIGNIFICATO DI INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari Inquiry Inquiry Based Science Education (IBSE) Educazione Scientifica Basata sullIndagineINQUIRY indagine – ricerca – investigazione indagine – ricerca – investigazione svolgere attività indirizzate alla scoperta di qualcosa procedere in modo scientifico: seguire un percorso fatto di passaggi concatenati e non stabiliti in modo arbitrario 1^ parte

4 IBSE E INDICAZIONI EUROPEE Parma / M.A. Fontechiari 1^ parte I miglioramenti nelleducazione scientifica vanno realizzati attraverso una pedagogia rinnovata: lintroduzione nelle scuole dellapproccio basato sullindagine (IBSE), azioni per la formazione degli insegnanti in tal senso [...] dovrebbero essere attivamente promosse e sostenute (Rocard, 2007)

5 IBSE E PROGETTI EUROPEI Parma / M.A. Fontechiari 1^ parte

6 CARATTERISTICHE GENERALI Parma / M.A. Fontechiari Induttivo Costruttivista Orientato al processo Attivo Cooperativo Laboratoriale Centrato sullo studente Insegnante facilitatore 1^ parte

7 CARATTERISTICHE GENERALI Parma / M.A. Fontechiari Induttivo Costruttivista Orientato al processo Attivo Cooperativo Laboratoriale Centrato sullo studente Insegnante facilitatore 1^ parte

8 ELEMENTI INNOVATIVI Focus dellattività didattica: prodotti e processi della scienza Simulare in classe il processo di indagine scientifica ( inquiry ) coerente alla visione della scienza contemporanea Sviluppare idee e concetti a partire dalle evidenze sperimentali Attività laboratoriale: alternanza tra fare e riflettere Proporre esperienze di ricerca autentica Parma / M.A. Fontechiari 1^ parte

9 DEFINIZIONE OPERATIVA Nellambito di ogni disciplina scientifica, gli studenti di tutti i gradi di scuola dovrebbero avere lopportunità di sperimentare il processo di ricerca scientifica e sviluppare labilità di pensare e agire secondo le modalità previste da tale processo […] (NRC,2000) Linquiry è unattività multiforme che comporta fare osservazioni; porre domande; esaminare manuali e altre fonti di informazione per acquisire quello che è già noto; pianificare investigazioni; rivedere quello che già si conosce alla luce di evidenze sperimentali; usare strumenti per raccogliere, analizzare e interpretare dati; proporre risposte, spiegazioni e previsioni e comunicare risultati. Linquiry richiede lindividuazione di ipotesi, luso del pensiero logico e critico e di considerare spiegazioni alternative (NRC, 1996) L inquiry si caratterizza principalmente come processo in cui si sviluppano idee dalle evidenze sperimentali. (Harlen & Allende, 2008). Parma / M.A. Fontechiari 1^ parte

10 ELEMENTI CHIAVE Parma / M.A. Fontechiari Gli studenti sono coinvolti con una domanda investigabile (engage) Gli studenti raccolgono evidenze sperimentali per rispondere alla domanda (evidence) Gli studenti formulano spiegazioni basate su evidenze sperimentali (explanation) Gli studenti valutano le spiegazioni proposte confrontandole con le conoscenze scientifiche e considerando spiegazioni alternative (evaluation) Gli studenti comunicano e argomentano le spiegazioni (communication) evidenzeevidenze coinvolgimentocoinvolgimento valutazionevalutazione spiegazionespiegazione comunicazionecomunicazione 1^ parte

11 DOMANDE INVESTIGABILI Sono domande a cui si può rispondere attraverso lanalisi di evidenze sperimentali, osservazioni e dati - non importa se diretti o indiretti - derivati da investigazioni scientifiche. Sono domande che generalmente non prevedono una risposta univoca e a cui non si risponde con un si o con un no. Parma / M.A. Fontechiari 1^ parte

12 CRITERI per selezionare domande investigabili Disponibilità di materiali Disponibilità di tempo Riferimento a contesti significativi e reali Età degli studenti Parma / M.A. Fontechiari 1^ parte

13 DOMANDE INVESTIGABILI Parma / M.A. Fontechiari Quali sono i principali tipi di rocce? Perchè le piante crescono? Cosa succede se metto le piante al buio? Cosa succede se non innaffio le piante? La membrana cellulare è semipermeabile? Come faccio a sapere se la membrana è semipermeabile? 1^ parte

14 DOMANDE INVESTIGABILI Parma / M.A. Fontechiari Quali sono i principali tipi di rocce? Perchè le piante crescono? Cosa succede se metto le piante al buio? Cosa succede se non innaffio le piante? La membrana cellulare è semipermeabile? Come faccio a sapere se la membrana è semipermeabile? 1^ parte

15 INDICAZIONI PER LA SPERIMENTAZIONE approccio didattico indicazioni criteriali LIBSE non è una metodologia ma un approccio didattico che può essere implementato in diversi modi: non esiste una rigida sequenza lineare di cose da fare, la definizione operativa fornisce delle indicazioni criteriali Non tutti gli obiettivi di apprendimento Non tutti gli obiettivi di apprendimento possono essere perseguiti con lapproccio inquiry in combinazione con altre metodologie Lapproccio inquiry può essere utilizzato efficacemente in combinazione con altre metodologie, anche quelle tradizionali adattamento al contesto e ai bisogni La sperimentazione dellIBSE richiede un necessario adattamento al contesto e ai bisogni degli studenti introduzione graduale Il piano ideale per limplementazione dellIBSE è unintroduzione graduale 1^ parte Parma / M.A. Fontechiari

16 confermativo LIVELLI DI INQUIRY come può variare un attività inquiry Parma / M.A. Fontechiari strutturato guidato aperto AUTONOMIA STUDENTI 1^ parte DIREZIONE INSEGNANTE

17 IL GRADO DI INFORMAZIONI FORNITE AGLI STUDENTI LIVELLI DI INQUIRY domanda di ricercaprocedimentorisposta/soluzioni inquiry confermativo gli studenti svolgono indagini su fatti e fenomeni noti, di cui sanno prevedere i risultati, rispondendo ad una domanda proposta dall'insegnante, corredata dal procedimento da seguire. xxx inquiry strutturato gli studenti svolgono indagini per rispondere ad una domanda proposta dall'insegnante, corredata dal procedimento da seguire. xx inquiry guidato gli studenti svolgono indagini per rispondere ad una domanda proposta dall'insegnante, individuando il procedimento da seguire. x inquiry aperto gli studenti svolgono indagini scegliendo la domanda di ricerca e il procedimento da seguire. 1^ parte Parma / M.A. Fontechiari

18 TAKE-HOME MESSAGES Lapproccio basato sull inquiry presenta 5 elementi chiave L inquiry è un mezzo per apprendere in modo efficace i contenuti e i processi della scienza Lapprendimento basato sull inquiry promuove esperienze di ricerca autentiche Lapprendimento basato sull inquiry promuove lalternanza tra fare e riflettere Esistono diversi l ivelli di inquiry Parma / M.A. Fontechiari 1^ parte

19 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte esplorare materiali

20 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte scheletro A scheletro B esplorare materiali

21 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte INDIVIDUALMENTE (5): osservare attentamente i due scheletri annotare tutte le domande suggerite dallosservazione IN GRUPPO (5): condividere e confrontare le domande formulate individualmente selezionare un elenco di domande condivise da scrivere sulle strisce di carta DISCUSSIONE COLLETTIVA: analisi delle domande proposte dai gruppi e selezione di una domanda investigabile

22 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte scheletro A scheletro B Cosa mangiano questi due animali? individuare la domanda di ricerca

23 SPERIMENTARE L INQUIRY 2^ parte IN GRUPPO (15): formulare una possibile risposta alla domanda selezionata (ipotesi e previsione) progettare e svolgere uninvestigazione (raccogliere evidenze sperimentali) per verificare la spiegazione proposta, utilizzando i materiali a disposizione preparare un report di gruppo DISCUSSIONE COLLETTIVA: presentazione dei contributi di ciascun gruppo (2 per gruppo) confronto e valutazione dei risultati presentati dai gruppi sintesi finale investigazione e condivisione Parma / M.A. Fontechiari

24 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte ipotesi e previsione mangia vegetali perchè: ha gli incisivi molto sviluppati, adatti a tagliare; ha i denti posteriori piatti con lamine adatte a macinare quando si mangia cibo vegetale si usano gli incisivi per tagliare il cibo vegetale viene macinato sfregandolo tra due superfici. piatte con lamine che le rendono ruvide scheletro A IPOTESI PREVISIONE SE … ALLORA …

25 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte scheletro A formula dentaria / NUTRIA

26 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte ipotesi e previsione mangia carne perchè: ha i canini sporgenti, adatti a strappare la carne; ha i denti posteriori con sporgenze acuminate, adatte a masticare la carne. Quando si mangia la carne si usano i canini per addentare e strappare La carne viene dilaniata tra superfici acuminate che si sfregano come lamine di una forbice scheletro B IPOTESI PREVISIONE SE … ALLORA …

27 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte scheletro B formula dentaria / VOLPE molari carnassiali

28 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte

29 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte

30 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte

31 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte sintesi finale CARATTERISTICHE OSSERVATE ERBIVORICARNIVORI gli incisivi sono molto sviluppati? SI*NO i canini sono sviluppati ? NO*SI i denti posteriori sono piatti?SI NO la mandibola si sposta solo in senso verticale? NOSI gli occhi sono frontali? NOSI

32 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte

33 SPERIMENTARE L INQUIRY 2^ parte INNESCO Si esplorano materiali, si fanno osservazioni e si formulano domande INVESTIGAZIONE Si progettano e si svolgono investigazioni connesse alla domanda di ricerca CONDIVISIONE Si condividono i risultati delle investigazioni per individuare e consolidare i concetti chiave coinvolgimentocoinvolgimento evidenzeevidenze spiegazionespiegazione valutazionevalutazione comunicazionecomunicazione Parma / M.A. Fontechiari

34 Analisi della struttura dellattività inquiry Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte INNESCO Gli studenti esplorano materiali e/o fatti e fenomeni, fanno osservazioni e formulano domande relative agli obiettivi specifici di apprendimento INVESTIGAZIONE Gli studenti (progettano e) svolgono investigazioni basate sulle (loro) domande di ricerca CONDIVISIONE Gli studenti condividono i risultati delle loro investigazioni per consolidare la comprensione dei concetti scientifici Innesco Linnesco dellinquiry è rappresentato da attività progettate allo scopo di: sollecitare la curiosità degli studenti su un fatto o un fenomeno connesso agli obiettivi specifici apprendimento; stimolare una serie di domande a cui gli studenti possono rispondere nelle loro investigazioni. Investigazione Piccoli gruppi (progettano e) svolgono investigazioni basate sulle domande formulate nella fase di innesco. Le investigazioni prevedono di: interagire con materiali e risorse; fare osservazioni; proporre spiegazioni provvisorie; fare previsioni e testarle; rivedere le domande e le spiegazioni alla luce delle nuove osservazioni; registrare e rappresentare graficamente e/o in forma scritta le idee sviluppate durante linvestigazione Condivisione Gli studenti hanno lopportunità di analizzare le loro idee e condividere le loro esperienze. Questa fase prevede: di dare agli studenti il tempo di consolidare le idee, per capire come comunicare agli altri quello che hanno imparato; di incoraggiare i gruppi acostruire il proprio apprendimento sulle idee degli altri, in modo da raggiungere la comprensione profonda dei concetti chiave; lintervento di facilitatori che sintetizzano i concetti chiave a partire dalle idee presentate dai gruppi.

35 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte ERBIVORICARNIVORI DENTI Incisivi: generalmente sviluppati, ampi e piatti o a forma conica e ricurvi; Canini: assenti o non sviluppati (corti e non affilati o lunghi con funzione di difesa); Molari e Premolari: generalmente piatti con superfici complesse o tubercolati, ma con tubercoli bassi e arrotondati. Incisivi: tendenzialmente corti e non sviluppati; Canini: lunghi ed affilati e curvi; Molari e Premolari: dotati di tubercoli tendenzialmente acuminati come coltelli. SALIVA Nella saliva sono presenti enzimi per la digestione di carboidrati. La secrezione salivare è quasi neutra Nella saliva non sono presenti enzimi digestivi. APERTURA della BOCCALapertura boccale è piccola.Lapertura della bocca è ampia. MOVIMENTI MANDIBOLARI La mandibola presenta movimenti laterali, in senso antero- posteriore e sul piano verticale. La mandibola presenta solo movimenti sul piano verticale MUSCOLI della MASTICAZIONE Masseteri sviluppati e temporali ridotti.Temporali sviluppati e masseteri ridotti. POSIZIONE degli OCCHILateraleFrontale INTESTINO Lintestino tenue può essere lungo fino a più di 12 volte la lunghezza del corpo. Il colon è lungo e complesso e può presentare anse. Lintestino tenue può essere lungo da 3 a 6 volte la lunghezza del corpo. Il colon è semplice, corto e liscio. STOMACO Lo stomaco è semplice o a camere multiple. La sua capacità è inferiore al 30% del volume totale del tratto digestivo. Lo stomaco è semplice; la sua capacità è circa il 70% del volume totale del tratto digestivo. ACIDITA STOMACO Lo stomaco secerne una quantità minima di acido cloridrico. In presenza di cibo il pH 4-5 Lacidità dello stomaco è molto elevata: in presenza di cibo il pH 1. UNGHIELe unghie sono tendenzialmente piatte; negli ungulati sono presenti gli zoccoli. Presentano artigli affilati.

36 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte ERBIVORICARNIVORI DENTI Incisivi: generalmente sviluppati, ampi e piatti o a forma conica e ricurvi; Canini: assenti o non sviluppati (corti e non affilati o lunghi con funzione di difesa); Molari e Premolari: generalmente piatti con superfici complesse o tubercolati, ma con tubercoli bassi e arrotondati. Incisivi: tendenzialmente corti e non sviluppati; Canini: lunghi ed affilati e curvi; Molari e Premolari: dotati di tubercoli tendenzialmente acuminati come coltelli. SALIVA Nella saliva sono presenti enzimi per la digestione di carboidrati. La secrezione salivare è quasi neutra Nella saliva non sono presenti enzimi digestivi. APERTURA DELLA BOCCA Lapertura boccale è piccola.Lapertura della bocca è ampia. MOVIMENTI MANDIBOLARI La mandibola presenta movimenti laterali, in senso antero- posteriore e sul piano verticale. La mandibola presenta solo movimenti sul piano verticale. MUSCOLI della MASTICAZIONE Masseteri sviluppati e temporali ridotti.Temporali sviluppati e masseteri ridotti. POSIZIONE degli OCCHILateraleFrontale INTESTINO Lintestino tenue può essere lungo fino a più di 12 volte la lunghezza del corpo. Il colon è lungo e complesso e può presentare anse. Lintestino tenue può essere lungo da 3 a 6 volte la lunghezza del corpo. Il colon è semplice, corto e liscio. STOMACO Lo stomaco è semplice o a camere multiple. La sua capacità è inferiore al 30% del volume totale del tratto digestivo. Lo stomaco è semplice; la sua capacità è circa il 70% del volume totale del tratto digestivo. ACIDITA STOMACO Lo stomaco secerne una quantità minima di acido cloridrico. In presenza di cibo il pH 4-5 Lacidità dello stomaco è molto elevata: in presenza di cibo il pH 1. UNGHIELe unghie sono tendenzialmente piatte; negli ungulati sono presenti gli zoccoli. Presentano artigli affilati.

37 SPERIMENTARE L INQUIRY Parma / M.A. Fontechiari 2^ parte A cosa serve lelevata acidità dello stomaco dei carnivori?

38 TAKE-HOME MESSAGES Lapprendimento basato sull inquiry promuove lo sviluppo di competenze/abilità specifiche ( inquiry skills ) E possibile modificare le attività tradizionali per aiutare gli studenti ad acquisire e consolidare le inquiry skills Parma / M.A. Fontechiari 3^ parte

39 IBSE E ABILITA/COMPETENZE Parma / M.A. Fontechiari 3^ parte IBSE COMPETENZE

40 IBSE e PROCESS SKILLS Parma / M.A. Fontechiari 3^ parte OSSERVAREFORMULARE DOMANDEFARE IPOTESIFORMULARE PREVISIONIPROGETTARE E SVOLGERE INVESTIGAZIONIINTERPRETARECOMUNICARE

41 DEFINIRE LE PROCESS SKILLS 3^ parte Parma / M.A. Fontechiari Nelle situazioni reali le process skills sono generalmente applicate simultaneamente. Per lavorare efficacemente con gli studenti, è utile avere definizioni distinte di ciascuna process skill. Si possono formulare diversi elenchi di process skills più o meno lunghi e analitici. Elenchi relativamente ridotti sono più facili e pratici da utilizzare, soprattutto in relazione alla valutazione. Si possono definire le process skills in termini teorici. Definizioni operative delle process skills sono più efficaci da utilizzare nella valutazione e nella progettazione di attività didattiche.

42 IBSE E PROCESS SKILLS UN CASO DI APPRENDIMENTO BASATO SULLINVESTIGAZIONE IMPARARE COSE LA CONDENSAZIONE* ___________________________________________________________________________ In una classe della scuola primaria, linsegnante utilizza lapproccio dellIBSE per trattare largomento della condensazione. Consegna quindi ai bambini dei bicchieri di acqua fredda con allinterno dei cubetti di ghiaccio. Dopo aver suddiviso la classe in gruppi, assegna il compito di esplorare il materiale consegnato. Un gruppo di bambini nota che i bicchieri hanno la superficie esterna umida, apparentemente coperta di acqua, e, subito, si chiede da dove possa venire. Nel cercare una soluzione, i bambini fanno riferimento ad alcune esperienze, in cui hanno osservato la fuoriuscita di acqua da alcuni recipienti, come ad esempio certi tipi di bicchieri di carta. Basandosi su queste osservazioni precedenti, il gruppo ritiene che lacqua sia in qualche modo fuoriuscita dai bicchieri. I bambini riferiscono quindi la loro idea alla maestra, la quale li invita a pensare in che modo potrebbero verificarla. Dopo essersi confrontati, rispondono che se lacqua fuoriesce dalle pareti del bicchiere, allora il liquido allinterno dovrebbe lentamente diminuire. Un bambino propone allora di indicare con un pennarello il livello iniziale dellacqua per vedere se, dopo un po di tempo, si abbassa. La maestra suggerisce di coprire il bicchiere per evitare di perdere acqua per evaporazione. Il gruppo quindi si attiva per verificare lidea formulata: i bambini coprono il bicchiere di acqua con della pellicola per alimenti, con un pennarello segnano il livello, poi restano in attesa per circa 30 minuti, infine osservano se il livello dellacqua è diminuito. Al termine della loro investigazione, essi non rilevano alcun cambiamento. Parma / M.A. Fontechiari 3^ parte OSSERVARE PORRE DOMANDE FARE IPOTESI COMUNICARE FARE PREVISIONI PROGETTARE SVOLGERE INVESTIGAZIONI OSSERVARE

43 IBSE E PROCESS SKILLS I l gruppo comprende che la prova effettuata smentisce la propria spiegazione, così i bambini si rimettono al lavoro. Si concentrano allora su unaltra idea, sempre suggerita da precedenti esperienze. Si ricordano che nelle giornate fredde, qualche volta hanno osservato sui vetri dellauto dei loro genitori un sottile strato di goccioline. Si domandano se può essere il freddo la causa di questo fenomeno e considerano questa idea come una possibile spiegazione. Decidono quindi di verificarlo mettendo dei cubetti di ghiaccio in un bicchiere e dellacqua calda in un altro, per vedere se ci sono delle differenze tra i due. Essi ritengono che se allesterno della superficie del bicchiere con il ghiaccio si forma un velo di acqua, mentre sulle pareti di quello con lacqua calda non si osserva nulla di simile, allora potrebbe essere effettivamente il freddo una spiegazione plausibile. I bambini verificano la loro nuova idea mettendo del ghiaccio nel primo bicchiere e dellacqua calda nel secondo, quindi osservano leventuale presenza di acqua sulla superficie esterna dei due bicchieri. Rilevano che cè un velo di acqua allesterno di quello con allinterno i cubetti di ghiaccio, mentre non rilevano cambiamenti nel bicchiere con acqua calda. Questa prova conferma la loro spiegazione. Essi concludono che è stato il freddo e non la perdita di liquido dalle pareti del bicchiere, la causa della formazione del sottile velo di goccioline di acqua sulla superficie esterna. Si preparano infine a presentare lesito della loro investigazione individuando gli argomenti per difendere la propria proposta, pur essendo curiosi di confrontarla con quelle dei compagni: ci sarà forse qualcosa di più convincente ? Parma / M.A. Fontechiari 3^ parte INTERPRETARE FARE IPOTESI FARE PREVISIONI PROGETTARE SVOLGERE INVESTIGAZIONI OSSERVARE INTERPRETARE COMUNICARE

44 IBSE E PROCESS SKILLS Parma / M.A. Fontechiari 3^ parte ATTIVITA modificataStudenti Insegnante/ Studenti Insegnante Chi determina la domanda di ricerca/ il problema? X Chi determina il procedimento/il piano delle attività? X Chi determina i risultati/la risposta? X ATTIVITA non modificataStudenti Insegnante/ Studenti Insegnante Chi determina la domanda di ricerca/ il problema? X Chi determina il procedimento/il piano delle attività? X Chi determina i risultati/la risposta?X

45 IBSE E PROCESS SKILLS Parma / M.A. Fontechiari 3^ parte PROCESS SKILLSAtt. modificataAtt. non modificata OsservareXX Formulare domandex Fare ipotesi Formulare previsioniX Progettare e Svolgere investigazioni XX InterpretareXx ComunicareXX

46 DEFINIRE LE PROCESS SKILLS IN TERMINI OPERATIVI 3^ parte Parma / M.A. Fontechiari OSSERVARE livello iniziale cogliere pochi dettagli identificare differenze piuttosto che somiglianze fare riferimento principalmente a quello che si vede (osservare usando la vista) OSSERVARE livello avanzato cogliere dettagli Identificare sia somiglianze sia differenze usare tutti i sensi fare osservazioni rilevanti rispetto al problema o alla situazione studiata

47 … leducazione scientifica dovrebbe insegnare come funziona la scienza, e […] possibilmente linsegnamento della scienza dovrebbe, almeno in parte, svolgersi come si svolge la scienza … (Pievani, Sala & Serelli, 2011) Parma / M.A. Fontechiari DAL SAPERE AL SENSO DEL SAPERE La sfida delle competenze Grazie per lattenzione!


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