Le simulazioni. Una ipotesi di lavoro Dott. Giovanni Bonaiuti Università di Firenze

Apprendimento per ricezione Strategia didattica espositiva Presentazione dell’informazione Test della ricezione, del ricordo e della comprensione Pratica per applicare i principi a degli esempi Applicazione a problemi e situazioni reali Apprendimento per ricezione

Apprendimento per scoperta Strategia didattica basata sull’esperienza Opportunità di agire e osservare le conseguenze delle proprie azioni Test della comprensione delle relazioni causa-effetto Test della comprensione dei principi generali Applicazione a problemi e situazioni reali Apprendimento per scoperta

Apprendimento per scoperta: le simulazioni L’uso didattico delle simulazioni, solitamente, rimanda al modello dell’inquiry based learning che vede gli studenti come piccoli scienziati Si ipotizza cioè che: si possa apprendere attraverso l’indagine empirica di fenomeni (specie in un setting controllato) gli studenti siano capaci, attraverso l’esplorazione, di fare ipotesi e congetture, ovvero: costruire autonomamente la conoscenza

Gli studenti, lasciati soli, compiono errori a livello di … 1. Generazione di ipotesi Non si identificano bene le variabili e/o le relazioni tra queste Paura dell’errore (“fear of rejection” che porta a evitare le ipotesi meno intuitive) 2. Progettazione dell’esperimento Esperimenti inconcludenti (non si svolgono le giuste azioni) Esperimenti non efficaci (uso ripetitivo di esperimenti potenzialmente poco esplorativi) Errore della “conferma” (gli studenti cercano prevalentemente informazioni che verifichino le proprie ipotesi) Approccio ingegneristico (si cerca di ottenere un risultato piuttosto che comprendere il “modello”) (da: Jan van der Meij (2007), Simulation-based inquiry learning with Simquest)

… ma anche a livello di … 3. Interpretazione dei risultati Errori nella codifica dei dati (es. non si è capaci di leggere correttamente i dati organizzati in tabelle) Errori nell’interpretazione di grafici (es. non si comprende il significato delle curve) 4. Regolazione Assenza di pianificazione (e/o di sistematicità) Monitoraggio insufficiente Tentativi scomposti (per prova ed errore) (da: Jan van der Meij (2007), Simulation-based inquiry learning with Simquest)

La questione del “carico cognitivo” La Cognitive Load Theory (CLT) elaborata da Sweller (e altri) propone un interessante schema per comprendere questo fenomeno: Expertise dello studente Carico cognitivo Complessità del contenuto Metodi didattici Il carico cognitivo dipende dall’interazione tra l’expertise dello studente, la complessità del contenuto, e i metodi didattici usati nell’ambiente di apprendimento. 7

Sono individuati tre diversi tipi di carico cognitivo Carico cognitivo rilevante È associato a processi che sono direttamente rilevanti per l’apprendimento (inteso come “costruzione di schemi mentali” e acquisizione di maggiore automazione) Carico cognitivo intrinseco È determinato dall’interazione fra la natura dei materiali da apprendere e il livello di expertise dello studente Carico cognitivo estraneo È associato a processi che non sono direttamente necessari per l’apprendimento e che possono essere modificati dall’intervento didattico 8

I tre tipi di carico cognitivo sono additivi Risorse mentali Carico cognitivo rilevante Carico cognitivo intrinseco Carico cognitivo estraneo Carico cognitivo totale Carico cognitivo intrinseco Carico cognitivo estraneo Carico cognitivo totale Carico cognitivo rilevante

Cosa occorre fare Aumentare Diminuire Carico cognitivo intrinseco Chunking Sequencing Carico cognitivo estraneo Evitare il sovraccarico della componente visiva o di quella uditiva della memoria di lavoro Facilitare la ricerca delle informazioni necessarie per completare un compito Carico cognitivo rilevante Aumentare la variabilità dei problemi da risolvere Proporre situazioni per l’applicazione efficace degli schemi Offrire occasioni per rivedere i concetti attraverso l’applicazione Aumentare Diminuire 10

SimQuest propone una riconciliazione tra … Apprendimento per ricezione Apprendimento per scoperta

Si cerca di rispondere su due livelli: Processo regolativo Processo trasformativo Quali variabili? Orientamento Quali ipotesi? Cosa fare ora? Ipotesi Pianificazione Come fare? Esperimento Monitoraggio Interpretazioni Cosa ho fatto? Quali conclusioni? Valutazione Cosa ho appreso? (da: Jan van der Meij (2007), Simulation-based inquiry learning with Simquest)

Orientamento L’orientamento iniziale è necessario per consentire allo studente la costruzione delle prime idee sul dominio. Il software permette di fornire questo supporto iniziale in svariati modi (testi, testi e immagini, filmati, animazioni, ecc.)

Generazione di ipotesi La generazione delle ipotesi riguarda un importante momento nel processo di apprendimento per scoperta. Gli studenti possono essere aiutati a formulare ipotesi circa le relazioni tra due o più variabili utilizzando le conoscenze acquisite nella fase precedente (di orientamento)

Sperimentazione La fase di sperimentazione è necessaria per scoprire le proprietà del dominio. In questa fase lo studente può effettuare le sue scelte circa quali variabili utilizzare e in quale ordine. Anche in questo caso possono essere forniti dei feedback.

Interpretazione dei dati e valutazione Durante queste fasi lo studente: Interpreta, ovvero prova a dare un senso ai dati raccolti durante la fase sperimentale. Questo può richiedere l’estrazione e interpretazione di dati fornite mediante molteplici forme di rappresentazione: tabelle, grafici, animazioni, ecc. Valuta, ovvero compara i dati attesi (previsti nella fase di “generazione dell’ipotesi”) e, basandosi su questi dati, verifica se l’ipotesi regge o meno.

Ringraziamenti: Antonio Calvani (Università di Firenze) Franco Landriscina (Lloyd Adriatico) Jan van der Meij (University of Twente) Il programma SimQuest è disponibile all’indirizzo: http://www.simquest.nl