Problem solving Problemi standard e non-standard 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Il problema Un problema nasce quando un essere vivente ha una meta ma non sa come raggiungerla. (Duncker - 1935) Quindi, perché nasca un problema occorre che ci sia la motivazione a raggiungere un obiettivo (non a risolvere il problema!) 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Pratico o teorico Un problema può essere pratico (1° livello di difficoltà) o teorico (2° e 3° livello di difficoltà) Una situazione pratica (reale) diviene problematica e viene risolta attraverso tre fasi: Problem finding Problem shaping Problem solving Esempio 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

1a fase della risoluzione di un problema Il problem finding (scoperta di un problema) è quella fase che comprende l’individuazione e la definizione di una situazione problematica a partire proprio dalla decisione di fermarsi a pensare. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

2a fase della risoluzione di un problema Il problem shaping o problem framing o problem setting (dare forma al problema, inquadrare il problema, definire il problema) è la fase in cui si delinea, si definisce con la maggior precisione possibile un problema, inizialmente formulato in termini troppo vaghi per poter essere efficacemente affrontato e risolto. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

3a fase della risoluzione di un problema Il problem solving indica l'insieme dei processi atti ad analizzare, affrontare e risolvere positivamente situazioni problematiche. è considerata la più complessa fra tutte le funzioni mentali e viene definita come un processo cognitivo di ordine superiore che richiede la capacità di coordinare e utilizzare diverse abilità. è una attività mentale che consiste nella razionalizzazione di esigenze (obiettivi) e conseguente formalizzazione dei problemi viene attivato quando un organismo o un sistema intelligente artificiale ha il problema di trasformare un’esigenza in una soluzione. è presente in ogni disciplina! 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Problema pratico (1° livello) Sono le 11:30. Mi trovo in una città che non conosco e devo recarmi ad un certo indirizzo entro le ore 12:00. Il soggetto solutore è il protagonista della situazione problematica, può interagire con essa e si pone il raggiungimento di un obiettivo pratico. Questo problema nasce se il solutore è motivato a raggiungere quell’indirizzo ed è risolto se raggiunge tale obiettivo. Per risolvere il problema, il solutore può interagire con il contesto: chiedere informazioni ai passanti, comperare una cartina, chiamare un taxi, ecc. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Problema teorico Se proponiamo un problema teorico, dobbiamo curare tre aspetti: Condivisione dell’obiettivo Motivazione Convinzioni Da questi tre fattori dipendono la scelta delle strategie e il superamento della «fissità funzionale» da parte del solutore. Esempio 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Problema scolastico standard (3° livello) Per comprare 5 quaderni ho speso 7,50 €. Quanto costa un quaderno? Il soggetto solutore non si trova di fronte ad una situazione problematica, ma ad una domanda, e l’obiettivo dell’insegnante non è quello di conoscere il costo di un quaderno, né quello di sapere come si può trovare tale valore, ma quello di verificare se l’alunno coglie il nesso fra i dati e l’incognita e riesce ad impostare il giusto algoritmo e a calcolarlo. L’alunno avrebbe bisogno di una notevole capacità di astrazione per essere motivato da un simile obiettivo (che, peraltro, non gli viene esplicitato); perciò potrebbe motivarsi verso obiettivi alternativi (rispondere alla domanda, prendere un bel voto) e adottare strategie tese ai suoi obiettivi. Per risolvere il problema, l’alunno si trova di fronte non ad un contesto concreto (come, solo apparentemente, suggerisce il testo) ma ad un contenitore di dati da utilizzare per rispondere alla domanda, avere l’approvazione dell’insegnante, ecc.. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Atteggiamenti motivazionali Nicholls, nella sua teoria delle motivazioni (1983), distingue tre tipi di coinvolgimenti: estrinseco: l’alunno si impegna per ottenere qualcosa (approvazione dell’insegnante, bel voto, ecc) intrinseco: l’alunno si applica nello sforzo di apparire intelligente operativo: l’alunno è concentrato sul compito e persegue miglioramenti nelle performances e la soddisfazione che ne consegue. Solo se si verifica l’ultimo caso si può parlare di «obiettivo condiviso» 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Le convinzioni Un altro fattore che condiziona il successo nella soluzione di un problema è rappresentato dalle convinzioni del solutore. Nel problem solving assumono un ruolo centrale le decisioni, strategiche o tattiche, che un soggetto prende e tali processi decisionali sono fortemente influenzati dalle convinzioni che il soggetto possiede. (Schoenfeld-1985) Se l’alunno si convince della propria incapacità di risolvere i problemi e/o dell’artificiosità e/o inutilità pratica di tale attività, ciò costituisce una «barriera affettiva» che gli impedisce di fatto di utilizzare le conoscenze che pure possiede e ne compromette la motivazione e quindi la perseveranza, la capacità e volontà di iniziativa e la capacità di trarre soddisfazione da situazioni di problem solving. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Le strategie Quando l’insegnante propone un problema all’alunno, l’obiettivo che egli si pone è condiviso dall’alunno? Se non lo è, quest’ultimo può utilizzare strategie inadeguate alla soluzione del problema posto (perché finalizzate ai suoi obiettivi alternativi). Mc Carrigle e Donaldson ipotizzano che il fallimento di una prova può essere dovuto al fatto che l’alunno interpreta in modo sbagliato il problema e quindi risolve un compito diverso da quello richiesto. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Fissità funzionale Fissità funzionale (pensiero convergente) Tendenza a impiegare gli elementi del problema secondo il loro uso comune, mentre la soluzione richiede che tali elementi vengano impiegati in modo insolito. Quando si supera una situazione di fissità funzionale avviene quello che viene definito il ricentramento: l’oggetto assume una nuova funzione. Meccanizzazione del pensiero Consiste nel ripetere la medesima strategia già attuata con successo nel passato. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Problema di Duncker Avete: una candela, dei fiammiferi ed una scatola di puntine. Il vostro obiettivo è quello di attaccare la candela al muro in modo che non goccioli sul tavolo. Qual è la soluzione? 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Soluzione 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Proposta di problem solving L’attività di problem solving proposta in questo modulo ha le seguenti caratteristiche: Comporta la soluzione di problemi non-standard Richiede e persegue competenze riguardanti tutte le discipline e trasversali alle discipline E’ finalizzato all’acquisizione di competenze complesse e al potenziamento di processi cognitivi di ordine superiore Prevede un ambiente cooperativo Si può avvalere dell’uso del computer e di un linguaggio di programmazione 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Problemi non-standard Un modo efficace di indurre gli alunni a convinzioni positive riguardo al problem solving è quello di impegnarli nella soluzione di problemi non-standard in ambiente cooperativo. Recenti sperimentazioni provano che tale attività didattica migliora anche le capacità di soluzione dei problemi standard. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Multidisciplinarità Il Problem Solving non riguarda solo le discipline scientifiche e può essere attuato in ogni ordine di scuola, purché si pongano problemi adeguati al grado di comprensione degli allievi, in situazioni reali o almeno verosimili, interessanti e complesse, al fine di stimolare i ragazzi a porsi sempre nuove domande: si potrà procedere a insegnare in modo critico la Matematica, l'Italiano (per la risoluzione di un giallo o la scrittura di un testo), le Scienze (attraverso la valutazione di testi scientifici), la Storia (ponendo una controversia da analizzare, ricostruendo i processi che hanno dato vita ad alcune grandi vittorie o sconfitte, ...), o utilizzando le tecnologie informatiche (elaborando programmi, costruendo ipertesti o visionando software e multimedia didattici che pongono situazioni stimolo). 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Competenze di problem solving Le prove richiedono l’impiego e lo sviluppo delle competenze fondamentali tipiche del problem solving: ricerca: comprensione della situazione problematica, definizione dei dati del problema, formulazione dell’ipotesi e individuazione delle fonti per il reperimento di ulteriori dati e informazioni; strutturazione: rappresentazione del contesto attraverso dati, tabelle e grafici… esplorazione: studio di casi particolari in cui la soluzione è semplice o particolarmente significativa; analisi: scomposizione in sottoproblemi e scoperta del processo di risoluzione da utilizzare; elaborazione: scelta della strategia più efficace, algoritmo di risoluzione del problema, progettazione e programmazione; verifica: controllo e valutazione dei risultati ottenuti; comunicazione: presentazione e condivisione delle informazioni relative alle tematiche affrontate e alla soluzione. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Uso del computer nel problem solving L’uso del computer nel problem solving è finalizzato ad avviare e consolidare negli alunni una vision informatica (non solo tecnologica), mobilitando processi e prodotti affinchè l’informatica assuma la connotazione di disciplina scientifica, fruibile come «metodo concettuale che consente di formalizzare e risolvere problemi in ogni campo» (Casadei–2008). Si tratta di passare dal sapere (conoscenza) e dal saper fare (competenza) al saper far fare (computer programming e computational thinking). Far fare qualcosa a un computer è: • un allenamento per capire e per imparare a fare • una verifica che si è effettivamente appreso il saper fare. N. B.: Non si tratta di «fare qualcosa con il computer», ma di «far fare qualcosa al computer» 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Cosa far fare al computer L’uso del computer diventa un metodo per raggiungere un obiettivo. • Saper far fare al computer non solo calcoli, ma reperire informazioni, costruire procedimenti e trovare argomentazioni e dimostrazioni. Computer programming Conoscere un linguaggio di programmazione è uno strumento pedagogico unico per sviluppare in modo effettivo le abilità e le competenze di astrazione. Il computer può essere istruito con l’uso di un linguaggio e può apprendere dall’esperienza. Chaitin: «Si capisce qualcosa solo se si è capaci (noi e non altri) di scrivere il programma; altrimenti non si ha una vera comprensione, si crede soltanto di aver capito!» Computational thinking La conoscenza di metodi e modelli computazionali permette di affrontare problemi che l’uomo, da solo, non potrebbe neanche prendere in considerazione 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Computational thinking Il computational thinking è un processo di problem solving caratterizzato da: Analisi e organizzazione logica dei dati (data modeling, data abstraction) e simulazioni Formulazione di problemi ai quali un elaboratore può fornire supporto Identificazione, test ed implementazione di possibili soluzioni Automazione di soluzioni attraverso il pensiero algoritmico (algorithmic thinking) Generalizzazione ed applicazione di questo processo ad altri problemi 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Vantaggi del gruppo Far risolvere i problemi in team ha diversi effetti positivi: Consente a ciascuno di riconoscere le strategie vincenti degli altri e di farle proprie. Rendendo evidente che ognuno ha i propri punti di forza e le proprie difficoltà, rinforza l’autostima. Riduce sensibilmente l’ansia da prestazione. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Problema teorico (2° livello) Immagina di trovarti, alle ore 11:30, in una città che non conosci e di dover raggiungere un certo indirizzo per le ore 12:00. Come potresti fare? Il soggetto solutore è spettatore di una situazione problematica che deve immaginare; non può interagire con essa e gli si chiede di trovare almeno un modo di raggiungere un obiettivo pratico. Il solutore è motivato dalla maggiore o minore volontà di dimostrarsi capace di trovare una soluzione (motivazione operativa). Per risolvere il problema, il solutore non può interagire con il contesto: deve pianificare una strategia, considerando le varie possibilità offerte sotto forma di regole da seguire (presenza o meno di passanti, di negozi aperti, di taxi, disponibilità di denaro, ecc.) 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Alunni in difficoltà Perché proporre la didattica del problem solving agli alunni in difficoltà: Ha la caratteristica tipica della didattica operativa di muovere dallo stato esperenziale mentale dell'alunno, e tende ad arrivare al «saper fare» e al «sapere cosa si sta facendo». agevola l'insegnamento individualizzato offrendo maggiori opportunità di sviluppo di capacità e attitudini (comunicative, espressive, creative e collaborative ) Sul piano cognitivo, sviluppa il pensiero formale di tipo costruttivo migliorando le capacità di agire in modo ordinato e mirato nella risoluzione dei problemi e assicurando maggior rendimento in ambito scolastico e quotidiano. Sul piano psicoaffettivo, migliora l'immagine di sé, abbassa il livello di frustrazione e fa acquisire competenze collaborative. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

SITUAZIONE PROBLEMATICA COMUNICAZIONE DELLA SOLUZIONE Mappa concettuale SITUAZIONE OBIETTIVO MOTIVAZIONE SITUAZIONE PROBLEMATICA PROBLEM SHAPING PROBLEM FINDING OBIETTIVO (condiviso) PROBLEM SOLVING MOTIVAZIONE (operativa) STRATEGIE CONVINZIONI VERIFICA SOLUZIONE Informatica COMUNICAZIONE DELLA SOLUZIONE 29/03/2017 www.renatopatrignani.it

Comunicazione della soluzione Anche la comunicazione della soluzione presenta delle difficoltà perché bisogna rispettare la «sintassi» prevista nelle domande. 29/03/2017 www.renatopatrignani.it