Come favorire l’apprendimento delle materie STEM attraverso la didattica digitale

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Come favorire l’apprendimento delle materie STEM …attraverso la didattica digitale Monica Zanon

zanonmonica20@gmail.com

“prof.. A cosa mi serve sapere queste cose?”

Prof, ma perché devo studiare queste cose… sono difficili, mi annoiano, non riesco… non è importante nella vita…

Non farò mai lo scienziato né il matematico…

Alcune domande per partire 1.

Che cosa sono le discipline STEM? Perché grande attenzione verso queste discipline? Cosa dice la ricerca?

2.

Quale il nostro ruolo nel favorire l’apprendimento delle discipline STEM? Come insegnarle? Possono essere insegnate in un modo più accattivante, stimolante e quindi motivante?

3.

Quali strumenti e risorse usare? Alcuni esempi

1.Che cosa sono le discipline STEM?

Perché grande attenzione verso queste discipline?

Cosa dice la ricerca?

Cosa sono?

L'acronimo STEM deriva dall'inglese Science, Technology, Engineering and Mathematics

Le discipline, così come noi le conosciamo, sono state storicamente separate l’una dall’altra da confini convenzionali che non hanno alcun riscontro con l’unitarietà̀ tipica dei processi di apprendimento.

Ogni persona, a scuola come nella vita, impara infatti attingendo liberamente dalla sua esperienza, dalle conoscenze o dalle discipline, elaborandole con un’attività continua e autonoma.

Oggi, inoltre, le stesse fondamenta delle discipline sono caratterizzate da un’intrinseca complessità̀ e da vaste aree di connessione che rendono improponibili rigide separazioni.

INN2012 p.17

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…utilizzato per definire un approccio interdisciplinare e assicurare l’unitarietà del loro insegnamento…. …nel mondo reale, varie discipline scientifiche si uniscono per risolvere problemi…

STEM …una visione integrata delle discipline Invece di insegnare discipline in modo indipendente, le lezioni sono a tutto tondo, basate su progetti e indagini, con un focus sull’apprendimento interdisciplinare, in linea con il modo in cui lavoriamo e risolviamo i problemi nella nostra vita quotidiana e nel mondo del lavoro.

Negli ultimi anni al tradizionale acronimo STEM si è aggiunta la A di Arts, passando da STEM a STEAM. si vuole così incorporare l’arte, quindi il pensiero artistico creativo, per migliorare il pensiero critico e la capacità di risolvere i problemi della vita reale.

Più di recente, inoltre, è sorta anche la necessità di includere la lettura come processo da tutelare, evolvendo quindi da STEM o STEAM in STREAM, con l’aggiunta della R per Reading, elemento che sviluppa senso critico.

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Perché grande attenzione alle STEM?

Dati Ocse 2018 rapporto ocse pisa 2018

Alcuni dati dalla ricerca…

I dati PISA 2018 in matematica -

il 76% degli studenti raggiunge il livello 2, cioè in grado di rappresentare matematicamente situazioni semplici,

-

mentre solo il 10% si colloca a livello 5, ossia è capace di modellizzare situazioni complesse e di selezionare, confrontare e valutare strategie appropriate nella soluzione dei problemi.

Nel campo delle scienze, -

il 74% degli studenti ha raggiunto il livello 2, in quanto in grado di utilizzare le conoscenze scientifiche per identificare la validità di una soluzione sulla base dei dati forniti,

-

3% il livello 5 cioè ad applicare in modo creativo la conoscenza acquisita a un'ampia varietà̀ di situazione, anche non familiari.

…da cosa dipendono questi risultati?

Un’indagine comparativa: formazione degli insegnanti in Svezia e Italia, STEM education, TIC, ruolo e funzioni delle università R. Cera, Università di Foggia 23/12/2021 https://journals.francoangeli.it/index.php/exioa/a rticle/view/13015/1174

1.Metodologie didattiche innovative I risultati dell’indagine dimostrano come la difficoltà spesso riscontrata dagli studenti in ambito scientifico dipenda in parte, dallo scarso utilizzo di metodologie didattiche innovative in grado di promuovere la transdisciplinarità o basate sull’investigazione, la formulazione di domande e la risoluzione dei problemi come l’Inquiry Based Science Education (IBSE), in grado di aiutare gli studenti a sviluppare competenze specifiche in campo scientifico.

…da cosa dipendono questi risultati?

2.Competenze digitali Nell’analisi dei dati Talis 2018 riguardo all’utilizzo delle TIC, e PISA 2018, hanno dimostrato che: - Gli insegnanti italiani di discipline scientifiche sono meno inclini all’utilizzo delle TIC in classe rispetto agli insegnanti svedesi -

47% Italia vs 63% Svezia

- ciò̀ che più̀ stupisce è che siano proprio i docenti italiani (17%) a sostenere di aver meno bisogno di sviluppare competenze in questo settore.

Si pensi che …gli studenti svedesi per diventare insegnanti devono, infatti, dimostrare di essere in grado di utilizzare gli strumenti digitali nella pratica pedagogica in modo sicuro e critico e di considerare l’impatto dei media e dell'ambiente digitale nei contesti educativi (Kennedy & Sundberg, 2020).

...oltre ai pessimi risultati …quali conseguenze?

-divario di genere e scarsa attrazione della carriera in STEM Si confermano le preferenze dei ragazzi per Matematica e Scienze e delle ragazze per Lettura, che vanno a riflettersi nella scelta degli indirizzi e delle conseguenti professioni…Addirittura tra gli insegnanti.

Solo 1 ragazzo su 4 fra gli studenti con alto rendimento in Matematica e Scienze prevede di lavorare a 30 anni come ingegnere o professionista nell’ambito delle scienze; per le ragazze solo 1 su 8. Sempre allo stesso livello di competenze degli studenti che hanno più probabilità di andare all’Università, le professioni sanitarie attraggono 1 ragazza su 4, a fronte dell’1 su 9 dei ragazzi.

-Solo il 7% dei ragazzi e quasi nessuna ragazza in Italia prevede di lavorare nelle professioni legate all’ICT; Dati Ocse 2018 rapporto ocse pisa 2018

quali conseguenze?...

-perdita di motivazione e interesse …Gli studenti faticano a collegare le esperienze STEM scolastiche alle loro vite.

L'uso delle TIC è spesso limitato nell'istruzione STEM, sebbene i giovani siano spesso consumatori accaniti di prodotti STEM, ad esempio strumenti ICT come smartphone e computer.

La pedagogia STEM basata sulle TIC per un impatto positivo sulla motivazione degli studenti.

Spesso non riescono a vedere come le STEM si rapportano alle attuali sfide della società come il cambiamento climatico, la perdita di biodiversità e la produzione di energia.

Apprendimento basato sui problemi – promosso ad esempio dal programma Intel Teach – in cui gli studenti sono invitati a ideare risposte a problemi specifici, ha un forte impatto sulla motivazione e può aumentare in particolare l'interesse per l'ingegneria.

2.Quale è il nostro ruolo nel favorire l’apprendimento delle discipline STEM? Come insegnarle?

Come Possono essere insegnate in un modo più accattivante, stimolante e quindi motivante?

Il nostro ruolo…

SE ASCOLTO DIMENTICO, SE GUARDO CAPISCO SE FACCIO IMPARO Confucio

“LA MANO È L’ORGANO DELL’INTELLIGENZA” Maria Montessori

Permettere allo studente di essere protagonista attivo, di esplorare, manipolare e ottenere risultati ….

imparare facendo

Risulta dunque fondamentale, costruire ambienti e situazioni capaci di rispondere a questo scopo, rendendo i ragazzi attivi protagonisti del proprio sapere

3. Quali strumenti e risorse usare?

Alcuni esempi

La didattica digitale integra e potenzia il tradizionale approccio laboratoriale «hands on»

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Il ruolo della tecnologia ● Per l’educatore ● Per lo studente Strumenti per: - potenziare l’interazione, la condivisione, l’accompagnamento, il monitoraggio a distanza - rendere visibile il non visibile (ad es. concetti dinamici che non possono essere facilmente illustrati in un libro di testo), velocizzare e amplificare le esperienze - accrescere motivazione, senso di autoefficacia e autonomia (strutturati, auto-educativi e auto-correttivi)

Un “tuffo” nelle soluzioni… classe 2°A

M.zanon e C.Ferrari

Integrare i saperi

Pozione magica

Sul loro libro lo spunto…

Comincio a ragionare con loro sul concetto di concentrazione di una soluzione prendendo spunto dalla scheda del loro libro che presenta una situazione Da Contaci vol 2 Zanichelli

Discutendo su cosa sia una pozione… si arriva a costruire il concetto di miscuglio eterogeneo ma qualcuno nomina le soluzioni…

Arriva quindi il momento di provare sperimentalmente a mescolare sostanze per vedere cosa succede…

Un’occasione da non perdere…

Nuove domande, nuove ipotesi… ● Che cosa succede se in una soluzione modifichiamo le quantità di soluto o di solvente? ● Che cosa succede se cambiamo tipo di soluto? ● E se facciamo evaporare il solvente?

Il digitale ci viene in aiuto…

…ma anche la matematica ci aiuta… usiamo il foglio di calcolo

La percentuale I rapporti Le proporzioni

Per verificare le conoscenze apprese o per verificare…

miscugli

Partecipa su www.kahoot.it con il PIN di gioco: 1184368

Immaginare il microscopico…

Dove è finito lo zucchero/sale?

Il digitale ci aiuta di nuovo…

Immaginare il microscopico…

Ora collegati al simulatore PhET, prova a simulare una soluzione di acqua e sale.

Scrivi le tue osservazioni.

- cosa succede alla soluzione se aggiungi sale?

- E se togli o aggiungi acqua cosa succede?

- Dove va il sale? Come fa a sciogliersi? Cosa osservi?

Confronta le osservazioni con le tue ipotesi e con il tuo disegno… https://phet.colorado.edu/it/simulations/soluble-salts

Dalla simulazione… alle osservazioni Cosa ci ha fatto capire la simulazione digitale?

Scrivi le tue considerazioni sul padlet.

...per monitorare gli apprendimenti…

Come determinare la concentrazione della soluzione e preparare soluzioni concentrate, soluzioni diluite e soluzioni sature La simulazione permette:

https://phet.colorado.edu/sims/html/concentration/latest/con centration_it.html

•

di aggiungere acqua nel recipiente

•

di scegliere la sostanza da utilizzare come soluto

•

di scegliere la forma del soluto (come preparato solido o soluzione)

•

di aggiungere soluto

• • • •

di vedere la concentrazione del soluto di evaporare il solvente di svuotare il recipiente di rimuovere il soluto senza eliminare il solvente

risorse per potenziare l’interazione, la condivisione, il monitoraggio a distanza ●

Jambord

https://drive.google.com/file/d/1LgI4ADmB_R_d4JELCzAoW7gElxbn02M9/view?usp=sharing

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Padlet https://it.padlet.com/ Digipad https://digipad.app/ Whiteboard.chat https://www.whiteboard.chat/

lavagne online orientate alla condivisione, al lavoro parallelo in sincrono, al monitoraggio e al supporto in tempo reale da parte del tutor nei confronti di studenti e studentesse

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Pear Deck https://www.peardeck.com/googleslides

per costruire contenuti didattici coinvolgenti, direttamente da google slides

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Wooclap https://www.wooclap.com Mentimeter https://www.mentimeter.com/

per coinvolgere gli studenti ed ottenere un feedback in tempo reale

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risorse per rendere visibile, dinamico, esplorabile e tangibile…il ’’non visibile’’… ● Phet https://phet.colorado.edu/it/ ● Geogebra https://www.geogebra.org/ ● Graspable math https://graspablemath.com Consentono allo studente di esplorare, fare esperienze, osservare, produrre e formulare congetture e validarle.

“...Quando i teoremi sono difficili, bisognerebbe insegnarli inizialmente come esercizi di disegno geometrico, finché la figura è divenuta del tutto familiare; allora sarà un passo avanti piacevole apprendere i legami logici tra le varie linee o i vari circoli. È anche desiderabile che la figura illustrante un teorema venga disegnata in tutti i casi e in tutte le forme possibili, di modo che le relazioni astratte di cui la geometria si occupa possano venire in luce da se stesse, come portato logico delle somiglianze esistenti tra situazioni apparentemente tanto diverse.

Le dimostrazioni astratte dovrebbero rappresentare dunque soltanto una piccola parte dell’istruzione, e dovrebbero essere date quando, attraverso la familiarità acquisita con gli esempi concreti, esse possono essere accolte come generalizzazioni naturali di fatti visibili ...”

Bertrand Russel, “Misticismo e logica”, Londra 1917

Triangolo…tre angoli…ma cosa serve per avere un angolo?

Classificare angoli…

Dai ventagli di carta al digitale…

Classifichiamo gli angoli…

Cosa abbiamo imparato fino ad ora sugli angoli?

Videotutorial App per prof #93 PEAR DECK (Presentazioni Interattive) https://youtu.be/5no2-lOxWuU

Angoli supplementari

angoli esplementari

Divertiamoci a misurare in digitale per consolidare l’uso dello strumento…

Operare con gli angoli https://www.geogebra.org/m/QAKkqu9x https://www.geogebra.org/m/DtRGwbFU

geogebra

Prime proprietà delle funzioni elementari https://www.geogebra.org/m/jt5cskcg

Vantaggi • Rende la matematica tangibile creando un collegamento tra geometria e algebra secondo un’ottica innovativa e visuale che permette agli studenti di interagire con la matematica sfruttando le potenzialità dei nuovi media • Fornisce strumenti per lo studio non solo della geometria del piano e dello spazio, ma anche dell’algebra, dell’analisi e della probabilità.

• Permette un’interazione dinamica con gli oggetti della matematica che possono essere all’occorrenza modificati.

• Si può adattare a vari livelli di difficoltà, a partire dalle scuole elementari sino all’università.

• Permette di affrontare un problema sotto diversi punti di vista: grafico, numerico e simbolico.

• Può essere utilizzata in diversi ambiti della didattica: per supportare le fasi di spiegazione di argomenti di studio o per lo studio vero e proprio, così come per lo svolgimento di esercizi e verifiche.

• Rende gli studenti più coinvolti e motivati alla costruzione del pensiero matematico permettendo di ottenere risultati migliori nella disciplina.

ESPLORAZIONI MATEMATICHE CON GEOGEBRA A cura di: Ornella Robutti http://www.ledizioni.it/stag/wp-content/uploads/2014/02/Esplorazioni-matematiche-con-GeoGebra.pdf

Trova risorse per la classe utilizzando le Mappe per argomenti https://www.geogebra.org/m/tz2z7chu#material/wnqew99r

Un esempio

https://www.geogebra.org/m/BaYX7TZ2

Con GeoGebra, ad esempio, è possibile manipolare le figure, facendo delle ipotesi e verificare il ragionamento finale o il calcolo effettuato. In questo modo è possibile rendersi conto subito non solo degli errori commessi, ma individuare anche le risposte corrette.

Graspable math …per esplorare e apprendere la matematica

https://youtu.be/4gZ4-eGKbLA La libreria di risorse https://graspablemath.com/learn/gesture-library https://gmacts.com/teacher/activitybank/public/62029554d06106001391cce8

La matematica afferrabile… …non ti aiuta solo a ottenere la risposta giusta, ti guida attraverso e ti aiuta a imparare i passaggi per arrivarci…

Raccoglimento a fattor comune parziale

Un esempio…

https://graspablemath.com/materials/materialssaves.html?save_id=_a61d020c43852c64

https://graspablemath.com/materials/distance-formula.html

In gaspable math l'espressione matematica statica è sostituita da espressioni interattive ovunque per comprendere i processi che sottendono la semplificazione di espressioni e la risoluzione di equazioni e disequazioni

Un breve tutorial per semplificare le espressioni numeriche https://drive.google.com/file/d/1_NJdCtvfZQqSiier96d4qCnp2Ev3s3tt/view?usp=sharing Un breve tutorial per il raccoglimento a fattor parziale https://drive.google.com/open?id=1_NJdCtvfZQqSiier96d4qCnp2Ev3s3tt Gesti comuni e azioni https://graspablemath.com/learn/gesture-library?page=1

Risorse per l’accompagnamento nello studio ● Schooltoonchannel https://www.schooltoon.com Video e animazioni

● Mappe ●

Popplet https://app.popplet.com/#/

●

Coggle https://coggle.it/diagram/YRUwZZ7frR0Di0Wg/t/la-chimica-e-la-vita-smiley

● Brickslab https://www.brickslab.it/che-cose-e/ per trovare contenuti, crea lezioni e test e condividerli ● ExplOratorium https://www.exploratorium.edu ● Genially

https://genial.ly/it/per-educazione/

● Teacher Desmos

siti web, attività scientifiche, video, blog, app e altro

adatto per creare presentazioni e contenuti interattivi

https://teacher.desmos.com/

permette la visualizzazione, la condivisione e il

controllo ‘in diretta’ delle schermate di lavoro degli studenti.

https://www.exploratorium.edu/

Teacher Desmos Teacher Desmos: guida passo passo https://youtu.be/VPvWMPJlEUI

La germinazione https://teacher.desmos.com/activitybuilder/custom/5c9264723c9de00c796cb204?lan g=it

Equazione della retta e soluzioni Questa attività aiuterà gli studenti a capire cosa significa per un punto essere una soluzione a un sistema di equazioni, sia graficamente che algebricamente. https://teacher.desmos.com/activitybuilder/custom/564a325345d9115d06270607?lan g=it&collections=featured-collections%2C5da6485a83c0877d4b5708dd

TEST INTERATTIVI per LA FASE DI DIAGNOSI --> Google Moduli Si tratta dell'ambiente Google per costruire test e verifiche. https://docs.google.com/forms/d/10hSgexD6iz5Wp_6niSIQB8703_oRfxvohW-9d3qbKQ/edit https://docs.google.com/forms/d/1lEcwq4BGxsvbSH8lklKPfkfpw3C_hzjxJGWdURDg4ww/edit

risorse per accrescere motivazione, senso di autoefficacia e autonomia negli studenti ● Kahoot https://kahoot.com/ ● Wardwall (Quiz, giochi di parole e di abbinamento, e molto altro) https://wordwall.net/it ● Learning Apps https://learningapps.org ● ThingLink https://www.thinglink.com/scene/1483031695690039298 ● Giochi matematici Bebras dell'Informatica https://bebras.it/index.html ● Coding https://code.org

In conclusione…

Tante sono le risorse digitali a nostra disposizione per supportare l’apprendimento delle discipline STEM… ..ma occorre avere chiaro in mente lo scopo per cui le si utilizza e i vantaggi che lo studente può trarre dal loro utilizzo:

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l’agire autonomo, il problem solving, l’investigazione, il gusto per la sperimentazione, l’analisi, la sintesi, l’argomentazione il controllo dell’errore, la concentrazione, la curiosità la motivazione ad imparare.

Per non sentirsi più ripetere… “prof.. A cosa mi serve sapere queste cose?”