Comprendere la scienza è essenziale nella società odierna. La comprensione della scienza da parte del pubblico è in gran parte influenzata dalle sue esperienze nelle scuole e nelle aule scientifiche. È quindi importante che gli insegnanti di scienze comprendano la scienza e ne diano una rappresentazione accurata nelle loro classi. La scienza è definita come un

1. corpo di conoscenza,
2. un processo di indagine, e
3. le persone coinvolte nell'impresa scientifica.

Gli insegnanti di scienze di solito si concentrano sul corpo di conoscenza che forma la loro disciplina. Gli studenti dovrebbero anche comprendere il processo di indagine scientifica; la comprensione dovrebbe venire attraverso le loro esperienze con il processo in aula di scienze e al di fuori della scuola.

Cosa si intende esattamente per "inchiesta"?

"Inchiesta" è indicato nella letteratura sull'istruzione scientifica per designare almeno tre categorie di attività distinte ma interconnesse:

• cosa fanno gli scienziati (investigare fenomeni scientifici utilizzando metodi scientifici per spiegare gli aspetti del mondo fisico);
• come gli studenti imparano (perseguendo domande scientifiche e impegnandosi in esperimenti scientifici emulando le pratiche e i processi utilizzati dagli scienziati); e
• una pedagogia, o strategia didattica, adottata dagli insegnanti di scienze (progettare e facilitare le attività di apprendimento che consentono agli studenti di osservare, sperimentare e rivedere ciò che è noto alla luce dell'evidenza) (Minner et al., 2010).

Questa coesistenza del termine spiega in parte la confusione associata all'attuazione dell'"educazione scientifica basata sull'indagine" (IBSE), un termine di per sé usato come ombrello per vari approcci educativi, caratterizzati dalla diversa enfasi che hanno posto su queste tre distinte attività di "indagine".

L'indagine del Consiglio nazionale delle ricerche degli Stati Uniti definisce l'indagine come "una serie di processi interconnessi attraverso i quali scienziati e studenti pongono domande sul mondo naturale e studiano i fenomeni; nel farlo, gli studenti acquisiscono conoscenza e sviluppano una ricca comprensione di concetti, principi, modelli e teorie... e imparare la scienza in un modo che rifletta come funziona effettivamente la scienza" (NRC, 1996: p.214).

L'educazione scientifica basata sull'indagine è stata descritta anche come l'insegnamento e l'apprendimento della scienza come indagine e di indagine (Tamir, 1985; Chiappetta, 1997; Sion et al., 2004). Imparare la scienza come indagine include conoscere il modo in cui lo sforzo scientifico progredisce, e analizzare il processo di indagine svolto da altri, a volte utilizzando prospettive storiche (Bybee, 2000; Schwab, 1962). Imparare la scienza tramite l'indagine, d'altra parte, coinvolge lo studente nel sollevare domande di ricerca, generare un'ipotesi, progettare esperimenti per verificarli, costruire e analizzare argomenti basati su prove, riconoscere spiegazioni alternative, e la comunicazione di argomentazioni scientifiche (Tamir, 1985).

Apprendimento basato sull'indagine (IBL) in Go-Lab

L'apprendimento basato sull'indagine (IBL) sta guadagnando popolarità nei programmi scientifici, nella ricerca internazionale e nell'insegnamento. L'apprendimento basato sull'indagine è una strategia educativa in cui gli studenti seguono metodi e pratiche simili a quelli degli scienziati professionisti al fine di costruire la conoscenza (Keselman, 2003). Si tratta di un processo di scoperta di nuove relazioni causali, con lo studente che formula ipotesi e le testa conducendo esperimenti e/o facendo osservazioni (Pedaste, Maeots, Leijen, & Sarapuu, 2012).

Spesso è visto come un approccio alla risoluzione dei problemi e comporta l'applicazione di diverse capacità di problem-solving (Pedaste & Sarapuu, 2006). L'apprendimento basato sull'indagine enfatizza la partecipazione attiva e la responsabilità dello studente di scoprire la conoscenza che è nuova per lo studente (de Jong & van Joolingen, 1998). In questo processo, gli studenti spesso svolgono un processo di apprendimento auto-diretto, in parte induttivo e in parte deduttivo facendo esperimenti per studiare le relazioni per almeno una serie di variabili dipendenti e indipendenti (Wilhelm & Beishuizen, 2003).

Nelle scuole, ci stiamo concentrando sugli studenti: ciò che è una nuova conoscenza per loro non è - nella maggior parte dei casi - nuove conoscenze al mondo, anche se l'approccio può essere utilizzato in modo flessibile dagli scienziati nel fare le loro scoperte di nuove conoscenze. Inoltre, un'indagine non sempre comporta test empirici.

L'idea di insegnare scienze per indagine ha una lunga storia nell'educazione scientifica. C'è un'altrettanto lunga storia di confusione su cosa significa insegnare la scienza attraverso l'indagine e, indipendentemente dalla definizione, la sua attuazione in classe. L'apprendimento basato sull'indagine è stato ufficialmente promosso come pedagogia per migliorare l'apprendimento delle scienze in molti paesi (Bybee et al., 2008; Hounsell & McCune, 2003; Minner et al., 2010), e dalla pubblicazione del rapporto "Science Education Now: A renewed Pedagogy for the Future of Europe" (Rocard et al., 2007) proclamato come uno dei principali obiettivi educativi per l'Europa (a seguito di azioni simili negli Stati Uniti da parte della National Research Consiglio, 1996, 2000; Centro di sviluppo dell'istruzione, Centro per l'educazione scientifica, 2007).

Le fasi di indagine e il ciclo di apprendimento dell'indagine

L'apprendimento basato sull'indagine aspira a coinvolgere gli studenti in un autentico processo di scoperta scientifica. Da un punto di vista pedagogico, il complesso processo scientifico è diviso in unità più piccole e logicamente connesse che guidano gli studenti e attirano l'attenzione su importanti caratteristiche del pensiero scientifico. Queste singole unità sono chiamate fasi di indaginee il loro insieme di connessioni forma un ciclo di indagine.

Il modo in cui viene presentato un ciclo di indagine suggerisce di solito una sequenza ordinata di fasi. Tuttavia, l'apprendimento basato sull'indagine non è un processo lineare uniforme e prescritto. Le connessioni tra le fasi possono variare a seconda del contesto.

Spesso diverse descrizioni dei cicli di indagine nella letteratura di ricerca utilizzano varie terminologie per etichettare fasi che sono essenzialmente le stesse. Una preferenza per un termine rispetto a un altro non è consequenziale finché la terminologia è stata chiaramente definita e compresa. È importante esaminare il modo in cui le fasi di indagine si riferiscono al percorso lungo il quale procede un processo di ragionamento dell'indagine.

A seguito di un'analisi dettagliata di 32 articoli, l'analisi delle descrizioni e delle definizioni delle fasi di indagine presentate negli articoli esaminati ha portato a un nuovo quadro di apprendimento basato sull'indagine che comprende cinque fasi generali di indagine:

1. orientamento
2. Concettualizzazione
3. indagine f
4. Conclusione, e
5. discussione.

Framework di apprendimento basato sull'indagine Go-Lab

Alcune delle fasi di indagine includono diversi sottoprocessi, ma tutte le fasi del processo di apprendimento dell'indagine sono strettamente connesse tra loro e forniscono una struttura che mira ad aumentare l'efficienza delle attività di apprendimento condotte con laboratori online e ulteriori strumenti di apprendimento nel portale Go-Lab.

Nelle prime due fasi del ciclo (Orientamento e Concettualizzazione) viene data agli studenti l'opportunità di raccogliere informazioni su una domanda di ricerca, prendere appunti e costruire ipotesi e domande che vogliono indagare. Strumenti appropriati (come modelli di mappa concettuali, software di ricerca, scratchpad, hypothesis-builder, ecc.) per aiutare gli studenti a lavorare da soli possono essere forniti dagli insegnanti negli spazi di apprendimento dell'inchiesta.

L'interazione effettiva con il laboratorio online avviene nella terza fase, l'indagine (che comprende le attività di esplorazione, sperimentazione e interpretazione dei dati). Qui gli studenti raccolgono dati specifici e controllano se un'ipotesi è corretta o meno conducendo esperimenti online personalizzati. Inoltre, gli studenti possono raccogliere i risultati degli esperimenti e condurre un'interpretazione guidata dei dati raccolti.

Durante le ultime due fasi del processo di apprendimento dell'indagine (Conclusione e Discussione), gli studenti imparano a scrivere spiegazioni scientifiche che collegano le loro ipotesi con le prove raccolte durante la fase di indagine. Inoltre, stanno riflettendo sui loro processi di apprendimento e risultati, confrontandoli e discutendo con altri studenti. Gli insegnanti possono valutare i risultati dell'apprendimento dei loro studenti e definire ulteriori passi per le classi successive.

Il ciclo di apprendimento della richiesta rappresenta lo scenario di base utilizzato per creare spazi di apprendimento della richiesta nella piattaforma di authoring Go-Lab. Tuttavia, spetta all'insegnante quanti e quali fasi includere nel suo Spazio. Al fine di ottenere alcune prime idee su altri scenari di apprendimento della richiesta, che possono essere supportati con uno spazio di apprendimento di inchiesta, si prega di visitare la pagina Scenari pedagogici.

Il quadro d'inchiesta Go-Lab

L'apprendimento dell'indagine è più efficace?

Diversi studi quantitativi supportano l'efficacia dell'apprendimento basato sull'indagine come approccio didattico. Una meta-analisi che confronta l'indagine con altre forme di istruzione, come l'istruzione diretta o la scoperta non assistita, ha scoperto che l'insegnamento dell'indagine ha portato a un migliore apprendimento (dimensione dell'effetto medio di d - 0,30) (Alfieri, Brooks, Aldrich, & Tenenbaum, 2011).

Una meta-analisi di Furtak, Seidel, Iverson e Briggs (2012) ha incorporato studi utilizzando una vasta gamma di termini per descrivere l'apprendimento basato sull'indagine (ad esempio, apprendimento della padronanza, insegnamento costruttivista); hanno riportato una dimensione complessiva dell'effetto medio di 0,50 a favore dell'approccio investigativo sull'istruzione tradizionale.

Una tendenza positiva a sostegno dell'istruzione scientifica basata sull'indagine sui metodi di insegnamento tradizionali è stata trovata in una sintesi di ricerca da Minner, Levy e Century. Esaminando 138 studi è stato indicato un chiaro vantaggio per le pratiche didattiche basate sull'indagine rispetto ad altre forme di istruzione nella comprensione concettuale che gli studenti traggono vantaggio dalla loro esperienza di apprendimento (Minner et al., 2010).

Inoltre, è stato dimostrato che l'apprendimento guidato basato sul web basato sull'indagine può migliorare le diverse capacità di indagine, come l'identificazione di problemi, la formulazione di domande e ipotesi, la pianificazione e l'esecuzione di esperimenti, la raccolta e l'analisi dei dati , presentando i risultati, e traendo conclusioni (Maeots, Pedaste, & Sarapuu, 2008).

Infine, ci sono prove di ricerca schiaccianti che l'indagine porta ad una migliore acquisizione della conoscenza di dominio (concettuale) (de Jong, 2006a). I recenti progressi tecnologici aumentano ancora di più il successo dell'applicazione dell'apprendimento basato sull'indagine (de Jong, Sotiriou, & Gillet, 2014). Gli organismi di politica educativa di tutto il mondo considerano l'apprendimento basato sull'indagine come una componente vitale nella costruzione di una comunità scientificamente alfabetizzata (Commissione europea, 2007; Consiglio nazionale delle ricerche, 2000).

Riferimenti

Le informazioni relative all'apprendimento basato sull'indagine derivano da:

Fasi di apprendimento basato sull'indagine: definizioni e ciclo di indagine

Margus Pedaste, et. al. - Recensione della ricerca educativa 14 (2015) 47–61

https://doi.org/10.1016/j.edurev.2015.02.003

Altri articoli menzionati:

Alfieri, L., Brooks, P. J., Aldrich, N. J., & Tenenbaum, H. R. (2011). L'istruzione basata sulla scoperta migliora l'apprendimento? Giornale di psicologia educativa, 103, 1–18. doi:10.1037/a0021017.

Bybee, R.W. (2000). Insegnare la scienza come indagine. In van zee, E.H. (Ed.), Indagando sull'apprendimento dell'indagine e l'insegnamento delle scienze. Washington, DC: AAAS. pp 20–46.

de Jong, T., & van Joolingen,W. R. (1998). Apprendimento scientifico della scoperta con simulazioni al computer di domini concettuali. Recensione di Ricerca Educativa, 68, 179–202. doi:10.2307/1170753.

de Jong, T. (2006a). Simulazioni al computer – progressi tecnologici nell'apprendimento dell'indagine. Scienza, 312, 532–533. doi:10.1126/scienza.1127750

de Jong, T., Sotiriou, S., & Gillet, D. (2014). Innovazioni nell'istruzione STEM: la federazione Go-Lab di laboratori online. Ambienti di apprendimento intelligenti, 1, 3. Le informazioni relative all'apprendimento basato sull'indagine stanno prendendo da: Fasi di apprendimento basato sull'indagine: Definizioni e il ciclo di indagine Margus Pedaste, et. al. - Recensione della ricerca educativa 14 (2015) 47–61 https://doi.org/10.1016/j.edurev.2015.02.003

Furtak, E. M., Seidel, T., Iverson, H., & Briggs, D. C. (2012). Studi sperimentali e quasi-sperimentali sull'insegnamento della scienza basato sull'indagine. Recensione di Ricerca Educativa, 82, 300–329. doi:10.3102/0034654312457206.

Keselman, A. (2003). Sostenere l'apprendimento dell'indagine promuovendo la comprensione normativa della causalità multivariabile. Giornale di ricerca in insegnamento scientifico, 40, 898–921. doi:10.1002/tea.10115.

M., Pedaste, M., & Sarapuu, T. (2011). Interazioni tra processi di indagine in un ambiente di apprendimento basato sul Web. In 11a Conferenza internazionale IEEE sulle tecnologie di apprendimento avanzate, dal 6 all'8 luglio. Atene, Stati Uniti. doi:10.1109/ICALT.2011.103.

Minner, D. D., Levy, A. J., & Century, J. (2010). L'istruzione scientifica basata sull'indagine – che cos'è e ha importanza? Risultati di una sintesi della ricerca anni 1984-2002. Giornale di ricerca in insegnamento scientifico, 47, 474–496. doi:10.1002/tea.20347.

Consiglio nazionale delle ricerche (1996). Standard nazionali di educazione scientifica. Washington, DC: National Academy Press.

Pedaste, M., M., M., Leijen, z., & Sarapuu, S. (2012). Migliorare le capacità di indagine degli studenti attraverso la riflessione e gli scaffold di autoregolamentazione. Tecnologia, istruzione, cognizione e apprendimento, 9, 81–95.

Pedaste, M., & Sarapuu, T. (2006). Sviluppo di un sistema di supporto efficace per l'apprendimento delle indagini in un ambiente basato sul Web. Journal of Computer Assisted Learning, 22(1), 47–62.

Rocard, M., Csermely, P., Jorde, D., Lenzen, D., Walberg-Henrikson, H., & Hemmo, V. (2007). Educazione scientifica ora: una pedagogia rinnovata per il futuro dell'Europa. Bruxelles: Commissione europea: Direzione generale per la ricerca.

Schwab, J.J. (1962). L'insegnamento della scienza come indagine. In Brandwein, P.F. (Ed.), L'insegnamento della scienza. Cambridge: Harvard University Press.

Tamir, P. (1985). Analisi dei contenuti incentrata sulla richiesta di informazioni. Journal of Curriculum Studies, 17(1), pp 87-94.

Chiappetta, E.L. (1997). Scienza basata sull'indagine: Strategie e tecniche per incoraggiare l'indagine in classe. Il Maestro di Scienze, 64(10), pp 22-26.

Wilhelm, P., & Beishuizen, J. J. (2003). Effetti di contenuto nell'apprendimento induttivo autodiretto. Apprendimento e istruzione, 13, 381–402. doi:10.1016/S0959-4752(02)00013-0.

Sion, M, Slezak, M, Shapira, D, Link, E, Bashan, N, Brumer, M, Oriano, T, Nussinowitz, R, Corte, D, Agrest, B, Mendelovici, R, Valanides, N, . (2004). Indagine dinamica e aperta sull'apprendimento biologico. Educazione scientifica, 88(5), pp 728-753.