PERCHÉ I NOSTRI STUDENTI NON IMPARANO “SCIENZE” COME NOI VORREMMO?

 

Maria Cristina Sappa, Maria Luisa Bertoli

 

Il lavoro oggetto di questa breve comunicazione è in fase di attuazione in un corso di aggiornamento in Didattica delle Scienze, che ha sede presso il Liceo scientifico L. Cremona di Milano.  Un gruppo di insegnanti del Liceo, con una lunga esperienza di collaborazione, si è proposto di indagare sulle difficoltà di apprendimento di alcuni concetti scientifici, da parte di ragazzi dai quattordici ai diciannove anni, al fine di migliorare la propria didattica.  Da tempo è emerso infatti che gli adolescenti incontrano ostacoli a far propri alcuni concetti di base, come ad esempio il concetto di trasformazione della materia, fondamentale sia in Chimica che in Biologia.  Stimolati da questa consapevolezza e dalla lettura di alcuni articoli sulla psicologia dell’apprendimento, che sottolineano il ruolo delle rappresentazioni mentali nella costruzione di conoscenze da parte dell’adolescente, abbiamo affrontato un’indagine sulle rappresentazioni mentali degli studenti delle classi dalla prima alla quinta, relativamente al concetto di trasformazione.

 

Abbiamo preparato due fasi; la prima, ormai quasi completata, ha lo scopo di rilevare:

a) i preconcetti ed il ruolo del linguaggio dei mass-media e del senso comune nella loro formazione;

b) le cause delle difficoltà che gli studenti incontrano nel sostituire alle loro rappresentazioni ingenue quelle proposte dall'insegnamento;

c) i motivi per cui persiste un divario tra la conoscenza comune e "non corretta" e il "sapere scientifico" insegnato: gli studenti, di fronte a domande poste in stile scolastico, utilizzano i concetti appresi, invece di fronte a domande molto semplici espresse con linguaggio comune utilizzano le loro rappresentazioni ingenue (ad es., alla domanda: "che cos’è l’evaporazione?", rispondono correttamente che è un passaggio di stato da liquido ad aeriforme, mentre alla domanda: "perché i panni si asciugano?", rispondono che il sole e il vento "li seccano");

d) le cause della difficoltà di riuscire a costruirsi una visione globale di un fenomeno di cui pure conoscono le diverse tappe.

 

La seconda fase, che si attuerà nell’autunno 1991, prevede l’individuazione di strategie didattiche, la loro attuazione nelle classi e quindi la verifica della loro validità.  Nella prima fase sono stati predisposti dei test a risposta aperta, volutamente molto semplici, riguardanti fenomeni banali da tutti frequentemente osservabili, formulati in modo da non orientare le risposte, affinché emergessero in esse reali risposte degli studenti.  Questi test sono stati proposti a circa 800 studenti di Liceo Scientifico, Classico, Artistico, di Istituto Tecnico e di una terza media (tutti allievi delle partecipanti al corso).  Le domande, tutte relative alle trasformazioni chimiche ed ai passaggi di stato (questi ultimi proposti per verificare se gli studenti fossero in grado di distinguere i due fenomeni), sono le seguenti:

 

1) Perché il ferro all’aria arrugginisce e conservato sotto petrolio no?

2) Cosa accade quando i panni bagnati si asciugano all’aria?

3) Che cosa succede quando un vetro si appanna?

4) Una laminetta di ferro pesa 50 g.  Come sarà il peso della laminetta una volta arrugginita?

5) Perché quando fa freddo, dai motori delle auto e anche dalla bocca delle persone, esce una "nuvoletta"?

6) Mentre l’automobile si muove, il serbatoio della benzina gradualmente si svuota.  Dove finisce la benzina?  Che cosa succede?

7) Brucia un giornale: resta un mucchietto di cenere, pesa di più o meno del giornale?  Perché?

8) L’acqua che metti nel congelatore, diventa ghiaccio e aumenta di volume.  Aumenta anche di peso?  Perché?

9) Un bicchiere di spumante col tempo perde tutta l’effervescenza.  Cambia, di conseguenza, il suo peso?  Perché?

10) Il mercurio del termometro è salito nel tubicino: il termometro pesa come prima?  Perché?

 

I test sono stati corretti e le risposte sono state catalogate nel modo seguente:

a) risposte corrette;

b) risposte circolari;

c) risposte errate (distinguendo tra queste quelle errate per uso improprio delle conoscenze acquisite).

Dall’analisi dei dati emerge che:

1) il numero delle risposte corrette è esiguo (ciò conferma la difficoltà degli studenti nell’assimilare il concetto di trasformazione);

2) le risposte circolari (del tipo "la benzina brucia" domanda 6) sono molto più numerose nelle classi prime e seconde;

3) le risposte errate per uso improprio delle conoscenze sono molto più numerose nelle classi quarte e quinte;

4) gli studenti, di fronte ad una domanda che riguarda un fenomeno banale e conosciuto attingono alle loro conoscenze preconcette e usano i termini del linguaggio comune (ad es.: si libera un gas; si libera energia; la ruggine corrode il ferro; col cibo si assumono calorie)

5) è difficile sostituire le conoscenze comuni con quelle scientifiche: allo studente è stato insegnato che il ferro reagisce con l’ossigeno per formare l’ossido, ma alle domande 1) e 4) risponde che l’aria corrode il ferro o che il ferro si consuma quando arrugginisce.  

 

L’analisi delle risposte errate ci ha permesso di evidenziare i seguenti errori, ricorrenti in ogni tipo di scuola: la materia si trasforma in energia; i gas non hanno massa; i gas condensano in vapore; nelle trasformazioni chimiche non c’è conservazione della massa; la condensazione è effetto di "scontro tra caldo e freddo"; l’aria è sinonimo di gas; vapore è sinonimo di acqua; il ruolo dell’ossigeno è trascurato; i gas sono agenti inquinanti per eccellenza; in una trasformazione chimica i prodotti sono presenti come tali già nei reagenti e "si liberano" da essi, li abbandonano, quindi la trasformazione chimica non è una ricombinazione di atomi; le molecole possiedono proprietà macroscopiche (sono calde, fredde, colorate).

 

Tra le risposte errate per uso improprio delle conoscenze segnaliamo le seguenti:

– alla domanda 4 rispondono che la ruggine pesa meno del ferro perché l’ossidazione è una perdita di elettroni; il peso è uguale, perché gli strumenti non sono in grado di valutare il cambiamento; la ruggine ha acquistato elettroni;

– alla domanda 1 rispondono che: il petrolio è un idrocarburo e quindi non contiene ossigeno e perciò il ferro sotto petrolio non arrugginisce; i batteri aggrediscono il ferro.

 

Lo stesso tipo di indagine è stato effettuato anche sul concetto di trasformazione in Biologia.  Le domande proposte sono state le seguenti:

1) Descrivi a ritroso il cammino dell’anidride carbonica dal momento in cui viene emessa con l’espirazione.

2) Indica il percorso di un pezzo di pane da quando viene ingerito.

3) Un vaso chiuso con acqua ed una pianta acquatica è posto sul davanzale di una finestra per qualche settimana.  Cosa succede alla pianta?

4) Un gatto ed il suo padrone si dividono la stessa bistecca.  Come mai quella stessa bistecca nel gatto diventa gatto e, nel padrone, padrone?

 

Lo scopo del test è di raccogliere informazioni su come gli studenti assimilano un fenomeno così come il "fenomeno biologico".  Il test è quindi preliminare ad un lavoro più sistematico ancora da programmare.  Ne abbiamo comunque ricavato le seguenti informazioni:

 

1) gli studenti non riescono a collegare le diverse fasi di un processo;

2) non riescono a spostarsi da un livello inferiore ai superiori (ad es.: al livello morfologico anatomico non collegano quello molecolare);

3) pur conoscendo l’anatomia non collegano con essa la funzione;

4) gli studenti delle quarte e delle quinte sono particolarmente motivati a rispondere perché individuano nelle domande aspetti che li coinvolgono personalmente.

 

Gli errori ricorrenti più significativi sono: alla domanda 1) rispondono descrivendo il ciclo del carbonio: oppure seguono il cammino dell’anidride carbonica al massimo solo fino ai polmoni.  Alla domanda 2) rispondono trattando solo dell’apparato digerente e trascurando la circolazione ed il metabolismo cellulare.  Questo test deve essere ulteriormente analizzato; comunque dalle risposte emerge la difficoltà degli studenti nell'assimilare il concetto di trasformazione in Biologia.

 

Bibliografia

Bjorn Anderson (University of Gotesborg) Sweden, Concetti di materia e trasformazione in studenti di 12 – 16 anni

L.B. Resnick, Apprendimento della Matematica e delle Scienze: una nuova concezione, Science, 1983

M. Terzi, Diciamocelo a lume di candela, Naturalmente n. l/90

M. Vicentini, Mappe concenttuali, Sapere, 1987

M. Vicentini, Studenti e apprendimento, Sapere, 1986

A. Giordan (LDES Università di Ginevra), Intérels des recherches en didactique de la biologie

 

 

Pubblicato originariamente su Naturalmente, 1991, 4 (3), 10-11.