Integrazione della ricerca didattica nella formazione insegnanti in

Integrazione della ricerca didattica nella formazione insegnanti in fisica Il piano degli insegnamenti di fisica nella SSIS di Udine Marisa Michelini, Lorenzo Santi, Alberto Stefanel Unità di Ricerca in Didattica della Fisica dell’Università di Udine stefanel@fisica. uniud. it

La struttura a quattro aree: A 1. insegnamenti comuni A 2. insegnamenti di indirizzo A 3. Laboratorio didattico A 4. Tirocinio deputate alla formazione è stata la base per piani formativi, che hanno attuato le proposte europee di una formazione di alto livello degli insegnanti per un insegnamento di qualità. F Buckberger, B P Campos, D Kallos, J Stephenson, Green paper, TNTEE - European Commission (DG XXII), maggio 2000, Edizione italiana a cura di G Luzzatto, Libro verde sulla formazione degli insegnanti in Europa: una formazione di qualità degli insegnanti per un insegnamento di qualità - Parte II: Osservazioni sullo stato attuale della formazione degli insegnanti all'interno dell'Unione Europea, Ue. S, n. 2/R, 2000, p. 90

Dalla multiforme esperienza delle SSIS Importanza e centralità dell’integrazione tra le diverse aree (Bonetta, Luzzatto, Michelini, Pieri 2002; Uniud 2004) Importanza di integrare e costruire elementi di continuità tra formazione all’università e formazione nelle scuole come esito e estensione del raccordo scuola – università (Kallos 1995, Crivellari 2002, Bonetta 2002, Baloup 2003, Honsell 2003). Profilo professionale dell’insegnante (DM 6. 5. 98 – Criteri) coerente con quello europeo (Buckberger 2000) non solo in termini normativi, ma di esiti di esperienze e ricerche (Luzzatto, Pieri 2002) Laboratorio: snodo problematico importante - che sia affidato anche a insegnanti di scuola - che preveda l’apporto della ricerca in didattica (Schettini et al. , 1999; Michelini, Michelutti, 2001; O. Robutti, C Palici (2006) “Il laboratorio nella Scuola di Specializzazione: un’aula senza pareti” , Ue. S, IX, 1/R, pag. 2).

Attuazioni : diversificate a seconda dell'immagine, che si proietta nel piano attuativo in merito al compito. Una visione in cui il compito viene letto come formazione superiore specialistica, vede preordinare materiali e modi in un percorso, che coinvolge lo specializzando soltanto per il compito di apprendimento di un fare codificato e lo impegna a produrre prestazioni attese nelle varie fasi. Una visione più accademica lo vede coinvolto a formarsi una buona cultura sulle quattro aree e ad imparare conoscenze generali, di cui potrà comprendere l'eventuale ruolo soltanto dopo anni di insegnamento.

La nostra visione è stata quella di puntare alla costruzione della professionalità docente in fisica, mediante il coinvolgimento degli specializzandi in attività di: - analisi critica di materiali di ricerca - problem solving - progettazione di materiali didattici - impegno di ricerca nella preparazione, conduzione e valutazione del tirocinio Hanno previsto una effettiva integrazione tra le aree A 2–A 3 -A 4 M Michelini, P G Rossi, A Stefanel, 2002, Integrazione tra formazione iniziale degli insegnanti e ricerca didattica, in Non si parte da zero, a cura di G Bonetta et al. , Forum: Udine, pp 124 -140. Michelini M. Rossi P. G. , Santi L. Stefanel A. (2004)The Computer conference discuss laboratory activities in the pre-service teachers training, in Quality Devel. in the Teacher Educ. &Train. M. Michelini, Udine: Forum, 532 -538 Michelini M. , Rossi P. G. , Stefanel A. (2004) The contribution of research in the initial teacher formation, in Quality Devel. in the Teacher Edu. & Train. , M. Michelini ed, Forum, Udine, pp. 166 -5172

Classe A 059 La fisica è parte di un insegnamento scientifico unitario nella scuola media 3 moduli di 2 c. f. u. Ødidattica disciplinare Øattività sperimentali Ølaboratorio didattico ØTirocinio (preparato dai singoli a seguito di un'attività progettuale, che si sviluppa a partire dal modulo di laboratorio didattico). +nell'area trasversale: 4 c. f. u. storia ed epistemologia della scienza. Gli strumenti e i metodi propri della fisica sono stati discussi nel contesto di percorsi didattici coordinati disciplinarmente o interdisciplinari con la chimica, la biologia, l'ecologia e le scienze della terra, nel modulo di didattica disciplinare

Materiali di ricerca didattica sono stati analizzati e rielaborati, consapevolezza e attenzione alla coerenza d'impostazione pedagogica, seguendo criteri di progettazione di materiali di ricerca, con modalità simili a quelle di seguito discusse per le classi 49 A e 38 A. R. Martongelli, M Michelini, L Santi, A Stefanel (2001) Educational Proposals using New Technologies and Net for Physics, in Phyteb 2000, R. Pinto, S. Surinach Eds. , Girep - Elsevier, p. 615 Michelini, Santi, Sperandeo (2002 a), Proposte su forze e moti, Udine, Forum. Michelini M. , Santi L. , Stefanel A. (2008) Work. Sheets for pupils involvement in learning quantum mechanics. , in Frontiers of Physics Education, Jurdana-Šepić R. , Labinac V. , Žuvić-Butorac M. , Sušac A. Eds, Rijela, Zlatni, ISBN. 978 -953 -55066 -1 -4, pp. 102 -111. Michelini M. , Stefanel A. (2010) Proposte per lo sviluppo verticale di percorsi di A/I e materiali didattici per la formazione degli insegnanti in fisica bel progetto interreg III Italia-Slovenia, in Michelini M. ed, La fisica a Udine, Litho. Stampa, Udine, pp. 95 -120

classi 38 A e 49 A Piano formativo per la fisica: Moduli formativi di area A 2: contributi alla formazione di base della professionalità docente separando - la discussione di problemi, strumenti e metodi della progettazione, programmazione e gestione della didattica della fisica (modulo Didattica della Fisica -DF) -la discussione critica disciplinare di temi di fisica moderna e di percorsi per l'innovazione didattica su tali temi (moduli Complementi di Fisica - CFn) -la esecuzione e discussione di esperimenti didattici (modulo Preparazione di Esperimenti Didattici - PED) Momento di sintesi: laboratorio e attività progettuale per il tirocinio Quattro moduli, due di area A 2 e due di area A 3 sostengono le attività progettuali: ELA - ELAboratore nell'apprendimento della fisica (A 2), AR - Apprendimento in Rete (A 2), ESE - Esercizi e problemi (A 3), MM - Multi. Medialità nella didattica della fisica (A 3).

La maggior parte dei Laboratori è stata divisa in 2 parti permettere la seguente organizzazione. Prima parte: nel I anno q. Completamento/approfondimento, qpresentazione/discussione proposte e percorsi didattici tematici. q. Segue: progettazione di sequenze didattiche, utilizzando il lavoro svolto nei Laboratori, ampia bibliografia di ricerca in materia Ogni specializzando: una sequenza didattica per ciascuno dei laboratori e almeno uno strumento didattico dai laboratori ESE e MM. Strumenti e sequenze didattiche elaborate sono oggetto di una prima valutazione effettuata mediante una discussione individuale con il docente di laboratorio, per preparare la progettazione di un segmento di sperimentazione didattica in classe.

Il compito progettuale degli specializzandi è stato ripartito in due parti: -la prima consiste nell'organizzazione di una sequenza didattica, seguendo la prassi dell'insegnamento della fisica; -la seconda consiste nella progettazione di materiali per un segmento di innovazione didattica. I criteri per la progettazione del segmento sono stati oggetto di analisi nel modulo di didattica della fisica (DF) e hanno fatto riferimento a ricerche sul protocollo di sperimentazione di innovazioni didattiche. M L Aiello Nicosia, E Balzano, N Bergomi, L Borghi, E Giordano, V Capocchiani, F Corni, A De Ambrosis, C Marioni, P Mascheretti, E Mazzega, M Michelini, O Robutti, L Santi, E Sassi, R M Sperandeo Mineo, L Viglietta, G Vegni, P Violino, Teaching mechanical oscillations using an integrate curriculum, International Journal in research on Science Education, 19, 8, 1997, p. 981 -995; Una sperimentazione di ricerca sull’impiego delle nuove tecnologie nella didattica della fisica per il tema delle oscillazioni meccaniche, Ue. S, IV, 1/R, 1999, p. 26

Avvalendosi -delle competenze acquisite nei corsi di area A 2, -di prodotti ed articoli di ricerca (www. fisica. uniud. it/URDF) ogni specializzando: 4 progetti dettagliati Øtre su temi di fisica di base (meccanica, fluidi, termodinamica, em, ottica) Øuno su temi di fisica avanzata (fisica statistica, relativistica, atomica, quantistica, nucleare), trattati ed oggetto di progettazione di sequenze nei laboratori sulle specifiche tematiche. Sono oggetto di attività progettuale anche elementi operativi: üun esperimento üun'attività di modelling mediante elaboratore, soprattutto per la 38 A.

Seconda parte del laboratorio: per lo più attuata al II anno Ricaduta: a) presentazione e discussione collegiale delle sequenze didattiche prodotte da ogni specializzando a confronto con quelle di letteratura; b) discussione di progetti didattici articolati, oggetto dell'attività di tirocinio c) analisi di strumenti di valutazione dell'apprendimento e dell'esperienza di tirocinio. I progetti degli specializzandi vengono discussi in presenza e a distanza in due corsi (AR, PER), tenuti congiuntamente da un docente di area A 1 e da uno di area A 2, con la collaborazione dei supervisori, che assumono anche il compito di tutor della progettazione in presenza e in rete telematica.

Il contributo della ricerca didattica nei moduli formativi: -Nella prospettiva del PCK (Schulman 1986), esiti delle ricerche sulle rappresentazioni mentali degli studenti forniscono un vasto quadro delle concezioni degli studenti, delle difficoltà di apprendimento e dei nodi concettuali, sottesi o delle impostazioni didattiche, che possono generare problemi di apprendimento. Pfund H, Duit R, 1994, Bibliography: Students’ Alternative Frameworks and Sci Education, Kiel, IPN Forniscono all'insegnante un panorama di strumenti diagnostici, che spesso sono anche la base dello sviluppo di strategie atte a superarli. Jenkins E W, What can physics teach. learn fron research in phys. educ? , 2000, Phys. Educ. 35 (4)

La ricerca didattica curricolare aiuta gli insegnanti a riflettere sui caratteri propri e i nuclei fondanti di una disciplina Sperandeo R M, Rovereto, 18 -21 Settembre 2001 a discuterne gli statuti epistemici ad evidenziarne gli aspetti metodologici [28], Mc. Dermott L C, Shaffer P S, Costantiniou C P, 2000, Preparing teachers ti teach physics and physical science by inquiry, Phys. Educ. 35 (6) Fornisce inoltre spunti per individuare percorsi, proposte didattiche innovative, materiali e strumenti, che costituiscono supporto per la progettazione dell'insegnante e la conduzione in classe di attività didattiche [dalle sperimentazioni storiche del PSSC, PPS e IPNalle sperimentazioni di progetti innovativi condotte anche in Italia: M L Aiello et al. (1997) IJSE Sperandeo MR (2001) A netcourse supporting teachers in implementing tools and teaching strategies, in Rinto, Surinach S ed, Phyteb 2000, Elsevier Paris Michelini, Santi, Speardeo (2002) Forum, Udine Marucci G, Michelini M, Santi L (2001) The italian Pilot Project Lab. Tec of the Ministry of Education, in Rinto, Surinach S ed, Physic Teacher Education Beyond 2000, Girep ICPE Conf, Paris, 2001. . p. 607 Michelini M, Stefanel A. (2010) Progetto Interreg III]

Il riconoscimento che l'innovazione didattica e metodologica richiede una specifica formazione degli insegnanti e che le difficoltà di apprendimento dei ragazzi sono spesso correlate ad errori d'importazione didattica, pedagogica ed anche disciplinari nell'insegnamento, comporta una connessione tra ricerca didattica e formazione insegnanti, che abbia carattere strutturale e sistematico. Michelini M, Sartori C, 1998, Esperienze di laboratorio didattico in una struttura di raccordo scuola-università, Università & Scuola, III, 1/R pp. 18 -29.

L'innovazione didattica e metodologica richiede una specifica formazione degli insegnanti, comporta una connessione tra ricerca didattica e formazione insegnanti, che abbia carattere strutturale e sistematico Michelini M, Sartori C, 1998, Esperienze di laboratorio didattico in una struttura di raccordo scuola-università, Università & Scuola, III, 1/R pp. 18 -29. Il coinvolgimento personale dello specializzando nell’attività di formazione richiede, che la ricerca didattica diventi un modo di pensare e di operare quotidiano, piuttosto, che una raccolta di risposte e risorse Viennot L, Former en didactique, former sur le contenu? Principe d’elaboration et elements d’evaluation d’une formation en didactique de la physique en deuxieme annee d’IUFM, 1997, Didaskalia, 10, pp. 75 -93). Michelini M, Scillia ML, Modalità integrate di formazione in servizio per l’innovazione didattica nella scuola, La Fisica nella Scuola, XXXII, 3 Suppl. , 1999 Al tempo stesso è necessario superare quella identificazione ingenua dell'attività di ricerca didattica con il semplice atto di porsi domande, che spesso emerge in modo diffuso nell'immaginario dei docenti di scuola, dei docenti in formazione e talvolta anche nel mondo accademico Workshop Formazione alla professione docente: bilancio delle esperienze e analisi delle prospettive, gruppo di lavoro La didattica disciplinare nei suoi rapporti con la ricerca didattica, Rovereto, 18 -21 Settembre 2001

Si deve allora inserire il docente in formazione in un contesto di ricerca, che non si limiti a trasmettergli i risultati di ricerca, ma piuttosto: -riproduca il contesto della ricerca attraverso la conoscenza di prima mano della letteratura internazionale (anche se riferita ad un contesto limitato), -la progettazione di materiali didattici innovativi e la relativa sperimentazione, in cui ci si va a testare, monitorare o indagare uno specifico, anche se circoscritto, problema di ricerca attraverso una ricerca azione.

La preparazione del percorso didattico per il progetto di tirocinio in fisica nella SSIS di Udine a) Ricerca bibliografica - aspetti fondamentali disciplinari e metodologici (Brigaglia 2002) - rappresentazioni mentali degli studenti (Pfund 1994); - impostazioni didattiche, che permettono di superarle (Jenkins 200); - strumenti diagnostici (Hesteness 1992; Pfund 1994; Marin 2001) b) laboratorio esperienziale per la familiarizzazione in laboratorio didattico con strumenti didattici da usare in classe - esperimenti - software e ambienti di modellizzazione - test diagnostici, - schede di lavoro - protocollo di intervista - strumenti multimediali. . (Astolfi 1997, Mc. Dermott 2002)

La preparazione del percorso didattico per il progetto di tirocinio in fisica nella SSIS di Udine c) Individuazione di un microobiettivo di ricerca (un aspetto del problema di ricerca considerato) da affrontare nella attività in classe d) Progettazione di un prodotto didattico della stessa natura di quello esaminato, prevedendone la contestualizzazione in una sequenza didattica da sperimentare e) Messa a punto e discussione in laboratorio delle proposte sperimentali da portare nelle scuole, f) Eventuale rimodulazione del progetto per adattarlo al programma della classe di tirocinio, raccordandosi con il docente accogliente.

I materiali prodotti dagli specializzandi -esito di progetti realizzati secondo un modello condiviso sul ruolo del laboratorio didattico nella formazione iniziale degli insegnanti (Schettini et al. , 1999; Michelini, Michelutti, 2001). - rielaborazione di prodotti di ricerca (Aiello et al. , 1997; FISISS, 1998; Sperandeo, 2001; Se. Cif, 2001; Michelini, Santi, Sperandeo, eds, 2002); e locali (Michelini, Mossenta, 2001; URDF, 2003). - messa a punto esperimenti // prestito materiali alle scuole CLDF del CIRD Contestualizzazione del percorso didattico riprogettazione -costruzione degli strumenti per l’attività in classe (test in/out, schede studenti) parte fondamentale del lavoro

Caratteristiche comuni dei progetti di tirocinio -Centrate su definiti contesti tematici/concettuali fondanti -Mirate al superamento dei problemi di apprendimenti relativi al tema scelto e noti in letteratura -Approccio: dal quotidiano alla formalizzazione -Basate su attività sperimentali condotte dai/con gli studenti anche con l’uso di nuove tecnologie -Strategia: PEC -Interventi in classe di 10 alle 12 ore (1 -2 per test in/out)

Struttura dei progetti di tirocinio e dela documentazione delle sperimentazioni Il progetto di tirocinio • Titolo • Obiettivi (metodologici; concettuali) • Collocazione nell’ambito del curricolo • Impostazione disciplinare • Strategia • Strumenti e metodi • Prerequisiti • Percorso didattico La documentazione della sperimentazione • Il contesto • La valutazione dell’insegnante • L’analisi del test ingresso • L’analisi dei materiali prodotti dai ragazzi • Test in/out • L’analisi del test-out e confronto con il test in • Schede di lavoro • Analisi critica del lavoro svolto

Percorsi sperimentati nella scuola media. • • • La misura I fenomeni ottici e la visione La statica dei fluidi e il galleggiamento Forze ed equilibrio del punto materiale dei sistemi Fenomeni termici con l’uso di sensori on-line Lo studio del moto con i sensori

Percorsi sperimentati nella scuola superiore. Ottica fisica (diffrazione, polarizzazione) Meccanica Quantistica Elettromagnetismo (induzione elettromagnetica) Campo magnetico prodotto da magneti e da correnti La fisica dei fluidi Ottica geometrica …. La fisica della bicicletta

Elementi di ricerca nella pratica del tirocinio A) Sperimentazione di percorsi che usano strategie e strumenti innovativi. Per la scuola superiore Fisica della bicicletta raccordo tra scienza e tecnologia. Diffrazione nell’ottica studio di fattibilità Meccanica quantistica pacchetti innovativi per la scuola superiore, basati sui materiali prodotti in un progetto di ricerca Per la scuola media Fenomeni termici, con sensori di temperatura Concetto di misura Studio del moto con sensori di posizione. pacchetti innovativi per la scuola media, basati su uso nuove tecnologie e/o su materiali prodotti in progetti di ricerca

Esempio 1: Valutazione dell’apprendimento a seguito dell’intervento di tirocinio Domande aspetti su cui si sono avute me maggiori modifiche

Distribuzione iniziale e distribuzione finale delle valutazioni per l’intera classe (efficacia globale dell’intervento) Figura 2. Distribuzione dei punteggi per il test d’ingresso e per quello di uscita. Punteggi dei singoli studenti: efficacia dell’intervento sui diversi soggetti stud 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Figura 3. Punteggi ottenuti da ciascuno studente nel test di ingresso e in quello di uscita

Studenti Sup media Nella media Inf media Risposte corrette di sei studenti campione alle domande delle schede 1 -2 -3 -4 -5

Rapporto tra i risultati del Test in/out e le valutazioni medie riportate durante l’anno

Figura 5 Figura 6 Lo scarto in uscita è maggiormente disperso indicatore della diversa efficacia dell’intervento didattico sui diversi soggetti

Conclusioni Tirocinio in fisica esito del laboratorio e dell’interazione con il contesto specifico Integrazione delle diverse aree Integrazione ricerche sui processi di apprendimento e sulle rappresentazioni mentali ricerche sull’innovazione didattica e curricolare (impostazione/strategie/strumenti/metodi uso nuove tecnologie. . ) e pratica scolastica reale e quotidiana Guadagno: per l’accogliente, per la scuola, per il tirocinante innovazione metodologica didattica (da ricerca) uso nuove tecnologie misura apprendimenti e non verifica di conoscenze/abilità specifiche Guadagno: per il tirocinante pratica effettiva, calibrazione in contesto, risposta a richieste specifiche formazione di competenze professionali situate