Come insegnare l’argomentazione scientifica con il CER

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Vi ho già raccontato molte volte che secondo il National Research Council americano quando gli studenti lavorano con un approccio basato sull’investigazione (NRC, 2000) dovrebbero:

  1. essere coinvolti attivamente da domande significative dal punto di vista scientifico;
  2. dare grande importanza alle evidenze attraverso cui sviluppare e valutare le spiegazioni che affrontano le domande scientifiche;
  3. sviluppare e formulare spiegazioni a partire dalle evidenze (dirette e indirette);
  4. valutare tali spiegazioni alla luce delle spiegazioni alternative (confronto tra pari e confronto con le conoscenze scientifiche);
  5. comunicare e giustificare le spiegazioni da loro proposte.

Le più recenti linee guida dei nuovi standard (NGSS) hanno sostituito il termine inquiry skills con uno di più ampio respiro, practice, per sottolineare che impegnarsi nella ricerca scientifica richiede non solo abilità ma anche conoscenze specifiche per ogni pratica (NRC Framework, 2012, pag. 30).

In un’ottica STEM, le 5 caratteristiche dell’inquiry sono, quindi, state ampliate e trasformate in 8 practices della scienza e dell’ingegneria ritenute essenziali per l’apprendimento di tutti gli studenti.

Queste 8 practices sono:

  1. fare domande (per la scienza) e definire problemi (per l’ingegneria);
  2. sviluppo e utilizzo di modelli;
  3. pianificazione e svolgimento delle investigazioni;
  4. analisi e interpretazione dei dati;
  5. utilizzo della matematica e del pensiero computazionale;
  6. costruire spiegazioni (per la scienza) e progettare soluzioni (per l’ingegneria);
  7. impegnarsi in una discussione basata sulle evidenze;
  8. ottenere, valutare e comunicare informazioni.

Imparare a costruire (e saper discutere) spiegazioni basate sulle evidenze (argomentazione scientifica) è però un compito molto difficile per i ragazzi. Per poterlo fare, per prima cosa dovrebbero essere incoraggiati a “dare un senso” ai dati raccolti e/o analizzati (come ad esempio dimensioni, temperatura, ma anche aspetto, comportamento e così via…). Una volta che i gruppi hanno analizzato e interpretato i loro dati, queste evidenze potranno essere utilizzate per supportare le proprie affermazioni in risposta alla domanda di ricerca.

A parole tutto sembra abbastanza semplice, ma i ragazzi (piccoli e grandi) fanno una fatica tremenda ad usare le evidenze per argomentare le proprie affermazioni e spesso si fermano (vogliamo dire bloccano?) ad una semplice affermazione in risposta alla domanda di ricerca.

Il CLAIM, in pratica, è la risposta alla domanda di ricerca dell’investigazione. Di solito è solo una breve frase, un’affermazione che non include alcuna spiegazione, ragionamento o evidenza.

Le EVIDENCE (o evidenze): consistono nei dati raccolti (misurazioni o osservazioni), nell’analisi dei dati e nell’interpretazione dell’analisi.

Il REASONING (o ragionamento): è la spiegazione del “perché e come” le evidenze supportano l’affermazione e deve includere una spiegazione del concetto scientifico sottostante che ha prodotto le prove o i dati.

Proviamo a fare un esempio.

Immaginiamo che la domanda di ricerca della nostra investigazione/attività sia: i delfini sono più strettamente imparentati con i pesci o con i cani?

La compilazione del CER dovrebbe risultare più o meno così:

Claim: i delfini sono più strettamente imparentati ai cani che ai pesci.

Evidence: i delfini e i cani sono animali a sangue caldo, ricavano l’ossigeno dall’aria e producono latte. I pesci sono animali a sangue freddo, ricavano l’ossigeno dall’acqua e non producono latte. Perciò, i delfini hanno molti più tratti in comune con i cani che con i pesci.

Reasoning (justification of the evidence): per stabilire il grado di parentela tra delfini e cani e delfini e pesci abbiamo esaminato le somiglianze dei tratti perché l’evoluzione, o discendenza con modificazioni, indica che gli organismi che condividono un antenato comune avranno più tratti in comune e che gli organismi che condividono un antenato comune nel passato più recente sono più strettamente imparentati tra loro rispetto agli organismi che hanno un antenato in comune nel passato lontano.

Quindi, il claim in questa argomentazione fornisce una risposta alla domanda di ricerca (i delfini sono più strettamente imparentati ai cani che ai pesci). Le evidenze usate per supportare il claim includono l’analisi dei dati raccolti dagli studenti, effettuata mettendo a confronto le somiglianze e le differenze tra i gruppi di organismi e l’interpretazione delle analisi attraverso la spiegazione che può essere dedotta dalle somiglianze e dalle differenze osservate. Infine, la giustificazione delle evidenze (o ragionamento) rende espliciti i concetti sottostanti e gli assunti che hanno guidato l’analisi e l’interpretazione dei dati.

Se per noi il tutto è abbastanza chiaro per i ragazzi non è quasi mai così, quindi, prima di arrivare ad utilizzare questa modalità per argomentare le spiegazioni delle investigazioni è bene dedicare un po’ di tempo all’applicazione di questo sistema in contesti molto più semplici.

Girando in rete ho trovato un’idea carina per introdurre il CER per la prima volta in classe. Jeff Rohr, un insegnante di quinta elementare del Wisconsin, suggerisce di utilizzare uno spot Audi per presentare agli studenti i componenti di un CER chiedendo loro di identificare l’affermazione, le prove e il ragionamento che collega le prove all’affermazione. Io trovo l’idea davvero carina perché nella sua semplicità spiana la strada ad analisi più complesse.

Vi racconto come ho usato il video?

Nella pubblicità, la bambina dice più o meno così: <<ho delle evidenze che provano che mio padre è un alieno: parla un linguaggio strano, beve roba verde, dice che viene da Albuquerque ma io non ci casco, voglio dire… guardalo… e un’altra cosa… ha un’astronave, sì, è sicuro, mio padre è un alieno.>>

In classe, ho detto ai ragazzi che per imparare cosa significa argomentazione scientifica avremmo iniziato ad utilizzare un organizzatore grafico chiamato CER.

Ne ho distribuito una copia a ciascuno studente e ho detto loro che avremmo guardato un breve video in cui avrebbero dovuto raccogliere evidenze per rispondere alla domanda: il padre della bambina è un alieno?

Ho specificato anche che, una volta visto il video, a coppie avrebbero dovuto compilare la tabella presente sulla scheda seguendo le istruzioni riportate nella colonna di sinistra.

C (claim)
Scrivi un’affermazione che risponda alla domanda.
Il padre della bambina è un alieno.
E (evidence)
Fornisci dati scientifici a supporto dell’affermazione. Utilizza solo i dati appropriati e includere dati sufficienti per convincere qualcuno che l’affermazione è corretta. Puoi utilizzare frasi complete o un semplice un elenco puntato.
Il padre della bambina:
– parla un linguaggio strano
– beve roba verde,
– viene da un posto con un nome strano,
– ha una spetto buffo,
– ha un’astronave.

R (reasoning)
Spiegare perché le evidenze (dati) supportano l’affermazione. In altre parole, come fanno i dati a dimostrare il tuo punto di vista? La spiegazione deve includere i principi scientifici/ le conoscenze che hai sull’argomento per dimostrare che le prove supportano la tua affermazione.
Gli alieni bevono roba verde e parlano una lingua strana. Hanno astronavi per viaggiare e hanno anche un aspetto buffo. Vengono da posti con nomi strani. Camminano anche in modo buffo. Il papà della bambina beve roba verde, viene da un posto con un nome strano, ha una nave spaziale, cammina strano, ha anche un aspetto buffo esattamente come un alieno. Quindi, il padre della bambina è un alieno.

Perché fermarci ora? Visto che l’attività è divertente e dura poco, possiamo mostrare anche un secondo video alla ricerca di evidenze per rispondere alla domanda: il ragazzo ha preso un pugno in faccia al ballo della scuola?

Nella nuova pubblicità, la mamma del ragazzo gli dice più o meno così: <<Ma guardati! Sei così affascinante! Dai! Oggigiorno in tanti vanno da soli.>>

Mentre la sorellina: <<No, non lo fanno!>>

Il padre lanciandogli le chiavi dell’auto dice: <<Ehi figliolo, divertiti stasera!>>

Il ragazzo va, quindi, al ballo della scuola con la macchina del padre e… torna a casa felice ma con un occhio nero. Ha preso un pugno in faccia al ballo di fine anno?

C (claim)
Scrivi un’affermazione che risponda alla domanda.
Il ragazzo ha preso un pugno in faccia al ballo di fine anno.
E (evidence)
Fornisci dati scientifici a supporto dell’affermazione. Utilizza solo i dati appropriati e includere dati sufficienti per convincere qualcuno che l’affermazione è corretta. Puoi utilizzare frasi complete o un semplice un elenco puntato.
Il ragazzo:
– ha un occhio nero
– ha baciato la ragazza di un altro
– il re del ballo ha urlato e gli si è avvicinato furiosamente
R (reasoning)
Spiegare perché le evidenze (dati) supportano l’affermazione. In altre parole, come fanno i dati a dimostrare il tuo punto di vista? La spiegazione deve includere i principi scientifici/ le conoscenze che hai sull’argomento per dimostrare che le prove supportano la tua affermazione.
Il ragazzo è stato colpito in faccia al ballo di fine anno. Quando si viene colpiti da un pugno compaiono dei lividi (un occhio nero). Quando si bacia la ragazza di un altro, questo impazzisce. Quando qualcuno è molto arrabbiato, può avvicinarsi con rabbia. Il ragazzo ha baciato la ragazza del re del ballo e lui si è arrabbiato moltissimo. In auto, il ragazzo aveva un occhio nero, quindi è stato colpito in faccia al ballo di fine anno.

Attenzione però! A questo punto, dobbiamo essere molto chiari con i ragazzi dicendo loro che fin qui abbiamo solo scherzato per fare pratica con il CER, perché le cose che abbiamo utilizzato come evidenze si basavano solo su speculazioni (inferenze) mentre nelle investigazioni ci si basa solo sui fatti, ossia sui dati.

Quindi, si potrebbe proporre un altro piccolo esempio un po’ più scientifico per fissare le idee.

Si può chiedere ai ragazzi di esaminare attentamente i dati presenti in una tabella per rispondere alla domanda: alcuni dei liquidi presenti nella tabella dei dati sono la stessa sostanza?

DensitàColoreMassaPunto di fusione
Liquido 10,93 g/cm3nessun colore38 g-98°C
Liquido 20,79 g/cm3nessun colore38 g26°C
Liquido 313,6 g/cm3argento21 g– 39°C
Liquido 40,93 g/cm3nessun colore16 g-98°C
ClaimIl liquido 1 e il liquido 4 sono la stessa sostanza
EvidenceIl liquido 1 e il liquido 4:
– hanno lo stesso punto di fusione,
– hanno la stessa densità,
– sono entrambi incolori.
ReasoningIl liquido 1 e il liquido 4 sono la stessa sostanza.
Perché due liquidi siano la stessa sostanza, devono avere le stesse proprietà. Il liquido 1 e il liquido 4 hanno entrambi la stessa densità, gli stessi punti di fusione e sono entrambi incolori. Quindi: il liquido 1 e il liquido 4 sono la stessa sostanza.

Che ne pensate? Conoscevate già il CER?

Voi quali esempi usereste per introdurre questo strumento ai ragazzi?

Pensate che possa essere uno strumento utile per sviluppare la capacità di argomentazione scientifica?

Da quando ho scoperto questo sistema, ho iniziato a inserirlo sistematicamente nelle attività investigative in laboratorio, in classe o nei compiti a casa. Se si vuole anche valutare il lavoro dei ragazzi, in rete si trovano molti esempi di rubric che non servono solo a noi ma sono anche molto utili ai ragazzi per capire dove e come migliorare, quando necessario.

Prima di salutarvi, se leggete l’inglese, voglio segnalarvi una collana di libri pieni di attività pratiche IBSE che hanno lo scopo di promuovere l’argomentazione scientifica nelle nostre discipline:

Io ne ho acquistato qualcuno e vi assicuro che sono molto validi! Vi sconsiglio, però, di prendere il libro dello studente che potete trovare ad esempio su Amazon. Costa meno, è vero, ma le schede docente presente nel testo più costoso sono assolutamente necessarie per svolgere al meglio le attività. Altra cosa che ho notato, acquistandoli, è che spesso si può usare il bonus docente solo con l’edizione digitale, quindi fate attenzione se decidete di comprarne uno.

Spero di esservi stata utile. Alla prossima!

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