Sperimentazione di un'attività inquiry-based sulle forze magnetiche: analisi dei risultati e rielaborazione della proposta didattica

Several studies have found that one of the most frequent problems in science teaching is the lack of student involvement during the lessons. In the teaching-learning of science topics, when students are confronted with frontal lectures, they are unable to understand the methods of scientific research, nor acquire familiarity with the skills and practices of scientists. Using the Inquiry-based Learning approach, it is possible to build collaborative and cooperative activities that promote knowledge and engage the interest of students with autonomous search for a solution to the problem investigated. One of the most widely used techniques to attempt a solution to the stated problem is Inquiry-based Learning, a strategy that since the 80’s of the twentieth century has shown a way of possible solution to the problem. This strategy is essentially based on two principles: 1) knowledge is built in a collaborative and cooperative way, the basic assumption of any constructionist didactic; 2) autonomous and open research on a given problem provides an important stimulus to students' interest, engagement, and ultimately also to learning. Using the Inquiry-based Learning method, activities can be designed favouring the autonomous and social construction of knowledge on the one hand, and eliciting engagement and interest on the other. The project of this thesis is based on the Inquiry laboratory on magnetic forces, included in the PLS Scientific Degree Plan project, and has the aim of investigating students' learning and engagement, and assessing whether there is need to insert more specific guidance elements and cognitive scaffolds, while highlighting the critical points that students may encounter in autonomous activities. In the first chapter, the Inquiry Based Learning method is briefly introduced, focusing on the literature on the debate between guided and less guided laboratory, and considering the importance the construct of engagement in inquiry activities. In the second chapter, we develop the disciplinary analysis of the chosen physics content (magnetic forces) and of the relevant research literature on the topic, and then focus on the design of laboratory sheets pre- and post- tests and questionnaires for the activity. The third chapter describes the context, the methods, and finally reports the analysis of collected data. Concerning disciplinary learning, results show a positive trend for learning abilities, even if there is room for improvement. The results on student engagement are on the other hand clearly positive and reflect students' interest in the laboratory activities. The fourth chapter provides an answer, in some cases partial, to the research questions initially posed, and makes some explicit considerations and recommendations. In order to improve the results, especially concerning conceptual learning, we consider the hypothesis of adding more scaffolding elements to the inquiry activity and therefore propose a restructuring of the laboratory sheets, also in view of a further future investigation with other students.

Vari studi hanno portato alla luce come uno dei problemi più frequenti nella didattica delle scienze sia il mancato coinvolgimento degli studenti durante lo svolgersi delle lezioni. Nelle materie scientifiche gli studenti, quando si trovano di fronte a lezioni frontali, non possono cogliere e far propria la natura del metodo di ricerca né tanto meno affinare le abilità e le pratiche proprie degli scienziati. Una delle più utilizzate tecniche didattiche in questo senso è l’Inquiry-based Learning, strategia che fin dagli anni ’80 del XX secolo ha indicato una via di possibile soluzione al problema. Tale strategia si fonda essenzialmente su due principi: 1) la conoscenza viene costruita in modo collaborativo e cooperativo, assunto di base di ogni strategia didattica di stampo costruttivista; 2) l’attività di ricerca autonoma e aperta su un problema dato fornisce un importante stimolo all’interesse, al coinvolgimento, e in definitiva anche all’apprendimento degli studenti. Utilizzando il metodo Inquiry-based Learning si possono costruire attività che favoriscano da un lato la costruzione autonoma e sociale della conoscenza, dall’altro il coinvolgimento e l’interesse. Il progetto di questa tesi è basato sul laboratorio Inquiry sulle forze magnetiche, inserito nel progetto Piano Lauree Scientifiche PLS, e ha l’obbiettivo di indagare l’apprendimento degli studenti e il loro coinvolgimento, e valutare la necessità di inserire guide e impalcature cognitive più o meno specifiche riscontrando i punti critici che gli studenti possono incontrare nello svolgere attività autonome. Nel primo capitolo si è brevemente introdotto il metodo Inquiry Based Learning concentrandosi sulla letteratura riguardante il dibattito tra laboratorio guidato e meno guidato, e considerando l’importanza del costrutto teorico del coinvolgimento (engagement) nelle attività di inquiry. Nel secondo capitolo l’analisi dell’argomento disciplinare scelto (le forze magnetiche) e della letteratura a riguardo ha focalizzato il lavoro sulla costruzione di schede riguardanti strettamente l’esperimento, di test pre- e post- laboratorio, di un questionario sul coinvolgimento. Nel terzo capitolo viene descritto il contesto e il metodo di analisi, e vengono analizzati i dati raccolti. I risultati mostrano un andamento positivo ai fini dell’apprendimento, anche se sono presenti margini di miglioramento. I risultati a livello di coinvolgimento mostrano andamenti nettamente positivi e rispecchiano l’interesse degli studenti per questa attività laboratoriale. Nel quarto capitolo si fornisce una risposta, in alcuni casi parziale, alle domande di ricerca inizialmente poste, e si esplicitano le considerazioni a riguardo. Al fine di un possibile miglioramento dei risultati soprattutto in termini di apprendimento si è valutata l’ipotesi di inserire un supporto ulteriore nelle attività più autonome e quindi una ristrutturazione delle schede di lavoro, anche in vista di un’ulteriore indagine futura con altri studenti.