Sulla scienza e il suo metodo

Una parte importante dell’insegnamento dalla scienza è rappresentata dall’assecondare la tendenza degli studenti a fare gli scienziati e dal potenziare le abilità e le competenze che possono essere utili per fare scienza, per capire le scoperte scientifiche, e i loro limiti, e per produrre nuove conoscenze scientifiche.

Molti studenti hanno, fra le altre attitudini (non tutte costruttive) una forte curiosità (per alcune cose se non per tutte), hanno voglia di scoprire, si divertono a sperimentare, amano essere stupiti. Ritengo che un buon corso di scienze dovrebbe incoraggiare tutte queste attitudini che ho elencato.

La scienza, inoltre, a mio parere, andrebbe condivisa più come uno strumento per leggere il mondo che come lista di scoperte sul mondo. Non intendo trascurare il fatto che molte idee della scienza, anche se solo raccontate e imparate, sono semi potentissimi per la riflessione e la formazione culturale, intendo piuttosto sottolineare come l’educazione al percorso delle imprese scientifiche offra strumenti per il pensiero critico e per l’apertura alle novità ancora più potenti e ponga le basi per la formazione permanente dei futuri adulti che stiamo aiutando a crescere.

Come si fa allora a educare al processo scientifico,

evitando di scadere nelle semplificazioni eccessive dei diagrammi di flusso sul cosiddetto metodo scientifico,

e fornendo invece:

buone indicazioni generali per portare avanti con fantasia, coerenza e rigore la propria ricerca

esperienza degli strumenti più comuni e più potenti che chi fa scienza utilizza in modo più o meno generoso (dall’osservazione, alla coerenza, alla formalizzazione matematica, all’autocritica..)

strumenti per valutare in modo critico se le informazioni che ci arrivano possono essere considerate valide o interessanti o se contengono fallacie o superficialità

In questi anni ho provato a fare dei passettini insieme ai miei studenti, provando a potenziare ogni anno una diversa visione e una diversa competenza e mi sono ritrovata con questo percorso didattico all’interno del corso di scienze, che propongo ai colleghi e ai giovani come spunto di lavoro e come occasione per il confronto (spero che arriveranno commenti e proposte per migliorare)

Classi Prime

Introduzione alla scienza e al metodo scientifico partendo da Galileo con la lettura di un brano de “Il saggiatore”, “la favola dei suoni”, che offre una interessante visione della scienza, e con la lettura di brani scelti dal “Sidereus Nuncius” sull’osservazione e la scoperta delle Lune di Giove e sulle implicazioni di queste scoperte. Cliccando sul link trovate una descrizione completa dell’attività didattica, con tutti i riferimenti e le istruzioni per riprodurla.

discussione in classe e schematizzazione dei presupposti filosofici della scienza e del metodo scientifico, offrendo uno schema iniziale dal quale partire e sul quale lavorare negli anni a venire. A questo link è disponibile il documento a cui siamo arrivati i miei studenti ed io confrontandoci e ascoltando due scienziati e divulgatori, Bruce Fouke e Richard Dawkins.
Sempre in prima lavoriamo un po’ sul concetto di esperimento affidabile. In questo documento scritto a più mani in modo collaborativo dagli studenti con la mia supervisione, sono riassunte le caratteristiche chiave che rendono un esperimento affidabile e abbiamo provato a mettere in pratica le regole che ci siamo dati progettando, svolgendo e raccontando un paio di esperimenti semplici in modo rigoroso.
Nel percorso didattico di prima, i ragazzi hanno molte assegnazioni per casa nelle quali sono chiamati a portare avanti misure e semplici esperimenti riportando sempre in modo rigoroso l’errore sistematico e quello casuale e individuando o progettando gli opportuni controlli positivi e negativi. Iniziamo a esplorare nella pratica anche il concetto di modello sperimentale. Diciamo che la prima, partendo proprio da Galileo, per noi è l’anno in cui impariamo a fare esperimenti. Alcuni colleghi mi suggeriscono di potenziare di più in prima l’educazione all’osservazione, che in questo anno è affidata per me prevalentemente all’osservazione del cielo (descritta nella pagina sull’attività che inizia con Galileo).

Classi Seconde

Se la schematizzazione del metodo scientifico che abbiamo proposto in prima vi sembra complessa, beh, benvenuti in seconda, che iniziamo a complicarla o arricchirla (dipende dai punti di vista) per poter abbracciare anche il metodo scientifico che si applica alle scienze della vita, dove la complessità dei fenomeni da sperimentare e il numero incredibile di variabili che non ha senso tenere sotto controllo, impone l’introduzione degli esperimenti comparati accanto a quelli controllati e dove il concetto di modello sperimentale diventa più importante e più difficile. Il miglior modo per lavorare sul metodo scientifico in biologia è partire dall’analisi di casi di studio, dopo essersi chiariti un po’ le idee su cosa è la vita e su quanto complicati sono i viventi. Molti libri di testo di seconda forniscono dei casi di studio sui quali lavorare e vale la pena approfittarne ed esaminarli con attenzione.
la progettazione e realizzazione di esperimenti affidabili continua e in seconda è bene coinvolgere i ragazzi in modo più attivo non solo nella progettazione ma anche nella valutazione critica della bontà delle procedure sperimentali. Nella pagina che ho dedicato alle buone prassi per l’educazione al pensiero critico in biologia, descrivo alcuni esperimenti su cui le mie classi hanno lavorato con successo e in particolare all’inizio della seconda il “caso 2: alla ricerca di vita microbica” si presta molto bene! Non è tanto importante che facciano il comune esperimento di ricerca della vita microbica negli oggetti e negli ambienti quotidiani, quanto che lo facciano lavorando in gruppi sulla ricerca di una domanda sensata e circoscritta, sulla progettazione di esperimenti coerenti con la domanda proposta e affidabili, sulla valutazione critica delle proprie strategie e dei propri risultati ma anche sui lavori degli altri gruppi, simulando una piccola comunità scientifica, rispettosa e attenta.
I tempi sono maturi per parlare di metodo induttivo e di metodo deduttivo almeno al livello di definizione e i ragazzi si possono esercitare a riconoscere le affermazioni che derivano dall’uno o dall’altro dei tipi di ragionamento e possono riflettere sulla necessità che entrambi funzionino se vogliamo una buona teoria. Visto che in seconda si studia anche la Teoria dell’evoluzione per selezione naturale da un antenato comune, quale migliore esempio di teoria che funziona sia dal punto di vista induttivo che deduttivo 😉
la seconda per me e i miei studenti è l’anno in cui si affina la capacità di osservare! la scoperta della cellula offre l’opportunità di osservare con il microscopio molti diversi campioni e io incoraggio i miei studenti a riprodurre con i disegni quanto vedono oppure ad annotare e rielaborare le foto di quanto vedono, per affinare gli strumenti dell’osservazione. Dopo la microscopia si passa all’osservazione accurata della straordinaria diversità dei viventi, che noi affrontiamo con l’osservazione invece che con la sistematica (perchè tutto non si può fare), vale a dire facendo sessioni di osservazione e disegno all’orto botanico o nei giardini più ricchi della città, o cercando nell’insettario o nel terrario che teniamo a scuola piccoli organismi del suolo e insetti da osservare con rispetto e curiosità.

Classi Terze e Quarte

Finalmente a partire dalla terza, l’impianto culturale sulla scienza e il suo metodo che abbiamo messo in piedi viene messo in discussione, rafforzato, descritto in maggiore dettaglio e fatto anche tremare negli altri corsi di studio. In altri corsi si studiano i filosofi naturali, la rivoluzione scientifica del ‘600, l’illuminismo e Kant.

Durante il corso di scienze lasciamo che la riflessione teorica sedimenti e si arricchisca dei nuovi stimoli e ci esercitiamo a progettare, esaminare e discutere alcuni casi di studio che presentano l’applicazione di un buon metodo e l’applicazione di un cattivo metodo seguendo più o meno la bussola descritta nella pagina che ho dedicato alle buone prassi per l’educazione al pensiero critico in biologia, e in particolare lavorando sugli ottimi esempi del libro pubblicato da Stephen H. Jenkins “Tools for Critical Thinking in Biology”. Con i ragazzi di terza e quarta ho spesso lavorato sui casi di studio relativi al presunto danno cerebrale dovuto all’uso dei cellulari,

Continua il lavoro di affinamento della capacità di osservazione ad esempio con l’osservazione dei frammenti rocciosi, con le attività osserviamo le rocce e rocce in città, e delle formazioni rocciose, con le uscite didattiche geologiche e naturalistiche, ma anche con possibili attività di anatomia e anatomia comparata.

Classi Quinte

Arrivati in quinta, confidando nel fatto che le lezioni di filosofia e letteratura abbiano sortito i loro effetti, siamo pronti per uscire dal mondo delle eccessive semplificazioni e per entrare in quello dei dubbi fondamentali:

Il metodo scientifico esiste? La presenza o l’assenza del un metodo contribuisce a rendere la scienza più o meno affidabile? Se non è il metodo a definirla, che cos’è la scienza? Si può definire la scienza solo in base alla sua utilità e ai suoi successi tecnologici?

Io chiedo agli studenti di condividere i loro pensieri su questo tema in una discussione in classe partendo da alcuni spunti e da alcune provocazioni (e credetemi, hanno sempre molte cose sensate e interessanti da dire!!)

Poi propongo di guardare e ascoltare insieme alcuni frammenti scelti di questo dialogo tra i due filosofi della scienza Marcello Pera e Giulio Giorello: https://youtu.be/oUlZ6sMcbYY

Tutte le indicazioni su quali sono gli spunti a mio parere più interessanti e su quali frammenti guardare con gli studenti sono riportati in questo documento che si chiama note dal dialogo tra filosofi sul metodo e sulla scienza. E’ più che altro un appunto utile per i docenti che si apprestano a preparare l’attività didattica.

Considerazioni generali

L’intero corso di scienze nel mio caso è orientato all’imparare a fare scienza in uno dei modi in cui è possibile farlo, che è anche quello che mi rappresenta di più come scienziata (già perché siamo tanti e diversi e possono garantirvi che i modi e gli interessi dei miei colleghi naturalisti sono ben diversi dai miei e altrettanto importanti), ma le attività che ho riassunto i questo documento sono dei mo enti chiave di apprendimento attivo (o learning by doing), che non possono mancare.

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