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DIDATTICA DELLA MATEMATICA
TFA A048-A049-Matematica
Incontro
5 aprile 2013
Rosetta ZanDipartimento di Matematica, Università di Pisa
zan@dm.unipi.it
importanza per l’insegnante di avere un repertorio di interpretazioni possibili
L’apprendimento come attività costruttiva
• Misconcetti e modelli primitivi
• Linguaggio matematico e linguaggio quotidiano
• Razionalità matematica e altre forme di razionalità
• Convinzioni, atteggiamenti, emozioni
importanza per l’insegnante di avere un repertorio di interpretazioni possibili
L’apprendimento come attività costruttiva
• Misconcetti e modelli primitivi
In contesto scolastico
ALLIEVO
INSEGNANTE
MATEMATICA
L’allievo:• interpreta i messaggi dell’insegnante alla luce delle proprie conoscenze, convinzioni, esperienze…
interpretazione ‘distorta’
MISCONCETTI
L’allievo interpreta...
• procedure• termini• simboli• proprietà• concetti
dà loro un ‘senso’
misconcetti
L’allievo interpreta…procedure
Errori sistematici.
Molti allievi sbagliano…
...non perché applicano in modo scorretto procedure corrette
Ma perché applicano (in modo corretto) procedure scorrette!
278- 352- 406- 543- 510- 1023-135= 146= 219= 367= 238= 835 =143 214 213 224 328 1812
Scena 1: Johnnie
437 – 284 =
437-
284=
253
L’insegnante: “Hai dimenticato di sottrarre 1 da 4 nella colonna delle centinaia!”
L’allievo interpreta… termini / simboli
spigolo – rombo - altezza... ipotesi / tesi le parentesi segno di uguale
…
A
B C
A
B
C
Le altezze di un triangolo
INFLUENZA DEL LINGUAGGIO • l’altezza di una persona• …di una casa• …di un ponte
MODELLO PRIMITIVO
L’allievo interpreta… termini / simboli
spigolo – rombo - altezza... ipotesi / tesi le parentesi segno di uguale
…
Scena 7: Alice
Deve riconoscere in alcuni enunciati l’ipotesi e la tesi.
Sistematicamente, riconosce come ipotesi quella che invece è la tesi.
L’allievo interpreta… termini / simboli
spigolo – rombo - altezza... ipotesi / tesi le parentesi segno di uguale
…
L’allievo interpreta… termini / simboli
spigolo – rombo - altezza... ipotesi / tesi le parentesi segno di uguale
…
Scena 6: Marco
Deve moltiplicare x + 1 per x +2:
x + 1 (x+2) =
= x2 + 2x + x + 2 = x2 + 3x + 2
L’allievo interpreta… termini / simboli
spigolo – rombo - altezza... ipotesi / tesi le parentesi segno di uguale
…
L’allievo interpreta… termini / simboli
spigolo – rombo - altezza... ipotesi / tesi le parentesi segno di uguale
…
Il segno di uguale
“In un bosco vengono piantati 425 alberi nuovi. Qualche anno dopo, vengono abbattuti i 217 alberi più vecchi. Nel bosco ci sono quindi 1063 alberi. Quanti alberi c’erano prima che venissero piantati quelli nuovi?”
1063 + 217 = 1280 – 425 = 855
“4 + 5 = 3 + 6”
‘dopo il segno “=” ci dev’essere la risposta, e non un altro problema!’
“4 + 5 = 9” e “3 + 6 = 9”.
Problema: Quanti giorni di vacanza abbiamo avuto quest’estate?
30-10 = 20+31 = 51+31 = 82+15 = 97
"Secondo te questo calcolo fatto da due bambini di terza è giusto?"
giugno luglio agosto settembre
Il segno di uguale
Una discussione in classe
CHE COSA SIGNIFICA IL SEGNO "=" IN MATEMATICA?
• INS: Cosa vuol dire "essere uguale a" , quel segno lì in matematica che significa?
• ILA: Vuol dire che viene il risultato.
• LUI: Tu per fare l'uguale devi fare prima l'operazione e poi devi fare l'uguale, così ti viene fuori il risultato.
• GIO: Uguale significa avere un risultato in un'operazione, in una moltiplicazione e così
• INS: E se io scrivo 8=8 va bene?
• GIO: No, devi anche metterci +0 perché se no non si capisce…
…devi metterci anche qualcosa.
Scena 9: Irene
Irene, prima liceo classico:
x2 = 3x - 2
x2 + 3x + 2 = 0
… e trova quindi le due soluzioni.
Irene
“Non sarò certo io a contestare una regola che tutti accettano!
Mi adeguo senz’altro.
Ma nessuno mi potrà mai convincere che se aggiungo la stessa quantità ai due membri di un’equazione, non cambia niente!”
L’uso delle lettere
Scrivi un’equazione usando le variabili S e P per rappresentare il seguente enunciato: ‘In questa università gli studenti sono 6 volte i professori’. Usa S per il numero degli studenti, e P per il numero dei professori.
In un gruppo di 150 matricole di Ingegneria il 37% non scrive l’equazione corretta S=6P. L’errore più comune è: 6S=P.La percentuale di errore cresce al 73% in una versione del problema in cui il rapporto professori / studenti è 4:5 invece che 1:6.
In uno studio successivo viene utilizzata una versione modificata del test originario (Rosnick, 1981). Tale versione viene data ad un gruppo di 33 studenti che seguono un corso di statistica e a 119 studenti di scienze sociali in un corso di calcolo al secondo semestre:
In questa università gli studenti sono 6 volte i professori. Questo fatto è rappresentato dall’equazione: S=6P.a) In questa equazione, cosa sta ad indicare la lettera P?i) Professoriii) Professoreiii) Numero dei professoriiv) Nessuna delle risposte precedentiv) Più di una fra le risposte precedenti (se sì, indica quali)vi) Non sob) Cosa sta ad indicare la lettera S?i) Professoreii) Studenteiii) Studentiiv) Numero degli studentiv) Nessuna delle risposte precedentivi) Più di una fra le risposte precedenti (se sì, indica quali)vii) Non so
22 %
L’allievo interpreta…concetti
misconcetti la moltiplicazione fa “ingrandire”
un numero è negativo nella sua rappresentazione compare esplicitamente il segno “-”
insieme
Modelli primitivi (E. Fischbein)Modello: moltiplicazione come addizione ripetuta • Operando: può essere un numero positivo
qualsiasi,• Operatore: deve invece essere un numero intero
si può dire 3 volte 0,65: 0,65 + 0,65 + 0,65
…ma 0,65 volte 3 ???
la moltiplicazione “fa ingrandire”
PROBLEMA 1Da un quintale di grano si ottengono 0,75 quintali di farina.
Quanta farina si ricava da 15 quintali di grano?
PROBLEMA 2Un chilo di detergente viene usato per produrre 15 chili di sapone. Quanto sapone può essere fatto con 0,75 chili di detergente?
35%
76%
• Dare una definizione di tangente al grafico di una funzione.
TANGENTE AL GRAFICO DI UNA FUNZIONE
Modello primitivo di tangente
A
Il disegno può portare a costruire un’immagine per il concetto di tangente in altri casi quali:
concept image concept definition
P
• Quando gli studenti seguono un corso di analisi ricevono in genere una definizione formale di tangente in un punto al grafico di una funzione derivabile come retta passante per quel punto con pendenza uguale alla derivata della funzione nel punto.
• Nonostante questo, il loro modello di tangente, costruito attraverso esperienze che hanno coinvolto figure come le precedenti, può contenere elementi ‘parassiti’: ad esempio il vincolo che una tangente può incontrare una curva in un punto solo e non può attraversare la curva in quel punto.
• Questo modello (o per usare le parole di Vinner: concept image) è confermato dalle risposte date alle seguenti domande da 278 studenti che seguivano un corso di analisi al primo anno di università:
Di seguito sono disegnate tre curve.
Su ognuna di esse è scelto un punto P.
Per ognuno dei tre casi scegli l'affermazione che ti sembra corretta fra le tre elencate sotto, e segui le istruzioni fra parentesi.
A. Per P è possibile condurre esattamente una tangente alla curva (disegnala).B. Per P è possibile condurre più di una tangente (specifica quante: due, tre,
infinite. Disegnale tutte se sono in numero finito, ed alcune se sono infinite).C. Per P è impossibile condurre tangenti alla curva.
In contesto scolastico
ALLIEVO
INSEGNANTE
MATEMATICA
L’allievo:• interpreta i messaggi dell’insegnante alla luce delle proprie conoscenze, convinzioni, esperienze…
interpretazione ‘distorta’
MISCONCETTI
ITALIANO
Verbi riflessivi:Sono quelli che descrivono azioni che si fanno allo specchio.Pettinarsi, lavarsi, truccarsi…
Decisioni dell’insegnante
• Portare alla luce i misconcetti
Come?
• Cercare di scardinarli
Decisioni dell’insegnante
• Portare alla luce i misconcetti
1. Indicatori: Errori sistematici
Strategia: chiedere la collaborazione dell’allievo nel descrivere i propri processi di pensiero
2. Proporre situazioni non standard in cui gli schemi degli allievi non funzionano
3. Questionari
2. Proporre situazioni non standard in cui gli schemi degli allievi non funzionano
Il giardino di Torquato?
fornisce una relazione approssimativa fra n e P, dove:
n = numero di passi al minuto, e
P = lunghezza del passo in metri
Dalle prove PISA. ‘Andatura’
La figura mostra le orme di un uomo che cammina.
La lunghezza P del passo è la distanza fra la parte posteriore di due orme consecutive.
Per gli uomini, la formula 140P
n
- Domanda 1:
Se la formula si applica all’andatura di Enrico ed Enrico fa 70 passi al minuto, qual è la lunghezza del passo di Enrico?
Scrivi qui sotto i passaggi che fai per arrivare alla risposta.
140P
n n = numero di passi al minuto
P = lunghezza del passo in metri
Risultati (Italia):
23% risposte corrette
35% omissioni
- Domanda 1:
Se la formula si applica all’andatura di Enrico ed Enrico fa 70 passi al minuto, qual è la lunghezza del passo di Enrico?
Scrivi qui sotto i passaggi che fai per arrivare alla risposta.
140P
n n = numero di passi al minuto
P = lunghezza del passo in metri
70 / P = 140 Errore più frequente:
140 / 70
3. Questionari
positivo negativo dipende
a2 + 1 è un numero
a2 - 5 è un numero
aaa + 3 è un numero
a è un numero
3000+ a è un numero
- 5 a2 è un numero
- a è un numero
Negli esempi che seguono a è un numero diverso da zero. Allora:
Decisioni dell’insegnante
• Portare alla luce i misconcetti
• Cercare di scardinarli
• Rendere gli allievi consapevoli
• Costruire situazioni di ‘conflitto cognitivo’
• Discussione collettiva
Alcune implicazioni generali
1. Il ruolo del contesto
2. Il ruolo dell’errore:2.1 L’epistemologia e la pedagogia dell’errore
2.2 L’interpretazione dell’errore2.2.1 Distinzione errore / fallimento
2.2.2 Un repertorio di interpretazioni
COMPITO PER CASA
Riflettere:• sulla distinzione fra errore e fallimento•sulle implicazioni di tale distinzione
errore / fallimento
In contesto scolastico:
Un soggetto: l’insegnante
riconosce il fallimento…
ed individua i comportamenti fallimentari
di un altro soggetto: l’allievo
L’insegnante…
• Vuole che l’allievo modifichi i suoi comportamenti fallimentari
• Cioè i comportamenti che secondo l’insegnante lo hanno portato…
• …al fallimento riconosciuto dall’insegnante stesso
l’insegnante vuole che l’allievo modifichi i propri comportamenti
INSEGNANTE ALLIEVO
ma è l’allievo che deve modificarli
!
implicazioni didattiche
Se l'allievo si è posto un obiettivo diverso, o non si è posto alcun obiettivo, non necessariamente condivide il fallimento osservato dall'insegnante.
E se d’altra parte non riconosce un fallimento, per quali motivi dovrebbe cambiare i propri comportamenti?
OSSERVAZIONE 1
l’insegnante ha in mente un obiettivo interno alla matematica
(trovare l’ipotenusa, le soluzioni di un’equazione, …)
INSEGNANTE ALLIEVO
l’allievo si pone un obiettivo esterno alla matematica
(dare la risposta giusta, prendere un buon voto, …)
Spesso…
• L’allievo non riconosce il fallimento individuato dall’insegnante perché si è posto un obiettivo diverso
OBIETTIVO: dare la risposta corretta
Esempio: Marco
Deve moltiplicare x + 1 per x +2:
x + 1 (x+2) = x2 + 2x + x + 2 = x2 + 3x + 2
per l’insegnante… ci sono 2 errori!
…per Marco l’obiettivo è stato raggiunto
ERRORE FALLIMENTO
Inoltre non è detto che l’allievo condivida l'individuazione dei comportamenti fallimentari.
E d’altra parte lui vorrà cambiare i comportamenti che lui stesso (e non l’insegnante) riconosce come fallimentari…
OSSERVAZIONE 2
Esempio 1: Se l’allievo ha copiato male il compito da un compagno bravo…
…e non ha risolto correttamente gli esercizi
Deve studiare / esercitarsi di più, meglio…
Devo copiare meglio…
Comportamenti fallimentari: Non aver studiato Aver copiato male
Esempio 2: Risposte a caso…
• Per l’allievo il comportamento fallimentare è:
Aver dato quella particolare risposta
• Per l’insegnante.
Aver risposto a caso
…cambia la risposta!
APPROFONDIMENTO:Le ricerche sui processi
decisionali
Luigi ha 34 anni. E’ intelligente, ma ha poca fantasia, è abitudinario, metodico e non molto attivo. A scuola era bravo in matematica, ma debole nelle materie umanistiche.
a) Luigi fa il medico e gioca a poker per hobby
b) Luigi fa l’architetto
c) Luigi fa il contabile
d) Luigi suona per hobby musica jazz
e) Luigi ha l’hobby del surf
f) Luigi fa il giornalista
g) Luigi fa il contabile, e suona per hobby musica jazz
h) Luigi ha l’hobby dell’alpinismo
Linda ha 31 anni. E’ nubile, schietta e molto brillante. Ha una laurea in filosofia. Da studentessa si interessava molto ai problemi di discriminazione razziale e di ingiustizia sociale, e prendeva parte attiva alle dimostrazioni anti-nucleari.
a) Linda insegna in una scuola elementare
b) Linda lavora in una libreria e prende lezioni di yoga
c) Linda è attiva nel movimento femminista
f) Linda lavora in una banca
d) Linda è un’assistente sociale
e) Linda è membro della Organizzazione Elettorale Femminile
h) Linda lavora in una banca ed è attiva nel movimento femminista
g) Linda è un agente assicurativo
La roulette russaSei persone si sfidano alla roulette russa
usando una pistola con un tamburo a 6 colpi. La pistola ha un solo proiettile: ciascuno a turno preme il grilletto e, se è fortunato, passa la pistola al compagno accanto.
(1) Secondo te qual è la posizione più sicura?50%: la prima23%: sono tutte equivalenti
(2) In quale posizione preferiresti trovarti? 40%: la prima40%: l’ultima
Tversky e Shafir, 1992 1) Hai appena consegnato gli scritti di un difficile esame
universitario. Saprai dopodomani se sei stato promosso o se sei stato bocciato. Ti viene proposta un’offerta particolarmente vantaggiosa per una vacanza alle isole Hawaii (un ‘pacchetto’ tutto-compreso per sette giorni a sole 200.000 lire). Devi, però, decidere entro domani, dando un anticipo di 50.000 lire non rimborsabili. Puoi differire la decisione di un giorno (quindi, nel frattempo saprai con certezza se sei stato promosso o se sei stato bocciato), pagando un extra di 15.000 non rimborsabili, e non scalabili dal prezzo del pacchetto.
Che decideresti di fare?
Allo studente viene poi chiesto cosa deciderebbe se sapesse:2) di essere stato promosso3) di essere stato bocciato
1) Situazione di incertezza2) Sa di essere stato promosso3) Sa di essere stato bocciato
incerto
C
C
C
C
N
N
N
N
C
N
C
N
C
N
C
N
C
C
N
N
C
C
N
N
promosso bocciato C = compra
N = non compra
Le terne possibili:
Secondo te in italiano ci sono più parole di sette lettere che finiscono in –ndo.
- - - - n d o
oppure più parole che hanno una n in terza posizione:
- - n - - - - ?
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