Appunti completi del corso di scienze naturali

Didattica delle scienze

Le scienze si insegnano per:

• Costruire una conoscenza civile e creare un buon cittadino
• Sviluppare abilità cognitive
• Per l'educazione e l'evoluzione della personalità

L'uomo è un animale culturale, è desideroso di cultura e sapere. La trasmissione culturale avviene per osservazione/imitazione o con il linguaggio simbolico. La scienza è desiderio di sapere e conoscere, serve a soddisfare le curiosità di conoscere l'ambiente. Conoscere l'ambiente = Sopravvivenza della specie. La scienza, attraverso il metodo scientifico, coglie i meccanismi che regolano il mondo; e la tecnologia ci aiuta a farlo, perché è il mezzo con cui possiamo modificare e controllare l'ambiente. Quindi insegnare le scienze è fondamentale per lo sviluppo della conoscenza civile, del senso critico e pensiero relazionale e per l'accrescimento educativo e della personalità.

Definizione di scienza

Conoscenze ottenute attraverso la ricerca organizzata, con procedimenti metodici e rigorosi, per arrivare a una descrizione verosimile che ha carattere predittivo della realtà con leggi che regolano l'occorrenza dei fenomeni.

La scienza si divide in:

• Scienze sociali: che studiano l'essere umano e la società
• Scienze naturali: (scienza -> dal lat. scientia = conoscenza, natura dal lat. natus = nascere) studiano gli oggetti e le leggi della natura e comprendono lo studio degli aspetti chimici, fisici e biologici della Terra, dell'universo e delle forme di vita.

La didattica delle scienze naturali aiuta a imparare, apprezzare e conoscere questa parte della nostra cultura e rende consapevoli i bambini dei rischi e delle opportunità che sono legate allo sviluppo delle conoscenze tecniche e scientifiche, quindi sviluppare un senso di responsabilità verso se stessi e verso la società. L'insegnamento delle scienze è iniziato negli anni '50. Il soggetto attivo delle scienze è il bambino, perché guidato dall'insegnante, pone domande e crea delle ipotesi. Inizialmente l'insegnamento delle scienze si affidava a certezze, quindi si riponevano in essa sicurezza e fiducia. Oggi però i confini tra soggetto e oggetto non sono più definiti, i fenomeni sono in continua trasformazione e quindi le spiegazioni hanno bisogno di aggiustamenti perché non esistono certezze assolute.

Il soggetto mediante l'esperienza, interagisce, media i fatti e la realtà, si interroga e fa esperimenti = Metodo scientifico. Si deve valorizzare la soggettività dell'esperienza:

• Con la curiosità: Si mette in moto il processo di conoscenza
• Con l'esperienza: Si pongono domande

I bambini e le scienze

Ci sono modalità diverse per affrontare gli argomenti in base all'età del bambino. Esistono infatti dei limiti di comprensione imposti dal livello di sviluppo cognitivo.

• Numeri: mezzo essenziale per rappresentare gli aspetti quantitativi. I bambini a:
  • 4 anni contano oggetti messi in modo ordinato
  • 5 anni contano oggetti togliendoli da un mucchio disordinato e fanno semplici operazioni di somma o sottrazione, usando le dita
• Animismo: Per i bambini piccoli è vivente ogni cosa/oggetto che si muove e gli attribuiscono interazioni. Secondo la teoria di Piaget, declina a 7 anni.
• Egocentrismo: Ogni bambino interpreta eventi solo dal suo punto di vista, non comprendono che ne esistono altri. Fino a 6/7 anni faticano a considerare le ragioni di altri.
• Funzionamento della memoria: Durante l'apprendimento è importante che il bambino sappia quale sia il funzionamento della memoria in modo da ottimizzare l'immagazzinamento delle informazioni. A 5 anni per memorizzare devono ascoltare con attenzione. A 6/7 anni ricordare cose del passato diventa più difficile. A 8/10 anni comprendono che ricordare dipende da età, motivazione, intelligenza e sanno anche che la memorizzazione migliora se ci si concentra.
• Capacità di classificare: Difficoltà a disporre oggetti in ordinamenti gerarchici.
• Influenze ambientali: Anche l'ambiente in cui cresce può influenzare la velocità dello sviluppo cognitivo e il grado di conoscenza dei fenomeni che osservano.
• Dal concreto all'astratto: La piena capacità di eseguire dei ragionamenti fondati su basi astratte matura nell'adolescenza. Due fasi di pensiero di Piaget:
  • Fase di pensiero operatorio concreto: nonostante abbia acquisito alcuni sistemi organizzati di pensiero, procede con nessi completi.
  • Fase di pensiero operatorio formale: acquista la capacità di considerare tutte le combinazioni di un problema nella sua globalità e di riflettere su una situazione ipotetica.

Nell'ambiente didattico infatti: nelle scuole elementari si usa un approccio concepito come una scoperta del mondo, basandosi sull'osservazione diretta. Nelle scuole secondarie inferiori invece si inizia a usare un approccio più teorico basato sul pensiero astratto.

Contatto con la realtà concreta

Lo strumento più utile è la lente d'ingrandimento che potenzia i sensi e fa scoprire particolari che non si vedono a occhio nudo, senza però perdere il contatto con la realtà concreta, quindi senza usare il pensiero astratto (cosa che fa invece il microscopio). Alle sensazioni del bambino (5 sensi) deve seguire l'apprendimento della natura, infatti lui parte dalla conoscenza proprio usando i sensi. Quindi parte dalla:

• Sensazione che è soggettiva e immediata e provocata da stimoli ambientali
• Percezione: processo attivo e dinamico di elaborazione degli stimoli sensoriali e riguarda l'analisi, la selezione, il coordinamento e l'elaborazione delle info raccolte con cui poi si formano gli schemi ambientali.

Gli schemi ambientali hanno quattro componenti:

• Cognitiva: dove si trova - in che dimensione - cosa contiene
• Comportamentale: attiva comportamenti sulla base di carattere ambientale, culturale, sociale
• Affettiva: Emozioni che suscita l'ambiente per le caratteristiche di personalità, interazione, individuo/ambiente
• Valutativa: Quanto l'ambiente riflette le aspettative, quanto sostiene i suoi scopi

Bambini attratti dalle scienze

L'uomo ha necessità di stabilire un legame emotivo con la natura. Infatti, Wilson dice che "Ciò che guida un naturalista è la biofilia": l'amore per la vita, avere attenzione sulle forme di vita e su tutto ciò che le ricorda e affiliarvisi emotivamente.

La teoria della rigenerazione dell'attenzione (Attention Restoration Theory) di Kellert e Wilson (padri di questa teoria) sostiene che la natura ha un potere rigenerativo sulla psiche umana, affascina e impegna l'attenzione indiretta, rigenerando quella diretta. Se interrompiamo la relazione uomo/natura, lo sviluppo neurofunzionale viene compromesso (biologia e psicologia sono a stretto contatto). Quindi si deve trovare i costrutti mentali che caratterizzano il comportamento biofilico (ipotesi del coinvolgimento delle facoltà di attenzione e empatia).

Connectedness to nature valuta in che misura gli individui si identificano con il mondo naturale.

La vita ha 11 livelli di organizzazione

• Atomi degli elementi sono combinati
• Gli atomi combinati formano molecole
• Cellula: struttura funzionale di ogni vivente
• Le cellule formano i tessuti
• I tessuti formano gli organi
• Gli organi unendosi formano i sistemi di organi
• Sistemi di organi formando un organismo
• I membri di una specie, che occupano un'area, costituiscono una popolazione
• Le popolazioni formano una comunità
• Le comunità interagendo con l'ambiente formano un ecosistema
• Gli ecosistemi disegnano la biosfera che comprende tutti gli organismi

La biofilia

L'ecologia affettiva è il settore dell'ecologia che si occupa delle relazioni che gli esseri umani hanno con il resto del mondo, studia le relazioni tra uomo e natura, sia emotive che cognitive. Il legame con la natura ci dà molti input sviluppa capacità cognitive, affettive e motorie.

Perché la natura ci attrae?

• Fitness: successo riproduttivo, garantire la sopravvivenza della prole, l'adattamento per selezione naturale che elimina individui non adatti alle condizioni ambientali, favorendo i più adeguati. Conoscere la natura significa mantenere la fitness, garantendo il successo della specie.

Il rapporto con la natura; l'uomo è sempre più distante dalla natura e ci sono meno ambienti dove l'uomo non agisce e ciò causa la diminuzione della biodiversità. Ci sono nove valori base nel rapporto con la natura:

• Estetico: soddisfacimento estetico, sviluppa la capacità di ordine, armonia, equilibrio che stimolano la curiosità, l'immaginazione e la scoperta.
• Di dominio: necessità di controllare la natura, sviluppa sicurezza, indipendenza, autonomia, soddisfa il bisogno di conoscere ciò che gli è ancora sconosciuto e correre rischi.
• Umano: Attaccamento affettivo, sviluppa capacità di affiliarsi con il mondo naturale e sviluppare intimità, fiducia e condivisione nelle relazioni sociali.
• Morale: Affinità etica e spirituale con la natura, trattare la natura con rispetto e gentilezza.
• Naturalistico: Esplorazione e scoperta della natura, desiderio di esplorazione, scoperta, curiosità. Aumenta l'autostima e le capacità di adattamento e consapevolezza spazio-temporale.
• Negativo: paura e avversione per la natura, riconoscere le situazioni pericolose aumentando il senso di umiltà nei confronti della natura.
• Scientifico: comprensione e conoscenza della natura, sviluppa capacità critica, di risoluzione dei problemi, di osservazione e analisi.
• Simbolico: natura come fonte di linguaggio e immaginazione, sviluppa un tipo di comunicazione con l'uso dell'immaginazione e dei simboli.
• Utilitaristico: come fonte di ricompensa materiale e fisica, sviluppa sicurezza, autostima con manifestazioni di abilità, riconosce dipendenza fisica ai processi naturali.

Il rapporto con la natura ha carattere evolutivo, adattivo e emozionale; questo legame va stimolato, sennò si va incontro all'amnesia ambientale generazionale. Avere scarsa esperienza sensoriale con gli ambienti selvatici può portare a deficit dell'attenzione di cui soffrono i bambini urbanizzati. È molto importante anche il rapporto con gli animali, infatti è un grande aiuto per i bambini autistici perché migliora le prestazioni attentive, l'interazione sociale, ecc.

La biofilia per Wilson (2002)

Innata tendenza a concentrare l'attenzione sulle forme di vita su ciò che le ricorda e in alcuni casi, affiliarsi emotivamente. Attenzione e affiliazione sono i due punti cardine. Attenzione può essere:

• Attenzione diretta: capacità di attivare stato di allerta e di saper orientare l'attenzione verso l'oggetto che l'ha suscitata. Richiede sforzo.
• Attenzione involontaria (fascination): stato di consapevolezza, indipendente dagli stimoli esterni ed è resistente alla fatica e non richiede sforzo. Si attiva spontaneamente nel contesto giusto.

Affiliazione: relazione ematica che si ha con un soggetto che offre aiuto, dove si instaura un rapporto di dipendenza. L'affiliazione è connessa alle reti neuronali che generano le emozioni. Empatia è la capacità di sentire, comprendere. Condividere i pensieri e le emozioni di un'altra persona. Empatia asimmetrica avviene nei confronti di altri viventi non umani.

Teoria stress recovery theory Ulrich 1984

Gli ambienti naturali favoriscono il recupero di stress infatti evocano sentimenti di piacere e rilassamento. 10 minuti in ambiente naturale riportano i parametri fisiologici nella norma. Ulrich e Kaplan dimostrano la preferenza di ambienti naturali rispetto a quelli artificiali. Il paesaggio biofilico deve avere leggibilità, mistero, coerenza e complessità. Gli ambienti naturali non hanno sostituti.

Riassumendo

La biofilia è l'espressione dei fenomeni psicologici che affondano le radici nella storia umana quando l'interazione con la natura trovò un proprio equilibrio che oggi è nei nostri geni. La scomparsa del mondo selvatico mette a rischio la sopravvivenza della nostra civiltà e ci colpisce anche nell'intimità d'animo, perché rescinde il rapporto con il mondo selvatico mettendo a rischio la sopravvivenza della psiche umana. Gli ambienti naturali favoriscono: (a seconda della combinazione di questi 4 caratteri, l'ambiente sarà più o meno rigenerativo),

• Soft fascination: attenzione involontaria
• Being away: allontanamento dalle richieste quotidiane
• Extent: luoghi grandi da poter esplorare
• Compatibility: corrispondenza tra le inclinazioni dell'individuo e le opportunità offerte dell'ambiente

Il valore rigenerativo di un ambiente si misura con la Perceived Restorativeness Scale Children di Pasini, Berto e Barbiero.

Le affordances ambientali

Sono le opportunità che l'ambiente offre a un individuo, le caratteristiche che permettono di sviluppare azioni o capacità. Ogni oggetto dell'ambiente ha proprietà che permettono azioni e non altro.

Modalità di esposizione all'ambiente naturale

• Diretto: contatto con elementi naturali nei loro habitat, contesti poco manipolati dall'uomo
• Indiretto: contatto con elementi naturali in situazioni artificiali cioè dove la natura è il risultato dell'uomo
• Simbólico: attraverso immagini, scene, filmati... meno stimolante perché spontaneità delle attività.

Il più efficiente è il contatto diretto perché consente di creare un legame affettivo con l'ambiente che rimarrà per tutta la vita ed è uno stimolo per la maturazione cognitiva. La maturazione cognitiva ha sei stadi: 1 Conoscenza 2 Comprensione 3 Applicazione 4 Analisi 5 Sintesi 6 Valutazione. La natura svolge funzioni da cui l'uomo trae beneficio per la propria sopravvivenza = Servizi ecosistemici.

Funzioni ambientali

• Depurazione chimica dell'atmosfera: Le piante assorbono anidride carbonica che con la fotosintesi porta alla produzione di zuccheri e alla liberazione di ossigeno.
• Assorbimento di gas tossici: Oltre all'anidride carbonica, anche altri gas vengono assorbiti dalle piante con vantaggio per l'apparato respiratorio degli altri esseri viventi.
• Fissazione delle polveri, prodotti catramosi e oleosi: La funzione positiva è esercitata dalla parte più esterna della chioma e la velocità e la quantità della deposizione, dipende dalla densità e dalla forma delle particelle.
• Emissione vapore acqueo e regolazione termica: Le masse di fogliame impediscono l'eccessivo riscaldamento del suolo, limitando l'evaporazione dell'acqua.
• Schermo anti-rumore: Nelle masse di fogliame le onde sonore si frazionano rapidamente e continuamente.

Funzione ecologica

La vegetazione rappresenta un habitat e una fonte di nutrimento. Maggiore è il numero di esseri viventi in un ecosistema, migliore è l'equilibrio dell'ecosistema stesso.

Funzione sanitaria

Per l'OMS la salute è "Stato completo di benessere fisico, psicologico e sociale e non solo assenza di malattie". L'efficacia della funzione sanitaria è legata al benessere psicologico che è indotto sulla psiche umana dalla vegetazione. La vista di aree verdi stimola l'attività cerebrale, determinando il rilassamento e la sopportazione degli stimoli negativi esterni; può anche ridurre lo stress e la paura. L'effetto compensativo e calmante delle piante ha anche influenza sul periodo di convalescenza dei pazienti di ospedali e sulle dosi dei farmaci.