GERARCHIE DI APPRENDIMENTO

Loro possibile uso nell’insegnamento della chimica

 

Aldo Borsese*, Maria Ferraris**, Raffaele Pentimalli***

*Istituto di Chimica generale e inorganica dell'Università, Genova

**Istituto delle Tecnologie didattiche del CNR, Genova

***ITIS «G. Ferraris», Savona

 

La necessità sempre più pressante di programmare il processo dell’istruzione per un suo svolgimento più razionale pone una serie di problemi sugli obiettivi che si intendono raggiungere, sui contenuti da trasmettere, sui metodi da utilizzare per ottimizzare la comunicazione didattica e sui criteri di valutazione più idonei alla verifica del lavoro svolto.  La definizione degli obiettivi è indubbiamente la tappa cruciale di tutta la programmazione: da essa dipenderanno, in maniera non irrilevante, le scelte che si faranno nelle fasi successive.  Questo lavoro non si occupa della stesura degli obiettivi, ma considera la possibilità di organizzarli in una struttura che fornisca una guida per la realizzazione dell’intero processo educativo.

 

La stesura di una lista di obiettivi, infatti, pur costituendo un apprezzabile contributo all’avvio della programmazione, non fornisce di per sé informazioni sull’organizzazione della comunicazione didattica e non consente di individuare le cause della mancata acquisizione di un certo obiettivo da parte di uno o più allievi.  Non è sufficiente, cioè, definire le abilità e le conoscenze che si intendono raggiungere con un corso, ma è necessario identificare le relazioni d’ordine fra di esse allo scopo di definirne la progressione ottimale all’interno del processo didattico.  L’insieme delle abilità/conoscenze oggetto di un corso e i legami tra di esse viene comunemente chiamato "struttura della disciplina" o "struttura dei contenuti".  Le diverse tecniche che sono oggi utilizzate per l'individuazione di una dettagliata struttura dei contenuti si basano tutte, in generale, sull’analisi degli obiettivi finali che si intendono far raggiungere a seguito dell'intervento didattico.  Questo tipo di analisi, che è detta "analisi del compito" (task analysis), si riferisce alla possibilità e opportunità di suddividere un argomento e un insieme di obiettivi più ampi in una serie di attività intermedie più limitate e più facilmente traducibili in procedure didattiche [1].  Un possibile modo per sviluppare tale analisi è ricorrere alla costruzione di gerarchie di apprendimento come proposto dallo psicologo R. M. Gagné [2]: una gerarchia di apprendimento rappresenta la "rete" di tutti gli elementi necessari (o ritenuti tali) per acquisire o per facilitare l’apprendimento.  Nel seguito viene chiarito che cosa si intende per gerarchie di apprendimento, quale procedura occorre seguire nella loro costruzione, quali vantaggi e quali limiti ha la loro utilizzazione in campo didattico.

 

Gerarchie di apprendimento: qualche definizione

Nella definizione originaria data da Gagné una gerarchia di apprendimento è un "insieme di abilità intellettuali specificate aventi date relazioni fra loro".  Nella fig. 1 è mostrato un esempio di gerarchia.  Ogni blocco della gerarchia contiene la descrizione di una "capacità"; la formulazione di ogni capacità è espressa in termini "comportamentali", cioè indica nel modo più preciso possibile quale comportamento dovrà poter essere esibito dallo studente che ha acquisito quella capacità.  Le linee che collegano i diversi blocchi indicano le relazioni d’ordine fra essi.  L’interpretazione più semplice di tali relazioni è questa: le capacità descritte in blocchi subordinati sono "prerequisite" per l’acquisizione della capacità descritta nel blocco immediatamente superiore; le linee di connessione possono essere viste come le procedure di istruzione necessarie per passare da una capacità all’altra.

 

Fig. 1

 

Il termine "gerarchia" da quando Gagné lo ha usato per la prima volta, è stato oggetto di differenti definizioni a seconda dell'ambito di interesse in cui esso veniva utilizzato [3].  Per esempio nel campo della psicologia cognitiva [4] si tende a definire una gerarchia sulla base delle relazioni di "trasferimento" tra due o più capacità.  Due compiti (o capacità) sono considerati gerarchicamente correlati se l’apprendimento di uno di essi, considerato il più "facile", produce un "transfer" positivo per l’altro, considerato il più "difficile".  Per esempio, aver sviluppato capacità di riconoscimento di modellini spaziali di molecole produce certamente un transfer positivo per la capacità di costruzione di tali modellini.  Secondo un’altra interpretazione due compiti sono considerati gerarchicamente correlati quando chiunque sia in grado di svolgere uno di essi, considerato il più complesso, è certamente in grado di svolgere l’altro, considerato il meno complesso.  Per esempio, il saper scrivere le formule di semplici composti richiede necessariamente la capacità di saper scrivere i simboli degli elementi.  In effetti queste due posizioni non sono tra loro antitetiche: la prima è di maggiore utilità nella descrizione degli stadi richiesti per facilitare l’apprendimento di capacità complesse, la seconda risulta più utile in campo psicometrico per la validazione di una gerarchia e per la valutazione delle eventuali carenze di uno studente.  Tuttavia è possibile ed auspicabile sviluppare gerarchie che contengano ambedue questi elementi chiave (transfer positivo + esistenza necessaria di una capacità per l'acquisizione di un’altra).

 

Procedura per lo sviluppo di una gerarchia

La procedura generale per lo sviluppo di una gerarchia di apprendimento richiede di lavorare "a ritroso" partendo dal compito terminale e decomponendolo a livelli di dettaglio successivi.  La costruzione di una gerarchia comincia con la specificazione della capacità finale che l’allievo dovrebbe acquisire, cioè con la descrizione di quel che il fruitore del corso sarà in grado di fare a fine apprendimento; questo diventa l'apice di un albero di apprendimenti subordinati.  Identificato il comportamento terminale, ci si pone la domanda: "cosa dovrebbe già saper fare lo studente per poter acquisire questa capacità, o saper svolgere questo compito in modo efficace? " o anche "come si comporta, che cosa fa o che cosa sa fare chi ha già raggiunto questo obiettivo?".  La risposta porta a individuare un certo numero di capacità subordinate che richiedono tipi di apprendimento dello stesso genere o di genere inferiore a quello richiesto per il raggiungimento della capacità finale.  Per ognuna di esse si può ora ripetere la precedente operazione ottenendo un secondo livello di obiettivi, come schematicamente mostrato nella fig. 2.  Questo processo di decomposizione "top-down" continua per ogni componente risultante fino a che il comportamento identificato sia una delle capacità già possedute dall'allievo o si possa ragionevolmente assumere come tale (è ovvio che una tale assunzione va poi verificata in concreto).  Per illustrare questa procedura di sviluppo consideriamo un esempio.  Supponiamo che l’obiettivo finale sia (schema 1):

 

Schema 1

 

Fig. 2

 

Che cosa deve saper fare l’allievo al quale viene assegnato questo compito per poterlo svolgere?  Volendo utilizzare la teoria di Bronsted occorrerà che egli si accerti se nella reazione assegnatagli si verifica uno scambio di H+ tra le specie presenti; successivamente, individuate le specie, dovrà sapere qual è l’acido e qual è la base (schema 2).

 

Schema 2

 

Questo primo livello di subordinazione ne prevede un secondo almeno per l’obiettivo centrale.  Per poter infatti rilevare gli eventuali scambi di H+, l’allievo dovrà saper riconoscere quale specie perde e quale acquista H+ e per saper fare questo dovrà saper scrivere e riconoscere in che cosa si trasforma una specie quando perde e quando acquista H+.  La gerarchia prosegue nel modo dello schema 3.

 

Schema 3

 

A questo punto obiettivi ulteriormente subordinati, ma che possono a ragione ritenersi prerequisiti, nel senso che l’allievo li dovrà avere acquisiti in precedenti fasi di apprendimento, possono essere:

·   sapere riconoscere, data una equazione chimica, il significato dei vari simboli e saper riconoscere il suo significato quali- e quantitativo;

·   saper definire un sistema chimico;

·   sapere che l’atomo è costituito da protoni, neutroni ed elettroni;

·   sapere riconoscere gli ioni

e altri ancora che potrebbero essere individuati.

 

Per procedere nello sviluppo di una gerarchia può essere utile operare distinzioni tra i diversi tipi di obiettivi subordinati [5].  La prima distinzione da fare è quella tra compiti "componenti" e compiti "prerequisiti".  I primi sono una porzione del compito finale; i secondi sono inclusi nella gerarchia perché il loro apprendimento, per ipotesi, facilita l’apprendimento di capacità a un livello superiore.  Per esempio nella gerarchia della fig. 1 il primo livello di decomposizione è riferito a parti componenti dell’obiettivo finale: (B + C + D) costituiscono A; la capacità descritta nel blocco E, ad esempio, non è invece una porzione del compito a essa superiore, ma rappresenta un "prerequisito" che deve esistere o essere appreso per facilitare l’apprendimento della capacità più elevata.  Nella costruzione di una gerarchia conviene prima individuare le parti componenti di un dato obiettivo finale ripetendo fin dove è possibile questo tipo di decomposizione e passare successivamente all’identificazione degli obiettivi prerequisiti per ciascuna componente.

 

Per quanto riguarda quest'ultimo punto, un'altra distinzione che può aiutare nella costruzione della gerarchia è quella tra obiettivi che richiedono capacità di produzione autonoma (costruire un grafico, risolvere un problema, sistemare i coefficienti in una reazione di ossidoriduzione, ...) e obiettivi che implicano invece capacità di riconoscimento (editing tasks).  Il raggiungimento di obiettivi di produzione sarà facilitato dalla presenza di capacità di riconoscimento nel distinguere forme appropriate e inappropriate di risposta.  Nello sviluppare una gerarchia si dovrebbe porre attenzione al fatto che obiettivi di riconoscimento precedano (siano subordinati a) obiettivi di produzione.  Alla luce di quanto detto finora si può precisare meglio il significato delle connessioni tra i diversi blocchi di una gerarchia.  Per ogni ipotesi di dipendenza (1 blocco + quelli direttamente subordinati a esso) la relazione d'ordine indica che:

·   l’apprendimento delle capacità subordinate è una condizione "necessaria" (non è detto che sia anche sufficiente) per l’apprendimento della capacità di ordine superiore (caso di obiettivi componenti);

·   la capacità di ordine superiore sarà appresa più facilmente (in media) se le capacità di ordine inferiore sono state prima acquisite e a disposizione per il ricordo;

·   in generale la capacità di seguire un certo comportamento implica la capacità di seguire i comportamenti ad esso subordinati.

 

Costruzione di gerarchie: alcune osservazioni critiche

Necessità della validazione – Non esistono metodi per sviluppare gerarchie di apprendimento "valide" a priori: qualsiasi analisi deve essere soggetta a test empirici per determinare l’effettivo comportamento degli studenti rispetto alle capacità descritte nella gerarchia.  Finché tali prove non vengono fatte una gerarchia rappresenta una serie di ipotesi magari ragionevoli, ma non provate circa i passi che conducono alla meta finale.  Sono stati sviluppati in campo psicometrico diversi metodi per la validazione di una gerarchia di apprendimento [5, 6]: tali metodi tuttavia sono piuttosto laboriosi (sia dal punto di vista delle condizioni sperimentali che dal punto di vista numerico) e sono giustificabili più che altro a livello di ricerca o di uso di gerarchie in ambiti particolarmente significativi (per esempio nella definizione di un curriculum).  È possibile, a livello informale, compiere una prima verifica della validità di una gerarchia sottoponendola a colleghi esperti della materia controllando se persone capaci di svolgere compiti a livello superiore utilizzano tutte e sole le capacità presenti ai livelli subordinati.

 

Difficoltà pratiche – Lo sviluppo di una gerarchia di apprendimento non procede di fatto in maniera così metodica come descritto prima. Infatti, la costruzione di una gerarchia è un processo per "prova ed errore", la cui evoluzione avviene attraverso stadi successivi con cambiamenti, a volte anche radicali, ripensamenti e così via (questo soprattutto se l’analisi, anziché essere condotta da una singola persona, viene svolta da gruppi).  È quindi richiesta una notevole quantità di tempo per lo svolgimento del lavoro.  Questo fatto ha tuttavia anche aspetti positivi quali la necessità di approfondire e chiarire sempre meglio sia gli obiettivi didattici che ci si pongono come meta, sia i contenuti disciplinari oggetto dell'intervento.

 

Non unicità della gerarchia – In generale, dato un certo obiettivo finale, non esiste una gerarchia unica ottimale per il raggiungimento di quell'obiettivo.  In pratica è possibile che per uno stesso argomento e uno stesso obiettivo persone diverse producano gerarchie diverse (non completamente, è ovvio) tutte ragionevoli.  Questo è dovuto in parte al fatto che una gerarchia rappresenta il punto di vista della persona o del gruppo che ha condotto l’analisi ed è condizionata dalla sua cultura e dalla sua esperienza ed in parte al fatto che sono talora possibili più approcci per il raggiungimento di uno stesso obiettivo e ogni gerarchia riflette uno solo di questi approcci.

 

Applicazioni delle gerarchie di apprendimento

L’uso delle gerarchie di apprendimento può avvenire a diversi livelli di generalità: possono essere utilizzate nel processo di sviluppo di curricula per passare da obiettivi e contenuti di carattere molto generale a una rete di obiettivi e argomenti più limitati; può riguardare invece la definizione della struttura delle singole unità didattiche mediante la decomposizione di obiettivi a breve termine fino ad arrivare ai prerequisiti dello studente.  In effetti nelle numerose applicazioni a tutt’oggi sviluppate si ritrovano esempi ad ambedue i livelli.  Per quanto riguarda il primo livello esistono ricerche significative che hanno portato allo sviluppo di curricula per l’insegnamento a livello elementare della matematica e delle scienze sperimentali [7]; molto più numerose sono le applicazioni delle gerarchie come base per la costruzione di unità didattiche o di brevi corsi monografici sempre comunque in campo scientifico (informatica, elettrologia, matematica, fisica, ecc.) [8, 9].

 

Vediamo in pratica a che cosa può servire la gerarchia di apprendimento per un singolo insegnante.  Il disporre di una mappa di tutte le capacità considerate essenziali per il raggiungimento di un dato obiettivo fornisce all'insegnante una guida su come pianificare e condurre il processo e su come controllarne l’andamento; sulla base delle conoscenze iniziali degli studenti rispetto a una data gerarchia si può determinare il punto d’inizio dell’intervento e definire poi, sulla base dei rapporti di subordinazione tra i vari elementi della gerarchia, una sequenza in cui i diversi obiettivi e argomenti dovrebbero essere studiati ed appresi.  A proposito della definizione della sequenza didattica occorre precisare:

 

·   la gerarchia fornisce solo indicazioni di priorità verticale mentre non è assolutamente detto che la scansione dell’insegnamento debba rispettare l’ordine orizzontale previsto ad un certo livello della gerarchia;

·   la gerarchia riguarda soltanto le condizioni interne d’apprendimento (cioè indica quali capacità subordinate debbono esistere quando una nuova abilità deve essere appresa); essa non dà alcuna indicazione circa le condizioni esterne dell’apprendimento, cioè circa le strategie ed i modi di insegnamento che è opportuno adottare per trasmettere e far acquisire certe capacità.

 

Riepilogando, la costruzione di una gerarchia a partire dagli obiettivi finali di un corso può essere utile per:

a) definire lo "scheletro" e stendere un progetto di massima dell'intervento didattico (sia a livello di curriculum che a livello di unità didattica);

b) chiarire, mediante decomposizioni successive, obiettivi finali formulati in maniera non sempre chiara;

e) decidere quali obiettivi valutare in rapporto ai diversi stadi del processo didattico (prerequisiti, obiettivi intermedi, obiettivi finali);

d) evitare gli errori che derivano " ...dall’omissione di passi essenziali nell’acquisizione di una data abilità".

 

Un’ultima osservazione: le gerarchie di apprendimento e più in generale i metodi di task analysis non consentono di fare alcuna inferenza sulla "validità" e "significatività" di un contenuto o di un obiettivo rispetto a un altro.  Queste inferenze possono derivare solo da altri tipi di analisi che tengano conto del contesto sociale, culturale e scientifico in cui si opera e delle esigenze a cui occorre far fronte.  La task analysis ha solo la funzione di sviluppare, dati per buoni certi obiettivi terminali, una rete internamente coerente di abilità che conduca a quegli obiettivi.

 

Alcune regole operative

Il compito che attende un insegnante che abbia prodotto una gerarchia è ancora lungo, ma non si allontana molto dal generico "preparare una lezione", è solo più preciso, essendo guidato da una mappa dettagliata rappresentata dallo "scheletro" del processo didattico.  Utilizzando l’insieme degli obiettivi, principali e subordinati, che compongono l’unità di studio, egli potrà realizzare degli accorpamenti che comprendano gli aspetti teorici, quelli di laboratorio, quelli storici e quelli collegati a realtà contemporanee sistemandoli nella sequenza che ritiene più soddisfacente, tenendo naturalmente conto delle priorità individuate dalla gerarchia.  Avrà così un primo quadro di riferimento.  Successivamente dovrà, per ogni blocco della gerarchia, prevedere il tempo di studio da concedere agli alunni (comunicazione, esercizi, test, ecc.) e quali risorse impiegare (libri, dispense, mezzi didattici, laboratori).  Tenendo conto dei tempi e delle scelte fatte passerà ad accorpare i blocchi in lezioni, individuando la sequenza didattica che lo porterà dai livelli più bassi a quelli più alti.  Inoltre, per ogni singolo blocco, dovrà individuare:

 

·   il problema che sottoporrà agli studenti per motivarli a raggiungere l’obiettivo;

·   gli esercizi, a difficoltà crescente, che consentiranno agli allievi di raggiungere l’obiettivo;

·   gli argomenti su cui basare le spiegazioni e le eventuali dimostrazioni pratiche;

·   i modi e i mezzi da impiegare nella comunicazione didattica;

·   i modi e i mezzi per raccogliere le informazioni sull’efficacia della comunicazione;

·   le prove di valutazione.

 

A questo punto resta solo da predisporre il test per l’accertamento dei prerequisiti ("il pretest"); si può, comunque, con buona approssimazione affermare che il test d’uscita dei moduli didattici precedenti coincide con il test d’ingresso del modulo che si intende realizzare.  Non rimane che passare alla fase attiva del progetto e questa fornirà certamente un feedback tendente a modificare alcuni punti della pianificazione realizzata.

 

Bibliografia

1. T. Ivor, K. Davies, AV Communication Rev., 1973, 1, 73.

2. R.M. Gagné, Le condizioni dell’apprendimento, Armando, Roma, 1973.

3. L. Resnik, Instructional Science, 1973, 2, 311.

4. R.M. Gagné, Educational Technology, 1982, 6, 11.

5. S.R. Okey, AV Communication Rev., 1973, 1, 87.

6. J. Cotton, J. Pallagher, S. Marshall, American Educ. Research Journal, 1974, 14 (3), 189.

7. E. Micheluz, E. Sesti, Psicologia e Scuola, 1982, 11, 36; 1982, 12, 36.

8. G.W. Beeson, Journal of Research in Science Teaching, 1977, 14 (2), 117.

9. A. Visalberghi, Pedagogia e Scienze dell’Educazione, Mondadori, Milano, 1978.

 

 

Pubblicato originariamente su La Chimica nella Scuola, 1983, 5 (3-4), 33-37.  Riprodotto con l’autorizzazione del Prof. Pierluigi Riani, direttore di CnS.