TIMSS 2007 Quadri di riferimento per la valutazione

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1 TIMSS 2007 Quadri di riferimento per la valutazione Ina V.S. Mullis Michael O. Martin Graham J. Ruddock Christine Y. O Sullivan Alka Arora Ebru Erberber Anna Maria Caputo Cristiano Zicchi International Association for the Evaluation of Educational Achievement TIMSS & PIRLS International Study Center Lynch School of Education, Boston College

2 Copyright 2005 IEA International Association for the Evaluation of Educational Achievement TIMSS 2007 Assessment Frameworks / by Ina V.S. Mullis, Michael O. Martin, Graham J. Ruddock, Christine Y. O Sullivan, Alka Arora, Ebru Erberber Editore: TIMSS & PIRLS International Study Center Lynch School of Education, Boston College Numero scheda nel catalogo della Library of Congress: ISBN: Per ulteriori informazioni su TIMSS contattare: TIMSS 2007 INVALSI Via Borromini, Frascati RM Tel Fax timss2007@invalsi.it

3 Sommario Prefazione... 1 Panoramica dell indagine i Introduzione... 1 Panoramica dell indagine Quadri di riferimento per la valutazione Modello di curriculo Processo di sviluppo dei quadri di riferimento per la valutazione Ulteriori informazioni Il valore dell indagine Capitolo Uno: Quadro di riferimento di matematica Introduzione Domini dei contenuti di matematica - Classe 4a primaria Numero Figure geometriche e misure Visualizzazione dati Domini dei contenuti di matematica - Classe 3a secondaria di I grado Numero Algebra Geometria Dati e probabilità Istruzioni per l uso della calcolatrice tascabile Dominio cognitivo di matematica Classi 4a primaria e 3a secondaria di I grado Conoscenza Applicazione Ragionamento Capitolo Due: Quadro di riferimento di scienze Introduzione Domini dei contenuti di scienze - Classe 4a primaria Scienze della vita Scienze fisiche Scienze della terra

4 Sommario (...segue) Domini dei contenuti di scienze - Classe 3a secondaria di I grado Biologia Chimica Fisica Scienze della terra Domini cognitivi di scienze Classi 4a primaria e 3a secondaria di I grado Conoscenza Applicazione Ragionamento Indagine scientifica Capitolo Tre: Quadro di riferimento per il contesto Panoramica Il curricolo La scuola Gli insegnanti e la loro preparazione Le attività e le caratteristiche della classe Gli studenti Capitolo Quattro: Disegno della ricerca Panoramica Blocchi di item Disegno dei blocchi per i fascicoli degli studenti Tipi di quesiti e procedure di codifica Scale per rappresentare il rendimento degli studenti Divulgazione del materiale di valutazione Questionari di contesto Note finali Appendice A: Ringraziamenti Appendice B: Esempi di item di matematica Appendice C: Esempi di item di scienze

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7 Prefazione L International Association for the Evaluation of Educational Achievement (IEA), fondata nel 1959, negli ultimi 45 anni ha svolto ricerche comparative incentrate sulle politiche, sulle pratiche e sui risultati nel campo dell istruzione in oltre 60 paesi nel mondo. La IEA, articolata in un Segretariato con sede ad Amsterdam (Paesi Bassi) e in un centro di elaborazione dati ad Amburgo (Germania), continua a produrre rapporti, attraverso i vari progetti in corso, su un ampia gamma di argomenti e di discipline. Concentrandosi sul curricolo e su quanto appreso dagli studenti a scuola in un determinato intervallo di tempo, la IEA ha potuto contribuire ad una comprensione profonda dei processi educativi, sia nei singoli paesi sia nel più ampio contesto internazionale. Con l indagine TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study), la IEA svolge confronti a livello internazionale sul rendimento degli studenti in matematica e in scienze con rilevazioni cicliche ogni quattro anni. Sotto la direzione del TIMSS & PIRLS International Study Center, presso il Boston College, il TIMSS raccoglie inoltre un ampia gamma di informazioni sui contesti scuola e casa per l apprendimento della matematica e delle scienze. La raccolta dei dati TIMSS nel 2007, insieme alla prima nel 1995 e alle successive nel 1999 e nel 2003, fornirà indicazioni sulle tendenze nel rendimento degli studenti in matematica e in scienze lungo un arco temporale di 12 anni in quattro punti. I paesi che hanno partecipato alle quattro rilevazioni del TIMSS hanno a disposizione informazioni senza precedenti sul miglioramento o sul peggioramento del rendimento in matematica e in scienze dei propri studenti. Fattori cruciali per il successo del TIMSS si sono dimostrate l esperienza dei paesi partecipanti nei campi del curricolo, della misurazione e dell istruzione e la disponibilità a collaborare per migliorare l istruzione in matematica e in scienze. I quadri di riferimento per la valutazione dell indagine TIMSS 2007 forniscono un modello dell operato della IEA nella valutazione degli apprendimenti in matematica e in scienze in quarta primaria e terza secondaria di primo grado. Questo testo, basato sui quadri di riferimento preparati per la valutazione del 2003, è il prodotto di un intenso processo di collaborazione, che ha visto il coinvolgimento di numerosi individui e di gruppi di esperti in tutto il mondo, in particolare i gruppi consultivi TIMSS per la matematica e per le scienze, i coordinatori nazionali dell indagine (NRC, National Research Coordinator) di oltre 60 paesi e lo staff TIMSS del Boston College, di Amsterdam e di Amburgo. Introduzione

8 Grazie al processo di revisione, con la consultazione e la collaborazione continua tra i rappresentanti dei paesi TIMSS, la comunità di ricerca nell ambito della matematica e delle scienze e altri esperti, il testo riflette i più recenti progressi nel campo della valutazione comparativa su larga scala per tali discipline e rappresenta gli interessi di individui e paesi di tutto il mondo. Lo sviluppo e l attuazione di un progetto ambizioso come l indagine TIMSS 2007 richiede un notevole supporto finanziario. Tale supporto al progetto e allo sviluppo del testo dedicato ai quadri di riferimento è stato fornito dal National Center for Education Statistics del Department of Education degli Stati Uniti, dalla National Science Foundation degli Stati Uniti, dalla Banca Mondiale, dal programma di sviluppo delle Nazioni Unite e dai paesi partecipanti. La IEA è estremamente grata per questo supporto stabile. Siamo inoltre grati per il generoso supporto fornito al TIMSS dal Boston College e dalla National Foundation for Educational Research for England and Wales. Il lavoro presentato in questo testo è frutto dell impegno di numerosi individui e gruppi. La direzione e la leadership necessarie al TIMSS per completare un progetto tanto complesso e ambizioso è fornita dal TIMSS & PIRLS International Study Center della IEA presso la Lynch School of Education del Boston College. Lo staff coinvolto e i consulenti del centro, insieme al personale altamente competente del consorzio di organizzazioni che operano per la realizzazione del TIMSS, hanno svolto un ruolo cruciale nello sviluppo dei quadri di riferimento per la valutazione. Cruciale è stato anche il lavoro dei gruppi consultivi TIMSS per la matematica e per le scienze, in particolare il lavoro di Graham Ruddock (TIMSS Mathematics Coordinator) e di Christine O Sullivan (TIMSS Science Coordinator). Da quando poi Alka Aroa ed Ebru Erberber hanno assunto la responsabilità dei gruppi rispettivamente di matematica e di scienze, esse hanno contribuito in modo significativo al testo sui quadri di riferimento. Eugene Johnson e Pierre Foy hanno adattato il disegno dell indagine alle richieste della valutazione Tutto il personale del Boston College e in particolare i direttori dell indagine internazionale TIMSS, Ina V.S. Mullis e Michael O. Martin del Boston College, ha svolto un ruolo chiave nella preparazione del testo. A tutti desidero esprimere i nostri più sinceri ringraziamenti. Hans Wagemaker Executive Director, IEA ii Introduzione

9 Introduzione

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11 Panoramica dell indagine L indagine TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study), condotta dalla IEA (International Association for the Evaluation of Educational Achievement) fornisce informazioni volte a migliorare l insegnamento e l apprendimento della matematica e delle scienze. Il TIMSS valuta il rendimento in matematica e in scienze nelle classi quarta primaria e terza secondaria di I grado e raccoglie una vasta gamma di informazioni di sfondo, relative alle risorse delle scuole e alla qualità del curricolo e dell istruzione. Condotta ogni quattro anni con cicli regolari, l indagine TIMSS fornisce ai paesi partecipanti un opportunità senza precedenti per misurare i progressi negli apprendimenti in matematica e in scienze. Come progetto della IEA (International Association for the Evaluation of Educational Achievement), il TIMSS ha il vantaggio di attingere alle competenze dei rappresentanti dei paesi di tutto il mondo. La IEA è un associazione internazionale indipendente di istituti nazionali di ricerca e di enti governativi che ha svolto ricerche sugli apprendimenti nei diversi paesi sin dal Al 2005, la IEA contava 62 paesi membri. Il TIMSS 2007 è la più recente nella serie di indagini IEA volte a misurare l andamento dei risultati degli studenti in matematica e in scienze. Il primo ciclo del TIMSS si è svolto nel 1995 in 41 paesi; il secondo ciclo, nel 1999, ha coinvolto 38 paesi, 26 dei quali hanno potuto misurare l andamento dei risultati. Proseguendo con il ciclo regolare di indagini ogni quattro anni, il TIMSS 2003 ha coinvolto oltre 50 paesi e per il TIMSS 2007 si prevede la partecipazione di circa 60 paesi, di cui circa 40 disporranno di dati di tendenza, alcuni dei quali coprono oltre un decennio a partire dal Inoltre, per fornire a ogni paese partecipante un ampia risorsa per interpretare i risultati e per tenere traccia dei cambiamenti nel curricolo e nelle pratiche didattiche, il TIMSS richiede a studenti, insegnanti e dirigenti scolastici di compilare questionari sui contesti in cui si apprendono matematica e scienze. Il TIMSS prevede inoltre la raccolta di informazioni dettagliate sui curricoli di matematica e di scienze in ciascun paese. I dati di tendenza forniti da tali questionari offrono un Introduzione

12 quadro dinamico dei cambiamenti relativi all attuazione di politiche e pratiche nel campo dell istruzione e contribuiscono a sollevare nuove problematiche sulle azioni da intraprendere per migliorare gli sforzi sostenuti. I dati del TIMSS hanno contribuito alla riforma e allo sviluppo dell insegnamento della matematica e delle scienze nel mondo, portando da un lato ad una continua domanda di dati di tendenza per monitorare gli sviluppi dell istruzione, dall altro lato ad una esigenza di maggiore o migliore politica di informazione per guidare e valutare nuove iniziative. Quadri di riferimento per la valutazione Questa pubblicazione, TIMSS Quadri di riferimento per la valutazione, contiene tre quadri di riferimento e illustra il disegno che servirà da base per la realizzazione del TIMSS I quadri di riferimento per la matematica e per le scienze, rispettivamente capitoli 1 e 2, descrivono con un certo grado di dettaglio i principali domini dei contenuti e i domini cognitivi, in matematica e in scienze, su cui testare le classi quarta primaria e terza secondaria di I grado. I domini dei contenuti e le aree di argomenti sono descritti separatamente per la quarta primaria e per la terza secondaria di I grado con ciascuna area elaborata per obiettivi specifici. Nell ambito della matematica e delle scienze, i domini cognitivi sono paralleli nelle due classi prese in esame, ma con diversi livelli di enfasi. Il quadro di riferimento per il contesto, presentato nel capitolo 3, descrive i fattori associati agli apprendimenti degli studenti in matematica e in scienze rilevati mediante questionari. Infine, il capitolo 4 fornisce una panoramica del disegno di ricerca, compresi i parametri generali per lo sviluppo dei quesiti. Modello di curricolo Basandosi sulle precedenti ricerche IEA sul rendimento in matematica e in scienze, il TIMSS impiega il curricolo, nella sua accezione più ampia, come concetto organizzatore attraverso cui considerare le opportunità formative offerte agli studenti e i fattori che influenzano le modalità con cui utilizzare tali opportunità. Il modello del curricolo TIMSS presenta tre aspetti: il curricolo proposto, il curricolo attuato e il Introduzione

13 curricolo raggiunto (vedere la Figura 1). Questi aspetti rappresentano, rispettivamente, la matematica e le scienze che la società propone come apprendimento per gli studenti e il modo in cui si dovrebbe organizzare il sistema di istruzione per facilitare tale apprendimento (curricolo proposto); che cosa viene effettivamente insegnato in classe, da chi e in quale modo (curricolo attuato) e infine, che cosa hanno appreso gli studenti e che cosa pensano di tali discipline (curricolo raggiunto). Figura 1: modello del curricolo TIMSS Contesto nazionale, sociale ed educativo Curricolo proposto Contesto scuola, insegnante e classe Curricolo attuato Risultati e caratteristiche studenti Curricolo aggiunto Partendo da questo modello, nel TIMSS vengono utilizzate prove di matematica e di scienze per descrivere gli apprendimenti degli studenti nei paesi partecipanti, oltre a questionari per fornire una vasta gamma di informazioni. I questionari contengono domande sulla struttura e sul contenuto del curricolo proposto per la matematica e per le scienze, sulla preparazione, sull esperienza e sugli atteggiamenti degli insegnanti, sui contenuti di matematica e di scienze effettivamente insegnati, sugli approcci educativi adottati, sull organizzazione e sulle risorse di scuole e di classi; e sulle esperienze e sugli atteggiamenti degli studenti nelle scuole. Processo di sviluppo dei quadri di riferimento per la valutazione I quadri di riferimento della valutazione per il 2007 si basano in larga misura sull aggiornamento dei quadri di riferimento del Per il TIMSS 2003, il TIMSS & PIRLS International Study Center si Introduzione

14 è impegnato in un lungo e intenso processo di aggiornamento dei quadri utilizzati nel 1995 e nel Con il supporto della National Science Foundation degli Stati Uniti, questo processo ha registrato una diffusa partecipazione di esperti di tutto il mondo coinvolti anche nelle revisioni, allo scopo di garantire l adeguatezza dei quadri di riferimento ai numerosi paesi partecipanti al TIMSS. Per consentire l evoluzione dei contenuti valutati dal TIMSS, i quadri di riferimento utilizzati negli anni Novanta sono stati modificati allo scopo di riflettere i cambiamenti avvenuti nell ultimo decennio a livello di curricolo e di modalità di insegnamento della matematica e delle scienze. In particolare, per la prima volta i quadri di riferimento per tali discipline sono stati ampliati per fornire obiettivi specifici per la valutazione degli studenti della quarta primaria e della terza secondaria di I grado. Un gruppo internazionale di esperti nel campo dell istruzione e dello sviluppo di testi in matematica e scienze ha fornito indicazioni per la formulazione generica dei quadri di riferimento per la valutazione, mentre ai rappresentanti dei centri nazionali dei paesi partecipanti è stato chiesto di svolgere un ruolo importante: contribuire con critiche e consigli nel corso dello sviluppo dei quadri di riferimento. Adottando un processo iterativo, successive revisioni sono state presentate ai coordinatori nazionali dell indagine del TIMSS 2003, alle commissioni nazionali nei paesi partecipanti e ai membri di gruppi di esperti per ricevere commenti e revisioni. I paesi partecipanti hanno completato questionari dettagliati, fornendo un feedback prezioso sugli argomenti compresi nei rispettivi curricoli e sull adeguatezza e sull opportunità di valutare argomenti specifici nella quarta primaria e nella terza secondaria di I grado. Per questo, i quadri di riferimento non consistono meramente dei contenuti e dei comportamenti inclusi nei curricoli di tutti i paesi partecipanti. Lo scopo dell intenso processo di consultazione sui curricoli nei diversi paesi era garantire l inclusione degli obiettivi considerati importanti nell insegnamento della matematica e delle scienze in un numero significativo di paesi. A partire dal TIMSS 2007, la IEA e il TIMSS & PIRLS International Study Center hanno deciso di aggiornare i quadri di riferimento della valutazione TIMSS ad ogni ciclo. L aggiornamento, a scadenze Introduzione

15 regolari, dei quadri di riferimento offre ai paesi partecipanti una maggiore opportunità di revisionare e di fornire informazioni sui quadri stessi ed ha come risultato una maggiore coerenza tra le diverse rilevazioni, consentendo nel futuro un evoluzione graduale dei quadri di riferimento, degli strumenti e delle procedure. Per il TIMSS 2007, i quadri di riferimento sono stati discussi dagli NRC in occasione del loro primo incontro. I paesi partecipanti hanno inoltre consultato i propri esperti nazionali e hanno risposto a questionari sulla possibilità di accorpare alcune aree di contenuti a bassa priorità nelle precedenti indagini, per migliorare la potenzialità delle misure di tendenza nelle stesse aree. Scopo dei questionari era anche raccogliere i punti di vista di ogni paese in merito all aggiunta o all eliminazione di particolari aree di contenuti e di obiettivi per la valutazione. Revisionati sulla base degli input ricevuti dai paesi partecipanti, i quadri di riferimento sono stati sottoposti a un approfondito riesame da parte del gruppo SMIRC (Science and Mathematics Item Review Committee). Adottando un processo iterativo, i quadri di riferimento ulteriormente revisionati dallo SMIRC sono stati nuovamente esaminati dai coordinatori nazionali e infine aggiornati prima della pubblicazione. Il testo TIMSS Quadri di riferimento per la valutazione è molto simile a quello per il TIMSS Poiché la continuità è cruciale in un indagine disegnata per misurare nel tempo la tendenza negli apprendimenti, questa è una scelta decisamente opportuna. Si segnalano tuttavia alcune revisioni importanti. Nei quadri di riferimento per la matematica e per le scienze, i domini dei contenuti vengono presentati separatamente per la quarta primaria e per la terza secondaria di I grado ed è stato effettuato un comune sforzo per meglio riflettere i curricoli della quarta primaria. Per entrambe le classi, l impegno è stato di consolidare le aree dei contenuti principali e di adattarli insieme agli obiettivi per renderli più adeguati e fattibili nel contesto di una valutazione internazionale su larga scala. Anche i domini cognitivi nei quadri di riferimento per la matematica e per le scienze sono stati rivisti per il TIMSS Infatti il National Center for Education Statistics degli Stati Uniti ha fornito il supporto necessario all esame e al perfezionamento dei domini Introduzione

16 cognitivi di matematica utilizzati nel TIMSS 2003, per aumentare la possibilità di produrre, secondo i domini cognitivi, analisi e rapporti sui risultati in matematica e scienze. La problematica di produrre rapporti sui risultati dell indagine per i domini cognitivi è stata discussa dai coordinatori nazionali. Gli esperti in matematica e in scienze dello SMIRC hanno lavorato alla riformulazione di tali domini per sviluppare uno schema di classificazione che incorporasse i domini cognitivi giudicati importanti e già valutati dal TIMSS, affinando al contempo la distinzione tra categorie reciprocamente esclusive. Le revisioni sono state esaminate dai coordinatori nazionali del TIMSS 2007 in parallelo con gli aggiornamenti dei domini dei contenuti. Il quadro di riferimento del contesto per il TIMSS 2007 ha subito lievi modifiche rispetto al TIMSS 2003, che riflettono semplicemente gli aggiornamenti ai questionari forniti nel 2003 a studenti, insegnanti e dirigenti scolastici, oltre che ai questionari completati dai paesi riguardanti gli argomenti illustrati nei curricoli proposti. Il disegno dell indagine sulla valutazione è stato però modificato sia per garantire agli studenti un tempo sufficiente per le risposte e sia per avere una struttura più agile dei fascicoli. Nelle discussioni sull aggiornamento dei quadri di riferimento tenute dai coordinatori nazionali e dallo SMIRC, oltre che dai gruppi tecnici e di gestione della IEA e del TIMSS, è stato posto l accento su come migliorare la qualità della misurazione nelle valutazioni TIMSS 2007 e su come accrescere l utilità dei risultati per i paesi partecipanti. Ciò comprende valutare contenuti per gli studenti appropriati ed importanti per il loro futuro, assicurare agli stessi i tempi di risposta adeguati, aumentare la flessibilità relativa e massimizzare le potenzialità per migliorare i rapporti sui risultati nei domini dei contenuti e nei domini cognitivi relativi. Introduzione

17 Ulteriori informazioni 1 Per avere particolare rilevanza nel processo decisionale e nell implementazione delle politiche educative, il TIMSS valuta gli studenti in corrispondenza di due importanti traguardi educativi: alla fine del quarto anno di scolarità formale (per alcuni paesi coincidente con la fine della scuola primaria) e alla fine dell ottavo anno di scolarità formale (per l Italia e per pochi paesi coincidente fine della secondaria inferiore). Poiché il TIMSS studia l efficacia del curricolo e dell istruzione in relazione ai risultati degli studenti, è importante che le valutazioni in matematica e scienze siano riferite agli stessi livelli di scolarità nei diversi paesi. Vale a dire che, per ottenere confronti equi, gli studenti devono aver avuto l opportunità di apprendere la matematica e le scienze per un numero equivalente di anni di scolarità formale. I dati del TIMSS si integrano con l indagine PIRLS (Progress in International Reading Literacy Study) della IEA condotta sugli alunni del quarto anno della scuola primaria. Partecipando alle indagini TIMSS e PIRLS, i paesi possono ottenere informazioni, con cadenza regolare, sulla qualità delle competenze di lettura dei propri studenti e sulle loro conoscenze e abilità in matematica e in scienze. Il TIMSS integra inoltre l indagine PISA (Programme for International Student Achievement) dell OCSE, volta alla valutazione delle competenze matematiche, scientifiche e di lettura dei quindicenni. In ogni ciclo, il TIMSS rende pubblici quesiti somministrati che vengono poi sostituiti con nuovi quesiti. Per la costruzione dei nuovi quesiti, il TIMSS & PIRLS International Study Center collabora con rappresentanti dei paesi partecipanti allo scopo di sviluppare quesiti che misurino gli obiettivi dei quadri di riferimento e aderiscano alle linee guida del TIMSS. I quesiti vengono quindi sottoposti a un intenso processo di revisione, che coinvolge numerosi esperti nel campo dell istruzione, della matematica, delle scienze e della docimologia, compresi i membri dello SMIRC e i coordinatori nazionali. Viene 1 Per informazioni dettagliate sul TIMSS, visitare i siti Web TIMSS: timss.bc.edu e Vedere inoltre TIMSS 2003 International Mathematics Report: Findings from IEA s Trends in International Mathematics and Science Study at the Fourth and Eighth Grades. Mullis, I.V.S., Martin, M.O., Gonzalez, E.J., & Chrostowski, S.J. (2004) Chestnut Hill, MA: Boston College e TIMSS 2003 International Science Report: Findings from IEA s Trends in International Mathematics and Science Study at the Fourth and Eighth Grades. Martin, M.O., Mullis, I.V.S., Gonzalez, E.J., & Chrostowski, S.J. (2004). Chestnut Hill, MA: Boston College. Introduzione

18 eseguita una prova sul campo dei quesiti in ogni paese partecipante, cui segue un ulteriore revisione da parte dello SMIRC e dei coordinatori nazionali prima della selezione per la raccolta dei dati. Le prove contengono quesiti in cui si richiede agli studenti di selezionare le risposte appropriate o di risolvere problemi o di rispondere a quesiti in cui si richiede di formulare risposte personali. A partire dal TIMSS 2003, si è tentato di enfatizzare maggiormente i quesiti e i compiti che consentono una approfondita valutazione delle abilità e delle capacità analitiche, di risoluzione dei problemi e di indagine degli studenti. Dopo lo sviluppo e la produzione degli strumenti, il TIMSS viene somministrato nei paesi partecipanti a un campione rappresentativo di studenti. Un enorme quantità di energia viene spesa al fine di assicurare un elevata qualità dei dati. Viene prestata attenzione nel garantire standard rigorosi ad ogni fase, dal campionamento alla verifica delle traduzioni, alla produzione degli strumenti, alla somministrazione delle prove, alla codifica delle risposte aperte, alla costruzione e alla documentazione del database internazionale, all analisi, alla costruzione di scale, alla produzione dei rapporti, alla documentazione tecnica, alla disseminazione del database internazionale e alla formazione per l utilizzo dei dati per analisi secondarie. Il TIMSS è una delle principali attività della IEA e, insieme al PIRLS, costituisce il nucleo dei suoi cicli regolari di indagini. La IEA ha affidato la responsabilità della direzione generale e della gestione del progetto al proprio TIMSS & PIRLS International Study Center presso il Boston College. Nello svolgimento dell indagine, il TIMSS & PIRLS International Study Center collabora strettamente con il Segretariato della IEA di Amsterdam per la partecipazione dei paesi e per la verifica delle traduzioni, con il centro di elaborazione dati IEA di Amburgo per la creazione e la documentazione del database internazionale, con lo Statistics Canada di Ottawa per il campionamento e con l Educational Testing Service di Princeton (New Jersey) per lo scaling psicometrico dei dati. 10 Introduzione

19 Il valore dell indagine Il TIMSS aiuta i paesi a monitorare e valutare l insegnamento della matematica e delle scienze nel tempo e nei diversi gradi di scolarità. Grazie alla partecipazione al TIMSS, i paesi sono in grado di: ottenere dati esaurienti e confrontabili a livello internazionale sui concetti e sui processi di matematica e di scienze appresi dagli studenti al quarto e ottavo anno di scolarità e sugli atteggiamenti degli stessi riguardo alle due discipline; valutare a livello internazionale i progressi nell apprendimento della matematica e delle scienze nel tempo per gli studenti del quarto e dell ottavo anno di scolarità; identificare gli aspetti di crescita delle conoscenze e delle abilità matematiche e scientifiche dal quarto all ottavo anno di scolarità; monitorare l efficacia relativa dell insegnamento e dell apprendimento nel quarto anno rispetto all ottavo anno, dal momento che la coorte di studenti del quarto anno di scolarità viene nuovamente valutata quando raggiunge l ottavo; comprendere i contesti che maggiormente favoriscono l apprendimento degli studenti. Il TIMSS permette confronti internazionali tra variabili chiave nelle politiche relative al curricolo, all istruzione e alle risorse che producono i maggiori livelli di apprendimento degli studenti; utilizzare il TIMSS per affrontare problematiche di politica interna. Nei singoli paesi, ad esempio, il TIMSS offre un opportunità di esaminare il rendimento di sottogruppi della popolazione e affrontare problemi di equità. Risulta particolarmente efficiente per i paesi partecipanti aggiungere domande di rilevanza nazionale (opzioni nazionali) nella raccolta dati. Per comodità del lettore si è preferito indicare gli anni di scolarità indagati (quarto ed ottavo) con le corrispondenti classi del sistema di istruzione italiano, quarta primaria e terza secondaria di primo grado. Introduzione 11

20 12 Introduzione

21 Capitolo Uno TIMSS 2007 Quadro di riferimento di matematica QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA

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23 Introduzione Gli studenti dovrebbero essere educati a riconoscere la matematica come un immensa conquista dell umanità e ad apprezzare la sua natura. Tuttavia, apprendere la matematica per interesse personale non è probabilmente la motivazione più convincente per includere questa materia, a livello universale, nei programmi scolastici. Le motivazioni principali per inserire la matematica tra le materie fondamentali del percorso scolastico comprendono una sempre maggiore consapevolezza che un efficace formazione come cittadino e il successo nella vita lavorativa sono supportati in misura notevole dalla conoscenza e, ancora più importante, dalla capacità di utilizzare i calcoli matematici. Il numero di professioni che richiedono un elevato livello di competenza in matematica o le modalità matematiche di pensare, si sono sviluppate con il progresso della tecnologia e con i metodi di gestione moderni. Questo capitolo contiene il quadro di riferimento delle valutazioni del TIMSS 2007 per la matematica nella classe quarta primaria e nella classe terza secondaria di primo grado. In entrambe queste classi, il quadro di riferimento TIMSS 2007 per la valutazione è organizzato in due dimensioni: una dimensione dei contenuti in cui vengono specificati i domini o gli argomenti da analizzare in matematica (ad esempio, numero, algebra, geometria, dati e probabilità nella terza secondaria di primo grado) e una dimensione cognitiva in cui vengono specificati i domini o i processi di pensiero da analizzare (cioè la conoscenza, l applicazione, il ragionamento). I domini cognitivi descrivono insiemi di comportamenti che ci si aspetta dagli studenti quando lavorano con la matematica. I domini dei contenuti e i domini cognitivi sono le basi delle valutazioni dell indagine TIMSS 2007 per le classi quarta primaria e terza secondaria di primo grado. I domini dei contenuti sono diversi per le due classi e riflettono la natura e la difficoltà della matematica ampiamente insegnata in ciascuna di queste classi. Nella quarta primaria c è una maggiore enfasi sui numeri rispetto alla terza secondaria di primo grado. Nella terza secondaria di primo grado, due dei quattro domini dei contenuti sono geometria e algebra, ma poiché la geometria e l algebra generalmente non vengono insegnate QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Quadro di rifer. mat.: Introduzione 15

24 QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA come materie formali nella scuola primaria, il dominio analizzato nella quarta primaria è incentrato sulle figure geometriche e sulle misure e all interno dei numeri sono inclusi i concetti introduttivi dell algebra. Nella classe quarta primaria, il dominio relativo ai dati è incentrato sulla lettura e la rappresentazione dei dati, mentre nella terza secondaria di primo grado viene data maggiore enfasi all interpretazione dei dati e ai principi fondamentali della probabilità (definita opportunità ). I domini cognitivi sono identici per entrambe le classi e comprendono una serie di processi cognitivi utilizzati durante lo studio della matematica e la risoluzione dei problemi durante gli anni scolastici della scuola primaria e i primi anni della scuola secondaria. La figura 2 mostra le percentuali dei tempi delle prove dedicate a ciascun dominio dei contenuti o cognitivo per entrambe le valutazioni nelle classi quarta primaria e terza secondaria di primo grado. Figura 2: Percentuali dei tempi per le prove di matematica nel TIMSS 2007 dedicate ai domini dei contenuti e ai domini cognitivi in quarta primaria e terza secondaria di primo grado Domini dei contenuti della quarta primaria Percentuali Numero 50% Figure geometriche e misure 35% Visualizzazione dati 15% Domini dei contenuti della terza sec. I grado Percentuali Numero 30% Algebra 30% Geometria 20% Dati e probabilità 20% Domini cognitivi Percentuali Classe quarta primaria Classe terza sec. I grado Conoscenza 40% 35% Applicazione 40% 40% Ragionamento 20% 25% Ciascun dominio dei contenuti ha diverse aree di argomenti (ad esempio, numero nella terza secondaria di primo grado è suddiviso in 16 Quadro di rifer. mat.: Introduzione

25 ulteriori categorie: numeri naturali, frazioni e decimali, numeri interi, rapporto, proporzione e percentuale). Ciascuna area di argomenti è presentata come un elenco di obiettivi perseguiti in molti paesi partecipanti, sia per la classe quarta primaria sia per la classe terza secondaria di primo grado, se ritenuto opportuno. I domini dei contenuti e i domini cognitivi per la valutazione in matematica verranno illustrati dettagliatamente nelle sezioni seguenti. Verranno presentati prima i domini dei contenuti per la quarta primaria, seguiti da quelli per la terza secondaria di primo grado. A seguire, i domini cognitivi, applicabili a entrambe le classi. Nell Appendice B sono riportati alcuni esempi di quesiti e compiti di matematica. QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Quadro di rifer. mat.: Introduzione 17

26 Domini dei contenuti di matematica Classe quarta primaria QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA La figura 3 mostra i domini dei contenuti descritti nel quadro di riferimento di matematica per la classe quarta primaria e le percentuali dei tempi delle prove dedicati a ciascun dominio. Figura 3: Percentuali dei tempi per le prove di matematica nel TIMSS 2007 dedicate ai domini dei contenuti nella classe quarta primaria Domini dei contenuti della quarta primaria Percentuali Numero 50% Figure geometriche e misure 35% Visualizzazione dati 15% I domini dei contenuti definiscono gli argomenti specifici di matematica valutati nel corso dell indagine TIMSS 2007 nella classe quarta primaria. Ciascun dominio dei contenuti ha diverse aree di argomenti; ciascun argomento è presentato come un elenco di obiettivi perseguiti nei programmi di matematica nella maggioranza dei paesi partecipanti. Gli obiettivi specifici di questa classe sono redatti in base alle conoscenze e alle abilità degli studenti che gli item, allineati con tali obiettivi, devono far emergere. Le sezioni seguenti descrivono ciascuno dei domini dei contenuti di matematica nella classe quarta primaria. Numero Il dominio dei contenuti numero per la classe quarta include la comprensione del valore posizionale, i diversi modi di rappresentare i numeri e le relazioni tra i numeri. Nella classe quarta primaria gli studenti dovrebbero: aver sviluppato il senso dei numeri e la fluidità di calcolo, capire i significati delle operazioni e le rispettive relazioni, essere in grado di usare i numeri e le operazioni (ad esempio addizione, sottrazione, moltiplicazione e divisione) per risolvere i problemi. Dovrebbero avere una certa familiarità con una gamma di sequenze numeriche, riuscire a scoprire le relazioni tra i numeri che si trovano all interno della sequenza o che sono utilizzati per generarla. 18 Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - quarta primaria

27 Il dominio numero consta delle conoscenze e delle abilità correlate a quattro aree di argomenti: numeri naturali; frazioni e decimali; espressioni numeriche; sequenze e relazioni tra numeri. Lavorare con i numeri naturali è il fondamento della matematica nella scuola primaria poiché i numeri naturali costituiscono una facile introduzione alle operazioni con i numeri, basilari per lo sviluppo della matematica. Il quadro di riferimento dei contenuti TIMSS 2007 riflette questo concetto. La maggior parte dei bambini impara a contare presto ed è in grado di risolvere semplici problemi di addizione, sottrazione, moltiplicazione e divisione durante i primi cinque anni di scuola. Gli studenti della classe quarta primaria dovrebbero essere in grado di eseguire calcoli con numeri naturali di grandezza ragionevole, stimare somme, differenze, prodotti, quozienti e utilizzare calcoli per risolvere problemi. Inoltre gli studenti dovrebbero essere in grado di utilizzare la loro padronanza con i numeri per capire le relazioni tra le unità di misura e passare da un unità all altra. Tali relazioni dovrebbero comprendere i multipli di 10 compresi nel sistema metrico di misura e altri sistemi familiari, come le relazioni tra i secondi, i minuti, le ore e i giorni. Nella classe quarta primaria, anche i concetti e le abilità prealgebriche sono inclusi nelle valutazioni TIMSS. L attenzione è concentrata sul tipo di conoscenze che serviranno in seguito a sviluppare il ragionamento algebrico in modo più formale. Sono incluse le conoscenze correlate con le equazioni semplici sottoforma di espressioni numeriche e con le sequenze numeriche. Gli studenti dovrebbero esercitarsi con le espressioni numeriche e individuare i termini mancanti all interno delle espressioni, lavorare con l idea di scoprire un valore sconosciuto e utilizzare le espressioni numeriche per modellizzare situazioni semplici che includono una delle quattro operazioni. Dovrebbero esaminare sequenze di numeri, per scoprire le relazioni che le legano e per individuare o utilizzare le regole che li hanno generati. QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - quarta primaria 19

28 QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Nell area delle frazioni comuni e delle frazioni decimali, l attenzione si concentra sulla rappresentazione delle frazioni e sulla comprensione delle quantità rappresentate dai simboli. Nella classe quarta primaria, gli studenti dovrebbero saper mettere a confronto frazioni e decimali familiari. Numero: numeri naturali 1. Rappresentare numeri naturali usando parole, diagrammi o simboli. 2. Dimostrare la conoscenza del valore posizionale, riconoscere e scrivere numeri in forma estesa. 3. Confrontare e ordinare numeri naturali. 4. Conoscere le quattro operazioni (+,,, :) ed eseguire calcoli con numeri naturali. 5. Riconoscere multipli e divisori di numeri; saper leggere peso e temperatura in scale contrassegnate in multipli. 6. Eseguire calcoli mediante approssimazione dei numeri interessati. 7. Risolvere problemi, inclusi quelli che hanno a che fare con contesti della vita reale (ad esempio, problemi che riguardano misure e soldi). 8. Risolvere problemi che contengono proporzioni. Numero: frazioni e decimali 1. Riconoscere le frazioni come parti di un unità, parti di un insieme, posizioni sulla retta dei numeri e divisioni di numeri naturali. 2. Rappresentare le frazioni utilizzando parole, numeri o modelli. 3. Identificare le frazioni equivalenti; confrontare e ordinare frazioni. 4. Sommare e sottrarre semplici frazioni. 5. Dimostrare la conoscenza del valore posizionale dei decimali, inclusa la capacità di scrivere decimali utilizzando parole e numeri. 20 Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - quarta primaria

29 6. Sommare e sottrarre decimali. 7. Risolvere problemi con semplici frazioni o decimali. Nota: le frazioni della classe quarta primaria avranno come denominatori 2, 3, 4, 5, 8, o 10. I decimali della classe quarta primaria includeranno decimi e centesimi. Numero: espressioni numeriche con numeri naturali 1. Trovare il numero o l operazione mancante in un espressione numerica (ad esempio, se 17 + = 29, qual è il numero mancante che rende vera l espressione?). 2. Modellizzare situazioni semplici contenenti incognite con espressioni numeriche. QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Numero: sequenze e relazioni 1. Estendere le sequenze e individuare termini mancanti. 2. Descrivere relazioni tra termini adiacenti in una sequenza oppure tra il numero indicante il termine nella sequenza e il termine stesso. 3. Generare coppie di numeri naturali che seguono una determinata regola (ad esempio, moltiplica il primo numero per 3 e aggiungi 2 per ottenere il secondo numero). 4. Scrivere o scegliere la regola di una relazione, deducendola da alcune coppie di numeri naturali che soddisfano la relazione. Figure geometriche e misure Il dominio figure geometriche e misure comprende le proprietà delle figure geometriche, ad esempio la lunghezza dei lati, le dimensioni degli angoli, le aree e i volumi. Gli studenti dovrebbero essere in grado di identificare e analizzare le proprietà e le caratteristiche di rette, angoli e di un certo numero di figure geometriche, compresi i solidi e le figure piane, e fornire spiegazioni basate su relazioni geometriche. Questo dominio include la comprensione di sistemi di coordinate non formali e l uso delle abilità di visualizzazione spaziale per mettere in relazione un solido e la relativa rappresentazione piana. Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - quarta primaria 21

30 Le tre aree di argomenti di figure geometriche e misure sono: rette e angoli; solidi e figure piane; QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA posizione e movimento. Il senso dello spazio è parte integrante dello studio della geometria e della valutazione in tale dominio. Nella classe quarta primaria, agli studenti verrà richiesto di descrivere, raffigurare e disegnare un certo numero di figure geometriche, inclusi angoli, rette, triangoli, quadrilateri e altri poligoni. Gli studenti dovrebbero essere in grado di comporre e scomporre forme composte. Dovrebbero essere in grado di riconoscere assi di simmetria, disegnare figure simmetriche e descrivere rotazioni e riflessioni. Nella classe quarta primaria, le competenze che gli studenti dovrebbero aver acquisito includono l uso di strumenti e mezzi per misurare le caratteristiche fisiche, come la lunghezza, l area, il volume e gli angoli. Sapere quali unità di misura utilizzare in particolari contesti dovrebbe mettere in evidenza le loro abilità di misurazione. Inoltre gli studenti dovrebbero essere in grado di utilizzare approssimazioni, stime e semplici formule per calcolare aree e perimetri di quadrati e di rettangoli. Figure geometriche e misure: rette e angoli 1. Misurare e stimare lunghezze. 2. Identificare e disegnare rette parallele e perpendicolari. 3. Confrontare angoli in base alle dimensioni e disegnare angoli (ad esempio, angoli retti, angoli maggiori o minori dell angolo retto). 22 Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - quarta primaria

31 Figure geometriche e misure: solidi e figure piane 1. Identificare le figure geometriche comuni. 2. Conoscere, descrivere e utilizzare proprietà elementari di figure geometriche. 3. Classificare e confrontare le figure geometriche (ad esempio, in base alla forma, alle dimensioni o alle proprietà). 4. Riconoscere le relazioni tra solidi e le relative rappresentazioni piane. 5. Calcolare aree e perimetri di quadrati e di rettangoli di determinate dimensioni. 6. Determinare e stimare aree e volumi (ad esempio, coprendo con una determinata forma oppure individuando l area racchiusa). QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Figure geometriche e misure: posizione e movimento 1. Utilizzare sistemi di coordinate non formali per individuare punti su un piano. 2. Riconoscere e disegnare figure con assi di simmetria. 3. Riconoscere e disegnare riflessioni e rotazioni di figure. Visualizzazione dati Il dominio dei contenuti visualizazione dati comprende la lettura e l interpretazione di rappresentazioni di dati. Comprende anche l organizzazione dei dati raccolti e la loro rappresentazione con grafici e tabelle, che saranno utili per rispondere alle domande scaturite dalla raccolta dei dati. Gli studenti dovrebbero essere in grado di confrontare le caratteristiche dei dati e trarre le conclusioni basandosi sulla loro rappresentazione. Il dominio dei contenuti dati consta dei seguenti argomenti: lettura e interpretazione; organizzazione e rappresentazione. Nella classe quarta primaria, gli studenti dovrebbero essere in grado Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - quarta primaria 23

32 QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA di leggere diverse rappresentazioni dei dati. Inoltre gli studenti possono elaborare semplici piani di raccolta dati oppure lavorare con i dati raccolti da altri. Dovrebbero aver sviluppato abilità di rappresentazione dei dati ed essere in grado di riconoscere un certo numero di forme di rappresentazione. Visualizzazione dati: lettura e interpretazione 1. Leggere dati da tabelle, pittogrammi, istogrammi e aerogrammi. 2. Confrontare le informazioni ricavate da insiemi di dati correlati (ad esempio, dati specifici o rappresentazioni di dati sul gusto preferito di gelato in quattro o più classi, identificare la classe cioccolato come il gusto più popolare). 3. Utilizzare le informazioni ricavate da rappresentazioni di dati per rispondere a domande che vanno oltre la lettura diretta dei dati rappresentati (ad esempio, combinare dati, eseguire calcoli basati sui dati, trarre conclusioni e fare previsioni). Visualizzazione dati: organizzazione e rappresentazione 1. Confrontare e correlare rappresentazioni diverse degli stessi dati. 2. Organizzare e rappresentare dati mediante tabelle, pittogrammi e istogrammi. 24 Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - quarta primaria

33 Domini dei contenuti di matematica Classe terza secondaria di primo grado La figura 4 mostra i domini dei contenuti descritti nel quadro di riferimento di matematica per la classe terza secondaria di primo grado e le percentuali dei tempi delle prove dedicati a ciascun dominio. Figura 4: Percentuali dei tempi per le prove di matematica per il TIMSS 2007 dedicate ai domini dei contenuti nella classe terza secondaria di primo grado QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Domini dei contenuti della terza sec. I grado Percentuali Numero 30% Algebra 30% Geometria 20% Dati e probabilità 20% I domini dei contenuti definiscono gli argomenti specifici di matematica valutati nel corso dell indagine TIMSS 2007 nella classe terza secondaria di primo grado. Ciascun dominio dei contenuti ha diverse aree di argomenti; ciascuna area è presentata come un elenco di obiettivi perseguiti dai programmi di matematica nella maggioranza dei paesi partecipanti. Gli obiettivi specifici sono redatti in base alle conoscenze e alle abilità degli studenti che gli item allineati con tali obiettivi devono far emergere. A volte l enunciazione degli obiettivi è simile o identica per le classi quarta primaria e terza secondaria di primo grado. In questi casi, la progressione nell apprendimento tra le due classi è stabilita dalla difficoltà dei quesiti. Le sezioni seguenti descrivono ciascuno dei domini dei contenuti di matematica nella classe terza secondaria di primo grado. Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 25

34 QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Numero Il dominio dei contenuti numero riguarda la comprensione dei numeri, i diversi modi di rappresentare i numeri, le relazioni tra numeri e sistemi di numerazione. Nella classe terza secondaria di primo grado gli studenti dovrebbero aver sviluppato il senso del numero e una certa fluidità nei calcoli, capire il significato delle operazioni e le rispettive relazioni ed essere in grado di usare numeri e operazioni per risolvere problemi. Il dominio dei contenuti numero consta delle conoscenze e delle abilità correlate a: numeri naturali; frazioni e decimali; numeri interi; rapporto, proporzione e percentuale. Nei calcoli l attenzione è focalizzata sulle frazioni e sui numeri decimali, anziché sui numeri naturali. Nelle frazioni e nei numeri decimali, l attenzione è poi focalizzata sulla rappresentazione e conversione tra forme, sulla comprensione delle quantità rappresentate dai simboli, sul calcolo e sulla soluzione dei problemi. Dalla classe terza secondaria di primo grado, gli studenti dovrebbero essere in grado di lavorare in modo disinvolto con le frazioni equivalenti, i decimali e le percentuali utilizzando un certo numero di strategie. Gli studenti dovrebbero aver esteso le loro conoscenze matematiche dai numeri naturali a quelli interi, compresi l ordine e la grandezza, e alle operazioni con i numeri interi. Inoltre, gli studenti dovrebbero essere in grado di lavorare con percentuali e proporzioni e utilizzare il ragionamento proporzionale per risolvere i problemi. Agli studenti verrà richiesto di risolvere problemi di routine e non di routine, problemi che fanno riferimento a contesti quotidiani e problemi in cui la matematica stessa è il contesto. Alcuni problemi comprendono calcoli con una serie di misure e unità di misura. 26 Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

35 Numero: numeri naturali 1. Dimostrare la conoscenza di valori posizionali e delle quattro operazioni. 2. Trovare e utilizzare multipli o divisori di numeri, leggere scale e identificare numeri primi. 3. Applicare la proprietà commutativa, associativa e distributiva. 4. Calcolare potenze di numeri, radici quadrate e quadrati perfetti fino a Risolvere problemi mediante calcoli, stime o approssimazione. QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Numero: frazioni e decimali 1. Confrontare e ordinare frazioni e decimali. 2. Dimostrare la conoscenza dei valori posizionali dei decimali. 3. Rappresentare decimali, frazioni, operazioni con decimali e frazioni utilizzando modelli (ad esempio, retta dei numeri); identificare e usare tali rappresentazioni. 4. Riconoscere e scrivere frazioni equivalenti. 5. Convertire le frazioni in decimali e viceversa. 6. Eseguire calcoli con frazioni e decimali. 7. Risolvere problemi mediante calcoli, stime e approssimazione. Numero: numeri interi 1. Rappresentare, confrontare, ordinare ed eseguire calcoli con numeri interi. 2. Risolvere problemi con numeri interi. Numero: rapporto, proporzione e percentuale 1. Identificare e trovare rapporti equivalenti; esprimere rapporti. 2. Dividere una quantità in un dato rapporto. 3. Convertire percentuali in frazioni o decimali e viceversa. 4. Risolvere problemi che includono percentuali e proporzioni. Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 27

36 QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Algebra Anche se le relazioni funzionali e le rispettive applicazioni per la modellizzazione e per la soluzione di problemi sono di interesse primario, è comunque importante valutare il livello di apprendimento delle conoscenze e delle abilità di base. Il dominio dei contenuti algebra comprende il riconoscimento e l estensione di sequenze mediante l uso di simboli algebrici per rappresentare situazioni matematiche, lo sviluppo, con una certa fluidità, di espressioni equivalenti e la risoluzione di equazioni lineari. Le principali aree di argomenti sono: sequenze; espressioni algebriche; equazioni/formule e funzioni. A questo livello di studi i concetti algebrici sono relativamente formalizzati e gli studenti dovrebbero aver sviluppato conoscenze sulle relazioni lineari e sul concetto di variabile. Gli studenti dovrebbero essere in grado di utilizzare e semplificare formule algebriche, risolvere equazioni di primo grado, disequazioni, sistemi di equazioni con due incognite e utilizzare un certo numero di funzioni. Dovrebbero essere in grado di risolvere problemi del mondo reale usando modelli algebrici e spiegare relazioni che comprendono concetti algebrici. Algebra: sequenze 1. Estendere sequenze o successioni numeriche, algebriche e geometriche utilizzando numeri, parole, simboli, o diagrammi; trovare i termini mancanti. 2. Generalizzare relazioni di sequenza all interno di una successione o tra termini adiacenti, o tra il numero del termine nella sequenza e il termine stesso, utilizzando numeri, parole o espressioni algebriche. 28 Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

37 Algebra: espressioni algebriche 1. Trovare somme, prodotti e potenze di espressioni contenenti variabili. 2. Risolvere espressioni per determinati valori numerici delle variabili. 3. Semplificare o confrontare espressioni algebriche per determinare l equivalenza. 4. Modellizzare situazioni mediante espressioni. Algebra: equazioni/formule e funzioni 1. Valutare equazioni/formule per determinati valori delle variabili. 2. Indicare se un valore (o più valori) soddisfano una data equazione/formula. 3. Risolvere semplici equazioni di primo grado, disequazioni e sistemi di equazioni (con due variabili). 4. Riconoscere e scrivere equazioni di primo grado, disequazioni, sistemi di equazioni o funzioni che modellizzano determinate situazioni. 5. Riconoscere e generare rappresentazioni equivalenti di funzioni sotto forma di coppie ordinate, tabelle, grafici o parole. 6. Risolvere problemi utilizzando equazioni/formule e funzioni. QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Geometria Gli studenti della classe terza secondaria di primo grado dovrebbero essere in grado di analizzare le proprietà e le caratteristiche di un certo numero di solidi e figure piane, inclusi lunghezze di lati e dimensioni di angoli, e fornire spiegazioni basate su relazioni geometriche. Dovrebbero essere in grado di applicare il teorema di Pitagora per risolvere problemi. Si dovrebbe concentrare l attenzione sull uso delle proprietà geometriche e sulle rispettive relazioni. Oltre a comprendere le proprietà e le relazioni geometriche, gli studenti dovrebbero essere competenti nella misurazione in geometria, usando opportunamente strumenti di misura, facendo delle stime, dove Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 29

38 QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA necessario, scegliendo e utilizzando formule per calcolare perimetri, aree e volumi. L area dei contenuti geometria include inoltre la conoscenza di rappresentazioni di coordinate e l uso di abilità di visualizzazione spaziale per passare dalle figure piane ai solidi e alle rispettive rappresentazioni. Gli studenti dovrebbero essere in grado di usare la simmetria e applicare trasformazioni per analizzare situazioni matematiche. Le tre aree di argomenti nel dominio geometria sono: figure geometriche; misure geometriche; posizione e movimento. Il senso dello spazio è parte integrante dello studio della geometria e della valutazione in tale dominio. La sfera cognitiva si estende dalla realizzazione di disegni e costruzioni al ragionamento matematico su combinazioni di forme e trasformazioni. Agli studenti verrà richiesto di descrivere, rappresentare, disegnare e costruire un certo numero di figure geometriche, compresi angoli, rette, triangoli, quadrilateri e altri poligoni. Gli studenti dovrebbero essere in grado di comporre, scomporre, e analizzare forme composte. A questo livello di studi, dovrebbero essere in grado di interpretare e creare viste laterali e dall alto di oggetti e utilizzare le loro conoscenze in termini di similitudini e congruenze per risolvere problemi. Gli studenti dovrebbero essere in grado di utilizzare il piano cartesiano per individuare punti e rette. Dovrebbero essere in grado di individuare assi di simmetria e disegnare figure simmetriche. Dovrebbero conoscere ed essere in grado di descrivere rotazioni, traslazioni e riflessioni in termini matematici (ad esempio, centro, direzione e angolo). Man mano che progrediscono nel loro percorso scolastico, gli studenti devono applicare il ragionamento proporzionale in contesti geometrici e stabilire i primi collegamenti tra geometria e algebra. Dovrebbero inoltre essere in grado di risolvere i problemi utilizzando modelli geometrici e spiegare relazioni che implicano concetti geometrici. 30 Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

39 Geometria: figure geometriche 1. Classificare angoli come acuti, retti, piani, ottusi e concavi (più di 180 ); disegnare tali angoli. 2. Conoscere e utilizzare le relazioni di angoli in un punto, di angoli su una retta, di angoli verticalmente opposti, di angoli associati a una trasversale che interseca rette parallele, di bisezione di angoli e di perpendicolarità. 3. Ricordare e applicare le proprietà delle figure geometriche: triangoli, quadrilateri e altri poligoni comuni. 4. Costruire o disegnare triangoli o rettangoli di determinate dimensioni. 5. Identificare triangoli congruenti, quadrilateri e le misure corrispondenti. 6. Identificare triangoli simili e ricordare le loro proprietà. 7. Riconoscere le relazioni tra solidi e le relative rappresentazioni piane (ad esempio, proiezioni o prospettive piane di oggetti tridimensionali). 8. Utilizzare il teorema di Pitagora (senza dimostrazione) per risolvere problemi. 9. Applicare proprietà geometriche per risolvere i problemi. QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Nota: i quesiti sulle figure geometriche per la classe terza secondaria di primo grado includono il cerchio; i seguenti triangoli - scaleno, isoscele, equilatero e rettangolo; i seguenti quadrilateri scaleno, trapezio, parallelogramma, rettangolo, rombo e quadrato; ma anche altri poligoni come pentagono, esagono, ottagono e decagono. Geometria: misure geometriche 1. Misurare, disegnare e stimare la grandezza di un determinato angolo. 2. Misurare, disegnare e stimare la lunghezza di linee, perimetri, aree e volumi. 3. Scegliere e utilizzare formule di misurazione appropriate per perimetri, circonferenze, aree di cerchi, superfici totali e volumi. 4. Trovare misure di aree irregolari o composte (ad esempio, usando carta quadrettata o sezionando e ricomponendo i pezzi). Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 31

40 Geometria: posizione e movimento QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA 1. Usare coppie ordinate, equazioni, intercette, intersezioni e gradiente per individuare punti e rette in un piano cartesiano. 2. Riconoscere e usare la simmetria rotazionale e lineare per figure piane, ad esempio per disegnare figure simmetriche. 3. Riconoscere o dimostrare con schizzi, traslazioni, riflessioni e rotazioni. Dati e probabilità Il dominio dei contenuti dati e probabilità comprende la conoscenza di come si devono organizzare i dati raccolti autonomamente o da altri e di come rappresentare i dati in grafici e tabelle che saranno utili per rispondere alle domande scaturite dalla raccolta dei dati. Questo dominio dei contenuti include la conoscenza delle problematiche correlate all interpretazione errata di dati. Il dominio dei contenuti dati e probabilità comprende le seguenti tre aree di argomenti: organizzazione e rappresentazione dei dati; interpretazione dei dati; probabilità. Gli studenti possono elaborare semplici piani di raccolta dati oppure lavorare con dati raccolti da altri o generati da simulazioni. Dovrebbero capire che significato hanno i vari numeri, simboli e punti nelle rappresentazione dei dati. Ad esempio, dovrebbero riconoscere che alcuni numeri rappresentano i valori dei dati e altri rappresentano la frequenza con cui ricorrono quei valori. Gli studenti dovrebbero sviluppare abilità nella rappresentazione dei loro dati, utilizzando spesso istogrammi, tabelle o grafici lineari. Dovrebbero essere in grado di riconoscere e confrontare i valori relativi ai vari tipi di rappresentazioni. 32 Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

41 Gli studenti dovrebbero essere in grado di descrivere e confrontare le caratteristiche dei dati (forma, diffusione e tendenza) e trarre conclusioni basandosi sulla rappresentazione dei dati. Gli studenti dovrebbero essere in grado di identificare tendenze, di fare previsioni basate su dati e di valutare l attendibilità delle interpretazioni. La comprensione della opportunità (probabilità elementare) da parte degli studenti della classe terza secondaria di primo grado dovrebbe includere la capacità di designare il verificarsi di eventi familiari come certi, aventi una probabilità maggiore, uguale o minore o come impossibili. Gli studenti dovrebbero essere inoltre in grado di utilizzare i dati ricavati da esperimenti o riconoscere risultati con lo stesso livello di probabilità per prevedere il verificarsi di un determinato risultato. QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Dati e probabilità: organizzazione e rappresentazione di dati 1. Leggere dati da tabelle, pittogrammi, istogrammi, aerogrammi e grafici lineari. 2. Organizzare e rappresentare dati utilizzando tabelle, pittogrammi, istogrammi, aerogrammi e grafici lineari. 3. Confrontare e correlare rappresentazioni diverse degli stessi dati. Dati e probabilità: interpretazione di dati 1. Identificare, calcolare e confrontare caratteristiche di insiemi di dati, compresi media, mediana, intervallo e forma della distribuzione (in termini generali). 2. Usare e interpretare un insieme di dati per rispondere a domande e risolvere problemi (ad esempio, trarre conclusioni, fare previsioni e stimare valori tra i punti forniti e oltre questi). 3. Riconoscere e descrivere modi di organizzare e rappresentare dati che potrebbero essere erroneamente interpretati (ad esempio, raggruppamenti impropri, scale ingannevoli o distorte). Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 33

42 Dati e probabilità: probabilità QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA 1. Stimare l opportunità di un risultato come certa, più probabile, ugualmente probabile, meno probabile o impossibile. 2. Usare dati ricavati da esperimenti per predire le probabilità di futuri risultati. 3. Dato un contesto, usare le probabilità di un particolare risultato per risolvere problemi; determinare le probabilità di possibili risultati (ad esempio, un particolare lato di un dado ha una probabilità su sei di fermarsi rivolto verso l alto quando viene gettato). Istruzioni per l uso della calcolatrice tascabile La tecnologia sottoforma di calcolatrici e computer può aiutare gli studenti durante lo studio della matematica, ma non dovrebbe essere usata per sostituire le conoscenze e le competenze basilari. Come ogni strumento di insegnamento, le calcolatrici devono essere usate in modo appropriato e le politiche sul loro utilizzo sono diverse tra gli stati partecipanti al TIMSS. Inoltre la disponibilità di calcolatrici varia ampiamente. Non sarebbe equo richiedere l uso della calcolatrice nei paesi in cui gli studenti potrebbero non averla mai utilizzata. Allo stesso modo non sarebbe giusto privare gli studenti dell uso di uno strumento familiare. Dopo un ampio dibattito su tale problematica, l indagine TIMSS 2003 introdusse l uso della calcolatrice nelle prove di matematica per la classe terza secondaria. Per i quesiti sviluppati di recente, non sono richieste le calcolatrici, ma sono consentite se i paesi partecipanti intendono permettere ai loro studenti di usarle. Uno studio condotto nel contesto dell indagine TIMSS 2003, in cui furono consegnati gli stessi item in due sessioni distinte, una senza l uso della calcolatrice e, successivamente, una con l uso della calcolatrice, ha evidenziato che, pur non avendo preparato gli item specificatamente con questo obiettivo, a tutte le domande era possibile rispondere con la stessa facilità anche senza l uso della calcolatrice. Cioè, i risultati delle due sessioni, con e senza l uso della calcolatrice, non sono stati 34 Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

43 significativamente diversi, per tutti gli item somministrati eccetto cinque. Inoltre, degli studenti che avevano la calcolatrice (63%), la maggior parte (47%) ha dichiarato che, pur avendola, l avevano utilizzata molto poco o per nulla. In base all esperienza del TIMSS 2003, per il TIMSS 2007 agli studenti della classe terza secondaria di primo grado sarà concesso di usare la calcolatrice per l intera sessione di prove. Come nelle precedenti indagini del TIMSS, agli studenti della classe quarta primaria non sarà permesso di usare la calcolatrice. L obiettivo delle istruzioni TIMSS sull uso della calcolatrice è di dare agli studenti l opportunità migliore di operare in contesti che rispecchiano l esperienza vissuta in classe. Quindi, se gli studenti sono abituati ad avere la calcolatrice durante le loro attività in classe, il paese dovrebbe incoraggiarli a utilizzarla durante le prove. Invece, se gli studenti non sono abituati ad avere la calcolatrice oppure non è permesso loro di utilizzarla durante le lezioni quotidiane di matematica, il paese dovrebbe vietarne l uso. Durante l elaborazione dei nuovi materiali di valutazione, si faranno tutti gli sforzi necessari a garantire che i quesiti delle prove non vadano in alcun modo a vantaggio o a svantaggio degli studenti, con o senza calcolatrici. QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Quadro di rifer. mat.: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 35

44 QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Dominio cognitivo di Matematica Classe quarta primaria e terza secondaria di primo grado Per rispondere correttamente agli item dell indagine TIMSS gli studenti devono avere una certa familiarità con i contenuti di matematica oggetto della valutazione, ma devono anche dimostrare di avere un certo numero di abilità cognitive. La descrizione di queste abilità gioca un ruolo cruciale durante lo sviluppo di un indagine come quella del TIMSS 2007, poiché esse sono di estrema importanza nell intento di garantire una copertura adeguata delle abilità cognitive attraverso i domini dei contenuti già delineati. Il primo dominio, conoscenza, riguarda i fatti, le procedure e i concetti che gli studenti devono conoscere, mentre il secondo, applicazione, è incentrato sull abilità degli studenti di applicare nozioni e conoscenze concettuali per risolvere problemi o rispondere a quesiti. Il terzo dominio, ragionamento, va oltre la soluzione di problemi di routine per includere situazioni non familiari, contesti complessi e problemi che richiedono una soluzione in più fasi. Questi tre domini cognitivi sono usati per entrambe le classi, ma il bilanciamento dei tempi delle prove è diverso, e rispecchia la differenza di età e di esperienza degli studenti nelle due classi. Per entrambe le classi ciascun dominio dei contenuti includerà item sviluppati per valutare gli studenti in ciascuno dei tre domini cognitivi. Ad esempio, il dominio numero includerà item di conoscenza, applicazione e ragionamento, così come per gli altri domini dei contenuti. La figura 5 mostra le percentuali dei tempi delle prove dedicate a ciascun dominio cognitivo per entrambe le classi quarta primaria e terza secondaria di primo grado. 36 Quadro di rifer. mat.: Domini cognitivi

45 Figura 5: Percentuali dei tempi per le prove di matematica nel TIMSS 2007 dedicate ai domini cognitivi nelle classi quarta primaria e terza secondaria di primo grado Domini cognitivi Quarta primaria Percentuali Terza sec. I grado Conoscenza 40% 35% Applicazione 40% 40% Ragionamento 20% 25% Conoscenza La facilità a usare la matematica o il ragionamento in situazioni matematiche dipende dalla conoscenza della matematica e dalla familiarità con i concetti matematici. Maggiori sono le conoscenze che uno studente è in grado di ricordare, più estesa sarà la gamma di concetti che ha acquisito, più grandi saranno le sue potenziali capacità di risolvere problemi e sviluppare conoscenze matematiche. Senza l accesso a una base di conoscenza che permetta facilmente di ricordare linguaggio, fatti basilari e convenzioni dei numeri, rappresentazioni simboliche e relazioni spaziali, gli studenti potrebbero ritenere che un ragionamento matematico significativo è impossibile. I fatti includono la conoscenza effettiva che fornisce il linguaggio base della matematica, i fatti matematici essenziali e le proprietà che formano il fondamento del pensiero matematico. Le procedure formano un ponte tra le conoscenze basilari e l uso della matematica per risolvere problemi di routine, specialmente quelli incontrati, da molte persone, nella vita quotidiana. In sostanza, un uso fluido delle procedure implica il ricordo di un insieme di azioni e di come eseguirle. È necessario che gli studenti siano efficienti e precisi nell uso di un certo numero di procedure e strumenti di calcolo. Devono osservare che particolari procedure si possono usare per risolvere intere classi di problemi, non solo singoli problemi. La conoscenza di concetti permette agli studenti di fare collegamenti tra elementi della conoscenza che altrimenti, nella migliore delle ipotesi, potrebbero essere ricordati come fatti isolati. Ciò permette loro di estendere le conoscenze attuali, di giudicare la validità di enunciazioni e metodi matematici e di creare rappresentazioni matematiche. QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Quadro di rifer. mat.: Domini cognitivi 37

46 Il dominio cognitivo considera i seguenti comportamenti: QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA 1. Ricordare Ricordare definizioni, terminologia, proprietà dei numeri, proprietà geometriche e notazioni (ad esempio, a b = ab, a + a + a = 3a). 2. Riconoscere Riconoscere oggetti matematici, forme, numeri ed espressioni. Riconoscere entità matematiche che sono equivalenti (ad esempio, frazioni equivalenti, decimali e percentuali; diversi orientamenti di figure geometriche semplici). 3. Eseguire calcoli Svolgere procedure algoritmiche per +,,, :, o una combinazione di queste con numeri naturali, frazioni decimali e numeri interi. Approssimare numeri per stimare calcoli. Svolgere procedure algebriche di routine. 4. Recuperare Recuperare informazioni da grafici, tabelle o altre fonti; leggere semplici scale. 5. Misurare Usare strumenti di misurazione; usare in modo appropriato unità di misura e stimare misure. 6. Classificare/ Ordinare Classificare/raggruppare oggetti, forme, numeri ed espressioni secondo proprietà comuni; prendere decisioni corrette sull appartenenza a una classe; ordinare numeri e oggetti in base agli attributi. Applicazione Obiettivo centrale, e spesso metodo dell insegnamento della matematica a scuola è la soluzione dei problemi che, insieme alle abilità di supporto (ad esempio, scegliere, rappresentare, modellizzare), mette in gioco nel dominio applicazione soprattutto la conoscenza e la comprensione concettuale. Negli item appartenenti a questo dominio, gli studenti 38 Quadro di rifer. mat.: Domini cognitivi

47 devono applicare la conoscenza matematica di fatti, le abilità e le procedure o la comprensione dei concetti matematici per creare rappresentazioni e risolvere problemi. La rappresentazione di idee costituisce il cuore del pensiero matematico: la comunicazione e l abilità per creare rappresentazioni equivalenti sono fondamentali per riuscire bene in questa disciplina. Le impostazioni dei problemi sono più di routine rispetto a quelli appartenenti al dominio del ragionamento. I problemi di routine normalmente sono esercizi standard per la classe, preparati per fare pratica con metodi o tecniche particolari. Alcuni di questi problemi sono descritti da parole che collocano la situazione in un contesto quasi-reale. Anche se si differenziano per difficoltà, si prevede che ciascuno di questi problemi, libro di testo, sia sufficientemente familiare agli studenti, che dovranno essenzialmente scegliere e applicare le procedure apprese. I problemi possono essere ambientati in situazioni di vita reale oppure possono riguardare soltanto questioni matematiche includendo, ad esempio, espressioni numeriche o algebriche, funzioni, equazioni, figure geometriche o insiemi di dati statistici. Quindi, il risolvere problemi è incluso non solo nel dominio applicazione, con maggior enfasi sugli esercizi più familiari e di routine, ma anche nel dominio ragionamento. Il dominio cognitivo considera i seguenti comportamenti: QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA 1. Scegliere Scegliere un operazione efficiente/ appropriata, un metodo o una strategia per risolvere problemi in cui è presente un algoritmo o un metodo di soluzione noto. 2. Rappresentare Rappresentare informazioni matematiche e dati in diagrammi, tabelle, tavole o grafici e generare rappresentazioni equivalenti di una data entità o relazione matematica. Quadro di rifer. mat.: Domini cognitivi 39

48 QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA 3. Modellizzare Generare un modello appropriato, come un equazione o un diagramma per risolvere un problema di routine. 4. Implementare Seguire ed eseguire una serie di istruzioni matematiche. Disegnare figure e forme, date le specifiche. 5. Risolvere problemi di routine Risolvere problemi di routine (ad esempio, problemi simili a quelli che gli studenti hanno probabilmente incontrato in classe). Ad esempio, usare proprietà geometriche per risolvere problemi. Confrontare e correlare diverse rappresentazioni di dati (classe terza secondaria di primo grado) e usare dati ricavati da diagrammi, tabelle, grafici e mappe per risolvere problemi di routine. Ragionamento Il ragionamento matematico riguarda la capacità di pensare in modo logico e sistematico. Include il ragionamento intuitivo e induttivo basato su schemi e regolarità che si possono usare per arrivare alla soluzione di problemi non di routine. I problemi non di routine sono probabilmente molto poco familiari agli studenti, poiché la loro soluzione implica richieste cognitive ben diverse da quelle necessarie per la soluzione di problemi di routine, anche se gli studenti hanno già appreso le conoscenze e le abilità richieste per la loro soluzione. I problemi non di routine potrebbero essere puramente matematici o potrebbero riguardare la vita reale. Entrambi i tipi di item includono il trasferimento di conoscenze e abilità a nuove situazioni, e le interazioni tra le abilità di ragionamento sono di solito una caratteristica. I problemi che richiedono un ragionamento potrebbero essere risolti in modi diversi, a causa della novità del contesto, della complessità della situazione o perché qualsiasi soluzione del problema richiede numerose operazioni e forse la necessità di attingere a nozioni e conoscenze appartenenti ad aree diverse della matematica. 40 Quadro di rifer. mat.: Domini cognitivi

49 Anche se tra i numerosi comportamenti elencati all interno del dominio ragionamento ci sono quelli in cui si richiede di riflettere e risolvere problemi nuovi o complessi, ciascuno singolarmente rappresenta un prezioso risultato dell insegnamento della matematica, con il potenziale di influenzare a livello più generale il pensiero degli allievi. Ad esempio, il ragionamento include l abilità di osservare e fare congetture. Include inoltre fare deduzioni logiche, basate su specifici presupposti e regole, e giustificare i risultati. Il dominio cognitivo considera i seguenti comportamenti: 1. Analizzare Determinare e descrivere o utilizzare relazioni tra variabili o oggetti in situazioni matematiche; usare il ragionamento proporzionale (classe quarta primaria); scomporre figure geometriche per semplificare la soluzione di un problema; disegnare il reticolo di un determinato solido non familiare; rappresentare trasformazioni di solidi; confrontare e correlare rappresentazioni diverse degli stessi dati (classe quarta primaria) e fare deduzioni valide da determinate informazioni. 2. Generalizzare Estendere il dominio a cui è possibile applicare il risultato del pensiero matematico e la soluzione del problema, riformulando i risultati in termini più generali e applicabili su una scala più ampia. 3. Sintetizzare/ Integrare Combinare (varie) procedure matematiche per stabilire e combinare risultati per produrre un ulteriore risultato. Fare collegamenti tra elementi diversi di conoscenza e rappresentazioni correlate e fare collegamenti tra idee matematiche correlate. QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA Quadro di rifer. mat.: Domini cognitivi 41

50 QUADRO DI RIFERIMENTO DI MATEMATICA 4. Giustificare Fornire una giustificazione per la veridicità o falsità di un affermazione facendo riferimento a risultati o proprietà matematiche. 5. Risolvere problemi non di routine Risolvere problemi in contesti matematici o riguardanti la vita reale molto probabilmente poco familiari agli studenti e applicare procedure matematiche in contesti non familiari o complessi. Usare proprietà geometriche per risolvere problemi non di routine. 42 Quadro di rifer. mat.: Domini cognitivi

51 Capitolo due TIMSS 2007 Scienze Quadro di riferimento SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO

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53 Introduzione Nel mondo odierno, la conoscenza delle scienze è essenziale affinché possiamo operare scelte consapevoli che riguardano noi stessi e il mondo in cui viviamo. Ogni giorno siamo esposti ad un vero e proprio bombardamento di informazioni e per poter essere in grado di distinguere il vero dal falso dobbiamo disporre di strumenti idonei. Per questa ragione è importante accertarsi che gli studenti, che terminano la scuola secondaria, siano in possesso delle conoscenze scientifiche fondamentali, necessarie per poter prendere decisioni informate. Gli alunni nei primi anni di scuola primaria dimostrano: una curiosità naturale per il mondo che li circonda (e per il posto che essi vi occupano), pertanto in questa fascia d età è opportuno avviare l apprendimento delle nozioni di base delle scienze. La conoscenza e la comprensione scientifica si dovrebbero costruire durante tutto il percorso scolastico affinché da adulti, di fronte alla necessità di prendere decisioni riguardanti questioni di natura diversa, quali il trattamento delle malattie, il riscaldamento del pianeta e le applicazioni tecnologiche, si sia in grado di farlo avendo a disposizione solide basi scientifiche. Parallelamente alla matematica, il quadro di riferimento TIMSS 2007 per la valutazione in scienze è organizzato in due dimensioni: una dimensione dei contenuti, in cui vengono specificati i domini o gli argomenti da valutare in scienze (per esempio, biologia, chimica, fisica e scienze della Terra nella terza secondaria di primo grado), e una dimensione cognitiva, in cui vengono specificati i domini o i processi di pensiero da valutare (cioè conoscenza, applicazione e ragionamento). I domini cognitivi descrivono gli insiemi di comportamenti che ci si aspetta dagli studenti quando affrontano contenuti scientifici. I domini dei contenuti e i domini cognitivi sono le basi delle valutazioni TIMSS 2007 per le classi quarta primaria e terza secondaria di primo grado. I domini dei contenuti sono diversi per le due classi, riflettendo la natura e la difficoltà della materia scienze ampiamente insegnata in ciascuna classe. Per la classe quarta primaria è prevista una maggiore enfasi su scienze della vita, mentre per la terza secondaria di SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Quadro di rifer. scienze: Introduzione 45

54 primo grado su biologia. Nella classe terza secondaria di primo grado, la fisica e la chimica vengono valutate come domini dei contenuti distinti e ricevono un enfasi maggiore rispetto alla quarta primaria, in cui vengono valutate come dominio dei contenuti unico: scienze fisiche. Il quadro di riferimento cognitivo, invece, è identico per entrambe le classi e comprende una serie di processi cognitivi coinvolti nell apprendimento dei concetti e delle conoscenze scientifiche e nella partecipazione a indagini scientifiche, proprio durante gli anni della scuola primaria e della scuola secondaria di primo grado. La figura 6 mostra le percentuali dei tempi delle prove dedicate a ciascun dominio dei contenuti e a ciascun dominio cognitivo di scienze, per le valutazioni nelle classi quarta primaria e terza secondaria di I grado. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Figura 6: Percentuali dei tempi per le prove di scienze nel TIMSS 2007 dedicate al dominio dei contenuti e al dominio cognitivo nelle classi quarta primaria e terza secondaria di I grado Domini dei contenuti della quarta primaria Percentuali Scienze della vita 45% Scienze fisiche 35% Scienze della Terra 20% Domini dei contenuti della terza sec. I grado Percentuali Biologia 35% Chimica 20% Fisica 25% Scienze della Terra 20% Domini cognitivi Percentuali Classe quarta primaria Classe terza sec. di I grado Conoscenza 40% 30% Applicazione 35% 35% Ragionamento 25% 35% I domini dei contenuti e i domini cognitivi per la valutazione in scienze verranno illustrati dettagliatamente nelle sezioni seguenti. Verranno presentati prima i domini dei contenuti, seguiti da quelli per la terza secondaria di primo grado, ed infine i domini cognitivi, applicabili a entrambe le classi. Nell appendice C sono riportati alcuni esempi di quesiti e di compiti di scienze. 46 Quadro di rifer. scienze: Introduzione

55 Domini dei contenuti di scienze Classe quarta primaria L indagine TIMSS riconosce che l organizzazione dei curricula di scienze differisce tra i vari paesi. Nonostante ciò, per gli scopi della valutazione TIMSS 2007 in quarta primaria, nel definire i contenuti di scienze si sono scelti i tre principali domini (scienze della vita, scienze fisiche e scienza della terra) che coprono la maggior parte degli argomenti previsti nei curricola dei diversi paesi. Occorre notare che in alcuni paesi gli argomenti inclusi in questi domini dei contenuti si possono insegnare in aree disciplinari diverse, ad esempio in geografia. I domini dei contenuti vengono illustrati nella Figura 7, insieme alla percentuale dei tempi prevista per ciascun dominio. Figura 7: Percentuali dei tempi per le prove di scienze nel TIMSS 2007 dedicate ai domini dei contenuti della classe quarta primaria Domini dei contenuti della quarta primaria Percentuali Scienze della vita 45% SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Scienze fisiche 35% Scienze della Terra 20% Ciascun dominio di contenuti ha diverse aree di argomenti; ciascuna area è presentata come un elenco di obiettivi perseguiti dai programmi di scienze nella maggioranza dei paesi partecipanti. Le sezioni seguenti descrivono ciascun dominio di contenuti di scienze, forniscono un riepilogo delle aree di argomenti da includere in ciascun dominio e per ciascun area indicano una serie di obiettivi per la valutazione. Questi obiettivi vengono indicati come comportamenti sollecitati dalle prove, che esemplificano le conoscenze e le abilità attese per gli studenti della quarta primaria. Scienze della vita Le scienze della vita includono la comprensione delle caratteristiche e dei processi vitali degli esseri viventi, delle relazioni tra loro Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - quarta primaria 47

56 e dell interazione con l ambiente. Le aree di argomenti sono le seguenti: caratteristiche e processi vitali degli esseri viventi; cicli di vita, riproduzione ed ereditarietà; interazione con l ambiente; ecosistemi; salute dell uomo. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO La conoscenza delle caratteristiche e dei processi vitali degli esseri viventi è fondamentale nello studio delle scienze della vita. Pertanto, gli studenti della quarta primaria dovrebbero essere in grado di distinguere tra esseri viventi e non viventi, di confrontare e di contrapporre le caratteristiche fisiche e comportamentali dei principali gruppi dei comuni organismi, e di correlare le strutture del corpo di tali organismi alla loro funzione. Gli studenti dovrebbero conoscere e saper confrontare i cicli di vita di organismi quali la farfalla e la rana; tuttavia, nell ambito della riproduzione e dell ereditarietà, la conoscenza è limitata ad una comprensione essenziale del fatto che la riproduzione avviene fra organismi della stessa specie e della stretta somiglianza della prole ai propri genitori. Gli studenti dovrebbero saper associare le caratteristiche fisiche e i modelli comportamentali delle piante e degli animali all ambiente in cui vivono e fornire esempi di caratteristiche fisiche e comportamentali che rendono alcune piante e alcuni animali particolarmente adatti a determinati ambienti. Inoltre, gli studenti dovrebbero dimostrare una conoscenza elementare delle risposte del corpo alle condizioni esterne. Lo studio degli ecosistemi è essenziale per comprendere l interdipendenza degli organismi viventi e la loro relazione con l ambiente fisico. Si ritiene che i concetti fondamentali relativi agli ecosistemi, incluso il flusso di energia e l interazione dei fattori biotici e abiotici, siano presenti nel curricolo di scienze della scuola primaria. Si può dimostrare la comprensione degli studenti attraverso le descrizioni delle relazioni specifiche tra piante e animali che condividono ecosistemi comuni. Ci si aspetta, inoltre, dagli studenti della quarta 48 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - quarta primaria

57 primaria una comprensione del modo in cui il comportamento degli esseri umani può influire sull ambiente, specialmente in relazione all inquinamento. Infine, si prevede che abbiano una conoscenza base dei seguenti argomenti: salute, nutrizione e malattie degli esseri umani. Dovrebbero dimostrare familiarità con le comuni malattie trasmissibili e saper porre in relazione le abitudini personali e alimentari con gli effetti sulla salute. Scienze della vita: caratteristiche e processi vitali degli esseri viventi 1. Distinguere tra esseri viventi e non viventi; identificare le caratteristiche comuni degli esseri viventi (movimento, necessità fondamentale di aria, di cibo e di acqua, riproduzione, crescita e risposta agli stimoli). 2. Confrontare e contrapporre le caratteristiche fisiche e comportamentali dei principali gruppi di organismi (per es. insetti, uccelli, mammiferi, piante) e identificare o fornire esempi di piante e di animali appartenenti a tali gruppi. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO 3. Porre in relazione le principali strutture del corpo degli esseri umani e degli altri organismi (piante e animali) con la loro funzione (per es. la digestione avviene nello stomaco, i denti frantumano il cibo, le ossa sostengono il corpo, i polmoni aspirano ossigeno, le radici delle piante assorbono acqua, le foglie producono cibo). Scienze della vita: cicli di vita, riproduzione ed ereditarietà 1. Tracciare le fasi generali nel ciclo di vita delle piante (germinazione, crescita e sviluppo, riproduzione, dispersione dei semi) e degli animali (nascita, crescita e sviluppo, riproduzione e morte); conoscere e confrontare i cicli di vita di organismi comuni (per es. esseri umani, farfalle, rane, piante e zanzare). 2. Riconoscere che le piante e gli animali si riproducono all interno della propria specie e generano discendenti con caratteristiche molto simili alle proprie. Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - quarta primaria 49

58 Scienze della vita: interazioni con l ambiente 1. Associare le caratteristiche fisiche delle piante e degli animali con gli ambienti in cui vivono; identificare o fornire esempi di alcune caratteristiche fisiche o comportamentali di piante e di animali che li rendono maggiormente adatti alla sopravvivenza in determinati ambienti e spiegarne le ragioni (per es. cambiamento di colore, foltezza della pelliccia, letargo, migrazione). 2. Descrivere le azioni del corpo in risposta alle condizioni esterne (per es. calore, freddo, pericolo) e alle attività (per es. esercizio fisico). SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Scienze della vita: ecosistemi 1. Comprendere che le piante hanno bisogno del Sole per prodursi il cibo, mentre gli animali utilizzano le piante o gli altri animali come cibo; riconoscere che tutte le piante e gli animali hanno bisogno di cibo come fonte di energia per le attività e di materia prima per accrescersi e ristabilirsi. 2. Spiegare le relazioni in una determinata comunità (per es. foresta, pozza formata dalle maree) basate su catene alimentari semplici, usando le piante e gli animali comuni, e le relazioni predatore - preda. 3. Illustrare in che modo il comportamento umano può avere un effetto positivo o negativo sull ambiente; fornire descrizioni generali ed esempi degli effetti dell inquinamento su: esseri umani, piante, animali e propri ambienti, e dei modi per prevenire o ridurre l inquinamento. Scienze della vita: salute dell uomo 1. Riconoscere le modalità di trasmissione delle comuni malattie contagiose (per es. raffreddore, influenza); identificare i segni di salute o di malattia, e alcuni metodi di prevenzione e cura delle malattie. 2. Descrivere le modalità di mantenersi in buona salute, che comprendono la necessità di una dieta bilanciata, 50 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - quarta primaria

59 l identificazione di fonti di cibo semplice (per es. frutta, verdura e cereali), e gli effetti delle abitudini personali sulla salute (per es. esercizio fisico regolare, dieta nutriente). Scienze fisiche Le scienze fisiche comprendono i concetti relativi alla materia e all energia e argomenti di chimica e di fisica molto elementare. Poiché gli studenti della quarta primaria hanno soltanto una conoscenza molto elementare della chimica, pertanto il quadro di riferimento pone maggiormente in rilievo i concetti di fisica. Le aree di argomenti sono le seguenti: classificazione e proprietà della materia; stati fisici e trasformazioni nella materia; fonti di energia, calore e temperatura; luce e suono; elettricità e magnetismo; forze e moto. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Nell area classificazione della materia, gli studenti della quarta primaria dovrebbero saper confrontare o classificare oggetti e materiali in base alle proprietà fisiche e correlare tali proprietà al loro utilizzo. Gli studenti dovrebbero inoltre possedere una conoscenza pratica elementare della formazione dei miscugli e delle soluzioni acquose. In generale, gli studenti di questa classe hanno soltanto una conoscenza limitata degli stati fisici e delle trasformazioni della materia da una forma all altra (solida, liquida e gassosa). Pur non prevedendo una conoscenza generale sui cambiamenti di stato della materia, gli studenti dovrebbero tuttavia sapere che l acqua può esistere in tutte e tre le forme e può passare da una forma all altra per riscaldamento o per raffreddamento. Gli studenti dovrebbero inoltre saper identificare nei materiali comuni dei cambiamenti che producono altri materiali con differenti proprietà, pur non conoscendo in che modo questi cambiamenti sono connessi alle trasformazioni chimiche. Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - quarta primaria 51

60 SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO I concetti connessi a: fonti di energia, calore e temperatura vengono valutati ad un livello molto elementare. Gli studenti dovrebbero saper identificare le fonti di energia comuni e avere una qualche comprensione del flusso di calore basata su processi fisici osservabili. La conoscenza da parte degli studenti della luce e del suono verrà valutata attraverso l identificazione di sorgenti luminose comuni, il collegamento di fenomeni fisici familiari al comportamento della luce e il riconoscimento che il suono è prodotto da vibrazioni. Nell area dell elettricità e del magnetismo, gli studenti dovrebbero avere qualche nozione di circuito elettrico completo e qualche conoscenza pratica dei magneti e del loro utilizzo. Dovrebbero inoltre cogliere in modo intuitivo l idea di forza collegata al movimento, come la forza di gravità sugli oggetti che cadono e le forze di spinta/ trazione. Nella classe quarta primaria, si possono anche valutare le conoscenze sulla misurazione del peso degli oggetti mediante oggetti che galleggiano o oggetti su una bilancia. Scienze fisiche: classificazione e proprietà della materia 1. Confrontare o classificare oggetti e materiali in base alle proprietà fisiche (per es. peso/massa, forma, volume, colore, durezza, struttura, odore, sapore, attrazione magnetica). 2. Identificare le proprietà fondamentali dei metalli e porle in relazione al loro utilizzo (per es. conducono calore ed elettricità, sono duri, sono lucenti, possono essere fusi). 3. Identificare o descrivere i miscugli in base all aspetto fisico; dimostrare di sapere che i miscugli possono essere separati in base alle loro proprietà osservabili delle parti che li compongono (per es. dimensione, forma, colore, attrazione magnetica delle particelle). 4. Identificare proprietà e usi comuni dell acqua (per es. solvente, refrigerante, fonte di calore) in ciascuna forma. 5. Fornire esempi di materiali che si sciolgono o che non si sciolgono nell acqua; nonché identificare le condizioni comuni che aumentano la quantità di materiale sciolto o la velocità di scioglimento (acqua calda, mescolamento, particelle piccole). 52 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - quarta primaria

61 Scienze fisiche: stati fisici e trasformazioni nella materia 1. Riconoscere che la materia esiste in tre stati principali (solido, liquido e gassoso) e descrivere le differenze nelle proprietà fisiche osservabili dei solidi, dei liquidi e dei gas in termini di forma e di volume. 2. Riconoscere che la materia può essere trasformata da uno stato all altro per riscaldamento o per raffreddamento e descrivere queste trasformazioni con termini familiari (fusione, congelamento, ebollizione, evaporazione, condensazione). 3. Identificare alcune trasformazioni comuni nei materiali che producono altri materiali con caratteristiche diverse (per es. decomposizione della materia animale o vegetale, combustione, arrugginimento, cottura). Scienze fisiche: fonti di energia, calore e temperatura 1. Identificare le fonti di energia comuni (per es. vento, Sole, elettricità, combustione del carburante, acqua in movimento, cibo); conoscere alcuni usi pratici dell energia. 2. Riconoscere che il calore si trasmette da un oggetto caldo a un oggetto freddo e provoca il cambiamento di temperatura e di volume dei materiali; identificare i materiali comuni che conducono il calore meglio di altri; riconoscere la relazione tra le misurazioni della temperatura e il grado di calore o di freddezza di un oggetto. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Scienze fisiche: luce e suono 1. Identificare le sorgenti comuni di luce (per es. lampadina, fiamma, Sole); e porre in relazione i fenomeni fisici comuni con la presenza/assenza della luce e con il suo comportamento (per es. comparsa di arcobaleni, colori creati dalle bolle di sapone, formazione di ombre, visibilità degli oggetti, specchi). 2. Riconoscere che il suono è prodotto da vibrazioni. Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - quarta primaria 53

62 Scienze fisiche: elettricità e magnetismo 1. Identificare un circuito elettrico completo usando batterie, lampadine, fili e altri componenti comuni che conducono elettricità. 2. Comprendere che i magneti hanno i poli nord e sud, che poli uguali si respingono e poli opposti si attraggono e che i magneti si possono usare per attrarre altri oggetti o materiali. Scienze fisiche: forze e moto SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO 1. Identificare forze comuni che causano lo spostamento degli oggetti (per es. forza di gravità sugli oggetti che cadono, spingere/tirare). 2. Descrivere in che modo è possibile determinare il peso relativo degli oggetti usando una bilancia; porre in relazione il peso* di oggetti diversi alla loro capacità di galleggiare o di affondare. * La conoscenza del concetto di densità e della distinzione tra peso e massa non è prevista per la classe quarta primaria. A questo livello, è possibile valutare la conoscenza del galleggiamento da parte degli studenti, usando oggetti di dimensione equivalente ma di differente peso/massa. Scienze della Terra Le scienze della Terra riguardano lo studio della Terra e della sua posizione nel sistema solare. Data l impossibilità di costruire un unico curricolo di scienze della Terra valido per tutti i paesi, il quadro di riferimento TIMSS 2007 identifica le seguenti aree di argomenti considerate universalmente importanti per gli studenti di quarta primaria per comprendere il pianeta in cui vivono e il posto che esso occupa nel sistema solare: struttura, caratteristiche fisiche e risorse della Terra; processi, cicli e storia della Terra; la Terra nel sistema solare. Gli studenti della classe quarta primaria dovrebbero avere una conoscenza generale della struttura e delle caratteristiche fisiche della Terra. Dovrebbero conoscere che la Terra solida è composta di 54 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - quarta primaria

63 rocce, sabbia e suolo, e che la maggior parte della superficie terrestre è coperta dall acqua. Gli studenti dovrebbero inoltre avere una qualche conoscenza degli usi e della conservazione delle risorse della Terra, quali il suolo e l acqua dolce. A questo livello scolastico, la valutazione delle conoscenze dell atmosfera da parte degli studenti è limitata a dimostrare la presenza dell acqua e l importanza dell aria per la sopravvivenza degli esseri viventi. Inoltre, essi dovrebbero conoscere le caratteristiche comuni del paesaggio terrestre. Nell area dei processi, dei cicli e della storia della Terra, gli studenti della quarta primaria dovrebbero saper descrivere, in termini di cambiamenti osservabili, alcuni processi che includono il movimento dell acqua, la formazioni delle nubi e i cambiamenti giornalieri o stagionali delle condizioni meteorologiche. La valutazione della conoscenza della storia della Terra nella classe quarta primaria è alquanto limitata. Tuttavia, gli studenti di questo livello dovrebbero sapere che i fossili trovati nelle rocce sono i resti di piante ed animali vissuti molto tempo fa. Gli studenti della classe quarta primaria dovrebbero mostrare una qualche conoscenza della posizione della Terra nel sistema solare, basata sulle osservazioni dei cambiamenti sulla Terra e nel cielo. In particolare, dovrebbero avere familiarità con i movimenti della Terra e saper collegare i cambiamenti periodici giornalieri osservabili sulla Terra con la rotazione sul suo asse e rispetto al Sole. Dovrebbero inoltre saper disegnare o descrivere le fasi della Luna. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Scienze della Terra: struttura, caratteristiche fisiche e risorse della Terra 1. Identificare le sostanze che compongono la superficie terrestre (per es. rocce, minerali, sabbia e suolo), sapere dove si trovano queste sostanze e confrontare alcune delle loro caratteristiche fisiche con il loro utilizzo. 2. Riconoscere che la maggior parte della superficie della Terra è coperta d acqua; descrivere le ubicazioni e i tipi di acqua presenti sulla Terra (per es. acqua salata negli oceani/mari, acqua dolce nei laghi, nei fiumi, nelle nubi, nella neve, nelle calotte di ghiaccio, negli iceberg). Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - quarta primaria 55

64 SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO 3. Dimostrare l esistenza e la natura dell aria, compreso il fatto che l aria contiene acqua (per es. formazione di nubi, formazione di rugiada, evaporazione di stagni); fornire o identificare esempi di uso dell aria e riconoscerne l importanza per la vita. 4. Identificare o descrivere le caratteristiche comuni del paesaggio terrestre (per es. montagne, pianure, fiumi, deserti) e collegarle con il loro utilizzo da parte dell uomo (per es. agricoltura, irrigazione, sviluppo del terreno). 5. Identificare alcune risorse della Terra che vengono utilizzate nella vita quotidiana (per es. acqua, suolo, legno, minerali, carburante, cibo); spiegare l importanza di usare queste risorse in modo appropriato. Scienze della Terra: processi, cicli e storia della Terra 1. Descrivere il movimento dell acqua sulla superficie terrestre (per es. fiumi o torrenti che scorrono dalle montagne agli/i oceani/mari o ai laghi); mettere in relazione la formazione delle nubi, della pioggia o della neve ad un cambiamento di stato dell acqua. 2. Descrivere i cambiamenti delle condizioni meteorologiche giorno dopo giorno o nel corso delle stagioni in termini di: temperatura, precipitazioni (pioggia o neve), nubi e vento. 3. Riconoscere che i fossili, trovati nelle rocce, sono i resti di animali e piante che vissero sulla Terra molto tempo fa. La Terra nel sistema solare 1. Descrivere il sistema solare come un gruppo di pianeti (inclusa la Terra), ognuno dei quali ruota intorno al Sole; riconoscere che la Luna ruota intorno alla Terra; disegnare o descrivere le fasi della Luna; identificare il Sole come la sorgente di calore e di luce per il sistema solare. 2. Porre in relazione le caratteristiche periodiche giornaliere osservate sulla Terra con la rotazione della Terra sul suo asse e in relazione al Sole (per es. giorno e notte, aspetto delle ombre). 56 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - quarta primaria

65 Domini dei contenuti di scienze Classe terza secondaria di I grado I contenuti delle scienze coperti nella valutazione per la terza secondaria di I grado, sono definiti da quattro domini: biologia, chimica, fisica, e scienze della Terra. È importante notare, tuttavia, che in una valutazione internazionale, qual è l indagine TIMSS, l organizzazione degli argomenti di scienze in questi domini può non corrispondere alla struttura dell insegnamento delle scienze in tutti i paesi. In molti paesi, infatti, le scienze sono insegnate come scienze generali o scienze integrate, mentre in altri sono insegnate come materie distinte, ad esempio biologia, fisica e chimica. In alcuni paesi, inoltre, alcuni argomenti inclusi nel quadro di riferimento TIMSS 2007 per le scienze potrebbero essere insegnati in altre materie, ad esempio in educazione sanitaria, in sociologia o in geografia. I domini dei contenuti vengono illustrati nella Figura 8, insieme alla percentuale dei tempi dedicata a ciascun dominio. Figura 8: Percentuali dei tempi per le prove di scienze nel TIMSS 2007 per le scienze dedicate ai domini dei contenuti nella classe terza secondaria di I grado SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Domini dei contenuti della terza sec. I grado Percentuali Biologia 35% Chimica 20% Fisica 25% Scienze della Terra 20% Ciascun dominio di contenuti ha numerose aree di argomenti, ognuna delle quali viene presentata come un elenco di obiettivi inclusi nel curriculo di scienze della maggior parte dei paesi partecipanti all indagine. Le sezioni seguenti descrivono ciascun dominio di contenuti di scienze, forniscono un riepilogo delle aree di argomenti da includere in ciascun dominio e per ciascun area indicano una serie Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 57

66 di obiettivi per la valutazione. Questi obiettivi vengono indicati come comportamenti sollecitati dalle prove, che esemplificano le conoscenze e le abilità attese per gli studenti della terza secondaria di I grado. Biologia La biologia include la comprensione da parte degli studenti della struttura, dei processi vitali, della diversità e della interdipendenza degli organismi viventi, ovvero caratteristiche, classificazione e processi vitali degli organismi; cellule e loro funzioni; SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO cicli di vita, riproduzione ed ereditarietà; diversità, adattamento e selezione naturale; ecosistemi; salute dell uomo. Gli studenti della classe terza secondaria di I grado dovrebbero saper indicare le caratteristiche che definiscono i gruppi tassonomici principali e classificare gli organismi in base a queste caratteristiche. Dovrebbero inoltre saper individuare gli organi più importanti e correlare la struttura e la funzione degli organi e dei sistemi di organi ai processi biologici fondamentali. Gli studenti dovrebbero possedere una comprensione base delle cellule e della loro funzione, dimostrata dalla capacità di descrivere la loro costituzione ed identificare le strutture cellulari collegandole alla loro funzione. Dovrebbero inoltre saper spiegare in che modo alcuni processi biologici, come la fotosintesi e la respirazione, sono necessari per la vita. Gli studenti dovrebbero saper distinguere tra crescita e sviluppo nei diversi organismi. Essi dovrebbero inoltre saper confrontare la riproduzione sessuata e asessuata in termini di processi biologici a livello cellulare, compresa l idea di ereditarietà che implica il passaggio di materiale genetico dal genitore/i alla prole. Gli studenti di questa classe dovrebbero avere una qualche conoscenza della diversità, dell adattamento e della selezione naturale 58 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

67 tra gli organismi. Essi dovrebbero comprendere le specie moderne in termini di somiglianza di caratteristiche e di capacità di riproduzione in una popolazione di organismi imparentati. Dovrebbero inoltre saper mettere in relazione la diversità delle caratteristiche con la sopravvivenza o l estinzione delle specie negli ambienti che cambiano. Gli studenti dovrebbero iniziare ad esaminare le prove relative alla storia e ai cambiamenti nel tempo delle forme di vita sulla Terra, confrontando specie viventi con resti fossili. Lo studio degli ecosistemi è essenziale per comprendere l interdipendenza degli organismi viventi e la loro relazione con l ambiente fisico. Nella terza secondaria di I grado, gli studenti dovrebbero mostrare di conoscere a livello introduttivo l interdipendenza tra le popolazioni degli organismi, che mantiene l equilibrio in un ecosistema. Essi dovrebbero rappresentare il flusso di energia in un ecosistema, riconoscere il ruolo degli organismi nel riutilizzo dei materiali e prevedere gli effetti dei cambiamenti negli ecosistemi. Gli effetti delle attività umane sugli ecosistemi costituiscono un aspetto importante della comprensione dell interdipendenza fra gli organismi viventi e l ambiente. Gli studenti della terza secondaria di I grado dovrebbero dimostrare di conoscere la salute, la nutrizione e le malattie dell uomo. Dovrebbero conoscere alcune cause delle malattie, mostrare di conoscere i meccanismi di infezione e trasmissione e conoscere l importanza del sistema immunitario. Essi dovrebbero inoltre saper descrivere il ruolo di determinate sostanze nutrienti nel funzionamento del corpo umano. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Biologia: caratteristiche, classificazione e processi vitali degli organismi 1. Indicare le caratteristiche distintive che differenziano i gruppi tassonomici principali e gli organismi al loro interno e classificare gli organismi in base ad una varietà di caratteristiche fisiche e comportamentali. 2. Individuare gli organi più importanti nel corpo umano, identificare i componenti dei sistemi di organi, confrontare e contrapporre gli organi e i sistemi di organi negli esseri umani e negli altri organismi. 3. Collegare la struttura e la funzione degli organi e dei sistemi di organi ai processi basilari biologici richiesti per mantenere Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 59

68 la vita (sensoriale, digestivo, muscolare e dello scheletro, circolatorio, nervoso, respiratorio, escretore, riproduttivo). 4. Spiegare in che modo operano le azioni biologiche in risposta a specifici cambiamenti esterni ed interni per mantenere stabili le condizioni del corpo (per es. traspirazione al caldo, brividi al freddo, aumento del battito cardiaco durante l attività fisica). Biologia: cellule e loro funzioni SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO 1. Descrivere la costituzione cellulare di tutti gli organismi viventi (sia unicellulari che pluricellulari), spiegare che le cellule svolgono le funzioni vitali e si sottopongono alla divisione cellulare quando gli organismi crescono o si ristabiliscono e che i tessuti, gli organi e i sistemi di organi sono formati da gruppi di cellule con strutture e funzioni specializzate. 2. Identificare le strutture cellulari e alcune funzioni degli organelli cellulari (parete cellulare, membrana cellulare, nucleo, citoplasma, cloroplasto, mitocondrio, vacuoli); confrontare le cellule vegetali con quelle animali. 3. Descrivere il processo di fotosintesi che si svolge nelle cellule vegetali (necessità di luce, biossido di carbonio, acqua e clorofilla, produzione di cibo e rilascio di ossigeno). 4. Descrivere il processo di respirazione che si svolge nelle cellule vegetali e animali (il bisogno di ossigeno, la scomposizione del cibo per produrre energia e il rilascio di biossido di carbonio/anidride carbonica). Biologia: cicli di vita, riproduzione ed ereditarietà 1. Confrontare e contrapporre la crescita e lo sviluppo di organismi diversi (per es. esseri umani, piante, uccelli, insetti). 2. Spiegare che la riproduzione (asessuata o sessuata) avviene in tutti gli organismi viventi ed è importante per la sopravvivenza della specie; confrontare e contrapporre i 60 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

69 processi biologici della riproduzione asessuata e sessuata in termini generali (per es. la divisione cellulare che produce una discendenza identica rispetto alla combinazione di uova e sperma che produce una discendenza simile ma non identica ai genitori); indicare i vantaggi e gli svantaggi di ciascun tipo di riproduzione. 3. Collegare l ereditarietà dell aspetto con la trasmissione del materiale genetico contenuto nelle cellule del genitore/i alla prole; distinguere le caratteristiche ereditate da quelle fisiche o comportamentali acquisite o apprese. Biologia: diversità, adattamento e selezione naturale 1. Mettere in relazione la sopravvivenza o l estinzione delle diverse specie con la variazione delle caratteristiche fisiche/ comportamentali di una popolazione e con il successo riproduttivo in ambienti che cambiano. 2. Riconoscere i differenti intervalli temporali di esistenza sulla Terra dei principali gruppi di organismi (per es. esseri umani, rettili, pesci, piante); descrivere in che modo le somiglianze e le differenze tra le specie viventi e i fossili dimostrino i cambiamenti che si sono verificati nel tempo negli esseri viventi. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Biologia: ecosistemi 1. Descrivere il flusso di energia in un ecosistema (il ruolo della fotosintesi e della respirazione, e l immagazzinamento del cibo o dei prodotti energetici negli organismi); identificare i vari organismi come produttori, consumatori e decompositori; disegnare o interpretare piramidi alimentari o diagrammi di catene alimentari. 2. Descrivere il ruolo degli organismi nel riutilizzo dei materiali (per es. ossigeno, biossido di carbonio, acqua) sulla superficie terrestre, la decomposizione degli organismi e il successivo riutilizzo degli elementi nell ambiente. Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 61

70 SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO 3. Spiegare in un ecosistema l interdipendenza delle popolazioni di organismi in termini di effetti sulla competizione e sulla predazione; identificare i fattori che possono limitare le dimensioni di una popolazione (per es. malattie, predatori, risorse alimentari, siccità); prevedere gli effetti dei cambiamenti in un ecosistema (per es. clima, riserve idriche, riserve alimentari, variazioni demografiche, migrazione) sulle risorse disponibili e sull equilibrio tra le popolazioni. 4. Riconoscere che la popolazione umana nel mondo sta aumentando e identificarne le ragioni (per es. progressi nella medicina, misure sanitarie); discutere degli effetti della crescita demografica sull ambiente. 5. Descrivere l impatto delle calamità naturali (per es. terremoti, smottamenti, incendi, eruzioni vulcaniche, inondazioni, tempeste) sugli esseri umani, sugli animali selvatici, e sull ambiente. Biologia: salute dell uomo 1. Descrivere le cause delle comuni malattie infettive (per es. influenza, morbillo, mal di gola, AIDS), le modalità d infezione o di trasmissione, la prevenzione e l importanza della resistenza naturale del corpo (immunità) e della sua capacità di guarigione. 2. Spiegare l importanza della dieta, dell igiene, dell esercizio fisico e dello stile di vita per mantenersi in salute e per prevenire le malattie (per es. cardiopatia, diabete, tumore cutaneo, tumore ai polmoni); identificare le fonti alimentari e il ruolo delle sostanze nutrienti in una dieta equilibrata (vitamine, minerali, proteine, carboidrati, grassi). Chimica Nell area della chimica, la valutazione verterà sulla comprensione da parte degli studenti dei concetti che riguardano i seguenti argomenti: classificazione e composizione della materia; proprietà della materia; trasformazione chimica. 62 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

71 Nella classe terza secondaria di I grado, gli studenti dovrebbero saper classificare le sostanze in base alle proprietà fisiche caratteristiche e sapere che tali sostanze possono essere raggruppate secondo proprietà chimiche e fisiche simili. Essi dovrebbero distinguere tra elementi, composti e miscugli, in termini di composizione. Dovrebbero, inoltre, possedere una comprensione elementare della struttura particellare della materia in termini di atomi e molecole. Gli studenti dovrebbero avere una chiara comprensione delle proprietà della materia. Essi dovrebbero descrivere i metodi di separazione dei miscugli in base alle loro proprietà fisiche; definire le soluzioni; riconoscere i fattori che influenzano la velocità di scioglimento dei materiali. Gli studenti dovrebbero inoltre dimostrare di conoscere alcune proprietà e utilizzi dei metalli e dell acqua, e saper confrontare le proprietà di acidi e di basi. Nell area della trasformazione chimica, gli studenti dovrebbero riconoscere le differenze fra trasformazioni chimiche e fisiche e dimostrare una conoscenza basilare della conservazione della materia durante tali trasformazioni. Gli studenti dovrebbero inoltre riconoscere la necessità di ossigeno nell arrugginimento e nella combustione e la relativa tendenza delle sostanze comuni a subire questo tipo di reazioni. Inoltre, dovrebbero saper identificare le comuni reazioni che assorbono o rilasciano calore. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Chimica: classificazione e composizione della materia 1. Classificare o confrontare sostanze secondo proprietà fisiche caratteristiche che si possono dimostrare o misurare (per es. densità, conducibilità termica o elettrica, solubilità, punto di fusione o di ebollizione, proprietà magnetiche). 2. Riconoscere che le sostanze si possono raggruppare secondo proprietà chimiche e fisiche simili; descrivere le proprietà dei metalli che li distinguono dai non metalli. 3. Distinguere tra sostanze pure (elementi e composti) e miscugli (omogenei ed eterogenei) in base alla loro formazione e composizione, e fornire o identificare esempi di ciascuno di essi (solidi, liquidi, gas). Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 63

72 4. Descrivere la struttura della materia in termini di particelle, includendo le molecole come combinazioni di atomi (per es. H 2 O, O 2, CO 2 ) e gli atomi in quanto composti da particelle subatomiche (elettroni che circondano un nucleo contenente protoni e neutroni). Chimica: proprietà della materia SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO 1. Selezionare o descrivere i metodi fisici per separare i miscugli nei rispettivi componenti (per es. filtraggio, distillazione, sedimentazione, separazione magnetica, galleggiamento, dissoluzione). 2. Definire le soluzioni in termini di sostanze (soluti solidi, liquidi o gassosi) sciolte in un solvente, applicare la conoscenza della relazione tra concentrazione o diluizione e le quantità di soluto o solvente; nonché dell effetto di fattori quali la temperatura, il mescolamento e la dimensione delle particelle sulla velocità di scioglimento dei materiali. 3. Collegare il comportamento e gli usi dell acqua alle sue proprietà fisiche (per es. punto di fusione e punto di ebollizione, capacità di sciogliere numerose sostanze, proprietà termiche, espansione in seguito a congelamento). 4. Confrontare le proprietà dei comuni acidi e delle comuni basi (gli acidi hanno un sapore aspro e reagiscono con i metalli; le basi generalmente hanno un sapore amaro e sono scivolosi al tatto; gli acidi e le basi forti sono corrosivi; sia gli acidi che le basi si sciolgono in acqua e reagiscono con gli indicatori per produrre cambiamenti di colore; gli acidi e le basi si neutralizzano a vicenda). Chimica: trasformazione chimica 1. Distinguere i cambiamenti chimici d quelli fisici in termini di trasformazione (reazione) di una o più sostanze pure (reagenti) in sostanze pure diverse (prodotti); dimostrare che è avvenuta una trasformazione chimica tramite esempi comuni (per es. cambiamento di temperatura, produzione di gas, cambiamento di colore, emissione di luce). 64 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

73 2. Riconoscere che la massa si conserva durante una trasformazione chimica. 3. Riconoscere la necessità di ossigeno nelle comuni reazioni di ossidazione (combustione, arrugginimento); confrontare la relativa tendenza delle sostanze comuni a subire tali reazioni (per es. combustione della benzina rispetto all acqua, corrosione dell acciaio rispetto all alluminio). 4. Riconoscere che alcune reazioni chimiche rilasciano calore mentre altre lo assorbono; classificare le trasformazioni chimiche comuni come rilascio o assorbimento di calore (per es. combustione, neutralizzazione, cottura). Fisica In fisica, la comprensione da parte degli studenti dei concetti connessi all energia e ai processi fisici verrà valutata nelle seguenti aree di argomenti: stati fisici e trasformazioni nella materia; trasformazioni di energia, calore e temperatura; SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO luce; suono; elettricità e magnetismo; forze e moto. Gli studenti della classe terza secondaria di I grado dovrebbero saper descrivere i processi coinvolti nei cambiamenti di stato ed iniziare a collegare gli stati della materia alla distanza e al movimento tra le particelle. Essi inoltre dovrebbero saper dimostrare la comprensione della conservazione della massa durante le trasformazioni fisiche. Per questo livello scolastico si valutano anche i concetti collegati alle trasformazioni di energia, al calore e alla temperatura. Gli studenti dovrebbero saper identificare forme diverse di energia, descrivere semplici trasformazioni di energia e applicare il principio della conservazione dell energia totale nelle situazioni pratiche. Gli studenti Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 65

74 SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO dovrebbero inoltre riconoscere il calore come trasferimento di energia e collegare la temperatura al movimento o alla velocità delle particelle. Gli studenti della terza secondaria di I grado dovrebbero conoscere alcune proprietà di base della luce e la sua interazione con la materia; utilizzare elementi di ottica geometrica per risolvere problemi pratici; nonché collegare l aspetto e il colore degli oggetti alle proprietà della luce. Gli studenti dovrebbero inoltre riconoscere le caratteristiche del suono e alcune delle sue proprietà. Nell area dell elettricità e del magnetismo, la valutazione della comprensione dell elettricità, da parte degli studenti, prevede il flusso della corrente nei circuiti completi, gli schemi di circuiti semplici e la relazione tra corrente e tensione nei circuiti. Essi inoltre dovrebbero essere in grado di descrivere le proprietà e le forze dei magneti permanenti, nonché le caratteristiche essenziali e gli usi degli elettromagneti. Gli studenti dovrebbero avere una conoscenza quantitativa della meccanica. Dovrebbero saper rappresentare il moto, calcolare la velocità, interpretare i grafici distanza/tempo e prevedere i cambiamenti nel moto di un oggetto in base alle forze che agiscono su di esso. Essi dovrebbero inoltre dimostrare una comprensione, basata sul buonsenso, della densità e della pressione in relazione a fenomeni fisici comuni, sebbene non si preveda una conoscenza formale dell argomento. Fisica: stati fisici e trasformazioni della materia 1. Utilizzare la conoscenza del movimento e della distanza tra le particelle per spiegare le differenze nelle proprietà fisiche dei solidi, dei liquidi e dei gas (volume, forma, densità, compressibilità). 2. Descrivere i processi di fusione, congelamento, ebollizione, evaporazione e condensazione come cambiamenti di stato dovuti all aggiunta o alla rimozione del calore; porre in relazione velocità o entità di questi processi con fattori fisici comuni (superficie, sostanze disciolte, temperatura, altitudine o pressione). 3. Riconoscere che la temperatura rimane costante durante i cambiamenti di stato (fusione, ebollizione, congelamento). 66 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

75 4. Riconoscere la conservazione della massa durante le trasformazioni fisiche (per es. cambiamenti di stato, scioglimento dei solidi, dilatazione termica). Fisica: trasformazioni di energia, calore e temperatura 1. Identificare forme diverse di energia (per es. meccanica, luminosa, sonora, elettrica, termica, chimica); descrivere semplici trasformazioni di energia (per es. combustione in un motore per spostare un automobile, energia elettrica per accendere una lampadina, energia luminosa che si trasforma in energia chimica nella fotosintesi, energia idroelettrica, trasformazioni tra energia potenziale ed energia cinetica); nonché applicare la conoscenza del concetto di conservazione dell energia totale. 2. Mettere in relazione il calore con il passaggio di energia da un oggetto con una temperatura alta ad un altro oggetto con una temperatura più bassa; confrontare la conducibilità termica relativa di materiali diversi; confrontare e contrapporre metodi di trasmissione del calore (conduzione, convezione e irradiazione). 3. Mettere in relazione i cambiamenti di temperatura ai cambiamenti nel volume e/o nella pressione e ai cambiamenti nel moto o nella velocità delle particelle. Fisica: luce 1. Descrivere o identificare alcune proprietà fondamentali o comportamenti della luce (trasmissione da una sorgente attraverso mezzi diversi; velocità della luce paragonata a quella del suono; riflessione, rifrazione {deviazione}, assorbimento e trasmissione da materiali diversi; scomposizione della luce bianca nei colori che la compongono attraverso prismi e altri mezzi dispersivi). 2. Collegare l aspetto o il colore degli oggetti con le proprietà della luce riflessa o assorbita. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 67

76 3. Risolvere problemi pratici che riguardano la riflessione della luce da specchi piani e la formazione di ombre; interpretare i percorsi dei raggi per identificare il percorso della luce e individuare immagini riflesse o proiettate attraverso delle lenti. Fisica: suono 1. Riconoscere le caratteristiche del suono (intensità, tono, ampiezza, frequenza). SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO 2. Descrivere o identificare alcune proprietà fondamentali del suono (trasmissione da una sorgente attraverso un mezzo, riflessione e assorbimento dalle superfici e velocità relativa attraverso mezzi diversi). Fisica: elettricità e magnetismo 1. Descrivere il flusso della corrente in un circuito elettrico; disegnare o identificare schemi che rappresentano circuiti completi (in serie e in parallelo); classificare i materiali come conduttori o isolanti elettrici; nonché riconoscere che in un circuito esiste una relazione tra corrente e tensione. 2. Descrivere le proprietà dei magneti permanenti e gli effetti della forza magnetica; identificare le caratteristiche essenziali e gli usi pratici degli elettromagneti (per es. il campanello della porta). Fisica: forze e moto 1. Rappresentare il moto di un oggetto in termini di posizione, di direzione e di velocità in un determinato sistema di riferimento; calcolare la velocità dal tempo e dalla distanza utilizzando le unità standard; usare le informazioni dei grafici distanza/tempo. 2. Descrivere i tipi fondamentali di forze (per es. il peso come forza dovuta alla gravità, la forza di contatto, la spinta idrostatica, l attrito); prevedere i cambiamenti nel moto (se presenti) di un oggetto in base alle forze che agiscono su di esso. 68 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

77 3. Dimostrare una conoscenza di base del lavoro e della funzione delle macchine semplici (per es. leve) utilizzando esempi comuni. 4. Spiegare i fenomeni fisici osservabili in termini di differenze di densità (per es. oggetti che galleggiano o affondano, palloncini che volano). 5. Descrivere gli effetti relativi alla pressione (per es. pressione atmosferica come funzione dell altitudine, pressione oceanica come funzione della profondità, pressione del gas nei palloncini, diffusione su un area grande o piccola, livelli dei fluidi). Scienze della Terra Le scienze della Terra riguardano lo studio della Terra e della sua posizione nel sistema solare e nell Universo. Gli argomenti inclusi nell insegnamento e nell apprendimento delle scienze della Terra attingono dagli ambiti della geologia, dell astronomia, della meteorologia, dell idrologia e dell oceanografia, e sono connessi a nozioni di biologia, fisica e chimica. Anche se non tutti i paesi partecipanti prevedono un insegnamento delle scienze della Terra che comprenda tutti gli argomenti citati, si ritiene che le conoscenze relative a queste aree di argomenti siano comunque incluse in un curriculo di scienze fisiche e scienze della vita o nell insegnamento di materie quali la geografia o la geologia. Data l impossibilità di redigere un unico curricolo di scienze della Terra che sia valido per tutti i paesi, il quadro di riferimento TIMSS 2007 identifica le seguenti aree di argomenti considerati universalmente importanti per gli studenti della classe terza secondaria di I grado, per poter comprendere il pianeta in cui vivono e il posto che esso occupa nell Universo: SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO struttura e caratteristiche fisiche della Terra; processi, cicli e storia della Terra; risorse della Terra, uso e conservazione; la Terra nel sistema solare e nell Universo. Gli studenti della classe terza secondaria di I grado dovrebbero avere una conoscenza generale della struttura e delle caratteristiche Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 69

78 SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO fisiche della Terra. Essi dovrebbero dimostrare di conoscere la struttura e le caratteristiche fisiche della crosta terrestre, del mantello e del nucleo, e saper descrivere la distribuzione dell acqua sulla Terra, incluso lo stato fisico, la composizione e il movimento. Gli studenti dovrebbero avere familiarità con la relativa ricchezza dei componenti principali dell aria e con i cambiamenti nelle condizioni atmosferiche in relazione all altitudine. Nell area dei processi, dei cicli e della storia della Terra, gli studenti dovrebbero fornire descrizioni basate sul concetto di cicli e sequenze. In particolare, dovrebbero essere in grado di descrivere a parole o con schemi il ciclo delle rocce e il ciclo dell acqua. Gli studenti dovrebbero interpretare e utilizzare dati o carte collegando i fattori globali e locali alle sequenze climatiche, e distinguere tra i cambiamenti giornalieri del tempo e il clima generale nelle varie regioni del mondo. Gli studenti dovrebbero avere il senso della grandezza delle scale cronologiche e descrivere alcuni processi fisici ed eventi geologici che si sono verificati sulla Terra nel corso di milioni di anni. Gli studenti dovrebbero dimostrare di conoscere le risorse della Terra, l uso e la loro conservazione fornendo esempi di risorse rinnovabili e non rinnovabili, collegando gli effetti dell uso delle risorse del suolo da parte dell uomo ai metodi usati in agricoltura, e illustrando i fattori legati alla disponibilità e alla domanda d acqua dolce. Gli studenti della terza secondaria di primo grado dovrebbero avere una qualche conoscenza del sistema solare in termini di distanze, dimensioni e moti relativi al Sole, ai pianeti e alle rispettive lune, e del collegamento dei fenomeni sulla Terra con il moto dei corpi celesti nel sistema solare. Gli studenti dovrebbero inoltre confrontare le caratteristiche fisiche della Terra rispetto alla Luna e agli altri pianeti, con riferimento alle condizioni favorevoli alla vita. 70 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

79 Scienze della Terra: struttura e caratteristiche fisiche della Terra 1. Descrivere la struttura e le caratteristiche fisiche della crosta terrestre, del mantello e del nucleo; utilizzare ed interpretare le carte topografiche; descrivere la formazione, le caratteristiche e gli usi dei suoli, dei minerali e dei tipi fondamentali di rocce. 2. Confrontare lo stato fisico, il movimento, la composizione e la relativa distribuzione dell acqua sulla Terra (per es. oceani/ mari, fiumi, falde idriche, ghiacciai, calotte di ghiaccio, nubi). 3. Riconoscere che l atmosfera terrestre è una miscela di gas e identificare la relativa abbondanza dei suoi componenti principali; porre in relazione i cambiamenti delle condizioni atmosferiche (temperatura, pressione, composizione) con l altitudine. Scienze della Terra: processi, cicli e storia della Terra 1. Descrivere i processi generali nel ciclo delle rocce (degradazione meteorica/erosione, deposizione, riscaldamento/compressione, fusione/raffreddamento, colata lavica) risultanti nella formazione continua delle rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie. 2. Tracciare un grafico o descrivere le fasi del ciclo dell acqua sulla Terra (evaporazione, condensazione e precipitazione), facendo riferimento al Sole come fonte di energia e al ruolo del movimento delle nubi e dei corsi d acqua nella circolazione e nel rinnovo dell acqua dolce sulla superficie terrestre. 3. Interpretare dati o carte e mettere in relazione la sequenza dei cambiamenti meteorologici con fattori globali e locali in termini di: temperatura, pressione, precipitazioni, direzione e velocità del vento, tipi e formazioni di nubi e fronti temporaleschi. 4. Confrontare i climi stagionali delle maggiori regioni della Terra, considerando gli effetti della latitudine, dell altitudine SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 71

80 SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO e della geografia (per es. montagne e oceani/mari); identificare o descrivere i cambiamenti climatici a breve e a lungo termine (per es. ere glaciali, tendenza al riscaldamento globale, eruzioni vulcaniche, cambiamenti nelle correnti oceaniche). 5. Identificare o descrivere i processi fisici e i principali eventi geologici accaduti nel corso di milioni di anni (per es. degradazione meteorica, erosione, deposizione, attività vulcanica, terremoti, formazione di montagne, movimento delle placche, deriva dei continenti); spiegare la formazione di fossili e combustibili fossili. 6. Porre in relazione alcune problematiche ambientali con le possibili cause e i possibili effetti (per es. inquinamento, riscaldamento globale, piogge acide, impoverimento dello strato di ozono, deforestazione, desertificazione); illustrare in che modo le scienze e la tecnologia si possono usare per affrontare queste problematiche. Scienze della Terra: risorse della Terra, uso e conservazione 1. Fornire esempi comuni di risorse rinnovabili e non rinnovabili; discutere i vantaggi e gli svantaggi delle diverse fonti di energia; descrivere i metodi di conservazione e di gestione dei rifiuti (per es. riciclaggio). 2. Mettere in relazione gli effetti dell uso delle risorse del suolo da parte dell uomo (per es. agricoltura, disboscamento, estrazione mineraria) ai metodi usati in agricoltura e nella gestione del territorio (per es. rotazione dei raccolti, fertilizzazione, controllo dei parassiti, rimboschimenti). 3. Discutere i fattori collegati alla disponibilità e alla domanda di acqua dolce e all uso delle risorse idriche (per es. purificazione, desalinizzazione, irrigazione, uso di dighe, conservazione). 72 Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado

81 Scienze della Terra: la Terra nel sistema solare e nell Universo 1. Spiegare i fenomeni sulla Terra (giorno e notte, maree, anno, fasi lunari, eclissi, stagioni nell emisfero australe e boreale, aspetto del Sole, della Luna, dei pianeti e delle costellazioni) in termini di moti relativi, di distanze e di dimensioni della Terra, della Luna e degli altri corpi celesti nel sistema solare e nell Universo. 2. Riconoscere il ruolo della gravità nel sistema solare (per es. maree, orbite dei pianeti e delle lune, forza che attira verso la superficie della Terra). 3. Confrontare e contrapporre le caratteristiche fisiche della Terra rispetto alla Luna e agli altri pianeti (per es. atmosfera, temperatura, acqua, distanza dal Sole, periodo di rivoluzione e rotazione, condizioni favorevoli alla vita). SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Quadro di rifer. scienze: Domini dei contenuti - terza sec. I grado 73

82 Domini cognitivi di scienze Classi quarta primaria e terza secondaria di I grado SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Per rispondere correttamente agli item delle prove TIMSS, gli studenti devono avere familiarità con i contenuti di scienze oggetto di valutazione, ma devono anche usare una serie di abilità cognitive. La descrizione di queste abilità gioca un ruolo cruciale nello sviluppo di una indagine come il TIMSS 2007; esse, infatti, sono essenziali nell assicurare che l indagine comprenda una serie appropriata di abilità cognitive attraverso i domini dei contenuti già descritti. Questa sezione descrive a grandi linee le abilità e le competenze associate alla dimensione cognitiva. La dimensione cognitiva è divisa in tre domini basati su quello che gli studenti devono conoscere e saper fare quando rispondono ai vari quesiti sviluppati per l indagine TIMSS Il primo dominio, la conoscenza, riguarda fatti, procedure e concetti che gli studenti devono conoscere, mentre il secondo dominio, l applicazione, è incentrato sull abilità dello studente di applicare nozioni e conoscenze concettuali in una situazione problematica. Il terzo dominio, il ragionamento, va oltre la soluzione di problemi di routine per includere situazioni non familiari, contesti complessi e problemi che richiedono una soluzione in più fasi. Questi tre domini cognitivi vengono utilizzati in entrambe le classi, tuttavia le percentuali variano tra la quarta primaria e la terza secondaria di primo grado conformemente alla maggiore abilità cognitiva, maturità, istruzione, esperienza, ed estensione e profondità di comprensione degli studenti della classe più elevata (vedere la Figura 9). Pertanto, la percentuale di quesiti che implicano la conoscenza è maggiore nella quarta primaria, mentre la percentuale di quesiti che chiedono agli studenti di impegnarsi nel ragionamento è maggiore nella terza secondaria di primo grado. Per entrambe le classi, ciascun dominio dei contenuti includerà quesiti sviluppati per valutare ciascuno dei tre 74 Quadro di rifer. scienze: Domini cognitivi

83 domini cognitivi. Ad esempio, il dominio dei contenuti di scienze della vita conterrà quesiti di conoscenza, di applicazione e di ragionamento, così come per gli altri domini dei contenuti. Figura 9: Percentuali dei tempi per le prove di scienze nel TIMSS 2007 dedicate ai domini cognitivi nelle classi quarta primaria e terza secondaria di I grado Domini cognitivi Classe quarta primaria Percentuali Classe terza sec. di I Conoscenza 40% 30% Applicazione 35% 35% Ragionamento 25% 35% Mentre per quanto riguarda la divisione dei comportamenti nei tre domini cognitivi occorre osservare una certa gerarchia, per gli item sviluppati per ciascun dominio cognitivo si prevede una serie di livelli di difficoltà. Le sezioni seguenti descrivono ulteriormente le abilità e le competenze degli studenti che definiscono i domini cognitivi. Le descrizioni generali sono seguite da elenchi di comportamenti specifici sollecitati dai quesiti, conformati a ciascun dominio. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Conoscenza Il dominio conoscenza, fa riferimento alla conoscenza di base di fatti, informazioni, concetti, strumenti e procedure scientifiche da parte degli studenti. Una conoscenza di fatto ampia e precisa consente agli studenti di impegnarsi con successo nelle attività cognitive più complesse, essenziali per l impresa scientifica. Gli studenti dovrebbero ricordare o riconoscere precise affermazioni scientifiche; possedere la conoscenza del vocabolario, dei fatti, delle informazioni, dei simboli, delle unità e delle procedure; nonché selezionare le apparecchiature adatte, le attrezzature, i dispositivi per le misurazioni e le operazioni di laboratorio necessarie per condurre indagini scientifiche. Questo dominio cognitivo include inoltre la selezione di esempi chiarificatori a sostegno delle affermazioni su fatti o concetti. Quadro di rifer. scienze: Domini cognitivi 75

84 SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO 1. Ricordare/ Riconoscere Formulare o identificare affermazioni precise su fatti, relazioni, processi e concetti scientifici; identificare le caratteristiche o le proprietà di organismi, materiali e processi specifici. 2. Definire Fornire o identificare definizioni di termini scientifici; riconoscere e usare vocabolari specifici, simboli, abbreviazioni, unità e scale in scienze in contesti rilevanti. 3. Descrivere Descrivere organismi, materiali fisici e processi scientifici che dimostrano la conoscenza di proprietà, strutture, funzioni e relazioni. 4. Illustrare con esempi 5. Uso di strumenti e procedure Sostenere o chiarire affermazioni inerenti fatti o concetti con esempi appropriati; identificare o fornire esempi specifici per illustrare la conoscenza di concetti generali. Dimostrare di conoscere l uso di apparecchiature scientifiche, di attrezzature, procedure, di dispositivi per le misurazioni e di strumenti con scale. Applicazione I quesiti di questo dominio cognitivo implicano l applicazione diretta della conoscenza e della comprensione in situazioni semplici. Per misurare l applicazione, l indagine TIMSS 2007 includerà quesiti che richiedono agli studenti di confrontare, contrapporre e classificare, di interpretare informazioni scientifiche in base ad un concetto o ad un principio scientifico, nonché di usare e applicare, da parte degli studenti, la comprensione dei concetti e dei principi scientifici per individuare una soluzione o per sviluppare una spiegazione. I quesiti, conformati a questo dominio cognitivo, implicano l applicazione o la dimostrazione diretta di relazioni, di equazioni e di formule in contesti che sono 76 Quadro di rifer. scienze: Domini cognitivi

85 probabilmente familiari nell insegnamento e nell apprendimento dei concetti scientifici. Sono inclusi sia problemi quantitativi che richiedono una soluzione numerica, che problemi qualitativi che richiedono una risposta di tipo descrittivo. Nel fornire le spiegazioni, gli studenti dovrebbero saper utilizzare grafici o modelli per illustrare strutture e relazioni, e dovrebbero dimostrare di conoscere i concetti scientifici. 1. Confrontare/ Contrapporre/ Classificare 2. Utilizzare modelli 3. Mettere in relazione 4. Interpretare informazioni 5. Trovare soluzioni Identificare o descrivere somiglianze e differenze tra gruppi di organismi, di materiali, o di processi; distinguere, classificare od ordinare singoli oggetti, materiali, organismi e processi in base a determinate caratteristiche e proprietà. Utilizzare un diagramma o un modello per dimostrare la comprensione di un concetto, di una struttura, di una relazione, di un processo di scienze, di un sistema biologico o fisico, o di un ciclo (per es. catena alimentare, circuito elettrico, ciclo dell acqua, sistema solare, struttura atomica). Collegare la conoscenza di un concetto biologico o fisico sottostante ad una proprietà, ad un comportamento o all uso di oggetti, di organismi o di materiali, che siano stati osservati o dedotti. Interpretare informazioni pertinenti in un testo, in una tabella o in un grafico, alla luce di un concetto o di un principio di scienze. Identificare o usare una relazione, un equazione o una formula di scienze per trovare una soluzione qualitativa o quantitativa che implica l applicazione o la dimostrazione diretta di un concetto. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Quadro di rifer. scienze: Domini cognitivi 77

86 6. Spiegare Fornire o identificare una spiegazione per un osservazione o un fenomeno naturale, che dimostri la comprensione del concetto, del principio, della legge o della teoria di scienze che ne sta alla base. Ragionamento SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Si richiede il dominio ragionamento nei compiti più complessi riguardanti le scienze. Uno degli obiettivi principali dell insegnamento delle scienze è quello di preparare gli studenti ad usare il ragionamento scientifico per risolvere problemi, per sviluppare spiegazioni, per trarre conclusioni, per prendere decisioni e per estendere la conoscenza acquisita a nuove situazioni. Oltre a richiedere la diretta applicazione dei concetti scientifici esemplificata nel dominio applicazione, alcune situazioni di risoluzione dei problemi, implicando contesti non noti o più complicati, richiedono agli studenti di ragionare, partendo da principi scientifici, per fornire una risposta. Le soluzioni possono prevedere di scomporre il problema nelle parti che lo compongono, e ciascuna può richiedere l applicazione di un concetto scientifico o di una relazione. Agli studenti si può richiedere di analizzare un problema per determinare i principi coinvolti sottintesi; di ideare e di spiegare strategie per la risoluzione dei problemi; di selezionare e di applicare equazioni, formule, relazioni o tecniche analitiche appropriate; nonché di valutare le relative soluzioni. Le valutazioni corrette per tali problemi possono derivare da diversi approcci o strategie. Sviluppare la capacità di considerare strategie alternative è un obiettivo educativo importante nell insegnamento e nell apprendimento delle scienze. Agli studenti si può richiedere di trarre conclusioni da dati e da fatti scientifici, dimostrando così il ragionamento sia induttivo che deduttivo e una comprensione dell indagine di causa ed effetto. Essi dovrebbero valutare e prendere decisioni, soppesare i vantaggi e gli svantaggi di materiali e di processi alternativi, considerare l impatto di diversi tentativi scientifici e valutare le soluzioni dei problemi. In particolare dalla classe terza secondaria di primo grado, gli studenti dovrebbero considerare e valutare le spiegazioni alternative, estendere le conclusioni a nuove situazioni e giustificare le spiegazioni basandosi 78 Quadro di rifer. scienze: Domini cognitivi

87 su prove e sulla comprensione scientifica. Si richiede inoltre un notevole ragionamento scientifico per sviluppare ipotesi e per progettare indagini scientifiche che le comprovino, nonché per analizzare ed interpretare i dati. Le abilità previste in quest area vengono introdotte ad un livello molto elementare nella scuola primaria e poi sviluppate ulteriormente durante tutto l insegnamento delle scienze nella scuola secondaria di primo e secondo grado. Alcuni quesiti di questo dominio cognitivo possono essere incentrati su concetti unificanti e su temi concettuali importanti, e richiedere agli studenti di mettere insieme la conoscenza e la comprensione di aree diverse per applicarle a situazioni nuove. Pertanto, i quesiti possono prevedere l integrazione della matematica e delle scienze e/o l integrazione e la sintesi di concetti appartenenti ai vari domini delle scienze. 1. Analizzare/ Risolvere problemi 2. Integrare/ Sintetizzare Analizzare problemi per determinare le relazioni, i concetti e le fasi rilevanti per la risoluzione di problemi; sviluppare e spiegare le strategie di risoluzione dei problemi. Fornire soluzioni ai problemi che richiedono di considerare molti fattori diversi o concetti correlati; fare associazioni o connessioni tra concetti in diverse aree delle scienze; dimostrare di comprendere concetti e temi unificanti appartenenti ai vari domini delle scienze; integrare concetti matematici o procedure nella soluzione di problemi scientifici. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Quadro di rifer. scienze: Domini cognitivi 79

88 SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO 3. Ipotizzare/ Prevedere 4. Progettare/ pianificare 5. Trarre conclusioni Combinare la conoscenza di concetti scientifici con le informazioni ricavate dall esperienza o dall osservazione per formulare domande cui si può rispondere indagando; formulare ipotesi come presupposti verificabili usando la conoscenza che deriva dall osservazione e/o dall analisi delle informazioni scientifiche e dalla comprensione concettuale; fare previsioni sugli effetti dei cambiamenti nelle condizioni biologiche o fisiche alla luce delle prove e della comprensione scientifica. Progettare o pianificare indagini appropriate per rispondere a quesiti scientifici o per testare ipotesi sperimentali; descrivere o riconoscere le caratteristiche di indagini ben progettate in termini di variabili da misurare e da controllare e di relazioni causa-effetto; prendere decisioni su misure o su procedure da utilizzare nella conduzione di indagini. Scoprire sequenze nei dati, descrivere o riassumere andamenti nei dati e interpolare o estrapolare dai dati o dalle informazioni fornite; fare deduzioni valide sulla base di prove e/o della comprensione di concetti scientifici; trarre conclusioni adeguate ai quesiti o alle ipotesi affrontate, nonché dimostrare la comprensione di causa ed effetto. 6. Generalizzare Trarre conclusioni generali che vadano oltre i presupposti forniti o sperimentali e applicare le conclusioni a situazioni nuove; determinare formule generali per esprimere relazioni fisiche. 80 Quadro di rifer. scienze: Domini cognitivi

89 7. Valutare Soppesare vantaggi e svantaggi nel prendere decisioni su processi, su materiali e su risorse alternative; considerare fattori scientifici e sociali per valutare l impatto delle scienze e della tecnologia sui sistemi biologici e fisici; valutare spiegazioni, strategie di risoluzione dei problemi e soluzioni alternative; valutare i risultati delle indagini con riferimento all adeguatezza dei dati per sostenere le conclusioni. 8. Giustificare Usare le prove e la comprensione scientifica per giustificare le spiegazioni e le soluzioni dei problemi; argomentare per sostenere la ragionevolezza delle soluzioni ai problemi, delle conclusioni derivanti dalle indagini o delle spiegazioni scientifiche. Indagine scientifica Attualmente, nei curricula di scienze di molti paesi viene data particolare enfasi al coinvolgimento degli studenti nelle indagini scientifiche, il cui obiettivo è fornire spiegazioni dei fenomeni scientifici per aiutare a comprendere i principi fondamentali che governano il mondo naturale. Nelle classi quarta primaria e terza secondaria di primo grado, non ci si aspetta che gli studenti siano in grado di formulare ed esaminare teorie fondamentali, ma di sollevare domande o ipotesi scientifiche di portata limitata che possano essere oggetto di indagine. In tali classi, l indagine scientifica coinvolge gli studenti nel processo di formulare domande, di pianificare e di realizzare indagini per raccogliere elementi, nonché di formulare spiegazioni basate su osservazioni e alla luce della comprensione scientifica. La comprensione e le capacità richieste per affrontare questo tipo di indagini scientifiche sono importanti perché contribuiscono alla formazione di cittadini preparati sui metodi, sui processi e sui prodotti della scienza. Tali indagini inoltre sono propedeutiche a ricerche più SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Quadro di rifer. scienze: Domini cognitivi 81

90 SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO avanzate rivolte ad approfondire le conoscenze scientifiche, importanti nella preparazione di futuri scienziati. Una volta chiarito che il processo alla base dell attività scientifica è parte integrante dell apprendimento e dell attività scientifica, si comprende come sia importante valutare la comprensione e le capacità degli studenti necessarie per impegnarsi in questo processo con successo. Nel quadro di riferimento TIMSS 2007, l indagine scientifica viene considerata l elemento principale della valutazione. Essa ricopre tutti i campi delle scienze e ha componenti basate sui contenuti e sulle abilità. La valutazione dell indagine scientifica include quesiti e compiti che richiedono agli studenti di dimostrare la conoscenza degli strumenti, dei metodi e delle procedure necessarie per fare scienza, di applicare questa conoscenza per impegnarsi in ricerche scientifiche e di usare la comprensione scientifica per proporre spiegazioni sulla base di elementi oggettivi. I processi alla base dell indagine scientifica stimolano una comprensione più ampia dei concetti scientifici, oltre al ragionamento e alla capacità di risolvere problemi. Gli studenti di entrambe le classi dovrebbero possedere una conoscenza generale della natura della scienza e dell indagine scientifica (incluso il fatto che la conoscenza scientifica è soggetta a cambiamenti, dell importanza di usare diversi tipi di indagine per verificare la conoscenza scientifica, dell uso di metodi scientifici di base, della comunicazione dei risultati e dell interazione tra scienze, matematica e tecnologia. Oltre a questa conoscenza di base, gli studenti dovrebbero dimostrare le abilità e le competenze previste per i cinque aspetti più importanti del processo alla base dell indagine scientifica: formulare domande e ipotesi; progettare indagini; rappresentare dati; analizzare e interpretare dati; trarre conclusioni e sviluppare spiegazioni. 82 Quadro di rifer. scienze: Domini cognitivi

91 Questi aspetti dell indagine scientifica sono appropriati per gli studenti di entrambe le classi; tuttavia la complessità della comprensione e delle capacità richieste aumenta man mano che si sale di livello scolastico, in relazione allo sviluppo cognitivo degli studenti. L apprendimento delle scienze nella classe quarta primaria è focalizzato sull osservazione e sulla descrizione. Gli studenti di questo livello dovrebbero essere in grado di formulare domande alle quali è possibile rispondere con osservazioni o informazioni ricavate dal mondo naturale. Per ottenere elementi per rispondere a queste domande, essi dovrebbero dimostrare di padroneggiare ciò che costituisce un test ben fatto, ed essere in grado di descrivere e di condurre un indagine basata su osservazioni sistematiche o su misurazioni usando semplici strumenti, dispositivi o procedure. Essi inoltre dovrebbero illustrare i risultati con semplici grafici e diagrammi semplici, applicare calcoli matematici di routine ai valori misurati, identificare semplici relazioni e descrivere brevemente i risultati delle loro indagini. In quarta primaria agli studenti verrà richiesto di scrivere le conclusioni ricavate dalle indagini sotto forma di risposta ad una domanda specifica. Gli studenti della classe terza secondaria di primo grado dovrebbero dimostrare un approccio più quantitativo e formale all indagine scientifica, che preveda una maggiore capacità decisionale e valutativa. Essi dovrebbero essere in grado di formulare un ipotesi o una previsione basata su osservazioni o su conoscenze scientifiche che si possono testare con una indagine sperimentale. Essi dovrebbero dimostrare di comprendere il rapporto di causa ed effetto e l importanza di specificare le variabili da controllare e da modificare in indagini progettate. Inoltre, si può richiedere loro di decidere quali misurazioni eseguire e quali strumenti e procedure utilizzare. In più, a questo livello scolastico gli studenti dovrebbero utilizzare la terminologia, le unità, la precisione, il formato e le scale appropriate. Essi dovrebbero dimostrare abilità di analisi dei dati più avanzate nel selezionare e nell applicare tecniche matematiche appropriate e nel descrivere sequenze di dati. Gli studenti della terza secondaria di primo grado dovrebbero valutare i risultati della loro indagine rispetto all adeguatezza dei dati ottenuti a sostegno delle conclusioni relative alla domanda o all ipotesi in esame. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO Quadro di rifer. scienze: Domini cognitivi 83

92 La valutazione della capacità degli studenti di entrambe le classi di fornire dalle indagini scientifiche delle spiegazioni basate su prove, costituisce un altra misurazione del grado di comprensione e di applicazione dei concetti di scienze correlati. Gli studenti della terza secondaria di primo grado dovrebbero essere in grado di formulare spiegazioni in termini di relazioni causa-effetto tra le variabili e basate sulla comprensione scientifica. A questo livello scolastico gli studenti possono anche cominciare a considerare spiegazioni alternative e applicare o estendere le proprie conclusioni a nuove situazioni. SCIENZE QUADRO DI RIFERIMENTO 84 Quadro di rifer. scienze: Domini cognitivi

93 Capitolo Tre TIMSS 2007 Quadro di riferimento per il contesto QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO

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95 Panoramica L apprendimento avviene in un contesto, non in isolamento. Sono molti i fattori di contesto che influiscono sull apprendimento degli studenti. Ad esempio, il tipo di scuola, le risorse al suo interno, gli approcci educativi, le caratteristiche degli insegnanti, gli atteggiamenti degli studenti e il supporto ricevuto a casa contribuiscono in misura determinante all apprendimento e al rendimento degli studenti. Per poter apprezzare meglio il significato dei risultati del TIMSS e il loro possibile utilizzo per migliorare l apprendimento degli studenti in matematica e in scienze, è importante comprendere i contesti in cui gli studenti apprendono. In ogni ciclo, il TIMSS raccoglie una serie di informazioni sui contesti dell apprendimento, oltre a valutare la performance degli studenti in matematica e in scienze. Il quadro di riferimento per il contesto del TIMSS 2007 comprende cinque ampie aree di raccolta delle informazioni: il curricolo; la scuola; gli insegnanti e la loro preparazione; le attività e le caratteristiche della classe; gli studenti. In particolare, il TIMSS esamina gli obiettivi curricolari del sistema di istruzione e la sua organizzazione per il conseguimento di tali obiettivi; le risorse educative e i servizi forniti; gli insegnanti e le modalità con cui vengono formati e supportati, e il materiale che viene loro fornito; le attività in classe e le caratteristiche delle classi; il sostegno e il coinvolgimento delle famiglie; le conoscenze e gli atteggiamenti con cui studenti e insegnanti contribuiscono all azienda formativa. Così come i quadri di riferimento per la matematica e per le scienze descrivono che cosa valutare in tali aree, il quadro di riferimento per il contesto identifica le principali caratteristiche dei contesti educativi e dei contesti sociali che verranno studiati, nell ottica di migliorare l apprendimento degli studenti. QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO Quadro di riferimento per il contesto 87

96 Il curricolo Sulla base dell esperienza della IEA e delle indagini TIMSS svolte in passato, il quadro di riferimento per il contesto dell indagine 2007 affronta cinque ampi aspetti del curricolo proposto per la matematica e per le scienze, dalla formulazione fino all attuazione. Formulazione del curricolo Lo sviluppo del curricolo comporta un esame della società che il sistema dell istruzione serve. Il curricolo riflette le esigenze e le aspirazioni degli studenti, la natura e la funzione dell apprendimento e la formulazione di affermazioni su ciò che è importante per l apprendimento. Nella comprensione del curricolo proposto, è importante sapere chi ha preso le decisioni in merito al curricolo, di che tipo di decisioni si tratta e come queste vengono comunicate alla comunità educativa. Scopo e contenuto del curricolo QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO I documenti sul curricolo definiscono e comunicano le aspettative per gli studenti in termini di conoscenze, abilità e atteggiamenti da acquisire o sviluppare nell arco dell istruzione formale. Natura e portata degli obiettivi da conseguire a scuola per la matematica e per le scienze sono importanti per i decisori politici e per gli specialisti del curricolo in tutti i paesi. È inoltre importante il modo in cui tali obiettivi vengono mantenuti aggiornati a fronte delle innovazioni tecnologiche e scientifiche e del variare delle esigenze e delle aspettative da parte della società e del mercato del lavoro. I documenti sul curricolo possono includere, come argomento correlato, le politiche relative all utilizzo della tecnologia (ad es., calcolatrici, computer e Internet) a scuola e in classe. Sebbene la padronanza della materia sia un punto cruciale per i curricoli di matematica e di scienze nella maggior parte dei paesi, vi è una notevole differenza nei modi in cui i singoli paesi prevedono che tale padronanza dovrebbe essere ottenuta. Ad esempio, l acquisizione di abilità di base, la comprensione di concetti e di principi matematici, l applicazione della matematica a situazioni di vita reale, la comunicazione con un linguaggio matematico, il ragionamento matematico e la risoluzione dei problemi in nuove situazioni sono approcci all insegnamento della matematica raccomandati negli ultimi 88 Quadro di riferimento per il contesto

97 anni e adottati a vari livelli nei diversi paesi. 1 In scienze, l importanza attribuita all acquisizione di fatti scientifici di base, la comprensione e l applicazione di concetti scientifici, il risalto dato alla formulazione di ipotesi, il disegno e la conduzione di indagini sperimentali per verificare tali ipotesi e la comunicazione di spiegazioni scientifiche sono strategie di insegnamento enfatizzate in alcuni paesi più che in altri. 2 Organizzazione del curricolo L organizzazione del sistema dell istruzione a livello nazionale, regionale e locale, ha un impatto significativo sulle opportunità di apprendimento della matematica e delle scienze per gli studenti. A livello di scuola, l importanza relativa attribuita e la quantità di tempo dedicata alla matematica, alle scienze e alle altre materie nei vari anni di scolarità può influire notevolmente su tali opportunità. Pratiche in uso in molti paesi ma non in altri, quali l assegnazione, temporanea o permanente, degli studenti a corsi differenti (tracking) o a classi con studenti di simili abilità (streaming), per tutte le discipline o solo per alcune (setting), possono far sì che gli studenti ricevano curricoli diversi. L insegnamento delle discipline principali componenti delle scienze come materie separate, può produrre esperienze diverse per gli studenti rispetto a un approccio alle scienze come materia d insegnamento unica. Monitoraggio e valutazione del curricolo attuato Molti paesi si sono dotati di sistemi per monitorare e valutare l implementazione del curricolo e per valutare lo stato dei propri sistemi di istruzione. Tra i metodi comunemente utilizzati rientrano test standardizzati, ispezioni nelle scuole e verifiche (audit). I decisori politici possono utilizzare influenze esterne alla scuola, ad esempio test standardizzati su scala nazionale o regionale, per prescrivere l attuazione del curricolo; possono inoltre collaborare con la comunità scuola, o con sottopopolazioni selezionate, per sviluppare, implementare e valutare il curricolo. QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO 1 Mullis, I.V.S., Martin, M.O., Gonzalez, E.J., and Chrostowski, S.J., (2004). TIMSS 2003 international mathematics report: Findings from IEA s trends in international mathematics and science study at the fourth and eighth grades, Chestnut Hill, MA: Boston College. 2 Martin, M.O., Mullis, I.V.S., Gonzalez, E.J. e Chrostowski, S.J., (2004). TIMSS 2003 international science report: Findings from IEA s trends in international mathematics and science study at the fourth and eighth grades, Chestnut Hill, MA: Boston College. Quadro di riferimento per il contesto 89

98 Materiali e supporti al curricolo Oltre all utilizzo di test standardizzati, di ispezioni e di verifiche, i paesi possono impiegare una serie di altre strategie per facilitare l implementazione del curricolo proposto. Queste comprendono la formazione degli insegnanti sui contenuti e sugli approcci scolastici specificati nel curricolo. Tale formazione può essere parte integrante del curricolo formativo dell insegnante o essere inclusa in programmi di sviluppo professionale. L implementazione del curricolo può essere ulteriormente supportata mediante lo sviluppo e l uso di materiali di insegnamento, tra cui libri di testo, guide per l istruzione e note ministeriali, specificamente adattati al curricolo. La scuola Nel modello di contesto per il TIMSS 2007, la scuola è l istituzione attraverso la quale vengono realizzati gli obiettivi del curricolo. Partendo dall assunto che una scuola di alta qualità non è una semplice raccolta di attributi discreti, ma piuttosto un sistema integrato e ben gestito in cui ogni azione o politica influisce direttamente su tutte le altre parti, il TIMSS si concentra su una serie di indicatori di qualità della scuola, evidenziati dalla ricerca, come elementi caratterizzanti. QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO Dati demografici della scuola Dimensioni, ubicazione e caratteristiche del corpo studente influiscono sul funzionamento del sistema scuola. Ricercatori ed educatori non sono d accordo sulla definizione del concetto di piccolo o grande riferito alle scuole. Le scuole devono essere abbastanza grandi per rendere economicamente validi gli investimenti in biblioteche, laboratori, palestre e così via, ma non tanto grandi da risultare difficili da gestire. 3 La ricerca ha evidenziato come gli studenti in scuole piccole siano coinvolti in una più ampia varietà di attività e ottengano maggiore soddisfazione dalla partecipazione rispetto agli studenti nelle scuole grandi. Le relazioni interpersonali tra studenti, insegnanti e personale amministrativo sono più positive nelle scuole piccole che non nelle grandi. 4 3 Martin, M.O., Mullis, I.V.S., Gregory, K.D., Hoyle, C. e Shen, C. (2000). Effective schools in science and mathematics, Chestnut Hill, MA: Boston College. 4 Bates, J. T. (1993). Portrait of a successful rural alternative school. Rural Educator, 14(3), Quadro di riferimento per il contesto

99 Inoltre, è importante conoscere la composizione del corpo studente di una scuola. Un ricambio frequente negli studenti può influire sulla continuità dell istruzione e comprometterne l apprendimento. Scuole con molti studenti provenienti da famiglie economicamente disagiate registrano in genere un minor rendimento, dovuto al ridotto supporto da parte dell ambiente casa, alle difficoltà di reclutare e di mantenere buoni insegnanti nella scuola, alla penuria di risorse e ai maggior problemi di comportamento degli studenti. Organizzazione della scuola L istruzione in matematica e in scienze avviene entro determinati vincoli organizzativi, che possono far parte di un sistema di istruzione più ampio, nazionale, regionale o locale, o dipendere da decisioni prese a livello di singola scuola. Ad esempio, il tempo, in termini di giorni all anno e minuti al giorno, assegnato al fare scuola, in particolare per la matematica e per le scienze, può influire sul rendimento. Inoltre, è importante conoscere i diversi tipi di scuole, poiché alcune possono avere delle specializzazioni. Ad esempio, nei paesi che adottano il tracking, la scuola può essere destinata a porre particolare enfasi su un curricolo teorico o un curricolo di formazione professionale. Obiettivi della scuola La ricerca sulle scuole efficienti suggerisce che le scuole di successo identificano e comunicano obiettivi ambiziosi ma ragionevoli e lavorano per la loro realizzazione. Tra gli obiettivi delle scuole comunemente enunciati rientrano l alfabetizzazione di base, l eccellenza, la crescita personale, le competenze nel campo delle relazioni umane, le abitudini di lavoro adeguate e l autodisciplina. 5 QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO Ruolo del dirigente scolastico La ricerca evidenzia come il rendimento migliori nelle scuole in cui i dirigenti scolastici agiscono come leader per la didattica. 6 Il dirigente scolastico generalmente ricopre una serie di ruoli di leadership, tra cui 5 Henke, R.R., Choy, S.P., Geis, S. e Broughmann, S.P. (1996). Schools and staffing in the united states: A statistical profile, (NCES ). US Department of Education, National Center for Education Statistics. Washington, DC: US Government Printing Office. 6 DuFour, R. (1999). Help wanted: Principals who can lead learning communities. NASSP Bulletin, Quadro di riferimento per il contesto 91

100 garantire una gestione ottimale della scuola, del suo funzionamento e delle sue risorse. Il dirigente può guidare la scuola stabilendo la direzione da prendere, ricercando opportunità future e creando e mantenendo un ambiente per l apprendimento. Inoltre può facilitare lo sviluppo, l articolazione, l implementazione, l amministrazione e la valutazione di un modello di apprendimento condiviso e supportato dalla comunità scuola. Il dirigente scolastico può propugnare attivamente, alimentare e sostenere una cultura positiva della scuola e un programma di istruzione che promuova l apprendimento degli studenti e la crescita professionale degli insegnanti. I ruoli principali svolti dal dirigente scolastico forniscono un indicazione utile della struttura amministrativa ed educativa della scuola. Risorse a supporto dell apprendimento della matematica e delle scienze QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO L attuazione del curricolo può essere facilitata assegnando i locali, i materiali e le attrezzature che servono a conseguire gli obiettivi di apprendimento specificati. I risultati del TIMSS indicano che gli studenti nelle scuole che dispongono di un buon livello di risorse complessive, hanno un rendimento migliore rispetto a quelli di scuole in cui la penuria di risorse influisce sulla capacità di implementare il curricolo. L implementazione del curricolo è influenzata da due tipi di risorse: risorse generali e specifiche. Le risorse generali comprendono i materiali per l insegnamento, il budget per le forniture, gli edifici e le dotazioni della scuola, i sistemi di riscaldamento/raffreddamento e di illuminazione e lo spazio nelle aule. Le risorse specifiche per materie come la matematica e le scienze possono comprendere computer, software, calcolatrici, attrezzature e materiali di laboratorio, materiali per la biblioteca e risorse audiovisive. Tecnologia, supporto e apparecchiature Per quanto i computer stiano indubbiamente modificando il panorama dell istruzione, le scuole operano con risorse limitate e l allocazione di denaro, tempo e spazio per la tecnologia può dirottare risorse limitate da altre priorità, quali l aumento degli stipendi degli insegnanti e il loro aggiornamento professionale, la riduzione del rapporto studenti/ 92 Quadro di riferimento per il contesto

101 insegnanti e la fornitura di risorse per l insegnamento, tra cui spazi e attrezzature di laboratorio. Inoltre, la sostenibilità dei sistemi di computer per le scuole e la continuità del personale di supporto possono avere un importanza pari a quella dell acquisizione dei computer. L utilizzo efficace ed efficiente dei computer richiede un adeguata formazione degli insegnanti, degli studenti e del personale scolastico. L utilizzo dei computer può essere inoltre migliorato fornendo un accesso a Internet per scopi didattici. I fattori che limitano l utilizzo dei computer comprendono la mancanza di software e di hardware adeguati, l incongruenza dei software con il curricolo, la mancanza di formazione e di supporto per gli insegnanti e la mancanza di finanziamenti per la riparazione e per la manutenzione dei computer. Clima sociale nella scuola Il clima sociale nella scuola comprende i valori, le culture, le pratiche di sicurezza e le strutture organizzative che la fanno funzionare e reagire in determinati modi. Il rispetto per i singoli studenti e per i singoli insegnanti, l ambiente sicuro e ordinato, le interazioni costruttive tra amministratori, insegnanti, genitori e studenti sono tutti fattori che contribuiscono a un clima positivo nella scuola. Un clima di sostegno nella scuola aiuta a tenere alto il morale di insegnanti e di studenti, portando a un maggiore rendimento di questi ultimi. Sebbene un ambiente scolastico sicuro e ordinato non garantisca, di per sé, alti livelli di rendimento degli studenti, l apprendimento può essere più difficoltoso in scuole che presentano problemi di disciplina, dove gli studenti sono regolarmente assenti o in ritardo alle lezioni o dove temono di essere picchiati o derubati di effetti personali. Ai fini della validazione, è importante raccogliere informazioni sul clima nella scuola così come viene percepito da insegnanti, da studenti e da dirigenti scolastici. Anche i programmi che riguardano la scuola nel suo insieme e che rispondono a esigenze basilari degli studenti e delle loro famiglie, come pasti, servizio di doposcuola o programmi di alfabetizzazione per adulti, possono essere a loro volta importanti. QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO Quadro di riferimento per il contesto 93

102 Coinvolgimento dei genitori Un corpus di ricerche significativo indica che risulta un maggiore rendimento degli studenti e un miglioramento nei loro atteggiamenti quando i genitori partecipano all istruzione dei figli. Maggiore presenza, minori problemi disciplinari e aspirazioni più elevate sono anch essi fattori correlati con un maggiore coinvolgimento dei genitori. 7 Le scuole ben organizzate mantengono una comunicazione attiva con la comunità dei genitori e forniscono strutture adeguate al loro coinvolgimento nell attività scolastica dei figli. Questo può esplicitarsi nel controllo dei compiti a casa, nella partecipazione volontaria alle gite e nella raccolta di fondi. I genitori possono essere coinvolti anche nei processi decisionali o amministrativi della scuola, ad esempio nella selezione del personale scolastico, nell esame o nelle decisioni in merito ai fondi della scuola, e così via. Reclutamento degli insegnanti QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO Lo sviluppo della tecnologia negli ultimi anni ha portato i sistemi dell istruzione a competere con le industrie per reclutare i migliori candidati per l insegnamento della matematica e delle scienze. I rapidi progressi in matematica e in scienze fanno sì che si rendano necessari insegnanti in grado di rimanere al passo con questi campi in rapida evoluzione. Questo comporta la necessità di reclutare candidati di alto livello, in grado di adattare l insegnamento all evolversi delle esigenze dell istruzione moderna. I contratti di impiego, gli incentivi quali l istruzione universitaria gratuita, un salario interessante, agevolazioni per la casa e assegnazione di bonus agli insegnanti meritevoli sono alcuni dei metodi utilizzati per reclutare candidati idonei. Valutazione degli insegnanti L obiettivo generale della valutazione degli insegnanti è salvaguardare e migliorare la qualità dell istruzione ricevuta dagli studenti. Esistono numerosi metodi per valutare gli insegnanti. Uno di questi è l osservazione dell insegnamento da parte del dirigente scolastico, di ispettori o di insegnanti più anziani. Altri metodi utilizzabili per 7 Henderson, A. T., & Berla, N. (1994). A new generation of evidence: The family is critical to student achievement. St. Louis, MO: Danforth Foundation and Flint, MI: Mott (C. S.) Foundation. 94 Quadro di riferimento per il contesto

103 valutare la qualità degli insegnanti sono il rendimento degli studenti e la revisione del lavoro tra colleghi. Le scuole possono utilizzare uno o più metodi tra quelli indicati. Tuttavia, per migliorare e potenziare le pratiche didattiche in classe, le scuole devono anche fornire un processo che consenta e incoraggi la collaborazione tra supervisori e insegnanti. Gli insegnanti e la loro preparazione Gli insegnanti sono i principali agenti nell implementazione del curricolo. A prescindere da quanto siano precise le prescrizioni del curricolo o da quanto sia esplicito il libro di testo, le azioni dell insegnante in classe sono ciò che maggiormente influisce sull apprendimento degli studenti. Ciò che gli insegnanti sanno e sono in grado di fare è di importanza fondamentale. Una ricerca recente suggerisce che, per garantire l eccellenza, gli insegnanti dovrebbero avere elevate competenze accademiche, insegnare nel campo per cui sono stati formati, avere diversi anni di esperienza e partecipare a programmi di inserimento (Teacher induction program) e di sviluppo professionale di qualità. 8 Preparazione accademica e certificazione Consapevoli del ruolo chiave svolto dall insegnante nell implementazione del curricolo, molti paesi si stanno concentrando sul miglioramento dell istruzione dei futuri insegnanti, in particolare sui prerequisiti necessari, in matematica e in scienze, per un insegnamento efficace di tali discipline. L autorità o l organizzazione responsabile di rilasciare la certificazione per gli insegnanti e i metodi di certificazione per insegnare variano notevolmente di paese in paese. I metodi possono comprendere il completamento di corsi specifici, il superamento di esami, l esperienza pratica sotto supervisione, il conseguimento di un diploma universitario, lo svolgimento di un periodo di prova e il completamento di un programma di inserimento. In alcuni paesi possono essere adottati metodi di certificazione alternativi, specie per le materie con scarsa disponibilità di insegnanti. QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO 8 Mayer, D.P., Mullens, J.E., and Moore, M.T. (2000). Monitoring school quality: An indicators report, NCES , Washington, DC: National Center for Education Statistics. Quadro di riferimento per il contesto 95

104 L accento posto sulla conoscenza dei contenuti e sull approccio pedagogico degli insegnanti in formazione, il modo in cui i programmi di istruzione per gli insegnanti tengono il passo con i cambiamenti introdotti dal rapido progresso nelle scienze e nella tecnologia, sono caratteristiche importanti dei programmi di preparazione all insegnamento. Questi prevedono l impiego di diversi metodi per preparare i docenti a insegnare la propria materia e per formare educatori attenti e professionali con un ampia istruzione. Sviluppare un atteggiamento positivo nella vita nei confronti dell apprendimento può anche essere un aspetto importante dell istruzione degli insegnanti. La collaborazione tra università e scuole, l uso di standard per definire le competenze degli insegnanti, possono contribuire ulteriormente a una buona preparazione accademica. In molti paesi, i futuri insegnanti vengono preparati a insegnare il curricolo proposto durante la formazione prima e dopo l assunzione in servizio. Assegnazione degli insegnanti QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO Il TIMSS ha mostrato una notevole differenza tra i vari paesi per quanto riguarda il livello di istruzione completato dagli insegnanti e la percentuale di studenti che ricevono l istruzione in matematica e in scienze da docenti con una laurea nella disciplina. Oltre ai problemi e ai vantaggi che possono essere associati all insegnamento fuori dal proprio campo, è interessante osservare come questi insegnanti acquisiscono le conoscenze specifiche della disciplina, necessarie per insegnare in modo efficace. Inserimento degli insegnanti La transizione dall università a una posizione di insegnamento in una scuola può essere difficile. Di conseguenza, in molti paesi una larga parte dei nuovi insegnanti abbandonano la professione dopo pochi anni di insegnamento. 9 La misura secondo cui le scuole hanno un ruolo attivo nell acculturazione e nella transizione dei nuovi insegnanti può essere importante. L adozione di mentori, l assunzione di buone pratiche di insegnamento grazie ai colleghi e i programmi di 9 Moskowitz, J. e Stephens, M., a cura di (1997). From students of teaching to teachers of students: Teacher induction around the pacific rim, Washington, DC: U.S. Department of Education. 96 Quadro di riferimento per il contesto

105 inserimento progettati da insegnanti esperti possono essere di grande aiuto per l insegnante all inizio della carriera. Sviluppo professionale Lo sviluppo professionale degli insegnanti è di importanza fondamentale per qualsiasi tentativo di modificare o riformare il sistema di istruzione. Senza una partecipazione ad attività di sviluppo professionale continue, gli insegnanti rischiano di non essere informati degli sviluppi fondamentali nell istruzione e nelle loro materie, avvenuti dopo la formazione iniziale. L attenzione ai contenuti disciplinari, le opportunità di apprendimento attivo (osservare ed essere osservati durante l insegnamento, pianificare l attuazione in classe, rivedere il lavoro degli studenti, svolgere una lezione frontale o una presentazione, scrivere un piano di lezioni) e la coerenza con altre attività di apprendimento svolte nella quotidianità della scuola, sono caratteristiche importanti per il successo delle attività di sviluppo professionale degli insegnanti. 10 La preoccupazione maggiore è che in assenza di opportunità di sviluppo professionale di alta qualità, gli insegnanti non saranno in grado di sfruttare i progressi nella tecnologia dell informazione. Caratteristiche degli insegnanti Alcune ricerche esaminano l influenza del genere, dell età e dell esperienza dell insegnante sul rendimento degli studenti. Tali ricerche suggeriscono che gli studenti apprendono di più quando gli insegnanti hanno esperienza rispetto al caso di insegnanti con pochi anni di pratica. La relazione tra esperienza e rendimento è però soggetta all influenza di numerosi fattori. Ad esempio, le politiche di assegnazione degli insegnanti alle classi all interno delle scuole possono far sì che gli insegnanti con le maggiori competenze seguano classi determinate, o che gli insegnanti più anziani seguano le classi a più alto livello di rendimento. La necessità di coinvolgere gli insegnanti con più anni di servizio nello sviluppo professionale e la misura in cui questo viene attuato, può a sua volta influire sull efficacia degli insegnanti stessi. QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO 10 Garet, M. S., Porter, A. C., Desimone, L., Birman, B. F., Yoon, K. S. (2001). What makes professional development effective? Results from a national sample of teachers. American Educational Research Journal, 38(4), Quadro di riferimento per il contesto 97

106 Le attività e le caratteristiche della classe Per quanto il contesto generale per l apprendimento sia fornito dalla scuola, la maggior parte dell insegnamento e dell apprendimento avviene tramite l organizzazione della classe e sotto la guida dell insegnante. Si assume qui che l organizzazione della classe includa compiti assegnati in classe ma completati altrove, ad esempio compiti a casa, ricerche in biblioteca o lavoro sul campo. Gli aspetti del curricolo attuato in classe più facili da indagare comprendono gli argomenti del curricolo effettivamente affrontati, gli approcci didattici adottati, i materiali e le attrezzature disponibili e le condizioni in cui avviene l apprendimento, tra cui le dimensioni e la composizione della classe, e il tempo dedicato in classe all istruzione in matematica e in scienze. Argomenti del curricolo insegnati QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO Un punto essenziale del curricolo attuato è la misura in cui gli argomenti di matematica e di scienze presenti nei quadri di riferimento del TIMSS vengono affrontati in classe. Il TIMSS affronta tale questione chiedendo agli insegnanti di matematica e di scienze degli studenti partecipanti all indagine di indicare, per ognuno degli argomenti testati, se è stato affrontato in classe, nell anno in corso o negli anni precedenti, e la quantità di tempo (in percentuale) dedicata in classe ad ognuno dei domini dei contenuti per matematica e per scienze. Il TIMSS caratterizza gli argomenti e il livello di rigore dei corsi di matematica e di scienze, impartiti nei paesi partecipanti, descrivendo il punto focale del lavoro svolto nelle classi testate. Dimensioni della classe Le dimensioni della classe possono agire come indicatore economico, per cui classi più piccole indicano una situazione economica più florida. Tuttavia, classi di dimensioni ridotte possono anche essere il risultato di politiche governative volte a limitare il numero di studenti per classe. Inoltre, le dimensioni della classe possono riflettere un assegnazione selettiva delle risorse, ad esempio per esigenze particolari o per lezioni pratiche. Quale che sia il motivo delle dimensioni della classe, queste influiscono senza dubbio su come gli insegnanti attuano il curricolo. 98 Quadro di riferimento per il contesto

107 Tempo dedicato all istruzione La quantità di tempo dedicato all istruzione in classe in matematica e in scienze è un aspetto importante dell implementazione del curricolo. Il TIMSS ha mostrato che un utilizzo efficiente di tale tempo e gli effetti negativi delle interruzioni esterne sono aspetti legati all efficacia dell insegnamento. Attività didattiche Gli insegnanti adottano una serie di strategie per incoraggiare gli studenti all apprendimento. Alcuni di questi metodi sono più efficaci di altri nel contribuire al rendimento degli studenti. Utili prove circa gli approcci didattici predominanti nella classe vengono fornite, ad esempio, dalle informazioni su come gli insegnanti suddividono il tempo per attività quali presentazione degli argomenti con lezione frontale, pratica degli studenti guidata dall insegnante, ripetizione e chiarimento dei contenuti e delle procedure, lavoro in piccoli gruppi e individuale. Anche quanto riferito dagli studenti circa la quantità di tempo dedicata alle diverse modalità di fare matematica e scienze, al lavoro con esercizi o libri di testo, alla realizzazione di progetti, individuali o in piccoli gruppi, o alla discussione dei compiti a casa fornisce informazioni importanti sulle attività in classe. Ad esempio, alcune ricerche hanno dimostrato che gli studenti che apprendono con il fare superano il rendimento degli altri pari grado, così come gli studenti che godono dei vantaggi di un istruzione individuale. 11 Valutazione e compiti a casa I risultati del TIMSS indicano che gli insegnanti dedicano un ampia quantità di tempo alla valutazione degli studenti, sia come strumento di misurazione di quanto da loro appreso, per guidare l apprendimento futuro, sia per fornire un feedback agli studenti, agli insegnanti e ai genitori. La frequenza e la forma assunta dalla valutazione sono indicatori importanti dell insegnamento e della didattica nella scuola. I compiti a casa, in un certo senso, prolungano l istruzione e valutano i progressi degli studenti. Consentono di aumentare il tempo dedicato a una disciplina. I motivi per assegnare i compiti a casa, QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO 11 Wenglinsky, H. (2000). How teaching matters: Bringing the classroom back into discussions of teacher quality. Educational Testing Service, Princeton, NJ. Policy Information Center. Quadro di riferimento per il contesto 99

108 oltre alla quantità e al tipo di compiti assegnati, sono considerazioni didattiche importanti. Possono essere utilizzati per rafforzare e/o estendere i concetti sviluppati a lezione. Utilizzo dei computer e di Internet QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO Il computer sta rapidamente trasformando l istruzione, in quanto gli studenti si preparano a entrare in una forza lavoro tecnologizzata. I computer e Internet offrono agli studenti nuovi modi per esplorare i concetti, con una profondità impossibile negli anni passati. Tali strumenti tecnologici possono innescare nuovo entusiasmo e nuova motivazione all apprendimento, consentire agli studenti di apprendere secondo i propri ritmi e offrire loro un accesso ad ampie fonti di informazione. È dimostrato che è importante avere più livelli di accesso a Internet, ad esempio a scuola, nelle biblioteche e a casa. Per i paesi in cui gli studenti possono accedere facilmente a Internet, è importante che venga loro insegnato come utilizzare le informazioni e come valutarne veridicità e valore. Oltre a fornire accesso a Internet agli studenti, i computer possono assolvere a diversi altri scopi educativi. Benché inizialmente limitati ad un apprendimento addestramento e pratica, vengono ora sfruttati in molti modi, tra cui esercitazioni guidate, simulazioni, giochi e applicazioni. I nuovi software consentono agli studenti di porre i propri problemi ed esplorare e scoprire proprietà matematiche e scientifiche in modo autonomo. I software per modellare e visualizzare idee possono aprire un nuovo mondo agli studenti e aiutarli a collegare tali idee alla propria lingua e ai sistemi simbolici. Utilizzo della calcolatrice L utilizzo della calcolatrice varia notevolmente tra i paesi e anche al loro interno, ma la sua diffusione sta crescendo in modo costante, grazie alla riduzione dei costi e a un evoluzione dei curricoli di matematica in cui tale utilizzo è contemplato. Molti paesi prevedono politiche che regolano l accesso alle calcolatrici e il loro utilizzo, specie nei primi anni di scolarità. La sostanza di tali politiche e il loro variare negli anni possono essere importanti per comprendere il curricolo. 100 Quadro di riferimento per il contesto

109 Le calcolatrici si possono usare nell esplorazione del concetto di numero, nel conteggio e nei concetti di maggiore e minore. Le calcolatrici possono consentire agli studenti di risolvere i problemi numerici più rapidamente, eliminando calcoli noiosi e aumentando così il coinvolgimento nel processo di apprendimento. L utilizzo ottimale delle calcolatrici e il ruolo che dovrebbero svolgere rimangono questioni importanti per gli specialisti del curricolo di matematica e per gli insegnanti di tale disciplina. Importanza delle indagini sperimentali L importanza attribuita allo svolgimento di progetti e di indagini sperimentali varia ampiamente nei diversi paesi. Un esplorazione della frequenza e della natura di un compito può far luce sull apprendimento in esame. In scienze, le indagini sperimentali sono spesso parte integrante del processo di apprendimento. Anche la misura in cui queste attività vengono dimostrate dall insegnante e svolte dagli studenti mostra variazioni tra i paesi. Gli studenti Contesto casa Gli studenti arrivano a scuola da diversi contesti e con diverse esperienze. Il numero di libri in casa, la disponibilità di una scrivania per studiare, la presenza di un computer, il livello di istruzione dei genitori e la misura in cui gli studenti parlano la lingua con cui ricevono l insegnamento, si sono dimostrate importanti variabili di contesto, indicative dello stato socio-economico della famiglia e sono correlate al rendimento nell istruzione. Tali fattori sono inoltre indicativi del sostegno ricevuto a casa per l apprendimento e possono influenzare le aspirazioni complessive degli studenti circa l istruzione. La porzione di tempo dedicata dagli studenti al lavoro, agli sport, ai passatempi ricreativi e ad altre attività può anch essa influire sull apprendimento. QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO Quadro di riferimento per il contesto 101

110 Atteggiamenti Creare un atteggiamento positivo negli studenti rispetto alla matematica e alle scienze è un obiettivo importante nel curricolo di molti paesi. La motivazione all apprendimento da parte degli studenti può essere influenzata da quanto la materia viene trovata coinvolgente, dal valore ad essa attribuito e dall importanza che riveste nelle aspirazioni presenti e per una carriera futura. Inoltre, sulla motivazione degli studenti può incidere la fiducia in sé stessi nell apprendere la disciplina. QUADRO DI RIFERIMENTO PER IL CONTESTO 102 Quadro di riferimento per il contesto

111 Capitolo quattro TIMSS DISEGNO DELLA RICERCA DISEGNO DELLA RICERCA

112

113 Panoramica La ricerca internazionale TIMSS 2007 sul rendimento degli studenti comprende prove scritte di matematica e di scienze e una serie di questionari che raccolgono informazioni sui relativi contesti educativi e sociali. L obiettivo principale è quello di misurare il rendimento degli studenti in matematica e in scienze in un modo che renda giustizia all ampiezza e alla ricchezza dell insegnamento di queste materie nei paesi partecipanti e che rilevi il miglioramento o il peggioramento di tali paesi monitorando la tendenza nella performance degli studenti da un ciclo di valutazione al successivo. A tal fine è indispensabile una valutazione che sia di ampio respiro per quanto riguarda i domini di matematica e di scienze e innovativa nell approccio alla misurazione. Per ampliare le informazioni fornite agli educatori e ai decisori politici, il TIMSS descrive il rendimento degli studenti nei domini dei principali contenuti delle materie (cioè numero, algebra, geometria, dati e probabilità per la matematica, e biologia, chimica, fisica, scienze della Terra per le scienze, nella terza secondaria di I grado) e il rendimento complessivo in matematica e in scienze. Inoltre, l indagine 2007 descriverà per la prima volta il rendimento degli studenti per dominio cognitivo, vale a dire per conoscenza, per applicazione e per ragionamento. Questi obiettivi, ambiziosi per la portata e per i risultati in termini di documentazione, contribuiscono enormemente all acquisizione di informazioni preziose per le decisioni politiche, per la formazione degli insegnanti e per i metodi di insegnamento, ma pongono sfide impegnative nella raccolta, nell analisi e nella presentazione dei dati. Una conseguenza importante di tali obiettivi è che il numero di quesiti prodotti è molto superiore a quelli ai quali possono rispondere gli studenti durante il tempo previsto per la prova. Pertanto, l indagine utilizza un approccio di campionamento a matrice, che comporta la suddivisione di tutto l insieme dei quesiti di matematica e di scienze in una serie di 14 fascicoli che testano il rendimento degli studenti. Ogni studente deve completare soltanto un fascicolo. Ogni quesito, o item, è presente in due fascicoli ed è previsto un meccanismo per collegare le risposte degli studenti provenienti dai vari fascicoli. I fascicoli sono distribuiti tra gli studenti nelle classi partecipanti all indagine in modo DISEGNO DELLA RICERCA Disegno della ricerca 105

114 tale che i gruppi di studenti, ai quali viene assegnato lo stesso fascicolo, abbiano abilità approssimativamente equivalenti. Utilizzando tecniche di determinazione di scale (scaling) proprie della Item-Response Theory (IRT, teoria di risposta all item), dalle risposte combinate dei singoli studenti ai fascicoli loro assegnati si ottiene un quadro completo del rendimento dell intera popolazione studenti. Tale approccio riduce a dimensioni fattibili ciò che altrimenti sarebbe un carico impossibile per gli studenti, anche se a prezzo di una maggiore complessità nell assemblaggio dei fascicoli, nella raccolta dei dati e nella loro analisi. DISEGNO DELLA RICERCA Blocchi di item Per facilitare il processo di creazione dei fascicoli che testano il rendimento degli studenti, il TIMSS raggruppa gli item per la valutazione in una serie di blocchi, contenenti all incirca item ognuno. Come nell indagine del 2003, il TIMSS 2007 prevede 28 blocchi in totale: 14 contenenti item di matematica e 14 item di scienze. I fascicoli degli studenti sono stati assemblati mediante diverse combinazioni di tali blocchi di item. Alla fine dell indagine del 2003, la metà dei blocchi di matematica e la metà dei blocchi di scienze si sono tenuti riservati in modo da essere usati per misure di tendenza nel I blocchi rimanenti sono stati resi pubblici per essere utilizzati nelle pubblicazioni, nella ricerca e nell insegnamento, e saranno sostituiti dai nuovi item creati per il Pertanto, i 28 blocchi del TIMSS 2007 comprendono 14 blocchi di item di tendenza (sette per la matematica e sette per le scienze) e 14 blocchi di nuovi item sviluppati per l indagine Come mostrato nella figura 10, i blocchi TIMSS 2007 di matematica sono contrassegnati con i codici da M01 a M14, mentre i blocchi di scienze con i codici da S01 a S14. I blocchi con i codici che terminano con un numero dispari (01, 03, 05, ecc.) contengono gli item di tendenza del 2003, mentre quelli che terminano con un numero pari contengono gli item nuovi utilizzati per la prima volta nel Disegno della ricerca

115 Figura 10: Blocchi di matematica Disegno dei blocchi per gli studenti TIMSS 2007 Classi quarta primaria e terza secondaria di I grado Blocchi di Origine degli item Origine degli item scienze M01 Blocco M05 da TIMSS 2003 S01 Blocco S14 da TIMSS 2003 M02 Item nuovi per TIMSS 2007 S02 Item nuovi per TIMSS 2007 M03 Blocco M06 da TIMSS 2003 S03 Blocco S05 da TIMSS 2003 M04 Item nuovi per TIMSS 2007 S04 Item nuovi per TIMSS 2007 M05 Blocco M07 da TIMSS 2003 S05 Blocco S06 da TIMSS 2003 M06 Item nuovi per TIMSS 2007 S06 Item nuovi per TIMSS 2007 M07 Blocco M08 da TIMSS 2003 S07 Blocco S07 da TIMSS 2003 M08 Item nuovi per TIMSS 2007 S08 Item nuovi per TIMSS 2007 M09 Blocco M11 da TIMSS 2003 S09 Blocco S08 da TIMSS 2003 M10 Item nuovi per TIMSS 2007 S10 Item nuovi per TIMSS 2007 M11 Blocco M12 da TIMSS 2003 S11 Blocco S11 da TIMSS 2003 M12 Item nuovi per TIMSS 2007 S12 Item nuovi per TIMSS 2007 M13 Blocco M14 da TIMSS 2003 S13 Blocco S12 da TIMSS 2003 M14 Item nuovi per TIMSS 2007 S14 Item nuovi per TIMSS 2007 Sebbene la disposizione generale degli item nei blocchi segua il criterio del 2003, in seguito all esperienza di quell indagine, il tempo a disposizione degli studenti per completare un blocco è stato aumentato: da 15 a 22,5 minuti nella terza secondaria di I grado e da 12 a 18 minuti nella quarta primaria. Di conseguenza, il tempo di prova complessivo per i 28 blocchi di item della terza secondaria di primo grado è pari a 10,5 ore, mentre il tempo di prova complessivo della quarta primaria è pari a circa 8,5 ore. Dalla passata esperienza con le indagini TIMSS, i coordinatori nazionali dei paesi partecipanti sono d accordo nel ritenere che i tempi di somministrazione non debbano essere aumentati rispetto alle indagini precedenti. Pertanto, come nel passato, la durata della prova per ciascun fascicolo non deve superare 90 minuti per la quarta primaria e 72 minuti per la terza secondaria di I grado. In entrambe le classi sono previsti altri 30 minuti per rispondere al questionario studente. DISEGNO DELLA RICERCA Disegno della ricerca 107

116 Disegno dei blocchi per i fascicoli degli studenti Nella distribuzione dei blocchi tra i vari fascicoli per gli studenti, l obiettivo principale è stato quello di ottenere la massima copertura possibile del quadro di riferimento, cercando contemporaneamente di somministrare a ogni studente un numero di item sufficiente per consentire misure di tendenza affidabili sia in matematica che in scienze. Un altro obiettivo è stato quello di assicurare misure di tendenza attendibili nelle aree dei contenuti di entrambe le discipline. Per consentire il collegamento tra i fascicoli, mantenendone un numero limitato, ogni blocco è presente in due fascicoli. Nel disegno del 2007, i 28 blocchi sono distribuiti all interno di 14 fascicoli per gli studenti (vedere Figura 11). La struttura dei fascicoli è la stessa per entrambe le classi, tuttavia per la terza secondaria di primo grado i blocchi di item prevedono un tempo di prova complessivo di 22,5 minuti, mentre per la quarta primaria 18 minuti. Ciascun fascicolo è composto da quattro blocchi di item: due blocchi di matematica e due di scienze. Per metà dei fascicoli, i blocchi di matematica precedono quelli di scienze, per l altra metà l ordine è invertito. Inoltre, in ogni fascicolo due blocchi contengono item di tendenza provenienti dall indagine 2003 e due blocchi contengono item nuovi, sviluppati per il Ad esempio, com è possibile notare nella figura 11, gli studenti ai quali viene assegnato il fascicolo 1 completano due blocchi di item di matematica, M01 e M02, e due blocchi di item di scienze, S01 e S02. Gli item nei blocchi M01 e S01 sono item di tendenza provenienti dal 2003, mentre quelli in M02 e S02 sono item nuovi per il Analogamente, gli studenti ai quali viene assegnato il fascicolo 2 completano due blocchi di scienze, S02 e S03, seguiti da due blocchi di matematica, M02 e M03. I blocchi S02 e M02 contengono gli item nuovi, mentre i blocchi S03 e M03 gli item di tendenza. DISEGNO DELLA RICERCA 108 Disegno della ricerca

117 Figura 11: Struttura dei fascicoli degli studenti TIMSS 2007 Classi quarta primaria e terza secondaria di I grado Blocchi di valutazione Fascicolo Parte 1 Parte 2 Fascicolo 1 M01 M02 S01 S02 Fascicolo 2 S02 S03 M02 M03 Fascicolo 3 M03 M04 S03 S04 Fascicolo 4 S04 S05 M04 M05 Fascicolo 5 M05 M06 S05 S06 Fascicolo 6 S06 S07 M06 M07 Fascicolo 7 M07 M08 S07 S08 Fascicolo 8 S08 S09 M08 M09 Fascicolo 9 M09 M10 S09 S10 Fascicolo 10 S10 S11 M10 M11 Fascicolo 11 M11 M12 S11 S12 Fascicolo 12 S12 S13 M12 M13 Fascicolo 13 M13 M14 S13 S14 Fascicolo 14 S14 S01 M14 M01 Come ricapitolato nella figura 12, ogni studente completa un fascicolo composto di due parti, seguito da un questionario studente. L impegno richiesto ad ogni studente in termini di tempo per rispondere è equivalente a quello richiesto nel 2003, vale a dire 72 minuti per la valutazione e 30 minuti per il questionario nella quarta primaria, e rispettivamente 90 minuti e 30 minuti nella terza secondaria di I grado. DISEGNO DELLA RICERCA Disegno della ricerca 109

118 Figura 12: Attività Durata della prova TIMSS 2007 per gli studenti Classi quarta primaria e terza secondaria di I grado Classe quarta primaria Classe terza secondaria di I grado Fascicolo Parte 1 36 minuti 45 minuti Intervallo Fascicolo Parte 2 36 minuti 45 minuti Intervallo Questionario Studente 30 minuti 30 minuti I paesi partecipanti all indagine mirano ad un campione di almeno studenti per assicurare un numero sufficiente di rispondenti per ciascun item. I 14 fascicoli vengono distribuiti fra gli studenti di ciascuna classe selezionata in base ad un ordine predeterminato, in modo che la proporzione di studenti che rispondono a ciascun fascicolo sia approssimativamente la stessa. DISEGNO DELLA RICERCA Tipi di quesiti e procedure di codifica Per ciascuna materia sono state valutate le conoscenze e la comprensione degli studenti attraverso una serie di quesiti. Nella valutazione TIMSS vengono utilizzati due tipi di quesiti: a scelta multipla e a risposta aperta. Almeno la metà del punteggio assegnabile rispondendo a tutti i quesiti deriva da quelli a scelta multipla che valgono un punto ognuno. I quesiti a risposta aperta generalmente valgono uno o due punti, in base al tipo di compito assegnato e di abilità richieste. Tuttavia, in seguito all iniziativa straordinaria del 2003 di sviluppare per la valutazione compiti con risoluzione di problemi e con indagini (conosciute come PSI, da Problem Solving and Inquiry) finanziati dall agenzia americana National Science Foundation, il TIMSS 2007 avrà un maggior numero di compiti sul ragionamento o di gruppi di item su problemi affini. In particolare, tali compiti sul ragionamento riguardano le abilità di pensiero descritte per il corrispondente dominio cognitivo nei quadri di riferimento di matematica e di scienze. Per i compiti sul ragionamento o per i gruppi di item il punteggio possibile, generalmente da tre a sei, dipende dai requisiti richiesti agli studenti per completare correttamente il compito. Nello sviluppare i quesiti, la 110 Disegno della ricerca

119 scelta del tipo di item dipende dall ambito di matematica o di scienze oggetto di valutazione e dal formato che meglio consente agli studenti di dimostrare le proprie competenze. Quesiti a scelta multipla. I quesiti a scelta multipla presentano agli studenti quattro opzioni di risposta, una sola delle quali è corretta. Questi quesiti possono essere usati per valutare qualsiasi comportamento previsto nei domini cognitivi. Tuttavia, poiché tali quesiti non consentono agli studenti di aggiungere affermazioni che chiariscano o sostengano la risposta scelta, possono essere meno adatti a valutare le capacità degli studenti di elaborare interpretazioni o valutazioni più complesse. Per la valutazione degli studenti di quarta primaria e di terza secondaria di primo grado, è importante che le caratteristiche linguistiche dei quesiti siano adeguate al loro livello di sviluppo. Pertanto, i quesiti sono scritti in modo chiaro e conciso. Anche le risposte possibili sono concise per ridurre al minimo il lavoro di lettura del quesito. Le risposte errate sono scritte in modo da sembrare plausibili senza essere ingannevoli. Per gli studenti che non hanno familiarità con questo tipo di quesiti, le istruzioni fornite all inizio della prova includono un esempio di item a scelta multipla che illustra come scegliere e contrassegnare la risposta. Quesiti a risposta aperta. Per questo tipo di item si richiede agli studenti di elaborare un insieme di opzioni, invece di scegliere una risposta fra quelle possibili. I quesiti a risposta aperta sono particolarmente adatti per valutare aspetti della conoscenza e abilità che richiedono agli studenti di spiegare fenomeni o interpretare dati in base alle conoscenze e all esperienza acquisite. Per ogni quesito a risposta aperta, una guida alla codifica descrive le caratteristiche essenziali delle risposte complete ed appropriate. Le guide mettono in evidenza il tipo di comportamento valutato dal quesito e descrivono esempi di risposte parzialmente e completamente corrette. Inoltre, campioni di risposte degli studenti per ciascun livello di comprensione costituiscono una guida importante per coloro che assegnano il punteggio alle risposte. Nell assegnare i punteggi alle risposte date dagli studenti a questo tipo di quesiti, occorre considerare esclusivamente il risultato degli studenti rispetto all argomento oggetto DISEGNO DELLA RICERCA Disegno della ricerca 111

120 di valutazione e non la loro capacità di scrivere correttamente. Tuttavia, gli studenti devono comunicare in modo chiaro le loro risposte a coloro che le valuteranno. Inoltre, le guide di codifica consentono di identificare, per ciascun item, i vari approcci corretti, parzialmente corretti e errati. La diagnosi delle comuni difficoltà di apprendimento in matematica e in scienze, evidenziate da misconcetti e da errori, costituisce un obiettivo importante dell indagine. Poiché i quesiti a risposta aperta costituiscono una parte importante della valutazione e sono parte integrante delle misure di tendenza, è fondamentale che le guide vengano implementate coerentemente in tutti i paesi e per ciascun anno di raccolta dei dati. Per assicurare una corretta applicazione delle guide per gli item di tendenza nell indagine 2007, la IEA ha archiviato, per ciascun paese, campioni di risposte degli studenti nelle indagini precedenti. Tali campioni verranno utilizzati per la formazione dei codificatori nel 2007 e per controllare che l applicazione sia coerente. Punteggi. Nello sviluppare la valutazione, si è cercato di creare blocchi di item che forniscano in media 15 punti circa per la terza secondaria di primo grado e 12 punti per la quarta primaria. I blocchi contengono numerosi tipi di item, inclusi gli item a scelta multipla (1 punto ciascuno) e quelli a risposta aperta (1, 2 o più punti) che consentono un punteggio parziale o un punteggio pieno. Il numero esatto di punti e l esatta distribuzione dei tipi di quesiti variano leggermente fra i blocchi. DISEGNO DELLA RICERCA Scale per rappresentare il rendimento degli studenti Il TIMSS presenta gli andamenti nel rendimento degli studenti in matematica e in scienze e, per fornire ulteriori informazioni per il miglioramento del curricolo e della didattica, riporta anche il rendimento degli studenti nei domini dei principali contenuti di ciascuna disciplina. Per completare le informazioni fornite,il TIMSS intende per ambedue le discipline presentare il rendimento degli studenti per dominio cognitivo oltre che per dominio di contenuto. 112 Disegno della ricerca

121 Poiché ogni fascicolo contiene solo un campione di item per la valutazione, le risposte degli studenti vengono riunite per ottenere un quadro completo dei risultati della valutazione per ciascun paese. Utilizzando metodi di misurazione dell Item-Response Theory (IRT, teoria di risposta all item), 1 le risposte agli item di matematica e di scienze di ogni studente vengono collocate in scale comuni collegate ai risultati TIMSS del 1995, 1999 e Nella classe terza secondaria di primo grado, la scala di matematica in TIMSS 2007 consentirà ai paesi che hanno partecipato alle indagini del 1995, del 1999 o del 2003 di monitorare i progressi nel rendimento di matematica, e una scala simile di scienze fornirà le stesse informazioni per tale disciplina. Nella classe quarta primaria, le scale di matematica e di scienze TIMSS 2007 si collegano ai risultati del 1995 e del 2003 ma non a quelli del 1999, poiché l indagine del 1999 non prevedeva tale classe. Oltre alle scale sul rendimento in matematica e in scienze, TIMSS costruisce scale per riportare la performance degli studenti in ciascun dominio dei contenuti di entrambe le discipline. In matematica, per la classe terza secondaria di primo grado vi sono quattro scale dei contenuti che corrispondono ai quattro domini dei contenuti TIMSS 2007: numero; algebra; geometria; dati e probabilità. Anche le scienze della terza secondaria di primo grado nel TIMSS 2007 hanno quattro scale per i quattro domini dei contenuti: biologia; chimica; fisica; scienze della Terra. DISEGNO DELLA RICERCA 1 Per una descrizione delle tecniche di misurazione TIMSS applicate ai dati dell indagine 2003, vedere Gonzalez, E., Galia, J., & Li, I. (2004). Scaling Methods and Procedures for the TIMSS 2003 Mathematics and Science Scales. In M.O. Martin, I.V.S. Mullis, & S.J. Chrostowski (Eds.), TIMSS 2003 technical report. Chestnut Hill, MA: TIMSS & PIRLS International Study Center, Boston College. Disegno della ricerca 113

122 Per la quarta primaria in matematica, il TIMSS 2007 ha tre scale per i tre domini dei contenuti: numero; figure geometriche e misure; rappresentazione dei dati. Anche le scienze della quarta primaria nel TIMSS 2007 hanno tre scale per i tre domini dei contenuti: scienze della vita; scienze fisiche; scienze della Terra. Come descritto precedentemente, i quadri di riferimento TIMSS 2007 individuano tre domini cognitivi che coprono sia la matematica sia le scienze per entrambe le classi. I tre domini, conoscenza, applicazione e ragionamento, descrivono una serie di processi cognitivi utilizzati nello studio della matematica e delle scienze durante gli anni della scuola primaria e della scuola secondaria di primo grado. Per ognuno dei tre domini di matematica e di scienze di entrambe le classi vengono create delle scale per riportare i risultati. DISEGNO DELLA RICERCA Divulgazione del materiale di valutazione La raccolta dei dati nel 2007 è la quarta nella serie di indagini TIMSS che si sono svolte regolarmente ogni quattro anni, fornisce informazioni sugli andamenti del rendimento in matematica e in scienze nel 1995, nel 1999 e nel 2003, e verrà svolta di nuovo nel 2011, nel 2015, e così via. Il disegno dell indagine prevede di rilasciare molti item con la pubblicazione dei rapporti internazionali, ma di salvaguardare i dati di tendenza tenendo riservata una parte consistente di item. Non appena gli item saranno rilasciati, nuovi item saranno sviluppati per sostituirli. 114 Disegno della ricerca

123 Secondo tale disegno, quando saranno pubblicati i risultati della valutazione del 2007, saranno rilasciati sei dei 14 blocchi di item per ciascuna disciplina, mentre i rimanenti otto blocchi saranno tenuti riservati per le valutazioni successive. I blocchi rilasciati includeranno i due blocchi contenenti gli item di tendenza del 1999, 2 due dei blocchi di item di tendenza del 2003 e due blocchi di item usati per la prima volta nel Gli item rilasciati saranno sostituiti con nuovi item prima del prossimo ciclo del Questionari di contesto Uno scopo importante del TIMSS è rilevare il contesto educativo in cui gli studenti apprendono la matematica e le scienze. A tal fine, si somministrano questionari agli specialisti del curricolo, agli studenti delle scuole partecipanti, ai loro insegnanti di matematica e di scienze e ai loro dirigenti scolastici. Le domande sono volte a misurare gli elementi chiave del curricolo, come viene proposto, attuato e appreso. Questionari sul curricolo I questionari intendono raccogliere informazioni fondamentali sull organizzazione del curricolo di matematica e di scienze in ciascun paese e sui contenuti di queste materie che saranno trattati nelle classi quarta primaria e terza secondaria di primo grado. Il coordinatore nazionale di ciascun paese è responsabile della compilazione dei questionari, basandosi, se necessario, sulle conoscenze e sull esperienza degli specialisti del curricolo e dei docenti. Questionario Studente Il questionario deve essere completato da ciascun studente, che partecipa all indagine, e raccoglie informazioni sulla vita degli studenti a casa e a scuola, includendo le esperienze vissute in classe; la percezione di sé e gli atteggiamenti riguardo alla matematica e alle scienze; i compiti a casa e le attività extrascolastiche; l uso del computer; il supporto educativo a casa e le informazioni demografiche fondamentali. Il questionario richiede per la compilazione circa 30 minuti. DISEGNO DELLA RICERCA 2 Poiché gli studenti della quarta primaria non hanno partecipato all indagine TIMSS 1999, i blocchi TIMSS 2007 della quarta primaria resi pubblici comprendono quattro blocchi di item dell indagine 2003 e due dell indagine Disegno della ricerca 115

124 Questionari insegnante Nelle scuole che partecipano all indagine per la classe terza secondaria di primo grado, vengono selezionate una o più classi. Agli insegnanti di matematica di tali classi si chiede di compilare un questionario insegnante di matematica, fornendo informazioni di sfondo (quali genere, età, anni di insegnamento, formazione), e su convinzioni, atteggiamenti, preparazione didattica e impegno didattico, nonché sull approccio didattico usato nelle classi selezionate. All insegnante o agli insegnanti di scienze si chiede di compilare il questionario insegnante di scienze, che per molti aspetti è analogo a quello di matematica. Entrambi i questionari contengono domande sulle caratteristiche delle classi selezionate nell indagine; sull orario di insegnamento, sui materiali e sulle attività svolte per l insegnamento della matematica e delle scienze, e per promuovere l interesse degli studenti per le materie; sull uso dei computer e di internet; sulle modalità di valutazione; nonché sui rapporti tra scuola e famiglie. Nei questionari si chiede inoltre agli insegnanti il loro punto di vista sulle opportunità di collaborazione con i colleghi e sull aggiornamento professionale, e di fornire informazioni personali sulla loro istruzione e sulla loro formazione. In Italia in cui uno stesso docente insegna ambedue le materie, a ciascun docente delle classi selezionate si chiederà di compilare un unico questionario contenente le domande per ambedue le materie. Per la quarta primaria, a ciascun insegnante delle classi campionate si chiede di compilare un unico questionario contenente domande sull insegnamento della matematica e delle scienze e domande sul background. Il questionario insegnante richiede per la compilazione minuti. Questionario scuola DISEGNO DELLA RICERCA Al dirigente scolastico di ciascuna scuola che partecipa all indagine si chiede di compilare tale questionario. Esso raccoglie informazioni sugli iscritti e sul personale; sulle risorse disponibili per l insegnamento della matematica e delle scienze; sugli obiettivi della scuola e sul ruolo dei dirigenti scolastici; sull orario di insegnamento; sui rapporti tra scuola e famiglie; e sull ambiente scolastico. Richiede per la compilazione circa 30 minuti. 116 Disegno della ricerca

125 Note finali

126

127 La bibliografia seguente è un elenco parziale delle pubblicazioni consultate durante la preparazione dei quadri di riferimento in matematica, scienze e contestuali. Matematica Confrey, J. (1990). A review of the research on student conceptions in mathematics, science, and programming. In C.B. Cazden (Ed.), Review of Research in Education 16, Washington DC: American Educational Research Association. Hiebert, J. and Carpenter, T.P. (1992). Learning and Teaching with Understanding. In D.A. Grouws (Ed.). Handbook of research on mathematics teaching and learning. New York. NY: MacMillan Publishing Company. Howard, P.J. (2000). The owner s manual for the brain: everyday applications of mind-brain research (2nd edition). Austin, TX: Bard Press. Kulm, G. (Ed.) (1990). Assessing higher order thinking in mathematics. Washington, DC: American Association for the Advancement of Science. Mathematics Framework Project (2002). Mathematics framework for the 2003 national assessment of educational progress. Washington DC: U.S. Government Printing Office. Mullis, I.V.S., Martin, M.O., Gonzalez, E.J., and Chrostowski, S.J., (2004). TIMSS 2003 international mathematics report: Findings from IEA s trends in international mathematics and science study at the fourth and eighth grades. Chestnut Hill, MA: Boston College. Mullis, I.V.S., Martin, M.O., Smith, T.A., Garden, R.A., Gregory, K.D., Gonzalez, E.J., Chrostowski, S.J., & O Connor, K.M. (2003). TIMSS assessment frameworks and specifications 2003 (2nd ed.). Chestnut Hill, MA: Boston College. National Council of Teachers of Mathematics (2000). Principles and standards for school mathematics. Reston. VA: NCTM. Organisation for Economic Co-operation and Development (2003). The PISA 2003 assessment framework: Mathematics, reading, science and problem solving knowledge and skills. Paris, France: OECD. Note finali 119

128 Putnam, R.T., Lampert, M., and Peterson, P.L. (1990). Alternative Perspectives on knowing mathematics in elementary schools. In C.B. Cazden (Ed.), Review of research in education 16. Washington, DC: American Educational Research Association. Scienze American Association for the Advancement of Science (1993). Benchmarks for science literacy. Oxford, England: Oxford University Press. American Association for the Advancement of Science (2000). Inquiring into inquiry learning and teaching in science, American Association for the Advancement of Science. Champagne, A.B., Kouba, V.L., and Hurley, M. (2000). Assessing Inquiry. In J. Minstrell and E.H. Van Zee (Eds.), Inquiring into inquiry learning and teaching in science (pp ). Washington, DC: American Association for the Advancement of Science. Martin, M.O., Mullis, I.V.S., Gonzalez, E.J., and Chrostowski, S.J., (2004). TIMSS 2003 international science report: Findings from IEA s trends in international mathematics and science study at the fourth and eighth grades. Chestnut Hill, MA: Boston College. Mullis, I.V.S., Martin, M.O., Smith, T.A., Garden, R.A., Gregory, K.D., Gonzalez, E.J., Chrostowski, S.J., & O Connor, K.M. (2003). TIMSS assessment frameworks and specifications 2003 (2nd ed.). Chestnut Hill, MA: Boston College. NAEP Science Consensus Project (2004). Science framework for the 2005 national assessment of educational progress. Washington, DC: National Assessment Governing Board, U.S. Department of Education. National Research Council (1996). National science education standards. Washington, DC: National Academy Press. National Research Council (2000). Inquiry and the national science education standards: A guide for teaching and learning. Washington, DC: National Academy Press. 120 Note finali

129 National Science Foundation (1995). Innovating and evaluating science education: NSF evaluation forums Arlington, VA: National Science Foundation. National Science Teachers Association (1997). Pathways to the science standards: Guidelines for moving the vision into practice (elementary school edition). Arlington, VA: NSTA Press. National Science Teachers Association (1998). Pathways to the science standards: Guidelines for moving the vision into practice (middle school edition). Arlington. VA: NSTA Press. Contestuale Bates, J. T. (1993). Portrait of a successful rural alternative school. Rural Educator. 14(3), DuFour, R. (1999). Help wanted: Principals who can lead learning communities. NASSP Bulletin, Garet, M. S., Porter, A. C., Desimone, L., Birman, B. F., Yoon, K. S. (2001). What makes professional development effective? Results from a national sample of teachers. American Educational Research Journal, 38(4), Henderson, A. T., & Berla, N. (1994). A new generation of evidence: The family is critical to student achievement. St. Louis, MO: Danforth Foundation and Flint, MI: Mott (C. S.) Foundation. Henke, R.R., Choy, S.P., Geis, S. and Broughmann, S.P. (1996). Schools and staffing in the United States: A statistical profile, (NCES ). US Department of Education, National Center for Education Statistics. Washington, DC: US Government Printing Office. Martin, M.O., Mullis, I.V.S., Gregory, K.D., Hoyle, C., and Shen, C. (2000). Effective schools in science and mathematics. Chestnut Hill, MA: Boston College. Note finali 121

130 Martin, M.O., Mullis, I.V.S., Gonzalez, E.J., and Chrostowski, S.J., (2004). TIMSS 2003 international science report: Findings from IEA s trends in international mathematics and science study at the fourth and eighth grades. Chestnut Hill, MA: Boston College. Mayer, D.P., Mullens, J.E., and Moore, M.T. (2000). Monitoring school quality: An indicators report, NCES Washington, DC: National Center for Education Statistics. Moskowitz, J. and Stephens, M. (eds.) (1997). From students of teaching to teachers of students: Teacher induction around the pacific rim. Washington, DC: U.S. Department of Education. Mullis, I.V.S., Martin, M.O., Gonzalez, E.J., and Chrostowski, S.J., (2004). TIMSS 2003 international mathematics report: Findings from IEA s trends in international mathematics and science study at the fourth and eighth grades. Chestnut Hill, MA: Boston College. Wenglinsky, H. (2000). How teaching matters: Bringing the classroom back into discussions of teacher quality. Educational Testing Service, Princeton, NJ. Policy Information Center. 122 Note finali

131 Appendice A Ringraziamenti

132

133 TIMSS & PIRLS International Study Center, presso il Boston College TIMSS & PIRLS International Study Center (ISC), presso il Boston College, si occupa di ricerche comparative sul rendimento scolastico. Svolge principalmente le funzioni di International Study Center per le indagini dell IEA in matematica, in scienze e in lettura, ovvero Trends in International Mathematics and Science Study (TIMSS) e Progress in International Reading Literacy Study (PIRLS). Lo staff TIMSS & PIRLS ISC è responsabile della progettazione e dell implementazione di queste indagini. Durante lo sviluppo e la produzione dei quadri di riferimento TIMSS, lo staff ISC ha coordinato un attività svolta in collaborazione, che ha coinvolto un certo numero di revisioni iterative da parte del TIMSS 2007 Science and Mathematics Item Review Committee e dei coordinatori nazionali della ricerca. Le seguenti persone sono state di valido aiuto durante questo processo. Ina V.S. Mullis Direttore associato, TIMSS Michael O. Martin Direttore associato, TIMSS Pierre Foy Direttore, campionamento e analisi dei dati Graham J. Ruddock Coordinatore di matematica Christine Y. O Sullivan Coordinatore di scienze Alka Arora Ricercatore associato Ebru Erberber Ricercatore associato Eugene Johnson Consulente per la psicometria e la metodologia Appendice A: Ringraziamenti 125

134 International Association for the Evaluation of Educational Achievement (IEA) Durante lo sviluppo dei quadri di riferimento e delle specifiche per la valutazione TIMSS, la IEA ha fornito un supporto di carattere generale al lavoro di coordinamento tra il TIMSS e i paesi membri dell associazione e alla revisione di tutti gli elementi del progetto. Le seguenti persone sono strettamente coinvolte nelle attività del TIMSS. Hans Wagemaker Direttore esecutivo Barbara Malak Responsabile del coordinamento tra i membri Juriaan Hartenberg Responsabile finanziario Dirk Hastedt Centro elaborazione dati IEA Oliver Neuschmidt Centro elaborazione dati IEA Juliane Barth Centro elaborazione dati IEA Agenzie di finanziamento Il supporto allo sviluppo dei quadri di riferimento TIMSS 2007 proviene da numerose fonti, inclusi i paesi partecipanti: National Center for Education Statistics of the US Department of Education, US National Science Foundation, World Bank, United Nations Development Programme, Boston College e National Foundation for Educational Research in Inghilterra e Galles. Statistics Canada Statistics Canada è responsabile delle attività di campionamento nel TIMSS, inclusa la raccolta e la valutazione della documentazione di campionamento, l aiuto ai partecipanti ad adattare il disegno di 126 Appendice A: Ringraziamenti

135 campionamento internazionale alle condizioni locali, e la definizione delle scuole campione nella maggior parte dei paesi partecipanti. L esperto di metodologia Marc Joncas ha esaminato i quadri di riferimento da una prospettiva di campionamento e ha fornito molti consigli utili. Educational Testing Service Educational Testing Service fornisce assistenza durante il processo di costruzione delle scale per la misurazione del rendimento TIMSS. Il ricercatore Matthias Von Davier ha esaminato i quadri di riferimento da una prospettiva progettuale. Science and Mathematics Item Review Committee Science and Mathematics Item Review Committee (SMIRC) ha collaborato con lo staff dell International Study Center nello sviluppo di tutti gli aspetti dei quadri di riferimento e in particolar modo dei quadri di riferimento di matematica e di scienze. Ha fornito consigli inerenti le aree dei contenuti ed i domini cognitivi e ha individuato le aree di ricerca di interesse per le politiche educative. Matematica Kiril Bankov University of Sofia Bulgaria Hanako Senuma National Institute for Educational Policy Research Giappone Khattab Mohammad Ahmad AbuLibdeh National Center for Human Resources Development Giordania Robert Garden Nuova Zelanada Appendice A: Ringraziamenti 127

136 Liv Sissel Grønmo University of Oslo, ILS Norvegia Mary Lindquist Columbus State University Stati Uniti Scienze Ahmed Mohammed Rafea Ministry of Education Bahrein Chen-yung Lin National Taiwan Normal University Cina Taipei Jophus Anamuah-Mensah University of Winneba Ghana Gabriela Noveanu Institute for Educational Sciences Romania Galina Kovalyova Russian Academy of Education Federazione russa Jackie Heaton University of Aberdeen Scozia Audrey Champagne State University of New York Stati Uniti 128 Appendice A: Ringraziamenti

137 National Research Coordinators I coordinatori nazionali della ricerca TIMSS (NRC, National Research Coordinators) collaborano con lo staff internazionale del progetto per garantire che l indagine si adatti alle esigenze locali, sia da un punto di vista operativo che politico, e sono responsabili dell implementazione dell indagine nei loro paesi. I coordinatori hanno riesaminato le successive versioni dei quadri di riferimento e hanno fornito numerosi suggerimenti che hanno apportato un grande contributo al testo finale. National Research Coordinators Samia Mezaib Ministère de l Education Nationale Algeria Arsen Baghdasaryan Yerevan State University Repubblica d Armenia Sue Thomson Australian Council for Educational Research (ACER) Australia Birgit Lang Guenter Haider Austrian IEA Research Centre, Universitat Salzburg Austria Ahmed Mohammad Rafea Buthaina Mohammed Al-Fathel Ministry of Education Bahrein Zaneta Dzumhur Agencija za standarde Bosnia-Erzegovina Appendice A: Ringraziamenti 129

138 Serara Moahi Ministry of Education Botswana Kiril Bankov Georgi Simidchiev University of Sofia Bulgaria Chen-Yung Lin National Taiwan Normal University Cina Taipei Francisco Ernesto Reyes Jimenez Colombian Educational Assessment Institute Colombia Vladislav Tomasek Institue for Information on Education (UIV) Repubblica Ceca Peter Allerup The Danish University of Education Danimarca Osman Abdillahi Omar Ministère de l Education Nationale Repubblica di Gibuti Solaiman El-Khodary El-Sheikh Ministry of Education Egitto Renan Rapalo Ministry of Education El Salvador 130 Appendice A: Ringraziamenti

139 Linda Sturman National Foundation for Education Research Inghilterra Maia Miminoshvili National Assessment and Examinations Center Georgia Wilfried Bos Hamburg University Germania Clara Rosaline Anumel Ghana Education Service Ghana Frederick Leung The University of Hong Kong Hong Kong S.A.R. Burhanudin Tola National Institute of Research and Development Indonesia Abbass Rahiminezhad Institute for Educational Research Repubblica Islamica dell Iran Ruth Zuzovsky Rafi Nachmias Tel Aviv University Israele Anna Maria Caputo Istituto Nazionale per la Valutazione del Sistema dell Istruzione Italia Appendice A: Ringraziamenti 131

140 Hanako Senuma Yuji Saruta National Institute for Educational Policy Research (NIER) Giappone Khattab Mohammad Ahmad AbuLibdeh Tayseer Al-Nahar National Center for Human Resources Development Giordania Mee-Kyeong Lee Korea Institute of Curriculum and Evaluation Repubblica di Corea Maryam Al. Wateed Ali A. Alsarraf Ministry of Education Kuwait Andrejs Geske University of Latvia Lettonia Leila Maliha Fayad Antoine Skaf Ministry of Education Libano Aiste Elijio Jolita Dudaite Ministry of Education and Science Lituania Azmi Zakaria Ministry of Education Malesia 132 Appendice A: Ringraziamenti

141 Joseph Magro Ministry of Education Malta Rafael Vidal Instituto Nacional para la Evaluación de la Educación Messico Tseenoidov Oyunsaikhan Ministry of Education Mongolia Mohammed Sassi Ministère de l Education Nationale Marocco Martina Meelissen University of Twente Paesi Bassi Fiona Sturrock Ministry of Education Nuova Zelanada Liv Sissel Grønmo University of Oslo, ILS Norvegia Zuwaina Saleh Al-Maskari Zakaria Yahya Al-Rumhi Ministry of Education Sultanato dell Oman Mohammed O. Matar Mustafa Ministry of Education and Higher Education, Assessment and Evaluation Center (AEC) Autorità Nazionale Palestinese Appendice A: Ringraziamenti 133

142 J. Enrique Froemel Adel Al Sayed Alhashemi Supreme Educational Council, Evaluation Institute Stato del Qatar Gabriela Noveanu Institute for Educational Sciences Romania Galina Kovaleva Russian Academy of Education Federazione russa Fahad A. Al-Muhaiza Ministry of Education Arabia Saudita Fiona Fraser Scottish Executive Education Department Scozia Radovan Antonijevic Institute for Educational Research Serbia Kok Leong Boey Ministry of Education Singapore Jozef Kuraj National Institute for Education Repubblica Slovacca Barbara Japelj Pavesic University of Ljubijana Slovenia 134 Appendice A: Ringraziamenti

143 Vijay Reddy Human Sciences Research Council (HSRC) Sudafrica Bo Palaszewski Swedish National Agency for Education Svezia Hani Haider Ministry of Education Siria Precharn Dechsri The Institute for the Promotion of Teaching Science and Technology (IPST) Thailandia Néjib Ayed Samira Helaoui Centre National d Innovation Pédagogique et de Recherche en Education (CNIPRE) Tunisia Ruhi Kilic Ministry of National Education Turchia Liliya Hrynevych Testing Technologies Center Ucraina Patrick Gonzales National Center for Education Statistics Stati Uniti Abdurashid Solijonov State Testing Center Uzbekistan Appendice A: Ringraziamenti 135

144 Tawfiq Ahmad Al-Mekhlafy Omar Fadhel Ba-Fadhel Ministry of Education Repubblica dello Yemen Josu Maria Sierra Esmeralda Alonso Garcia ISEI-IVEI Basque Institute for Research and Evaluation in Education Paesi Baschi, Spagna Serge Baillargeon MEQ Direction de la Sanction des Études Quebec, Canada Herve Jodouin Education Quality and Accountability Office Ontario, Canada 136 Appendice A: Ringraziamenti

145 Appendice B Esempi di item di matematica

146

147 Esempi di item di matematica Classe quarta primaria

148 1 Osserva la seguente sequenza di numeri. 100, 1, 99, 2, 98, C, C, C Quali numeri devono andare nei tre riquadri? * a b c d 3, 97, 4 4, 97, 5 97, 3, 96 97, 4, 96 2 L oggetto in figura verrà girato in una posizione diversa. Quale tra le seguenti figure può rappresentare l oggetto dopo averlo girato? *a b c d *Risposta corretta 140 Appendice B: Esempi di item di matematica Quarta primaria

149 3 Quale delle seguenti figure ha l area più grande? a b * c d 4 In una classe di 30 alunni, 10 hanno i capelli neri, 15 i capelli biondi e gli altri i capelli castani. Completa il grafico seguente riportando il numero degli alunni con i capelli castani. 25 Colore dei capelli Numero deg i a unni Nero Biondo Castano Colore dei capelli *Risposta corretta Appendice B: Esempi di item di matematica Quarta primaria 141

150 5 45º Temperatura della settimana Massima Temperatura 40º 35º 30º 25º Minima 20º * Il grafico riporta le temperature minime e massime giornaliere di una settimana. In quale giorno si registra la differenza maggiore tra le temperature minime e quella massime? a Martedì. b Venerdì. c Sabato. d Domenica. Lun. Mar. Mer. Gio. Ven. Sab. Dom. Giorno *Risposta corretta 142 Appendice B: Esempi di item di matematica Quarta primaria

151 Le carte numerate Istruzioni: le domande 6, 7, 8 si riferiscono al gioco: Le carte numerate. Per rispondere alle seguenti domande puoi usare le informazioni contenute nelle pagine della sezione Le carte numerate. Per rispondere alle seguenti domande, ti è stato dato un cartoncino formato da 10 carte quadrate numerate come quelle mostrate qui sotto. Prendi il cartoncino e stacca le 10 carte. Se non hai ricevuto il cartoncino alza la mano Le domande su Le carte numerate iniziano nella pagina successiva. Appendice B: Esempi di item di matematica Quarta primaria 143

152 Gioco dei numeri Arriva a 20 Due bambini, Giovanna ed Enrico, stanno imparando a giocare ad Arriva a 20. Il gioco ha le seguenti regole. ARRIVA A 20 REGOLE Scelta delle carte: ogni giocatore prende tre carte. Somma delle carte: ogni giocatore dispone le tre carte in modo da formare un addizione, il cui risultato sia più vicino possibile a 20. Per esempio, un giocatore che ha estratto le carte, e potrebbe disporle nei quattro modi seguenti: = oppure = oppure = oppure = Il giocatore sceglierà l addizione perché 19 è più vicino a 20. La domanda su Le carte numerate continua nella pagina successiva. 144 Appendice B: Esempi di item di matematica Quarta primaria

153 6 Giovanna ed Enrico giocano una partita ad Arriva a 20. Giovanna ha preso, e. Enrico ha preso, e. A. Qual è l addizione che Giovanna potrebbe formare con le sue carte numerate per ottenere come risultato il numero più vicino a 20? Ricorda di riportare l addizione e il risultato. B. Qual è l addizione che Enrico potrebbe formare con le sue carte numerate per ottenere come risultato il numero più vicino a 20? Ricorda di riportare l addizione e il risultato. C. Enrico dice: Se io prendo, e, posso ottenere 20 in due modi diversi. Mostra in che modo Enrico può ottenere 20 con, e. Primo modo: Secondo modo: Le domande su Le carte numerate continuano. Appendice B: Esempi di item di matematica Quarta primaria 145

154 7 Gioco Trova il numero più grande Usando le carte numerate Giovanna ed Enrico giocano ad un nuovo gioco. Essi dispongono i numeri in modo da ottenere il risultato più grande. A. Usa le carte, e. Scrivi i numeri delle carte nelle caselle qui sotto in modo da ottenere il risultato più grande quando fai l addizione. B. Usa le carte, e. Scrivi i numeri delle carte nelle caselle qui sotto in modo da ottenere il risultato più grande quando fai la sottrazione. La domanda su Le carte numerate continua nella pagina successiva. 146 Appendice B: Esempi di item di matematica Quarta primaria

155 8 C. Usa le carte, e. Scrivi i numeri delle carte nelle caselle qui sotto in modo da ottenere il risultato più grande quando fai la moltiplicazione. Fine della sezione dedicata a Le carte numerate. Appendice B: Esempi di item di matematica Quarta primaria 147

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157 Esempi di item di matematica Classe terza secondaria di I grado

158 1 Se n è un numero intero negativo, quale fra i seguenti è il numero più grande? a 3 + n b 3 n * c 3 n d 3 : n 2 In un rally di automobili, due traguardi si trovano a 160 km di distanza. Per ottenere il punteggio massimo, i piloti devono percorrere la distanza tra due traguardi esattamente in 2,5 ore. A. Quale deve essere la velocità media per percorrere i 160 km nel tempo stabilito? Risposta: B. Un pilota impiega 1 ora per percorre i primi 40 km in collina. Quale deve essere la velocità media, espressa in chilometri all ora, nei restanti 120 km affinché il pilota percorra la distanza tra i due traguardi in 2,5 ore? Risposta: *Risposta corretta 150 Appendice B: Esempi di item di matematica Terza secondaria

159 3 Le tre figure seguenti sono divise in triangolini congruenti Figura 1 Figura 2 Figura 3 A. Completa la tabella seguente. Per prima cosa, indica quanti triangolini costituiscono la figura 3. Poi trova il numero di triangolini che sono necessari per una quarta figura se prolunghi la successione di figure. Figura Numero di triangolini B. Si prolunga la successione fino alla settima figura. Quanti triangolini sarebbero necessari per la settima figura? Risposta: C. Si prolunga la successione fino alla cinquantesima figura. Spiega come puoi calcolare il numero di triangolini della cinquantesima figura senza disegnarla e senza contare il numero di triangolini. Appendice B: Esempi di item di matematica Terza secondaria 151

160 4 Gli oggetti sulla bilancia sono in equilibrio. Sul piatto di sinistra vi è un peso di 1Kg e metà mattone. Sul piatto di destra vi è un mattone. 1 kg Qual è il peso del mattone? a 0,5 kg b 1 kg * c 2 kg d 3 kg 5 Nella figura, la misura di è 110, la misura di è 90 e la misura di è 140. R S Q O P Qual è la misura di? *Risposta corretta Risposta: 152 Appendice B: Esempi di item di matematica Terza secondaria

161 6 Con una rotazione si può sovrapporre il rettangolo PQRS al rettangolo UVST. T S R P Q U V * Quale punto è il centro di rotazione? a P b R c S d T e V *Risposta corretta Appendice B: Esempi di item di matematica Terza secondaria 153

162 Tariffe telefoniche Istruzioni: le domande 7, 8, 9 si riferiscono alle tariffe telefoniche. Per rispondere alle seguenti domande puoi usare le informazioni contenute nelle pagine della sezione Le tariffe telefoniche. Roberta, Franco e Daniela si sono trasferiti in Zedlandia. Ciascuno di loro deve attivare il servizio telefonico. Hanno ricevuto le seguenti informazioni della compagnia telefonica su due diversi contratti che essa offre. Essi devono pagare un importo fisso mensile e possono scegliere tra due differenti tariffe per ciascun minuto di conversazione. Queste tariffe dipendono dall uso del telefono nella fascia diurna o notturna e dal tipo di contratto scelto. Entrambi i contratti includono alcuni minuti gratis. I dettagli dei due contratti sono riportati nella tabella seguente. Contratto Importo fisso mensile Fascia diurna (8:00-18:00) Tariffa al minuto Fascia notturna (18:00 8:00) Minuti gratis al mese Contratto A 20 zed 3 zed 1 zed 180 Contratto B 15 zed 2 zed 2 zed Roberta parla meno di 2 ore al mese. Quale contratto è più economico per lei? Contratto più economico Spiega la risposta che hai dato in termini di importo fisso mensile e minuti gratis al mese. Le domande su Le tariffe telefoniche continuano. 154 Appendice B: Esempi di item di matematica Terza secondaria

163 8 Franco telefona per 5 ore al mese nella fascia notturna. Quale sarebbe per lui il costo mensile di ciascun contratto? Riporta i calcoli eseguiti per rispondere. Costo mensile del contratto A: zed. Costo mensile del contratto B: zed. Le domande su Le tariffe telefoniche continuano. Appendice B: Esempi di item di matematica Terza secondaria 155

164 9 Daniela ha sottoscritto il contratto B e ha speso per un mese del servizio telefonico 75 zed. Quanti minuti ha parlato durante il mese? Mostra il procedimento che hai seguito. Minuti di conversazione telefonica Fine della sezione dedicata a Le tariffe telefoniche. 156 Appendice B: Esempi di item di matematica Terza secondaria

165 Appendice C Esempi di item di scienze

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167 Esempi di item di scienze Classe quarta primaria

168 1 Quali piante crescono di solito in una foresta pluviale tropicale? a * b c d *Risposta corretta 160 Appendice C: Esempi di item di scienze Quarta primaria

169 2 La figura in alto mostra una scatola contenente un materiale che potrebbe essere un solido, un liquido o un gas. Il materiale viene poi messo in una scatola quattro volte più grande. Osserva le figure in basso: esse mostrano come si dispongono i diversi materiali della scatola più grande. A. Indica quale figura mostra un solido, quale figura mostra un liquido e quale figura mostra un gas. (Scrivi la parola solido, liquido o gas sulla linea accanto a ciascuna figura. Usa ciascuna parola una sola volta.) B. Spiega le risposte che hai dato. Appendice C: Esempi di item di scienze Quarta primaria 161

170 3 Liliana trova nel letto di un fiume quattro pietre dello stesso materiale ma di forma e dimensioni differenti. Quale pietra è stata probabilmente trasportata nel fiume per un tratto più lungo? a * b c d 4 Le figure mostrano una lampadina collegata a una batteria. Quale lampadina si accende? a b * c d *Risposta corretta 162 Appendice C: Esempi di item di scienze Quarta primaria

171 5 Montagne C D Deserto B Fiume A Mare Osserva la figura. Qual è il luogo più adatto all agricoltura? a * b c d Luogo A. Luogo B. Luogo C. Luogo D. *Risposta corretta Appendice C: Esempi di item di scienze Quarta primaria 163

172 6 Catena alimentare del mare La figura seguente mostra il mare e alcuni organismi (piante e animali) che vivono in esso o nelle sue vicinanze. Il mare e la costa rocciosa Gabbiani Roccia Alghe Foche Patelle Granchio Polpo Osserva il seguente elenco di organismi viventi (piante e animali). La tabella descrive i cibi necessari a ciascun organismo della figura. Nome dell organismo Alga Patella Granchio Polpo Gabbiano Foca Cibo necessario all organismo Luce del sole per produrre il proprio nutrimento Alghe Patelle Patelle, granchi e pesci Granchi e pesci Granchi, polpi e pesci Le domande sulla Catena alimentare del mare iniziano nella pagina successiva. 164 Appendice C: Esempi di item di scienze Quarta primaria

173 La figura seguente mostra parte di una catena alimentare. Le frecce vanno da un organismo a un altro organismo che lo mangia. In questa catena alimentare, le patelle mangiano le alghe. Alghe Patelle A. Completa la catena alimentare in alto scrivendo negli spazi vuoti i nomi degli altri due organismi della tabella. Usa le informazioni della tabella sui cibi necessari a ciascun organismo. (C è più di una catena alimentare corretta. Ne devi rappresentare solo una.) B. Un anno, una malattia causa la morte di molte patelle. Che cosa succederebbe alle alghe nella tua catena alimentare se le patelle morissero? C. Scegli un altro organismo nella tua catena alimentare (né alghe né patelle). Nome dell organismo Cosa succederebbe a questo organismo se le patelle morissero? D. Cosa succederebbe agli altri organismi nella tua catena alimentare se le alghe non crescessero bene? Fine delle domande su La catena alimentare del mare. Appendice C: Esempi di item di scienze Quarta primaria 165

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175 Esempi di item di scienze Classe terza secondaria di primo grado

176 1 La figura mostra la Cintura di Fuoco del Pacifico, lungo la quale si verificano terremoti e un intensa attività vulcanica. Quale delle seguenti affermazioni spiega meglio la causa del fenomeno? * a b c d Si trova ai margini delle zolle tettoniche. Si trova al margine di acque basse e acque profonde. Si trova dove si incontrano le principali correnti oceaniche. Si trova dove la temperatura dell oceano è più alta. *Risposta corretta 168 Appendice C: Esempi di item di scienze Terza secondaria

177 2 Ad una ragazza è venuto in mente che le piante verdi per crescere bene hanno bisogno di sabbia nel terreno. Per verificare la sua idea usa due vasi di piante identiche. Sistema il primo vaso come mostrato in figura. Sole Sabbia, terra e acqua QUALE dovrebbe usare come secondo vaso di piante? a b c Sole Credenza buia Credenza buia Sabbia e acqua Sabbia, terra e acqua Terra e acqua d * e Sole Sole Sabbia e terra Terra e acqua *Risposta corretta Appendice C: Esempi di item di scienze Terza secondaria 169

178 3 La figura mostra l attrezzatura preparata in laboratorio da uno studente per un esperimento. All inizio della prova, il tubo capovolto era completamente riempito d acqua, come nostrato nella Figura 1. Dopo diverse ore, il livello dell acqua presente nel tubo si è abbassato, come mostrato nella Figura 2. Tubo per la prova capovolto x Acqua Pianta d acqua Figura 1 Figura 2 Che cosa contiene la parte superiore del tubo segnata con X nella Figura 2? (Segna una risposta.) C L aria. C L ossigeno. C C Il vuoto. Il biossido di carbonio. Spiega la risposta che hai dato. 170 Appendice C: Esempi di item di scienze Terza secondaria

179 4 X Y Z Tre candele identiche vengono poste dentro tre barattoli, come mostrato in figura, e accese contemporaneamente. Quindi, i barattoli Y e Z vengono chiusi con i coperchi, mentre il barattolo X viene lasciato aperto. La fiamma di quale candela si spegne per prima (X, Y, o Z)? Spiega la risposta che hai dato. Appendice C: Esempi di item di scienze Terza secondaria 171

180 5 N S La figura qui sopra mostra l ago di una bussola con indicati i poli Nord e Sud (N e S). La bussola viene posta vicino ad una forte calamita, come mostrato nella figura sottostante. N S A. Disegna l ago della bussola nel cerchio della figura, indicando i poli Nord (N) e Sud (S) dell ago. B. Spiega la risposta che hai dato in base alle tue conoscenze sulle calamite. 172 Appendice C: Esempi di item di scienze Terza secondaria

181 6 La figura mostra una fattoria in una valle dove è stata appena costruita una diga. Lago Diga Fiume Fattoria La presenza della diga può avere effetti sia negativi che positivi per la coltivazione nella valle. A. Descrivi un effetto positivo della diga sulla coltivazione. B. Descrivi un effetto negativo della diga sulla coltivazione. Appendice C: Esempi di item di scienze Terza secondaria 173

182 La corona di metallo Istruzioni: le domande 7, 8, 9 e 10 si riferiscono ad uno studio delle proprietà di una corona di metallo. Per rispondere alle domande puoi usare le informazioni contenute nelle pagine dedicate a La corona di metallo. Un re dà a un gioielliere un blocco di metallo puro e gli chiede di ricavarne una corona. Corona di metallo Blocco di metallo Alla consegna il re osserva la corona molto attentamente. Pensa che il gioielliere possa aver sostituito il blocco originale con un altro metallo puro o averlo mischiato con altri metalli per fare la corona. Poi il re pesa la corona. La corona ha la stessa massa del blocco originale: grammi. Non essendo ancora soddisfatto, il re chiede aiuto ad alcuni scienziati per stabilire di che cosa sia fatta la corona. Le domande su La corona di metallo iniziano nella pagina successiva. 174 Appendice C: Esempi di item di scienze Terza secondaria

183 7 Gli scienziati decidono di confrontare la densità della corona e la densità di un blocco di metallo uguale al blocco originale. La densità di una sostanza è la massa di un campione della sostanza divisa per il volume (densità = massa/volume). Gli scienziati ricavano il volume del blocco e calcolano la densità del blocco in base alla sua massa conosciuta (2.400 g). La figura mostra le dimensioni del blocco di metallo misurato dagli scienziati. 5 cm (non in scala) 5 cm 5 cm Qual è la densità del blocco di metallo? Risposta: g/cm 3 Le domande su La corona di metallo continuano. Appendice C: Esempi di item di scienze Terza secondaria 175

184 8 Per determinare la densità della corona, gli scienziati devono calcolarne il volume. A tal fine, essi hanno a disposizione i seguenti materiali e attrezzature. Bacinella di plastica Contenitore di vetro Rifornimento di acqua Cilindro graduato Descrivi una procedura che gli scienziati possono seguire per determinare il volume della corona utilizzando alcuni o tutti i materiali e le attrezzature disponibili. Puoi fare dei disegni per spiegare meglio la procedura che hai seguito. Le domande su La corona di metallo continuano. 176 Appendice C: Esempi di item di scienze Terza secondaria

185 9 Cinque volte gli scienziati misurano il volume della corona. Per ciascuna misura del volume, calcolano la densità. La tabella riporta i risultati. Prova Volume della corona (cm 3 ) Densità della corona (g/cm 3 ) , , , , ,06 A. Perché gli scienziati misurano il volume cinque volte? B. Gli scienziati comunicano al re che la densità della corona è di 12,0 g/cm 3. Spiega come gli scienziati hanno utilizzato i risultati ottenuti per determinare questo valore della densità. Le domande su La corona di metallo continuano. Appendice C: Esempi di item di scienze Terza secondaria 177