Strumento didattico PhET Interactive Simulations: cos'è e come utilizzarlo a scuola

In una scuola in continua evoluzione, che cerca di coinvolgere il mondo dei giovani utilizzando le risorse più disparate, il digitale assume una posizione sempre più importante. L'ausilio di programmi da laboratorio che permettono di addentrarsi in una disciplina sviscerandone difficoltà e potenzialità, sta diventando negli ultimi anni il percorso da seguire in tutte le scuole di ogni ordine e grado. Anche se i laboratori esistono già da molti decenni, in questa sede vogliamo parlare di strumenti più all'avanguardia che consentono allo studente di effettuare veri e propri esperimenti ma in modo virtuale, come succede con la piattaforma interattiva PhET Interactive Simulations.

PhET Interactive Simulations è uno strumento didattico sviluppato da un team di studiosi dell’Università del Colorado, negli Stati Uniti d’America, nell’ambito di un programma di ricerca bandito nel 2002 che aveva ad oggetto le simulazioni interattive finalizzate all’apprendimento efficace. Si tratta di una risorsa gratuita che contiene più di 150 esperimenti interattivi che vanno dalla matematica alle scienze e che intendono dimostrare che modificando i parametri di ogni spazio che occupiamo, è possibile esplorarlo e comprenderne i concetti proprio come in un laboratorio, ma senza fattori di pericolosità. Oltre alle numerose simulazioni, la piattaforma contiene più di 3000 guide e unità didattiche con la dimostrazione di ambienti accessibili a tutti. Un mondo di ricerca che può essere filtrata per livello, materia, accesso e inclusione, compatibilità di sistemi e lingua.

La piattaforma PhET Interactive Simulations per implementare le conoscenze scientifiche

Guidati dal noto premio Nobel Carl Wieman, il gruppo di studio della University of Colorado Boulder degli Stati Uniti d’America ha definito PhET una piattaforma utilissima nelle scuole per introdurre i giovani allo studio delle scienze, appassionandoli con esperimenti interattivi e simulazioni da affiancare alla teoria. Ogni simulazione, a tal fine, è accompagnata da dispense che contengono osservazioni sulla teoria e fogli di lavoro con domande e spunti di riflessione per le attività.

Rispetto al progetto originario, che comprendeva solo simulazioni di fisica, oggi la piattaforma si è notevolmente ampliata comprendendo anche altre materie come biologia, chimica, scienze della terra e matematica. Le simulazioni che si trovano all’interno della piattaforma sono progettate in un ambiente narrativo molto intuitivo che permette allo studente di affrontare un vero e proprio viaggio esplorativo in forma ludica dove fare esperienze di grande impatto visivo.

Dal punto di vista dell’apprendimento, si tratta di un sistema innovativo che coinvolge gli studenti aiutandoli ad acquisire competenze complementari necessarie anche per altre discipline. Ricordiamo l’acquisizione delle skills di cui tanto si parla negli ultimi anni come il lavoro di squadra, la capacità di risolvere i problemi e di trovare soluzioni attraverso il ragionamento. Un modo per imparare partendo dalla pratica che appassiona, motiva e crea collaborazione attraverso l’utilizzo di piattaforme digitali semplici da utilizzare anche dai docenti.

Strumento didattico PhET Interactive Simulations: come utilizzarlo

PhET Interactive Simulations può essere definito un pioniere in questo campo e da oltre un decennio continua a entusiasmare docenti e alunni di tutto il mondo con le sue dimostrazioni. Ma per poterne sfruttare al meglio le potenzialità, vi suggeriamo di seguire le seguenti indicazioni.

1. Stabilire l’obiettivo da raggiungere: nell’utilizzare la piattaforma, è necessario stabilire gli obiettivi che si intendono raggiungere con i propri studenti in modo misurabile e specifico.

2. Combinare e sviluppare la comprensione e le conoscenze di base in ogni discente: durante l’uso della piattaforma, il docente deve porre agli studenti quesiti attinenti all’argomento scelto. Se ad esempio si sta svolgendo una simulazione sulla solubilità, l’insegnante potrebbe chiedere di aggiungere un po’ di sale per capire cosa accadrebbe, domandandogli se il tipo di solido aggiunto all’acqua è importante. In pratica, l’insegnante non ha un ruolo passivo o di mero osservatore, ma piuttosto di guida del lavoro svolto dagli studenti passo dopo passo. In quest'ottica, questi deve controllare ed eventualmente intervenire sia nella parte pratica della simulazione sia teorica, spiegando le ragioni per le quali si è verificata quella reazione e tastando la comprensione dell’argomento.

3. Dare le informazioni essenziali sul funzionamento della piattaforma: sebbene intuitiva, la piattaforma va presentata agli studenti per dargli quelle informazioni essenziali sul suo corretto funzionamento, sulle potenzialità e i passaggi da seguire. Si tratta di una fase importante che appassiona i giovani e li focalizza sull’obiettivo da raggiungere. Ottima l’idea di lanciare una sfida su uno specifico argomento, innescando una vera e propria gara.

4. Stimolare gli studenti all’utilizzo del ragionamento e dell’intuito: il ricorso alla piattaforma e alle simulazioni serve anche a sviluppare il ragionamento e la comprensione di argomenti scientifici, spesso complessi da capire e metabolizzare. La differenza tra la modalità di studio tradizionale e il ricorso alla piattaforma è quella di far impegnare lo studente non per raggiungere la prestazione, ma per indurli al pensiero critico. A tal fine lo studente può usare alcuni strumenti come i diagrammi, le parole chiave per semplificare specifici concetti oppure sottolineare i teoremi più importanti. Per stimolare lo studente, l’insegnante potrà anche chiedere di progettare uno specifico esperimento o creare tabelle di dati per esprimere un’idea o una tesi propria.

5. Progettare tesi in team: ciò che differenzia questo modo di studiare rispetto al classico metodo studente-libro di testo, è l’elaborazione di una tesi dopo aver eseguito una simulazione passo dopo passo non singolarmente, ma dopo un lavoro di squadra. La collaborazione con i propri compagni di classe, la condivisione di idee, capacità e ragionamenti li stimola a fare sempre meglio, li incoraggia ad andare avanti senza aver paura, risolvendo i problemi che si presentano di volta in volta.

6. Collegare le simulazioni con la realtà, dando un senso all’esperienza virtuale: le simulazioni che si trovano su questa piattaforma non sono irreali, ma prendono spunto dalla quotidianità. Per questo è compito dell’insegnante collegare l’esperimento con la vita quotidiana per far comprendere che lo studio non è altro che applicazione della realtà che viviamo tutti i giorni. Potrebbe essere interessante porre quesiti agli studenti dopo aver capito quali sono gli interessi della classe e le loro priorità. Facciamo un esempio: in tema di equazioni, si potrebbe chiedere loro come rappresentare graficamente il numero di panini ricavabile da 5 pezzi di pane. È chiaro che l’argomento è solo un pretesto per partire da un dato realistico per sviluppare la formula e creare una tabella o un grafico.

7. Aiutare i discenti a tenere sotto controllo i ragionamenti: quando si assegna un tema da elaborare, gli studenti hanno la possibilità di seguire proprie idee e ragionamenti. Ma spesso la squadra tende ad andare fuori tema, allargando eccessivamente il campo d’azione o andando fuori argomento con il rischio di non riuscire a risolvere il quesito. Per questo è fondamentale l’aiuto del docente che deve essere una guida nel ragionamento, chiedendo loro di tenere sempre sotto controllo le teorie che elaborano. Una sorta di supervisore che li aiuti a non andare fuori strada e che li abitui, gradualmente, a controllare i propri ragionamenti fino al raggiungimento dell’obiettivo prefissato.

PhET di fisica, biologia, chimica e matematica: ecco come la scuola cambia

I laboratori virtuali sono stati un grande traguardo per la scuola, diventando uno slancio nell’approccio e nella comprensione di discipline che richiedono necessariamente un’osservazione analitica del fenomeno. È per questo che negli ultimi anni vi è stata una grande richiesta da parte di molte scuole di ogni ordine e grado. Una domanda crescente che ha permesso a molte start-up e gruppi di ricerca di lavorare costantemente per sviluppare idee nuove e migliorare le piattaforme esistenti. Gli stessi esperti che lavorano nel team di PhET hanno migliorato le simulazioni di fisica e scienze, introducendo nuove idee anche per la matematica.