Insegnare matematica e scienze richiede molto più che trasmettere semplicemente conoscenze e concetti fondamentali. Gli studenti devono immergersi in attività pratiche che consentano loro di sviluppare competenze trasversali quali il calcolo, la modellizzazione, la risoluzione di problemi e il ragionamento, se vogliono avere successo in un mondo che fa sempre più ricorso alla scienza e alla tecnologia. In passato era difficile misurare le competenze del XXI secolo, quali la risoluzione di problemi e la collaborazione, poiché le valutazioni tradizionali di matematica e scienze contengono domande che vengono valutate in base alla risposta finale dello studente.
Sebbene le rubriche di valutazione consentano di assegnare punti in base al grado di correttezza della risposta o di una parte di essa (completamente, parzialmente o per nulla), questo tipo di punteggio non fornisce dati sufficienti per consentire a un educatore di determinare in che modo i propri studenti giungono alle risposte per determinati problemi. Inoltre, con il passaggio della valutazione a un ambiente digitale, i tipi di domande di matematica e scienze comunemente utilizzati oggi sono prevalentemente a scelta multipla e a risposta costruita: tipi di domande relativamente semplici da sviluppare e facilmente somministrabili in contesti su larga scala.
La soluzione: interazioni personalizzate portatili
Implementando valutazioni digitali che includono elementi interattivi realizzati utilizzando Portable Custom Interactions (PCI), è possibile aprire la strada a esperienze di valutazione più creative e coinvolgenti, che consentono di osservare il processo mentale dello studente durante l'intera attività di risoluzione dei problemi. non molto tempo fa, gli elementi potenziati dalla tecnologia (TEI) richiedevano un grande investimento in termini di tempo, denaro e competenze di programmazione per poter essere considerati come una componente di un ambiente di apprendimento o di valutazione. Tuttavia, oggi non è più così. Oggi, gli elementi PCI sono semplicemente elementi potenziati dalla tecnologia realizzati secondo lo "standard aperto PCI".
Le applicazioni software di valutazione e apprendimento che incorporano lo standard PCI offrono agli utenti la possibilità di creare elementi di problem solving e la flessibilità di includere un numero e un tipo illimitati di interazioni (basate sullo standard QTI), come hot-spot, drag and drop, inserimento di testo e grafici, nell'elemento. Questi stessi standard garantiscono che il contenuto e i dati dell'elemento siano interoperabili all'interno dell'ambiente digitale di un istituto. In termini pratici, i moduli di creazione di elementi conformi agli standard QTI e PCI, come il modulo Item Creator di TAO, consentono agli autori degli elementi una creatività illimitata per concettualizzare compiti di problem solving che sfruttano un numero illimitato di modelli di interazione dall'intera gamma.
Questi elementi ricchi e apparentemente complessi possono essere utilizzati per misurare il modo in cui gli studenti interagiscono in una determinata situazione per analizzare e risolvere un problema. Ad esempio, la Direzione della valutazione, della prospettiva e della performance del Ministero dell'Istruzione francese (Direction de l'évaluation, de la prospective et de la performance [DEPP]) ha pubblicato una serie di elementi interattivi modello che utilizzano lo standard PCI.
Uno di questi elementi valuta le conoscenze e le competenze relative alla relatività del movimento e consente allo studente di interagire con i personaggi sullo schermo per vedere il movimento nello scenario dal punto di vista di ciascun personaggio.
Gli esercizi e le domande inclusi negli elementi interattivi coinvolgono gli studenti su più livelli e catturano non solo le loro risposte, ma anche il loro processo di pensiero. Infatti, i ricchi dati di log (eventi di apprendimento) raccolti da questi elementi, come l'ora in cui gli studenti iniziano e terminano il loro lavoro, i movimenti del mouse, l'uso di diversi strumenti sullo schermo, il tempo di inattività e uno screenshot delle ultime azioni, consentono agli educatori di acquisire una visione approfondita di come gli studenti affrontano il problema e di identificare le aree che potrebbero richiedere un'attenzione particolare. In altre parole, i PCI consentono di raccogliere molto più delle semplici risposte digitali e forniscono dati che facilitano il ciclo di feedback tra insegnamento, apprendimento e valutazione.
Risultati dell'impatto dell'apprendimento
Con questo obiettivo in mente, il DEPP, il Ministero dell'Istruzione lussemburghese e i loro appaltatori Vretta e Wiquid hanno collaborato alla creazione di una serie di domande PCI in più fasi utilizzando TAO. Vretta ha sviluppato le domande PCI di matematica, mentre Wiquid ha sviluppato quelle di scienze. L'obiettivo era quello di introdurre questi elementi nel CEDRE (cycle des évaluations disciplinaires réalisées sur échantillons/Ciclo di valutazioni disciplinari basate su campioni), che consiste in una serie di test annuali a basso impatto in Francia su diverse materie, tra cui storia, geografia, scienze, matematica, lingue straniere e francese.
Gli esami CEDRE sono stati introdotti per la prima volta nel 2003 come valutazioni cartacee, sono passati al formato digitale nel 2016 e ora vengono somministrati su computer desktop. Gli esami di scienze e matematica contengono ciascuno tra 50 e 60 domande provenienti da un database di 300 domande. Nel maggio 2016, il DEPP ha introdotto per la prima volta tre PCI di matematica e due di scienze in un test standardizzato a livello nazionale, somministrato a 8.000 studenti del 9° anno. Il DEPP ha collaborato con Capgemini per analizzare i dati di log risultanti dai tre PCI di matematica. Questo esercizio ha fornito osservazioni molto ricche e interessanti sulle strategie utilizzate dagli studenti per risolvere le domande interattive.
Ad esempio, una domanda chiedeva agli studenti di stimare la circonferenza di un lago. I dati raccolti hanno mostrato che spesso gli studenti confondevano la "circonferenza" con l'"area", a giudicare dai passaggi che hanno seguito per risolvere il problema. Di seguito sono riportati alcuni esempi di dati raccolti dalle risposte di quattro studenti.
I dati raccolti per ciascuna risposta mostrano le linee tracciate da ogni studente nel tentativo di risolvere il problema, la percentuale che rientrava nel confine (o nella circonferenza) del lago e la stima della misura effettuata dallo studente.
Nella primavera del 2017, il DEPP ha fatto un ulteriore passo avanti, aumentando sia il numero di PCI somministrati che il numero di studenti partecipanti. Questa volta sono stati somministrati 12 PCI di scienze a 10.000 studenti e 25 PCI di matematica a 11.000 studenti.
Ritorno sull'investimento
I PCI e i relativi dati di log possono fornire un eccellente feedback alla Community educativa, inclusi insegnanti, ricercatori e responsabili politici, sul livello di coinvolgimento degli studenti, sulla loro comprensione delle materie e sul loro approccio alla risoluzione dei problemi. Poiché TAO è basato su Open Source, il DEPP può sfruttare risorse aggiuntive fornite dalla Community degli utenti.
