1. Un'introduzione alle scienze dell'apprendimento (Keith Sawyer)

Cosa sono le scienze dell'apprendimento        

pp. 1-23 del manuale

        

    Le Scienze dell'Apprendimento (Learning Sciences - LS) costituiscono un campo interdisciplinare che studia l'insegnamento e l'apprendimento in una vasta gamma di contesti, non limitandosi alle sole aule scolastiche, ma includendo l'apprendimento informale a casa, sul posto di lavoro, con i coetanei e tramite l'uso di tecnologie come app e smartphone. L'obiettivo primario di questa disciplina è comprendere i processi cognitivi e sociali per ottimizzare l'apprendimento e riprogettare gli ambienti educativi affinché gli studenti apprendano in modo più profondo ed efficace. Il termine è declinato al plurale perché attinge a molteplici discipline, tra cui scienze cognitive, psicologia dell'educazione, informatica, antropologia e sociologia. Nata formalmente nel 1991 con la prima conferenza accademica e la pubblicazione del Journal of the Learning Sciences, la disciplina si è poi consolidata nel 2002 con la fondazione dell'International Society of the Learning Sciences (ISLS).

            Le Learning Sciences risultano oggi molto importanti perché le scuole che frequentiamo sono state storicamente modellate su assunzioni di senso comune del XX secolo, mai verificate scientificamente. Queste assunzioni tradizionali considerano la conoscenza come una semplice collezione di fatti e procedure da trasmettere dalla testa dell'insegnante a quella dello studente, seguendo una sequenza che va dal semplice al complesso e verificando il successo tramite test mnemonici. Le Scienze dell'Apprendimento definiscono questa pedagogia tradizionale con il termine istruzionismo (instructionism), un concetto simile a quello che il teorico Paolo Freire criticò definendolo il modello "bancario" dell'educazione, in cui la conoscenza viene semplicemente "depositata" nella mente del discente. L'istruzionismo era funzionale all'economia industriale del primo Novecento per formare lavoratori conformisti atti a svolgere mansioni procedurali. Tuttavia, nell'odierna "era creativa" e nell'economia della conoscenza, la mera memorizzazione è obsoleta; i laureati necessitano oggi di una comprensione concettuale profonda e della capacità di lavorare creativamente con concetti complessi per generare nuove idee.

Fondamenti scientifici dell'apprendimento 

         Dagli anni '80, la nuova scienza dell'apprendimento ha dimostrato che l'istruzionismo è profondamente inadeguato, raggiungendo un solido consenso scientifico su alcuni principi cardine:

1. L'importanza vitale della comprensione concettuale profonda, cioè possedere fatti e procedure è inutile se l'individuo non sa quando applicarli e come adattarli in modo creativo a situazioni nuove del mondo reale.
2. L'apprendimento connesso, ossia la conoscenza esperta non è una lista isolata di fatti, ma una rete complessa e integrata di nozioni collegate tra loro e attraverso diverse discipline.
3. La focalizzazione sull'apprendimento oltre che sull'insegnamento, cioè l'acquisizione di conoscenze profonde richiede la partecipazione attiva dello studente, superando la passività dell'ascolto.
4. Il design strategico degli ambienti di apprendimento, ossia le scuole devono aiutare gli studenti a padroneggiare l'intera gamma delle conoscenze adulte sfruttando strumenti materiali, tecnologici e relazioni sociali guidate da un processo collaborativo.
5. Costruire sulle conoscenze pregresse, cioè considerare che gli studenti non arrivano in classe come vasi vuoti da riempire, ma con preconcetti o parziali misconcezioni del mondo; l'insegnamento deve necessariamente intercettare e costruire su queste idee per essere duraturo.
6. L'importanza cruciale della riflessione, ossia gli studenti apprendono meglio quando esprimono ed esternalizzano la loro conoscenza in via di sviluppo, analizzandola criticamente in modo riflessivo.

        Le Scienze dell'Apprendimento adottano metodologie rigorose per raccogliere dati, utilizzando l'argomentazione scientifica per garantire che le scoperte non siano relegate a un singolo contesto, ma siano generalizzabili a diverse fasce d'età, classi sociali e culture. A tal proposito, la ricerca sfata il popolare mito degli "stili di apprendimento" (l'idea che ogni studente impari meglio se l'insegnamento asseconda il suo specifico "stile" visivo, uditivo, ecc.), dimostrando che non esistono prove scientifiche a supporto di questa teoria. Al contrario, le pratiche di apprendimento profondo promosse dalla disciplina si sono dimostrate di valore universale, efficaci in nazioni culturalmente molto distanti come gli Stati Uniti, la Cina e il Giappone, e particolarmente utili nel ridurre il divario di rendimento accademico per le minoranze sottorappresentate.

Le scienze dell'apprendimento si occupano di alcune questioni e problemi come, per esempio:

 

1. La natura della conoscenza e gli obiettivi dell'educazione

        È chiaro che la natura stessa della conoscenza determina gli obiettivi dell'educazione. Pe esempio, per risolvere problemi pubblici complessi come il cambiamento climatico, infatti, la società necessita di una solida base scientifica anziché di opinioni disinformate o prese di posizione puramente politiche. Nella prima metà del ventesimo secolo, il paradigma dominante era l'empirismo logico, che considerava la conoscenza scientifica meramente come un insieme di asserzioni oggettive e operazioni logiche applicabili ad esse, legittimando così la pedagogia dell'istruzionismo orientata alla semplice trasmissione di tali fatti.

        Dagli anni '60 in poi, lo studio diretto del lavoro degli scienziati ha capovolto questa visione: la scienza, cioè, non è un corpo statico di nozioni, ma un processo dinamico che coinvolge sperimentazione, tentativi ed errori, test di ipotesi, dibattito e argomentazione. Le Scienze dell'Apprendimento chiamano questi elementi come diversi modi di concepire e usare la conoscenza epistemologica. Conseguentemente, per apprendere in modo autentico, gli studenti devono quindi padroneggiare le pratiche epistemologiche, imparando a valutare le affermazioni, supportare argomentazioni ed elaborare modelli concettuali integrati. La conoscenza emerge quindi come un costrutto contestualizzato e generato in modo collaborativo; questo vale per la scienza, ma si estende a ogni dominio esperto, incluse le discipline storiche o l'alfabetizzazione avanzata.

       Il coinvolgimento degli studenti in pratiche autentiche (attività quotidiane simili a quelle dei professionisti, riadattate in modo appropriato all'età dello studente) è una delle scoperte più importanti del campo; p.e., imparare la storia facendo indagine storica su fonti primarie, o imparare la scienza costruendo spiegazioni e giustificazioni. Questa comprensione porta alla visione della situatività (situativity view), ossia la conoscenza non è una struttura mentale isolata e statica racchiusa nella testa dello studente, ma un processo partecipativo che coinvolge dinamicamente la persona, gli strumenti tecnologici e tradizionali, le altre persone e le attività sociali dell'ambiente circostante.

2. I processi coinvolti nell'apprendimento

        Un'attenzione particolare, nella dinamica dell'apprendimento, va anche dedicata a come specifici dettagli degli ambienti di apprendimento (p.e. architettura della stanza, computer, ruoli di insegnanti e genitori, substrato socioculturale) contribuiscano a migliorare la performance degli studenti. I ricercatori dividono il loro approccio a questi dettagli in due categorie principali:

• La ricerca elementale (elemental), che esamina i componenti separati e specifici dell'ambiente, come il design di un software particolare o uno specifico ruolo performato dal docente.
• La ricerca sistemica (systemic), che osserva l'ambiente di apprendimento nella sua interezza olistica, studiando ad esempio come la cultura della classe e le interazioni degli studenti si supportino a vicenda o si allineino con le pratiche comunitarie preesistenti.

All'interno dei processi coinvolti nell'apprendimento, le scienze dell'apprendimento si focalizzano specialmente su:

2.1. Su come avviene l'apprendimento, quindi da come passare dal livello principiante a quello esperto

        Una delle eredità più rilevanti delle prime ricerche in intelligenza artificiale e scienze cognitive (anni '70 e '80) è lo studio comparato tra novizi ed esperti. Cercando di replicare le competenze esperte nei computer, i ricercatori hanno dovuto prima definire l'esatta natura e i passaggi mentali di tale expertise. Questo ha gettato le basi per capire quali tappe cognitive attraversi chi apprende. Le LS studiano quindi le misconcezioni dei novizi per progettare percorsi curriculari che accompagnino efficientemente lo studente dall'inesperienza verso i modelli concettuali dell'esperto.

2.2 Sull'importanza e l'utilizzo delle conoscenze pregresse

    Ribadendo i principi del costruttivismo, è importante dire che l'apprendimento prende sempre forma sullo sfondo delle conoscenze pregresse esistenti. A differenza dei modelli comportamentisti e istruzionisti che considerano le menti infantili come vuote, le Scienze dell'Apprendimento provano che i bambini arrivano a scuola con teorie del mondo già parzialmente formate, denominate "fisica o biologia ingenua" (naive physics/biology). Ignorarle significa far fallire l'educazione; riformare l'insegnamento significa ristrutturare attivamente queste teorie in modo scientifico.

2.3. Su come promuovere un miglior apprendimento tramite lo scaffolding

        L'approccio costruttivista dimostra che, quando i discenti partecipano attivamente alla costruzione della loro conoscenza, ottengono una comprensione più generalizzabile e mostrano maggiore motivazione. Tuttavia, per giungere a questo "apprendimento profondo", l'ambiente deve fornire un supporto altamente specifico. I ricercatori delle Scienze dell'Apprendimento utilizzano il termine scaffolding (letteralmente "impalcatura") per descrivere proprio questo insieme vitale di supporti, forniti dall'ambiente e dagli educatori, necessari per assistere in modo ottimale gli studenti nel loro processo di costruzione della conoscenza. Il miglior scaffolding (l'impalcatura di supporto all'apprendimento) non fornisce mai direttamente la risposta corretta, poiché ciò escluderebbe lo studente dalla partecipazione attiva alla costruzione del proprio sapere. Piuttosto, fornisce suggerimenti e indizi mirati che aiutano il discente a scoprire le soluzioni autonomamente. Esattamente come avviene nell'edilizia, questo supporto viene gradualmente aggiunto per raggiungere nuove altezze, modificato in base alle necessità e, infine, completamente rimosso quando la struttura concettuale dello studente è in grado di sostenersi da sola.

2.4. Su come promuovere un miglior apprendimento tramite l'esternalizzazione e l'articolazione

        Una scoperta fondamentale delle Scienze dell'Apprendimento (LS) è che gli individui imparano in modo molto più efficace quando esternalizzano e articolano le proprie conoscenze in via di sviluppo. L'articolazione non è la semplice esposizione di un concetto già interiorizzato; al contrario, formulare i pensieri a voce alta innesca un circolo virtuoso che fa progredire attivamente l'apprendimento. Questa intuizione si basa in larga misura sulle teorie dello psicologo russo Lev Vygotsky, risalenti agli anni '20, secondo cui lo sviluppo cognitivo inizia prima come interazione sociale visibile per poi essere progressivamente interiorizzato dallo studente, formando nuovi concetti e pensieri. Tuttavia, affinché l'articolazione sia davvero proficua, gli studenti necessitano di uno scaffolding specifico che li guidi nel modo corretto di esprimere la propria evoluzione intellettuale.

2.5. Su come promuovere un migliore apprendimento tramite la riflessione/metacognizione

        Il motivo per cui l'articolazione risulta così benefica è che essa rende possibile la riflessione (o metacognizione). Si tratta della capacità di pensare criticamente al proprio processo di apprendimento simultaneamente all'atto di imparare. Gli ambienti educativi progettati secondo i principi delle LS forniscono strumenti pratici affinché gli studenti, subito dopo aver esternalizzato la loro comprensione, siano supportati nel riflettere attivamente su quanto hanno appena prodotto o affermato.

2.6. Su come promuovere un migliore apprendimento seguendo il principio di costruire partendo dal concreto verso l'astratto

        Facendo eco agli storici studi di Jean Piaget, la progressione naturale dell'apprendimento muove sempre da informazioni puramente fisiche e concrete verso concetti progressivamente più astratti. Se negli anni '60 questo principio ha introdotto l'uso di "manipolatori" tattili (come i blocchi geometrici nelle aule di matematica), oggi le Scienze dell'Apprendimento estendono questo concetto utilizzando sofisticati software per computer. Questi programmi riescono a tradurre in forme visive, spaziali e manipolabili concetti estremamente complessi e immateriali, come ad esempio la struttura logica di un'argomentazione scientifica, supportando la transizione verso la pura comprensione verbale.

L'importanza degli studi socioculturali

        Negli anni '80, a seguito di un periodo di forte delusione nei confronti delle promesse dell'Intelligenza Artificiale (noto come "l'inverno dell'IA"), i ricercatori capirono che non era possibile simulare l'intelligenza limitandosi a processi puramente mentali; l'intelligenza umana, infatti, si dispiega solo in ambienti complessi e socialmente situati. Questo spostamento di paradigma ha dato origine agli approcci socioculturali, focalizzati su come si impara al di fuori delle aule formali. Le ricerche hanno esplorato le modalità di apprendistato informale nelle culture non occidentali, il lavoro di conoscenza distribuito tipico di sistemi complessi (come i centri di controllo aereo) e l'apprendimento non strutturato nei musei. Tutto ciò ha portato le LS ad ampliare i propri confini, fondando il campo del Computer-Supported Collaborative Learning (CSCL), e a comprendere che l'apprendimento si distribuisce attraverso le persone, gli artefatti e le relazioni sociali all'interno di una specifica cultura. Un esempio emblematico è l'utilizzo del bay odyans, una forma tradizionale di argomentazione haitiana, integrata con successo per insegnare scienze a giovani studenti afroamericani, a dimostrazione che gli ambienti di apprendimento equi non devono imporre un unico modello culturale predefinito.

Il rapporto tra giustizia sociale e apprendimento

        Un tema cruciale è quello di come i sistemi scolastici globali presentino spesso caratteristiche strutturali che generano risultati profondamente iniqui tra diversi gruppi sociali. Insegnare ignorando il bagaglio culturale preesistente degli studenti (i cosiddetti "fondi di conoscenza") o svalutarne le pratiche storicamente radicate per favorire l'assimilazione, porta inevitabilmente al fallimento educativo. Grazie alla loro solida base socioculturale, le LS offrono oggi un contributo decisivo alla giustizia sociale e all'equità, con l'istituzione recente di comitati specifici (come nel 2020) dedicati all'intersezione tra insegnamento, identità e analisi delle dinamiche di potere nelle aule. Promuovere pedagogie basate sulle LS si è rivelato un metodo scientificamente provato per ridurre i divari di rendimento accademico (achievement gap) e contrastare pratiche autoritarie o istruzioniste ingiustificabili.

Il ruolo delle tecnologie educative

        La tecnologia informatica ha un ruolo fondativo per le Scienze dell'Apprendimento, essendo presente negli interessi della grande maggioranza dei ricercatori fin dalle origini del campo negli anni '80. Tuttavia, i computer da soli non migliorano l'educazione se utilizzati con metodi antiquati. Usare un software come semplice "autorità istruzionista" che assegna voti o verifica risposte a scelta multipla produce solo un apprendimento superficiale. La vera potenza dei computer – e delle nuove tecnologie emergenti come la Realtà Aumentata (AR) – risiede nel loro ruolo di facilitatori progettati in collaborazione con gli insegnanti. Sfruttando la massima potenza di elaborazione visiva, la tecnologia deve servire per manipolare concetti astratti in modo concreto e per creare reti di collaborazione online che potenzino l'articolazione reciproca degli studenti.

Repertare tecnologie utili per la misurazione dell'apprendimento

        Per rispondere empiricamente alle domande su come misurare l'apprendimento e validare gli ambienti educativi, le LS hanno sviluppato un solido repertorio di metodologie. I disegni sperimentali e quasi-sperimentali sono eccellenti per confrontare quali metodi funzionino meglio dal punto di vista politico ed educativo. Ciononostante, non riescono a illuminare la micro-struttura istante per istante di come avviene la costruzione mentale; per colmare questa lacuna, quasi tutti i ricercatori di LS utilizzano oggi metodologie prevalentemente qualitative o ibride come la ricerca basata sul design (design-based research). Tecniche come l'etnografia, l'analisi delle conversazioni e soprattutto l'analisi delle interazioni – basata sullo studio ravvicinato e prolungato di centinaia di ore di video registrati in classe – permettono di decostruire la complessa rete tecnologica e umana per tracciare lo sviluppo dell'apprendimento a lungo termine, rendendo tipicamente i progetti di ricerca LS operazioni estremamente complesse e di durata pluriennale.

Storia della disciplina

        Visti i temi tipici oggetto di studio delle scienze dell'apprendimento, è utile anche fornire un prezioso excursus storiografico sulla genesi di questa disciplina. Negli Stati Uniti degli anni '80, svariati istituti universitari e corporativi (come l'IRL, il gruppo di Papert al MIT e altri) iniziarono ad attingere simultaneamente dalla psicologia cognitiva e dall'IA per sviluppare tecnologie educative avanzate. Il momento di svolta fondamentale avvenne nel 1989 presso l'Institute of the Learning Sciences della Northwestern University, portando poco dopo, nel 1991, alla pubblicazione del primo volume del Journal of the Learning Sciences (diretto da Janet Kolodner) e alla prima conferenza ufficiale del settore. Da allora, sebbene inizialmente centrate negli USA, le LS si sono progressivamente fuse con le comunità del campo CSCL (tramite la fondazione dell'associazione internazionale ISLS nel 2002 e l'unificazione delle conferenze nel 2021), delineando oggi una rete scientifica matura, altamente internazionale e provvista di due prestigiose riviste accademiche a supporto di una storia accademica solida e influente. Oggi le Scienze dell'Apprendimento (LS) costituiscono una disciplina accademica pienamente formata. Questo status ufficiale è la chiara testimonianza della sua rapida crescita e dell'incredibile produttività scientifica dei suoi studiosi nel corso degli ultimi trent'anni.

Importanza della disciplina

    Infine, perché è importante studiare le scienze dell'apprendimento? Perché le scuole del futuro dovranno necessariamente fondarsi sulla ricerca prodotta dalle Scienze dell'Apprendimento. Infatti, troppo spesso le riforme educative del passato sono state guidate da mode passeggere della società o da convinzioni politiche del tutto slegate dai dati empirici delle LS. Ma questo è facilmente spiegabile tramite un netto contrasto metodologico: mentre la politica tende a semplificare artificiosamente la realtà, la scienza ha il compito di rivelarne la vera e intrinseca complessità.

        Comunque, le scoperte scientifiche documentate da questa disciplina sono ricche, profonde e innumerevoli. La vera forza delle LS risiede proprio nella loro capacità di offrire una comprensione rigorosa delle questioni complesse alla base dell'educazione, svolgendo quel duro lavoro preparatorio che è il prerequisito indispensabile affinché qualsiasi innovazione o riforma scolastica possa effettivamente avere successo.

        L'applicabilità di queste scoperte ha, inoltre, un respiro universale. Indipendentemente dal contesto — che si tratti di una costosa scuola privata o di un'istituzione pubblica gratuita, di didattica online o faccia a faccia, di interazioni mediate da Internet o di una "scuola nel bosco" — le Scienze dell'Apprendimento forniscono il modello teorico su come avviene l'apprendimento e le direttive pratiche su come progettare gli ambienti per renderlo più efficace. Il successo di tutti gli studenti dipenderà, negli anni a venire, dal continuo avanzamento scientifico di questo campo, nonché dalla capillare diffusione e implementazione delle sue scoperte.