La scienza partecipata¶

La scienza partecipata o citizen science o la scienza di tutti.

“lo sviluppo di concetti di cittadinanza scientiﬁca ponendo in primo piano la necessità di aprire al pubblico la scienza e ai processi delle regole scientiﬁche”

Alan Irwin[1]

“attività scientiﬁca condotta da membri del pubblico indistinto in collaborazione con scienziati o sotto la direzione di scienziati professionisti e istituzioni scientiﬁche”

Oxford English Dictionary

Ma le definizioni sono molteplici

Associazione Europea di Citizen Science Dieci principi di Citizen Science https://ecsa.citizen-science.net/wp-content/uploads/2021/06/ECSA_Ten_principles_of_CS_Italian.pdf
http://citizenscience.org/
https://ecsa.citizen-science.net
https://www.tcss.center/english
https://scistarter.org

Pannello riassuntivo pdf

La rivoluzione scientifica del seicento¶

Comunicare tutto a tutti.
Abbattere definitivamente il paradigma della segretezza
Eliminare tutti gli ostacoli che si oppongono alla libera circolazione della conoscenza scientifica.
Tutti i risultati della ricerca devono essere accessibili a chiunque

Paolo Rossi (storico)

Scienza aperta¶

l’accesso libero e gratuito alla conoscenza scientifica è un bene in sé, perché rendendo del tutto libero il suo scambio, la conoscenza aumenta.

Cinque diverse scuole di pensiero nel movimento della scienza aperta:

“democratica”, il cui obiettivo è rendere la conoscenza scientifica liberamente disponibile per chiunque;
“pragmatica”, che mira a rendere più efficiente la ricerca attraverso la collaborazione tra scienziati;
“infrastrutturale”, che si concentra sugli strumenti (elettronici) per rendere effettivamente aperta la scienza;
“valutativa”, che cerca di mettere a punto sistemi di valutazione alternativi del lavoro scientifico

Scienza aperta “pubblica”¶

Cerca di abbattere definitivamente le mura della torre d’avorio che separa la “repubblica della scienza” dal resto della società, proponendo il coinvolgimento attivo dei cittadini nell’impresa scientifica. L’obiettivo è la Citizen science da raggiungere attraverso lo science blogging e, più in generale, il social networking. In poche parole, impegnando gli scienziati in un dialogo fitto e diretto con i cittadini mediante gli strumenti del Web 2.0.

La scienza deve uscire dai confini della comunità degli esperti per rendersi accessibile a un audience più vasta. L’assunzione base è che le tecnologie del social Web e del Web 2.0 consentono e anzi quasi impongono agli scienziati:

di “aprire” i risultati della ricerca ai non-esperti, rendendoli comprensibili;
di “aprire” i processi di ricerca chiamando il grande pubblico a parteciparvi.

La citizen science è ancora “top-down”?¶

Fecher e Friesike sostengono che molti progetti di citizen science seguono una logica top-down: sono i ricercatori professionali a gestire il gioco e a conservare il ruolo di leader nel processo di ricerca, utilizzando i cittadini comuni non come partner alla pari, ma come forza lavoro gratuita.

Qualcuno sostiene persino che molti progetti di citizen science non sono pensati affatto per coinvolgere cittadini con qualifiche e capacità tali da poter influenzare la ricerca in maniera significativa.

Crowdsourcing¶

Il crowdsourcing è la pratica di coinvolgere una "folla" (in inglese "crowd") o un gruppo per un obiettivo comune Questo fenomeno può fornire alle organizzazioni l'accesso a nuove idee e soluzioni, un maggiore coinvolgimento dei consumatori, opportunità di co-creazione, ottimizzazione dei compiti e riduzione dei costi.

Internet e i social media hanno avvicinato le organizzazioni ai loro stakeholder, ponendo le basi per nuovi modi di collaborare e creare valore insieme come mai prima d'ora.

Nella scienza e nella sanità, il crowdsourcing può democratizzare la risoluzione dei problemi e accelerare l'innovazione.

Living Lab¶

Un living lab è un concetto ed approccio all'attività di ricerca, incentrato sull'utente e sull'ecosistema di Open innovation, operando spesso in un contesto territoriale (città, agglomerato urbano, regione) e integrando processi d'innovazione e di ricerca in una partnership tra persone, pubblico e privato.

Il modello si basa sul concetto di open innovation in cui l'approccio alla ricerca prevede il coinvolgimento della comunità di utenti, non solo come soggetti osservati, ma anche come fonte della creazione, non più solo al centro dell'innovazione, ma piuttosto veri e propri "driver" del cambiamento. L'esplorazione, la sperimentazione e la valutazione delle idee innovative fanno dei living labs piuttosto un ambiente esperienziale in cui gli utenti sono immersi , "vivono" per l'appunto, in uno spazio creativo da cui nasce la progettazione sociale e prendono vita servizi e prodotti del futuro.

Smart city, smart citizen e citizen science¶

Smart city: territorio urbano che permette di soddisfare le esigenze dei cittadini, delle imprese e delle istituzioni, mediante l'ausilio di strumenti innovativi e partecipazione attiva.

Ad esempio, reti di sensori per il controllo di parametri ambientali.

Per la Comunità Europea, il grado di intelligenza di una città dovrebbe essere valutato secondo economia, mobilità, ambiente, persone, tenore di vita e governo.

All'interno di questo ambiente, il cittadino può (deve) avere un ruolo attivo (smart citizen)

Un esempio di partecipazione attiva può essere ritrovata nella citizen science, una modalità di ricerca scientifica condotta totalmente o in parte da scienziati non professionisti

Citizen science e aspetti educativi¶

La Citizen science rappresenta un potente strumento per far acquisire agli studenti quelle particolari competenze per eccellere nel campo delle scienze, della tecnologia e della matematica in quanto i partecipanti ai progetti di citizen science acquisiscono competenze realizzando “vera”scienza anche al di fuori dell’ambito strettamente scolastico invitando, nel contempo, a sviluppare sempre più numerosi progetti di Citizen science.

D'altra parte recentemente si è incominciato, nell'ambito della ricerca educativa, anche a valutare la valenza della citizen science nell'ambito dell’apprendimento trasformativo (trasformative learning) in cui gli allievi reinterpretano il senso dell'esperienza per la costruzione di significato e apprendimento.

Citizen science¶

Qual è il valore della Citizen Science?

SCIENTIFICO: democratizzazione scienza, monitoraggio a basso costo, elevato numero di dati su larga scala spazio-temporale SOCIALE: risoluzione collettiva dei problemi, rinnovata ﬁducia alle istituzioni e alla scienza, socializzazione e benessere

POLITICO: risoluzione di questioni sociali fortemente sentite dalle comunità locali

EDUCATIVO: sensibilizzazione cittadini alle problematiche ambientali, nuovi modi di fare scuola

L'essenza fondamentale del crowdsourcing risiede nell'intelligenza collettiva, ovvero la convinzione che un gruppo eterogeneo di individui possa raggiungere risultati che una persona da sola non potrebbe. Ciò è particolarmente rilevante quando si tratta di comprendere eventi meteorologici ad alto impatto. Sfruttando il potere della folla, possiamo ottenere una comprensione più completa e localizzata degli eventi, il che in definitiva ci aiuta a prepararci e rispondere meglio

L’altra faccia della medaglia Non è tutto rose e ﬁori

qualità delle osservazioni
rispetto dei protocolli di raccolta dati
scarsa partecipazione (dopo innamoramento iniziale)
etica e privacy
costi di gestione (non solo economici) della rete di partecipanti

Qual è il valore della Citizen Science?

La citizen science contribuisce ad un libero accesso alla conoscenza attraverso - OPEN DATA - OPEN SOURCE SOFTWARE - OPEN SOURCE HARDWARE

(dati e tecnologia liberamente accessibili)

Livelli di coinvolgimento:

CONTRIBUTIVO:cittadino si mette a disposizione per osservazione, misurazione
COLLABORATIVO: cittadino si mette a disposizione per: osservazione, misurazione, semplice analisi
CONDIVISO:cittadino collabora con scienziato alla definizione delle prime fasi del progetto
COMPLETAMENTE INTEGRATO: cittadino collabora con scienziato a tutte le fasi del progetto

Rilevamento sociale¶

Il crowdsourcing interseca anche il concetto di rilevamento sociale. Il rilevamento sociale è definito in senso lato come un paradigma di raccolta dati in cui i dati vengono raccolti da esseri umani o dispositivi per loro conto per dare un senso all'ambiente (Wang et al., 2015). La raccolta dati per il rilevamento sociale potrebbe avvenire tramite rilevamento partecipativo, rilevamento opportunistico e indagativo dei dati sociali (Wang et al., 2015):

Il rilevamento partecipativo è quando gli individui sono attivamente coinvolti nella raccolta dei dati in cui svolgono attività o operazioni;
Il rilevamento opportunistico è quando gli individui sono coinvolti passivamente, ma pre-autorizzano i loro dispositivi a raccogliere e condividere le loro informazioni per loro conto;
L'indagine dei dati sociali è quando gli individui non sono consapevoli di partecipare al processo di raccolta dati; un esempio è quando i dati disponibili al pubblico dai social media vengono ricercati e utilizzati per dare un senso.

Caffè-scienza¶

Scopo dei caffè-scienza è quello di demitizzare la comunicazione scientifica, togliendola dal piedistallo cattedratico. Molto spesso, infatti, si pensa alla comunicazione scientifica come a un flusso di informazioni a senso unico, dagli esperti verso i comuni cittadini, che devono semplicemente assorbire qualche concetto. È vero che molte delle nozioni tecniche necessarie per prendere una decisione ponderata non sono patrimonio di tutti, e che spesso per comprenderle bisogna possedere competenze specifiche, ma è anche vero che il metodo scientifico prevede la discussione da pari a pari, senza preclusioni o diritti ex cathedra. Il movimento dei caffè scientifici è nato negli anni 2000 in Francia e in Gran Bretagna e da allora si è diffuso in tutti i continenti.

Il metodo dei caffè-scienza è molto semplice: ci ritroviamo in un posto piacevole e rilassante, in compagnia di qualche esperto dell’argomento in questione e allietati da un caffè, un bicchiere di birra o un succo di frutta, chiacchieriamo dell’argomento in programma.

Un caffè-scienza non è una conferenza: gli esperti introducono e dicono la loro, ma questa parte è limitata al minimo. Il motore dell’incontro sono sempre le domande, gli interventi e le discussioni del pubblico, il tutto animato—o smorzato—da un moderatore.

Smart city, smart citizen e citizen science¶

Smart city: territorio urbano che permette di soddisfare le esigenze dei cittadini, delle imprese e delle istituzioni, mediante l'ausilio di strumenti innovativi e partecipazione attiva

Ad esempio, reti di sensori per il controllo di parametri ambientali. Per la Comunità Europea, il grado di intelligenza di una città dovrebbe essere valutato secondo economia, mobilità, ambiente, persone, tenore di vita e governo.

All'interno di questo ambiente, il cittadino può (deve) avere un ruolo attivo (smart citizen)

Un esempio di partecipazione attiva può essere ritrovata nella citizen science, una modalità di ricerca scientifica condotta totalmente o in parte da scienziati non professionisti

Linee guida STEM del Ministero dell'Istruzione e del Merito¶

https://www.mim.gov.it/web/guest/-/nota-prot-4588-del-24-ottobre-2023

Non forniscono nuovi contenuti, ma suggerimenti metodologici. Perché il corretto approccio all'insegnamento delle STEM non può prescindere da una prospettiva interdisciplinare e dall'intreccio tra teoria e pratica.

Bisogna insomma appassionare i bambini, fin da piccoli, alla matematica e alle scienze, attraverso giochi, esperimenti, dibattiti, sfide, e un uso consapevole delle tecnologie. Ecco allora i suggerimenti metodologici del Ministero in pillole.

10 punti principali:

Insegnare attraverso l’esperienza¶

L’apprendimento per esperienza è uno dei metodi didattici più efficaci, soprattutto nel primo ciclo di istruzione. Gli ambienti di vita naturali e artificiali sono permeati di concetti matematici, scientifici, tecnologici che possono essere esplorati attraverso esperienze dirette e concrete, che consentano l’esame dei diversi aspetti della realtà o dei problemi, l’emergere di domande e ipotesi, la ricerca attiva di una pluralità di risposte e soluzioni possibili, il confronto, la verifica, l’emergere di nuovi interrogativi o nuovi sviluppi.

Utilizzare la tecnologia in modo critico e creativo¶

La tecnologia è uno strumento potente per supportare l’apprendimento, grazie alla sua attrattività, all’innovazione continua, alle innumerevoli applicazioni a tanti settori di ricerca e di vita quotidiana, ma va utilizzata in modo critico e creativo, tenendo conto sia delle potenzialità, sia dei rischi legati a un utilizzo non corretto. Le attività che coinvolgono la tecnologia, se ben progettate e finalizzate a sviluppare specifiche competenze, rendono l’alunno attivo, ideatore di contenuti e soluzioni originali; pertanto, va evitato un uso passivo e ripetitivo degli strumenti tecnologici.

Favorire la didattica inclusiva¶

Nella progettazione delle attività connesse alle discipline STEM occorre prendere in considerazione le diverse potenzialità, capacità, talenti e le diverse modalità di apprendimento degli alunni. È importante valorizzare le differenze e promuovere un clima di accoglienza e rispetto reciproco. La ricerca, infatti, procede per prove ed errori e l’apporto di ciascuno diventa il punto di partenza per successive elaborazioni. L’errore diventa, quindi, una risorsa preziosa e la discussione, con il confronto tra una pluralità di punti di vista, favorisce l’emergere di soluzioni innovative.

Promuovere la creatività e la curiosità¶

Nella scuola del primo ciclo gli alunni esprimono creatività e curiosità: nelle discipline STEM, così come in quelle umanistiche, il pensiero divergente rappresenta un valore, in quanto apre a soluzioni inedite. Viceversa, la proposta di situazioni stereotipate, che richiedano soluzioni univoche o la semplice applicazione di formule o meccanismi automatici, non favorisce l’attivazione degli alunni, l’emergere di nuove curiosità e del desiderio di ricerca. Promuovere attività che incoraggino fantasia e creatività consente di trasformare la didattica frontale in didattica attiva.

Sviluppare l’autonomia degli alunni¶

Gli alunni imparano fin dalla scuola primaria essere autonomi, a gestire il proprio tempo e a organizzare il proprio lavoro. Promuovere attività che permettano agli alunni di ricercare in autonomia le soluzioni ai problemi proposti, avendo a disposizione una pluralità di strumenti e materiali, anche tecnologici e digitali, consente di sviluppare le loro abilità organizzative.

Utilizzare attività laboratoriali¶

L’acquisizione di competenze tecniche specifiche attraverso l’utilizzo di strumenti e attrezzature, considerata la dimensione costitutiva delle discipline STEM, si realizza individuando attività sperimentali particolarmente significative che possono essere svolte in laboratorio, in classe o “sul campo”. Tali attività sono da privilegiare rispetto ad altre puramente teoriche o mnemoniche.

Utilizzare metodologie attive e collaborative¶

Con il lavoro di gruppo, il problem solving, la ricerca guidata, il dibattito, la cooperazione con gli altri studenti, si favorisce l’acquisizione del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli.

Problem solving e metodo induttivo¶

Lo sviluppo delle competenze di problem solving è essenziale per le discipline STEM se promosso attraverso attività che mettano gli studenti di fronte a problemi reali e li sfidino a trovare soluzioni innovative. Inoltre, stabilire collegamenti con il mondo reale può rendere l’apprendimento più significativo e coinvolgente. E proprio la matematica, come disciplina che consente di comprendere e costruire la realtà, sostiene lo sviluppo del pensiero logico fornendo gli strumenti necessari per la descrizione e la comprensione del mondo e per la risoluzione dei problemi.

Favorire la costruzione di conoscenze attraverso l’utilizzo di strumenti tecnologici e informatici¶

Un uso appropriato, critico e ragionato degli strumenti tecnologici ed informatici favorisce l’apprendimento significativo laddove tali strumenti sostengono processi cognitivi quali investigare, esplorare, progettare,costruire modelli e richiedono agli studenti di riflettere e rielaborare le informazioni per costruire, in gruppo,nuove conoscenze, abilità e competenze. Si può, così, intercettare l’evoluzione del fabbisogno di competenze che emerge dalle richieste del mondo del lavoro offrendo possibili risposte alle nuove necessità occupazionali.

Realizzare attività di PCTO nell’ambito STEM per le scuole secondarie superiori¶

La realizzazione di percorsi per le competenze trasversali e l’orientamento in contesti scientifici e tecnologici rende significativo il raccordo tra competenze trasversali e competenze tecnico-professionali. Si possono offrire agli studenti reali possibilità di sperimentare interessi, valorizzare stili di apprendimento e facilitare la partecipazione autonoma e responsabile ad attività formative nell’incontro con realtà innovative del mondo professionale.

Come integrare l'ESD (Educazione allo Sviluppo Sostenibile) nell'istruzione STEM?¶

Estratto e tradotto da:

http://ejournal.uin-suska.ac.id/index.php/JNSI Zuana Habibaturrohmah1, Ida Kaniawati1, Rini Solihat, Wahyu Fadzilla Nirbayati

Journal of Natural Science and Integration is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

L'istruzione svolge un ruolo cruciale nel raggiungimento degli Obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG). Ogni SDG si basa sull'istruzione per dotare gli individui delle conoscenze, delle competenze, delle abilità e dei valori necessari per lo sviluppo personale e il contributo sociale. Da qui nasce il concetto di educazione allo sviluppo sostenibile (ESD). All'interno di questo quadro , l'educazione STEM (scienza, tecnologia, ingegneria e matematica) è fondamentale per preparare le giovani generazioni ad affrontare le sfide della società. L'integrazione dei principi ESD nell'educazione STEM è quindi un approccio efficace per promuovere un futuro sostenibile.

Indubbiamente, l'integrazione dell'ESD nei programmi scolastici è di estrema importanza. L'educazione alle materie STEM emerge come uno strumento vitale per preparare le giovani generazioni ad affrontare le molteplici sfide della società. Pertanto, combinare i concetti di ESD nell'educazione STEM diventa un modo efficace per promuovere un futuro sostenibile. In questo studio spieghiamo in dettaglio come integrare l'ESD nell'educazione STEM. Per raggiungere gli obiettivi dell'educazione alla sostenibilità, è obbligatorio implementare una pedagogia appropriata nel processo di insegnamento-apprendimento.

Le strategie per integrare l'ESD nell'educazione STEM sono:

Incorporare i concetti degli SDGs nelle lezioni STEM¶

Per integrare l'educazione allo sviluppo sostenibile (ESD) nell'educazione STEM, gli insegnanti possono incorporare i concetti di sostenibilità e gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs) nelle lezioni STEM.

Gli SDGs dell'UNESCO consistono in diciassette obiettivi, che sono: 1) nessuna povertà, 2) zero fame, 3) buona salute e benessere, 4) istruzione di qualità, 5) uguaglianza di genere, 6) acqua pulita e servizi igienici, 7) energia pulita e accessibile, 8) lavoro dignitoso e crescita economica, 9) industria, innovazione e infrastrutture, 10) riduzione delle disuguaglianze, 11) città e comunità sostenibili, 12) consumo e produzione responsabili, 13) azione per il clima, 14) vita sotto l'acqua, 15) vita sulla terra, 16) pace, giustizia e istituzioni forti, 17) partnership per gli obiettivi.

Tra questi diciassette obiettivi, gli insegnanti devono scegliere gli argomenti compatibili con gli obiettivi dello sviluppo sostenibile (Campbell & Speldewinde, 2022).

La ricerca condotta da AlAli et al. (2023) ha indicato che l'impiego dell'approccio STEM nell'insegnamento è promettente per affrontare tutti gli obiettivi di sviluppo sostenibile nell'educazione. I risultati dello studio suggeriscono che questo metodo è in grado di affrontare tutti e diciassette gli obiettivi, sottolineando i benefici e i vantaggi dell'insegnamento basato sulle STEM, così come delineato nella letteratura educativa.

Questi benefici comprendono la promozione del pensiero creativo e sistemico, il miglioramento della comprensione e la sua rilevanza economica nell'affrontare le sfide presenti e future, contribuendo così al miglioramento e allo sviluppo ambientale, in linea con gli obiettivi di apprendimento sostenibile.

Integrando i campi STEM con la tecnologia e la matematica, tutte le discipline scientifiche possono affrontare e discutere lo sviluppo sostenibile all'interno dei loro ambiti, migliorando così la comprensione degli studenti del loro ruolo nel raggiungimento degli SDGs (Martín-Sánchez et al., 2022). Pertanto, gli insegnanti devono promuovere la cooperazione interdisciplinare tra le materie STEM e i principi della sostenibilità. Per esempio, possono incorporare le scienze ambientali nelle lezioni di biologia, le energie rinnovabili in fisica, o il design sostenibile nei progetti di ingegneria (Wahono & Chang, 2019), esplorando i sistemi agro-ecologici e integrando l'educazione alla biologia con altre discipline scientifiche come la chimica e la fisica possono contribuire al raggiungimento degli SDGs 1, 2, 14 e 15. Allo stesso modo, l'educazione chimica può contribuire al raggiungimento degli SDGs 3, 6, 12, 14 e 15 migliorando la comprensione da parte degli studenti delle proprietà fisiche chimiche e delle loro implicazioni per l'ambiente e la salute umana. Inoltre, l'utilizzo della guida all'educazione allo sviluppo sostenibile pubblicata dall'UNESCO può aiutare gli educatori a integrare nel loro curriculum gli obiettivi di apprendimento specifici di e le competenze essenziali per la sostenibilità.

È anche fondamentale che gli insegnanti adottino prospettive sostenibili e coinvolgano gli studenti in progetti sostenibili per promuovere la consapevolezza e instillare un senso di coscienza della sostenibilità (Del Cerro Velázquez & Rivas, 2020). L'inserimento dei concetti degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs) nell'educazione STEM può facilitare lo sviluppo di un curriculum STEM interdisciplinare incentrato sullo sviluppo sostenibile (Gavari-Starkie et al., 2022). Questo approccio può approfondire la comprensione del significato della sostenibilità da parte degli studenti e ispirarli a impegnarsi in azioni per costruire un futuro più sostenibile (Rico et al., 2021; Ulmeanu et al., 2021), e aiutare gli studenti a riconoscere la rilevanza della scienza nella loro vita quotidiana e a vedersi come catalizzatori del cambiamento nel raggiungimento degli SDGs (Burbules et al, 2020).

Promuovere attività e progetti pratici¶

È essenziale promuovere attività e progetti pratici che si concentrino su soluzioni sostenibili nell'implementazione dell'apprendimento STEM-ESD. Incorporare gli SDGs nell'educazione STEM non solo permette agli studenti di esplorare soluzioni sostenibili utilizzando le loro competenze STEM (AlAli et al., 2023) ma li mette anche in grado di partecipare a compiti autentici, condurre ricerche e ideare soluzioni a problemi del mondo reale (Nguyen et al., 2020; Suh & Han, 2019). Queste strategie aiutano gli studenti a coltivare la loro creatività e a promuovere una mentalità innovativa, che è cruciale per affrontare le sfide attuali e future dello sviluppo (Nguyen et al., 2020) Incoraggiare le attività pratiche, in particolare quelle incentrate sulla progettazione di prodotti o oggetti da parte degli studenti, è un approccio prezioso per promuovere le loro capacità di comprensione scientifica e di risoluzione dei problemi (Fortus et al., 2004). Questo metodo è riconosciuto come una promettente tecnica didattica per arricchire l'impegno e la comprensione delle scienze da parte degli studenti.(Apedoe et al.,2008)

Inoltre, promuove un insegnamento interattivo e incentrato sul discente che facilita esperienze di apprendimento esplorative, orientate all'azione, riflessive e trasformative (Campbell & Speldewinde, 2022). Sulla base di ricerche precedenti, gli insegnanti spesso progettano progetti in linea con gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs), affrontando questioni sia locali che globali, come il consumo e la produzione sostenibili , la qualità e la disponibilità dell'acqua, la sostenibilità energetica, l'agricoltura e la produzione alimentare sostenibili (Nguyen et al., 2020). Ad esempio, alcuni progetti mirano a insegnare agli studenti di come creare semplici oggetti o prodotti sostenibili di uso quotidiano utilizzando materiali riciclati e come gestire efficacemente i rifiuti. Altri esempi includono progetti incentrati sulla sicurezza alimentare, sul trattamento e la conservazione dell'acqua e sulle energie rinnovabili. Questi progetti incorporano anche lezioni sulla protezione ed educazione alla salute, sulla previsione delle inondazioni, sulla mitigazione della siccità e sulla protezione agroambientale . Nel complesso, la maggior parte dei progetti è strutturata intorno a problemi del mondo reale e a fenomeni , che fungono da base per gli obiettivi educativi, mentre solo pochi progetti sono incentrati esclusivamente sulla sperimentazione e sull'indagine scientifica (Nguyen et al., 2020). Coinvolgere gli studenti in progetti e attività pratiche favorisce un senso di partecipazione a loro apprendimento. Quando gli insegnanti offrono ai bambini l'opportunità di impegnarsi attivamente, permettendo loro di controllare gli input e i risultati del loro apprendimento, gli studenti possono approfondire la comprensione dei concetti chiave della sostenibilità attingendo alle loro competenze STEM e al processo scientifico. Questo coinvolgimento attivo consente agli studenti di intraprendere azioni ragionate all'interno del loro ambiente di apprendimento (Pahnke et al., 2019). Valorizzando il contributo di ogni studente e cercando il suo apporto, gli insegnanti coltivano un ambiente di rispetto reciproco. Gli studenti riconoscono l'importanza dei loro contributi al gruppo e il modo in cui il loro coinvolgimento può avere un impatto sui risultati (Campbell & Speldewinde, 2022). Per sostenere le attività consistenti nell'apprendimento STEM-ESD basato sulle mani e sui progetti, può essere applicato con l'apprendimento basato sui problemi (Gamage et al., 2022; Nguyen, 2023; Ulmeanu et al.,2021) e l'apprendimento basato sui progetti (Abdurrahman et al., 2023; AlAli et al., 2023; Fakhrudin et al., 2021; Gamage et al., 2022; Nguyen et al., 2020; Suh & Han, 2019; Wahono & Chang, 2019) che vengono utilizzati per indagare scientificamente fenomeni o problemi naturali e introdurre nuovi concetti agli studenti durante il processo di insegnamento-apprendimento. Questi metodi si rivolgono specificamente alla curiosità e all'inclinazione all'esplorazione degli studenti, incoraggiandoli a indagare, a porre domande e a cercare risposte a problemi attuali con comprensione.

Sulla base delle teorie dell'apprendimento costruttivista, l'apprendimento basato su problemi e l'apprendimento basato su progetti sono stati ampiamente utilizzati nelle STEM-ESD, offrendo opportunità di esplorazione pratica, sperimentazione, domande e risposte ragionate. In aggiunta alla risoluzione di problemi, gli studenti acquisiscono una comprensione più profonda dei fenomeni naturali ("menti accese") attraverso indagini approfondite, ad esempio impegnandosi in progetti e attività pratiche simili a come lavorano gli scienziati (Gamage et al., 2022), in modo da poter affrontare le sfide della sostenibilità del mondo reale, spingendoli ad applicare le loro conoscenze STEM per ideare soluzioni sostenibili in contesti pratici (Fakhrudin et al., 2021).

Affrontare problemi del mondo reale per applicare le STEM nell'affrontare le sfide della sostenibilità¶

Una delle caratteristiche dell'istruzione STEM è che la maggior parte dei corsi è incentrata su problemi del mondo reale, allineandosi bene con l'obiettivo dell'ESD di mettere le generazioni attuali e future in grado di affrontare i loro bisogni utilizzando un approccio equilibrato alle sfide economiche, sociali e ambientali (Suh & Han, 2019). L'istruzione STEM può essere strutturata in modo da enfatizzare problemi reali legati allo sviluppo sostenibile (Nguyen et al., 2020). Queste esplorazioni del mondo reale comportano indagini autentiche con obiettivi complessi, offrendo opportunità per la risoluzione di problemi e incorporando le convinzioni e i valori degli studenti (Redman, 2013). Secondo Brundiers et al. (2010), l'apprendimento dal mondo reale aiuta gli studenti ad approfondire la comprensione dei problemi di sostenibilità (conoscenza) e a migliorare la loro capacità di applicare i metodi di risoluzione dei problemi (competenza strategica). Inoltre, fornisce esperienza pratica nel collegare la conoscenza con l'azione per la sostenibilità (competenza pratica). Gli studenti imparano a creare strategie di sostenibilità e programmi nel contesto di processi, politiche o tradizioni esistenti. Inoltre, le opportunità di apprendimento reali consentono agli studenti di riconoscere e partecipare a varie forme di collaborazione con diversi livelli di intensità (competenza collaborativa). Assegnando compiti incentrati su sfide reali di sostenibilità, gli insegnanti possono coinvolgere gli studenti e guidare le istituzioni verso comportamenti e politiche più sostenibili. Questo approccio consente agli studenti di applicare le conoscenze teoriche nella pratica e di sviluppare competenze interpersonali essenziali per coinvolgere gli stakeholder, entrambi cruciali per la sostenibilità (Redman, 2013).

Quattro metodi per fornire agli studenti esperienze di apprendimento nel mondo reale sono: (1) integrare nelle aule scolastiche scenari reali , (2) portare gli studenti in gita per osservare ambienti reali, (3) utilizzare simulazioni per replicare condizioni reali e (4) coinvolgere gli studenti in un impegno diretto con attività reali (Brundiers et al., 2010).

Questi approcci possono aiutare gli studenti a cogliere l'importanza dello sviluppo sostenibile, applicando al contempo i concetti STEM (AlAli et al., 2023). Per esempio, gli insegnanti possono incorporare nelle lezioni di STEM questioni di sostenibilità globale, come il cambiamento climatico, la perdita di biodiversità e la gestione delle risorse. Gli studenti possono quindi progettare e costruire edifici ecologici, creare sistemi di filtraggio dell'acqua o sviluppare soluzioni di energia rinnovabile come parte delle loro attività di apprendimento (Wahono & Chang, 2019). Questo permette agli studenti di vedere le applicazioni pratiche dei concetti STEM nell'affrontare le sfide ambientali, sociali ed economiche a livello globale (Rustaman, 2021; Suh & Han, 2019; Wahono & Chang, 2019). Ricerche precedenti dimostrano che gli approcci didattici basati su contesti reali aiutano gli studenti a riconoscere la rilevanza della scienza nella loro vita quotidiana, aumentando il loro interesse e il piacere di affrontare situazioni di vita reale (Bennett & Holman, 2003; George & Lubben, 2002; Pedretti & Hodson, 1995).

L'insegnamento e l'apprendimento basati sul contesto del mondo reale suggeriscono che situazioni quotidiane familiari agli studenti possono essere studiate e che l'apprendimento STEM-ESD relativo a questi problemi può essere esplorato per spiegare queste situazioni (Lubben et al., 1996). Inoltre, questo approccio può incoraggiare gli studenti a lavorare in gruppo su progetti che affrontano le sfide reali della sostenibilità , promuovendo la collaborazione, il pensiero critico e le abilità di problem solving, che sono essenziali per le competenze di sostenibilità (AlAli et al., 2023). Una ricerca di Remington-Doucette (2013) ha dimostrato l'impatto dell'incorporazione di problemi del mondo reale nell'istruzione, valutando un corso incentrato sulla sostenibilità attraverso casi di studio . Questi casi di studio hanno richiesto agli studenti di affrontare problemi complessi del mondo reale, portando a un aumento significativo delle loro competenze in materia di sostenibilità. I risultati hanno indicato che l'educazione allo sviluppo sostenibile (ESD) è efficace quando gli istruttori integrano contesti del mondo reale rilevanti per la vita quotidiana degli studenti. Inoltre, le ricerche di George e Lubben (2002), Gutwill-Wise (2001), e King e Henderson (2018) hanno dimostrato che l'interesse degli studenti per le scienze cresce quando l'insegnamento si basa su situazioni reali.

Quando gli studenti possono collegare il contesto di vita reale con i concetti che stanno apprendendo, diventano più impegnati e interessati, vedendo la rilevanza della loro istruzione nella vita di tutti i giorni. Questo tipo di apprendimento e di ragionamento può anche influenzare positivamente il comportamento degli studenti nei confronti dell'ambiente.

Promuovere partenariati con le comunità locali, le organizzazioni e gli operatori del settore¶

Alla luce di quanto detto, è fondamentale incorporare le esperienze del mondo reale nel processo di apprendimento STEM-ESD. A tal fine, gli studenti dovrebbero impegnarsi in attività che favoriscano i legami con la loro comunità (Castro et al., 2020). La collaborazione con comunità locali, organizzazioni o esperti di sostenibilità può offrire agli studenti esperienze reali e opportunità di tutoraggio (Wahono & Chang, 2019). Le esperienze nelle comunità e nelle organizzazioni che si occupano di sostenibilità permettono agli studenti di esporsi alle esperienze del mondo reale e di avere un focus comune sui problemi contestuali (Gamage et al., 2022). Questo approccio è efficace per l'educazione alla sostenibilità, in quanto aiuta gli studenti a sviluppare le competenze chiave della sostenibilità (Brundiers et al., 2010).

Diversi studi sottolineano l'importanza di condividere le conoscenze con gli stakeholder esterni (Lai et al., 2015) per fornire soluzioni innovative per profondi cambiamenti nei sistemi ambientali, sociali o economici (Van Tulder et al., 2016). Allineando background, valori, idee e risorse diverse, le partnership possono affrontare efficacemente questioni sociali complesse, come gli Obiettivi globali delle Nazioni Unite ( ) (Van Tulder & Keen, 2018). Un risultato chiave della collaborazione e del partenariato è la capacità di trasferire le conoscenze e facilitare l'apprendimento tra le diverse parti interessate (Décamps et al., 2021). La creazione di partenariati con più parti interessate è stata ampiamente riconosciuta come un fattore critico per promuovere la conoscenza e l'innovazione (Moon et al., 2019).

L'integrazione dei partenariati nelle classi STEM-ESD può assumere varie forme, come conferenze con ospiti , workshop, gite sul campo o stage legati alle pratiche sostenibili. L'organizzazione di gite sul campo presso strutture sostenibili o l'invito di relatori ospiti provenienti da industrie sostenibili offre spunti pratici sull'applicazione dei principi STEM nello sviluppo sostenibile (AlAli et al., 2023). Queste esperienze consentono agli studenti di impegnarsi in azioni reali, attive e approfondite per promuovere lo sviluppo sostenibile . Inoltre, è stato dimostrato che il coinvolgimento degli studenti nel servizio alla comunità aumenta la ritenzione dell'apprendimento e la motivazione verso le attività scolastiche (Martín-Sánchez et al., 2022). La promozione di partenariati con esperti e con la comunità nel campo della sostenibilità collega le conoscenze e le competenze degli studenti con il servizio agli altri, allineando gli aspetti teorici, il talento e la creatività all'impegno sociale. Questo approccio permette agli studenti di acquisire conoscenze e mettere in pratica le loro abilità contribuendo al miglioramento della loro realtà (Martín-Sánchez et al., 2022). Attraverso le attività di , gli studenti vedono in prima persona come vengono implementate le pratiche sostenibili in vari settori. Ad esempio, gli studenti possono visitare impianti di energia solare, fattorie eoliche, impianti di trattamento delle acque, fattorie biologiche o edifici verdi. La presenza sul posto consente agli studenti di confrontarsi con l'ambiente e con la tecnologia di , migliorando il loro apprendimento attraverso l'osservazione e l'interazione. Possono assistere al funzionamento di di sistemi di energia rinnovabile, processi di gestione dei rifiuti e pratiche agricole sostenibili . Invitare esperti di sostenibilità nelle classi o organizzare gite sul campo può rendere l'apprendimento più dinamico e contestuale. Queste esperienze aiutano gli studenti a collegare la teoria in classe con le applicazioni pratiche, favorendo una comprensione più profonda dello sviluppo sostenibile. Inoltre, forniscono una piattaforma per l'apprendimento interdisciplinare, dato che la sostenibilità spesso richiede conoscenze in diversi campi STEM. È stato dimostrato che il collegamento degli studenti alla loro comunità li coinvolge e li motiva in modo più efficace nel processo di apprendimento (Holmens et al., 2022). Questo approccio offre agli studenti l'opportunità di partecipare a progetti di sostenibilità e di applicare le competenze STEM in scenari di vita reale (Abdurrahman et al., 2023; Khadri, 2022), fornendo una comprensione olistica della sostenibilità (AlAli et al., 2023).

Fornire formazione e risorse agli educatori per migliorare la loro comprensione dell'insegnamento delle STEM-ESD¶

Redman (2013) ha sottolineato l'integrazione cruciale della pedagogia educativa, del cambiamento comportamentale e delle competenze di sostenibilità per promuovere la sostenibilità e attuare un cambiamento duraturo. Questo sottolinea il ruolo centrale dei metodi pedagogici nell'educazione incentrata sulla sostenibilità (Gamage et al., 2022). Pertanto, gli insegnanti sono i principali artefici dell'educazione STEM-ESD e necessitano di un'adeguata formazione e di risorse per incorporare senza problemi l'ESD nell'insegnamento delle materie STEM. Ciò potrebbe comportare uno sviluppo professionale mirato che copra i principi della sostenibilità, le tecniche di insegnamento e le applicazioni pratiche attraverso casi di vita reale (Nguyen et al., 2020). Offrire iniziative di sviluppo professionale agli educatori per approfondire la comprensione dell'ESD e la sua fusione con l'educazione STEM è fondamentale (Fakhrudin et al., 2021). Attraverso la formazione degli insegnanti, possono affinare le loro competenze nell'ideazione e nell'esecuzione di metodi didattici, nella scelta di materiali adeguati, e nella valutazione delle metodologie didattiche per fonderle senza soluzione di continuità (Stouthart et al., 2023).

L'obiettivo principale del programma è quello di far progredire l'insegnamento delle materie STEM abbinato ai principi ESD . Questa iniziativa può anche stimolare la collaborazione interdisciplinare, lo scambio di idee e metodologie didattiche innovative tra gli educatori del settore STEM-ESD. Il programma è progettato per fornire agli amministratori scolastici, ai responsabili delle politiche educative e agli operatori del settore uno sviluppo professionale sui concetti STEM, sulle strategie di integrazione, sugli approcci didattici e sul ruolo di sviluppo dell'educazione STEM. Inoltre, incoraggia gli educatori a collaborare con i colleghi di nello sviluppo di progetti e argomenti didattici STEM-ESD, promuovendo la sperimentazione di metodologie di insegnamento STEM-ESD nelle loro scuole (Nguyen et al., 2020). Attraverso l'offerta di formazione e risorse, gli educatori possono fondere abilmente l'ESD nell'educazione STEM, alimentando una comprensione completa delle sfide della sostenibilità e mettendo gli studenti in condizione di guidare un cambiamento positivo nelle loro comunità e a livello globale.

Conclusioni¶

In sostanza, la promozione di un mondo più sostenibile attraverso l'istruzione STEM-ESD richiede l'acquisizione da parte degli studenti delle conoscenze, delle competenze, dei valori e degli atteggiamenti necessari. Questi elementi li mettono in grado di partecipare attivamente promuovendo lo sviluppo sostenibile, e ciò può essere ottenuto solo attraverso lo sforzo collaborativo di tutti i partecipanti, in particolare degli insegnanti, che devono impegnarsi per migliorare l'attuazione dell'insegnamento STEM-ESD al suo massimo potenziale.

Che cos'è il tinkering?¶

Il tinkering è un approccio all’apprendimento basato sull’azione che incoraggia gli studenti a manipolare, modificare e costruire oggetti fisici o concetti digitali. Si distingue per il suo aspetto ludico e sperimentale, che invita a un’apprendimento attraverso il “fare” piuttosto che il semplice “ascoltare” o “osservare”. Questa metodologia si basa sulla curiosità innata degli studenti, spingendoli a esplorare materiali, idee e strumenti in modi che non sono strettamente prescritti dall’insegnante.

Perché è Importante?¶

L’importanza del tinkering nell’educazione deriva dalla sua capacità di promuovere competenze chiave per il 21° secolo, come il pensiero critico, la creatività, la risoluzione di problemi e la collaborazione. Attraverso il processo di tinkering, gli studenti imparano a tollerare l’ambiguità, ad accettare e imparare dai fallimenti, e a perseguire la perseveranza. Queste competenze sono essenziali non solo nell’ambito accademico, ma anche nella vita personale e professionale degli studenti.

Quali differenze tra Tinkering e attività laboratoriali?¶

Il tinkering e le attività laboratoriali sono entrambe forme di apprendimento esperienziale che valorizzano il “fare” come parte essenziale del processo di apprendimento. Tuttavia, esistono differenze significative tra i due approcci in termini di obiettivi, metodi e ambienti di apprendimento. Tinkering

Obiettivo: Il tinkering è incentrato sull’esplorazione e la sperimentazione in un contesto aperto. L’obiettivo è spesso legato al processo di apprendimento stesso, piuttosto che al raggiungimento di un risultato specifico. Si tratta di incoraggiare la creatività, l’innovazione e la curiosità.
Metodo: Gli approcci al tinkering sono caratterizzati dalla libertà e dalla flessibilità. Gli studenti sono incoraggiati a giocare con materiali, strumenti e idee senza un percorso prefissato o istruzioni dettagliate. Gli errori e i fallimenti sono visti come parte naturale del processo di apprendimento.
Ambiente: Gli spazi dedicati al tinkering, come i makerspaces, sono ricchi di varie risorse e strumenti che permettono agli studenti di scegliere liberamente cosa e come creare. L’ambiente è progettato per stimolare la curiosità e l’immaginazione. Attività Laboratoriale
Obiettivo: Le attività laboratoriali hanno spesso obiettivi specifici e ben definiti. Sono progettate per insegnare concetti scientifici o tecniche particolari attraverso l’esperienza diretta. L’enfasi è posta sul comprendere principi specifici o sull’applicare metodi esatti.
Metodo: Queste attività sono generalmente più strutturate e guidate rispetto al tinkering. Gli studenti seguono istruzioni dettagliate o protocolli per raggiungere un risultato previsto, eseguendo esperimenti con passaggi chiaramente definiti.
Ambiente: L’ambiente laboratoriale è tipicamente organizzato intorno a specifiche esercitazioni o esperimenti. Gli strumenti, i materiali e le attrezzature sono selezionati in anticipo dagli insegnanti o dai tecnici per soddisfare gli obiettivi dell’attività. Confronto e Complementarità
Apprendimento: Il tinkering promuove l’apprendimento attraverso la scoperta e l’innovazione personale. Le attività laboratoriali, d’altra parte, mirano a rafforzare la comprensione di concetti scientifici o tecniche attraverso la pratica diretta.
Errore e Fallimento: Nel tinkering, l’errore è considerato una risorsa preziosa per l’apprendimento. Nelle attività laboratoriali, sebbene gli errori possano essere utili per il processo di apprendimento, c’è spesso una maggiore enfasi sul raggiungimento di risultati accurati e sulla riproducibilità degli esperimenti.
Creatività e Innovazione: Il tinkering incoraggia l’espressione personale e l’innovazione senza limiti. Le attività laboratoriali, pur potendo essere creative, hanno generalmente limiti più stretti imposti dagli obiettivi didattici.

Il tinkering e le attività laboratoriali offrono approcci complementari all’apprendimento. Mentre il tinkering apre le porte alla creatività illimitata e all’esplorazione personale, le attività laboratoriali forniscono un contesto strutturato per l’applicazione pratica e la comprensione profonda dei concetti scientifici e tecnici. Integrare entrambi gli approcci nell’educazione può offrire un’esperienza di apprendimento ricca e bilanciata agli studenti.

Come Integrare il Tinkering nella Didattica¶

Integrare il tinkering nella didattica richiede un approccio olistico che consideri lo spazio, le risorse, la cultura dell’apprendimento e le strategie di valutazione. Ecco un approfondimento sui cinque punti principali per incorporare efficacemente il tinkering nell’ambiente educativo.

Spazi Creativi Gli spazi creativi o makerspaces sono ambienti fisici dedicati dove gli studenti hanno accesso a una varietà di materiali, strumenti e tecnologie. Questi spazi dovrebbero essere progettati per essere flessibili e adattabili, in modo da supportare una gamma di attività di tinkering. Importante è che siano sicuri e accoglienti, incoraggiando gli studenti a sperimentare senza paura. L’organizzazione dello spazio dovrebbe promuovere l’autonomia degli studenti nell’accedere e utilizzare le risorse, stimolando la loro creatività e capacità di problem solving.
Progetti Basati sui Problemi I progetti basati sui problemi sono un ottimo modo per incorporare il tinkering, poiché mettono gli studenti di fronte a sfide reali che richiedono soluzioni creative. Questo approccio stimola gli studenti a fare domande, esplorare diverse soluzioni, e applicare ciò che hanno imparato in contesti pratici. Gli insegnanti possono facilitare il processo offrendo problemi aperti che non hanno una singola soluzione corretta, permettendo agli studenti di esplorare diverse vie e apprendere attraverso tentativi ed errori.
Valutazione Formativa La valutazione formativa gioca un ruolo cruciale nell’integrazione del tinkering nella didattica. Questo tipo di valutazione si concentra sul processo di apprendimento tanto quanto sui prodotti finali, offrendo feedback costruttivo che guida gli studenti nel loro percorso di crescita. Gli insegnanti possono utilizzare rubriche che valorizzino la creatività, il pensiero critico, la collaborazione e la riflessione personale, oltre alla competenza tecnica. Incoraggiare gli studenti a riflettere sul proprio lavoro e sul processo di apprendimento è essenziale per sviluppare la capacità di autovalutazione e la resilienza di fronte alle sfide.
Collaborazione La collaborazione è un pilastro del tinkering, che promuove non solo l’apprendimento tra pari ma anche lo sviluppo di abilità sociali importanti. Creare opportunità per il lavoro di gruppo su progetti consente agli studenti di condividere conoscenze, idee e competenze diverse, arricchendo l’esperienza di apprendimento di tutti. Gli insegnanti possono incoraggiare la collaborazione creando compiti che richiedono diversi punti di vista e competenze, e facilitando la comunicazione e il rispetto reciproco all’interno dei gruppi.
Tecnologia e Materiali Diversi L’uso di una varietà di tecnologie e materiali arricchisce l’esperienza di tinkering, permettendo agli studenti di esplorare e creare in modi diversi. Dalle semplici carte e matite alle tecnologie avanzate come la stampa 3D e l’elettronica programmabile, la varietà di materiali stimola la creatività e permette agli studenti di trovare i propri mezzi di espressione. Gli insegnanti dovrebbero cercare di rendere disponibili queste risorse, magari collaborando con la comunità locale o cercando sovvenzioni, e incoraggiare gli studenti a sperimentare con diversi strumenti e materiali per realizzare i loro progetti.

Incorporando questi cinque elementi nella didattica, gli insegnanti possono creare un ambiente di apprendimento dinamico che valorizza il processo creativo, promuove l’apprendimento attivo e prepara gli studenti a diventare pensatori critici e risolutori di problemi innovativi.

Esempi di Attività di Tinkering¶

Robotica Educativa: Assemblare e programmare robot semplici, permettendo agli studenti di comprendere i principi di base dell’ingegneria e dell’informatica.

Arte e Tecnologia: Creare progetti artistici che incorporano elementi elettronici, come LED e sensori, esplorando l’intersezione tra arte e tecnologia.

Giardinaggio Urbano: Progettare e costruire sistemi di giardinaggio sostenibili, integrando concetti di biologia, ecologia e design sostenibile.

Conclusione¶

Il tinkering offre un approccio ricco e multidimensionale all’apprendimento, che valorizza la curiosità, l’esplorazione e la creatività. Integrando il tinkering nella didattica, gli insegnanti possono fornire agli studenti le competenze e la mentalità necessarie per navigare e prosperare in un mondo complesso e in rapida evoluzione. Creando ambienti di apprendimento dinamici e supportando l’apprendimento basato sul fare, gli educatori possono ispirare una nuova generazione di pensatori critici, innovatori e problem solver. L’essenza del tinkering, con il suo invito a sperimentare, fallire e riprovare, prepara gli studenti non solo ad affrontare le sfide accademiche ma anche quelle della vita reale, inculcando un senso di resilienza e adattabilità.

Incoraggiare il tinkering significa riconoscere che l’apprendimento avviene in molti modi e che la conoscenza è più significativa quando è frutto di scoperta personale. Gli educatori che adottano questo approccio stanno aprendo le porte a infinite possibilità di apprendimento, mostrando che l’educazione non è solo una questione di riempire le menti, ma di accendere scintille che possono illuminare un percorso di esplorazione e crescita per tutta la vita.

Il tinkering non è solo un metodo didattico, ma una filosofia educativa che celebra l’apprendimento attraverso l’esplorazione e la creazione. Offre agli studenti la libertà di esprimere la loro creatività e curiosità, fornendo allo stesso tempo un solido terreno su cui possono costruire le competenze essenziali per il futuro. Per gli insegnanti, adottare il tinkering significa coltivare un ambiente di apprendimento in cui ogni studente può brillare, scoprendo i propri talenti e passioni in un viaggio di apprendimento senza fine.

Sistemi di rilevamento¶

Monitoraggio meteorologico¶

Per raccogliere informazioni dalla folla si possono utilizzare vari metodi e piattaforme. Questa sezione riassume i tipi comuni di informazioni raccolte per progetti di crowdsourcing meteorologici e piattaforme che sono state utilizzate per raccogliere dati.

Tipi di informazioni raccolte¶

I dati raccolti tramite crowdsourcing possono variare. I tipi comuni di informazioni raccolte sono media visivi, report descrittivi, osservazioni tramite strumenti dedicati e informazioni geografiche. La Tabella descrive in dettaglio il tipo di informazioni che possono essere raccolte per progetti di crowdsourcing meteorologici.

Tipi di informazioni raccolte tramite progetti di crowdsourcing

Tipo di informazione	Descrizione
media visuali	Foto o video che catturano osservazioni prima, durante o dopo gli eventi.
report descrittivi	Descrizioni testuali delle condizioni meteorologiche, inclusi dettagli su precipitazioni, visibilità, impatti e altri fattori
osservazioni tramite strumenti	Le letture della temperatura, le condizioni atmosferiche, la velocità e la direzione del vento e altri parametri meteorologici rilevanti possono essere registrati tramite strumenti. Gli strumenti potrebbero essere stazioni meteorologiche dedicate o gadget come smartphone, dispositivi indossabili o dati dei veicoli.
informazioni geografiche	Le informazioni vengono fornite tramite una piattaforma basata su GIS per raccogliere dati specifici della posizione, come la mappatura, l'identificazione di aree vulnerabili o di impatto o il monitoraggio del movimento di aree meteorologicamente omogenee

Sistemi di rilevamento meteorologico¶

Stazioni meteorologiche e sensori: Le stazioni meteorologiche personali e i sensori installati dal pubblico raccolgono informazioni rilevanti. Questi possono essere autonomi o collegati a una rete più ampia.
Dati da sensori di dispositivi: I dispositivi, con il permesso degli utenti, possono raccogliere e fornire dati. Le osservazioni possono essere effettuate attraverso sensori negli smartphone, dispositivi indossabili, veicoli e altri dispositivi intelligenti.
applicazioni integrate o dedicate per dispositivi mobili: Le app mobili consentono ai collaboratori di inviare report e osservazioni o contribuire a una attività di crowdsourcing. Queste app possono essere progettate appositamente per il crowdsourcing o app esistenti utilizzate per scopi di crowdsourcing.
Siti web e software dedicato: Piattaforme basate sul Web o sul software in cui i collaboratori possono fornire report e osservazioni attraverso moduli predefiniti, piattaforme di mappatura o altri vari formati di dati.
Social media o piattaforme di messaggistica: foto, video, post o messaggi possono essere condivisi sui social media o sulle piattaforme di messaggistica online.
Telefonate, email e messaggi vocali: queste piattaforme utilizzano una comunicazione one-to-one più manuale e diretta, in cui i collaboratori inviano direttamente all'entità proponente.

Problemi di latenza dei dati per la segnalazione in tempo reale¶

I progetti di crowdsourcing meteorologico ad alto impatto spesso si basano sulla segnalazione in tempo reale per migliorare le previsioni e gli avvisi. Tuttavia, è essenziale riconoscere che queste iniziative possono incontrare sfide di latenza dei dati. Queste possono includere ritardi nella raccolta, trasmissione ed elaborazione dei dati dovuti al volume sostanziale di informazioni in arrivo, che, a sua volta, influisce sulla consegna tempestiva dei dati.

I progetti devono stabilire in modo proattivo meccanismi di ridondanza per affrontare la latenza dei dati, in particolare per le iniziative in cui la raccolta, l'elaborazione e la segnalazione in tempo reale sono cruciali. Inoltre, una comunicazione chiara e trasparente con le parti interessate e i collaboratori in merito ai limiti del progetto e ai risultati previsti è importante per gestire le aspettative.

La rete RMAP mira a favorire sia la collaborazione a più livelli che l’accesso alla conoscenza.

Stazione di Monitoraggio¶

Strumento autocostruito che trasmette periodicamente i campionamenti ad un server centrale. Usa una connessione wiﬁ per comunicare con il server centrale Espone un'interfaccia per l'accesso diretto ai dati raccolti. Il software operativo(ﬁrmware) è rilasciato con licenza open source, GPL.

Server RMAP¶

Raccoglie dati ottenuti dalle stazioni installate sul territorio,
li elabora e li rende disponibili per ulteriori elaborazioni.
Si interfaccia anche a stazioni meteo differenti da quelle del progetto
Il software operativo è rilasciato con licenza open source GPL
I dati sono rilasciati con licenza libera CC-BY-4.0

È possibile usare i più diffusi linguaggi di programmazione, anche visuali, per costruire nuovi dispositivi e programmi per la visualizzazione dei dati o per condurre esperimenti.

I dati raccolti, distribuiti con licenza libera (CC 4.0), sono a disposizione di chi voglia usarli per capire meglio l'ambiente in cui viviamo

Controllo della qualità dei dati¶

Garantire la qualità, l'affidabilità e la coerenza dei dati è fondamentale quando si utilizza il crowdsourcing. I dati forniti dai contributori possono essere di scarsa qualità, inaffidabili o addirittura contenere informazioni false o fasulle, che possono influire sugli output e sull'integrità del progetto.

La qualità può essere gestita da due fronti: prima dell'input del contributore e dopo aver ricevuto i dati. Questo approccio garantisce che i dati siano standardizzati e accurati durante la raccolta e l'analisi. Ecco alcuni approcci suggeriti per aiutare a gestire la qualità dei dati:

Standardizzazione:

Definire linee guida e standard chiari per la raccolta dei dati per garantire la coerenza tra i contributori
Fornire istruzioni chiare sull'acquisizione o la misurazione di informazioni specifiche
Utilizzare parametri di reporting standardizzati
Utilizzare formati coerenti per l'invio dei dati
Offrire formazione o risorse ai contributori per migliorare la loro comprensione dei requisiti dei dati

Funzionalità della piattaforma di crowdsourcing:

Incorporare funzionalità all'interno della piattaforma di crowdsourcing per migliorare il controllo della qualità dei dati. Le funzionalità possono includere:

Utilizzo di funzionalità del dispositivo come la posizione GPS e la funzionalità di timestamp

Controlli di garanzia della qualità integrati

Moderazione dei dati da parte degli amministratori del progetto

Meccanismi di feedback in tempo reale per i collaboratori

La possibilità di segnalare o segnalare dati non accurati.

Feedback o revisione paritaria:

Implementare cicli di monitoraggio e feedback continui o regolari per identificare e correggere problemi nei dati. Ciò può comportare la richiesta di feedback da parte di collaboratori e utenti e affrontare tempestivamente eventuali preoccupazioni o discrepanze.

Garanzia di qualità

Stabilire regolari processi di garanzia della qualità per identificare e affrontare potenziali errori o distorsioni nei dati raccolti. (Vuckovic et al., (2023)) suggeriscono almeno tre aspetti da controllare per la qualità dei dati:

Controllo di completezza: verifica di valori di dati mancanti o incompleti

Controllo di coerenza: verifica di eventuali cambiamenti improvvisi o previsti nei dati confrontandoli con fonti esterne

Controllo dei valori anomali: verifica di valori superiori o inferiori alle soglie.

L'esecuzione di questi controlli include processi manuali a basso costo come la pulizia dei dati e revisioni manuali dei dati tramite ispezione visiva e test grafici e statistici.

Possono essere utilizzati metodi più sofisticati, come:

Algoritmi automatizzati per rilevare valori anomali o incongruenze

Validazione basata su modelli da modelli esistenti o dati di crowdsourcing convalidati in precedenza

Integrazione semantica di dati di crowdsourcing e autorevoli.

I progetti possono anche seguire le best practice e i framework delle iniziative di crowdsourcing esistenti. Ad esempio, un grande progetto di crowdsourcing che utilizza un'app meteo ha applicato punti di controllo (ad es. controlli di plausibilità) per convalidare i risultati di ogni osservazione in più passaggi (Kempf, 2021). Le osservazioni vengono confrontate con i dati meteorologici esistenti da radar, satellite e altre fonti.

I progetti dovrebbero impostare dei passaggi per garantire la garanzia della qualità. I processi differiranno a seconda del contesto del progetto.

Benessere¶

Garantire il benessere dei collaboratori è fondamentale nei progetti di crowdsourcing. È importante dare priorità alla loro sicurezza fisica ed emotiva durante tutto il progetto. Misure da considerare:

Valutazione del rischio: condurre una valutazione approfondita per identificare eventuali rischi o danni potenziali che i collaboratori potrebbero incontrare durante la raccolta dati.
Istruzioni per la sicurezza: fornire istruzioni e linee guida chiare ai collaboratori per ridurre al minimo il rischio di danni fisici.
Segnalazione di problemi: istituire un meccanismo per sollevare preoccupazioni o segnalare eventuali problemi, con un team dedicato responsabile di affrontare tempestivamente tali preoccupazioni.
Verifica dell'età: implementare un processo di verifica dell'età, quando necessario, per garantire la partecipazione di individui che soddisfano i criteri di età appropriati per il progetto.
Carico di lavoro: monitorare il carico di lavoro e l'impegno di tempo dei collaboratori per evitare richieste eccessive.
Recesso: fornire ai collaboratori modi per ritirarsi dal progetto in qualsiasi momento durante il progetto senza conseguenze negative. Dovrebbero essere stabiliti chiari percorsi di uscita per agevolare il processo di opt-out

Privacy¶

Rispettare e salvaguardare la privacy è essenziale nei progetti di crowdsourcing. Ecco alcune misure per proteggere le informazioni personali dei collaboratori:

Protezione dei dati: implementare rigidi protocolli di protezione dei dati per garantire la conformità con le normative e le leggi sulla privacy pertinenti.
Trasparenza: fornire informazioni chiare e trasparenti su come i loro contributi e i loro dati personali saranno archiviati e utilizzati.
Consenso informato e autorizzazioni: ottenere il consenso informato dai collaboratori sulla raccolta e l'elaborazione dei loro dati. Ottenere l'autorizzazione dal titolare dei diritti per utilizzare i loro contenuti di crowdsourcing.
Archiviazione sicura: utilizzare meccanismi sicuri e tecniche di crittografia per proteggere le informazioni dei collaboratori da accessi non autorizzati.
Controllo della privacy: offrire il controllo sulla visibilità e l'accessibilità dei loro dati, consentendo loro di gestire le loro preferenze sulla privacy.

Coinvolgimento e riconoscimento¶

Coinvolgimento e riconoscimento sono essenziali per promuovere una partecipazione e una motivazione significative nei progetti di crowdsourcing. Per coinvolgere e riconoscere efficacemente i collaboratori, è possibile impiegare le seguenti strategie di best practice:

Riconoscere la natura volontaria della partecipazione
- Riconoscere che la maggior parte dei collaboratori non è retribuita e dedica volentieri il proprio tempo e impegno a beneficio degli altri;
- Evidenziare la natura altruistica del loro coinvolgimento nel progetto di crowdsourcing.
Offrire incentivi, ricompense e riconoscimenti
- Possono essere forniti come incentivi dei gettoni di apprezzamento, monetari o non monetari;
- Fornire un feedback ai collaboratori, informandoli che il loro tempo e i loro contributi sono apprezzati e hanno un impatto positivo;
- Esprimere gratitudine e apprezzamento tramite varie piattaforme, tra cui newsletter e shout-out sui social media.
Condividere i progressi e i risultati del progetto
- Tenere informati i collaboratori sui progressi e sui risultati dello studio o del progetto; ○ Condividere piattaforme in cui possono vedere i dati forniti (ad esempio mappe interattive);
- Offrire ai collaboratori l'opportunità di analizzare i dati raccolti, migliorando il loro senso di appartenenza e riconoscimento.
- Comunicare l'importanza del loro coinvolgimento e il modo in cui i loro contributi hanno contribuito alla ricerca scientifica o all'impatto sulla comunità.
Coinvolgimento a lungo termine
- Per progetti di lunga durata, valutare di reclutare collaboratori in base alle loro prestazioni e offrire opportunità di ulteriore coinvolgimento o potenziali posizioni all'interno del progetto o dell'organizzazione.
- Fornire informazioni su potenziali opportunità di sviluppo di carriera, istruzione o impiego in linea con le loro competenze e il loro impegno dimostrati.

Limitazioni¶

Il crowdsourcing offre potenziale nella ricerca meteorologica e molto può essere ottenuto attraverso i nostri sforzi collettivi. Sebbene sia possibile gestire progetti di successo, è anche importante riconoscere le limitazioni e le sfide del crowdsourcing e le aree per le direzioni future.

Limitazioni del crowdsourcing

In questa sezione, esploriamo le limitazioni note del crowdsourcing e forniamo preziosi suggerimenti per affrontarle e mitigarle.

Pregiudizi¶

Il crowdsourcing si basa sui contributi di un gruppo specifico, che può inavvertitamente introdurre pregiudizi. Questo pregiudizio intrinseco può derivare dalla composizione demografica o dall'esperienza dei contributori, portando potenzialmente a dati distorti. Ad esempio, le stazioni meteorologiche personali sono una fonte significativa di dati meteorologici crowdsourcing, prevalentemente situate in aree urbane o accessibili alle popolazioni più abbienti. Questo scenario può introdurre pregiudizi come disparità tra aree urbane e rurali o tecnologiche. Identificare questi pregiudizi in base alle caratteristiche dei collaboratori è il primo passo per affrontarli. L'implementazione di politiche e strategie deliberate per raccogliere dati da aree poco riconosciute è essenziale per mitigare questi pregiudizi.

Barriere dovute alla tecnologia¶

Sebbene la tecnologia abbia facilitato il crowdsourcing, ha anche introdotto un livello di dipendenza. I cambiamenti tecnologici, in particolare all'interno delle piattaforme dei social media, possono avere un impatto significativo sulla raccolta dati e spesso vanno oltre il controllo immediato di un progetto. L'introduzione di ridondanza nelle opzioni di raccolta dati utilizzando vari canali è essenziale per mitigare le dipendenze dalla tecnologia.

La dipendenza dalla tecnologia può anche amplificare un divario digitale nella partecipazione. Il divario può escludere alcuni gruppi, come gli anziani, le persone con disabilità o coloro che vivono in aree senza accesso a Internet. Si può prendere in considerazione la fornitura di mezzi per la formazione o materiali per l'accesso non digitale per ridurre il divario digitale. I progetti dovrebbero essere consapevoli di questo potenziale divario e integrare strategie ponderate per mitigarlo. Le soluzioni possono includere l'offerta di formazione e materiali per dotare gli individui delle competenze necessarie per partecipare in modo efficace o fornire vie per l'accesso non digitale. Allo stesso tempo, gli sforzi di collaborazione con le organizzazioni della comunità, i governi locali e gli istituti scolastici possono migliorare significativamente l'inclusività e l'accessibilità nei progetti di crowdsourcing.

Sovraccarico di informazioni¶

Un'altra sfida affrontata dalle iniziative di crowdsourcing è l'afflusso di dati. Mentre la diversità nei dati raccolti è preziosa, la gestione e l'elaborazione di un grande volume di invii può richiedere molto tempo e denaro. Semplificare la gestione dei dati attraverso scopi di raccolta dati ben definiti, ruoli chiari, metodi di raccolta mirati e un controllo della qualità dei dati consolidato, come delineato in questa nota guida, è fondamentale per ridurre il sovraccarico di informazioni.