Fissare righe di numeri o formule su una pagina può essere scoraggiante per molti bambini che studiano matematica o scienze a scuola. Ma la musica, il disegno e persino il movimento del corpo stanno fornendo nuovi modi promettenti di insegnare ai giovani materie complesse.

Il battito di una corda di violino o il battito di un tamburo potrebbe a prima vista sembrare avere poco a che fare con la fisica, frazioni o angoli. Infatti, la scienza e le materie artistiche come la musica sono state tradizionalmente trattate in modo completamente separato nell'istruzione.

Ma i ricercatori ritengono che abbattere le barriere arbitrarie tra scienza e arte potrebbe aiutare gli studenti a comprendere più facilmente concetti difficili. Sta portando a un nuovo modo di insegnare che mira a combinare scienza, tecnologia, ingegneria, arti e matematica, collettivamente denominate STEAM.

"Stiamo cercando di far conoscere questo approccio di apprendimento STEAM alla comunità educativa, " ha affermato il dott. Vassilis Katsouros dell'Istituto per l'elaborazione del linguaggio e del linguaggio del Centro di ricerca Athena ad Atene, Grecia, e coordinatore di un progetto chiamato iMuSciCA. "Quando metti insieme persone provenienti da discipline artistiche e materie STEM, possono lavorare insieme per avere idee molto creative."

Questo tipo di collaborazione interdisciplinare è sempre più diffuso a livello universitario e nell'industria, spesso portando a nuovi entusiasmanti sviluppi nella tecnologia, scienza e arte. Il Dr. Katsouros ei suoi colleghi sperano di introdurre questo modo di pensare in una fase precedente.

Teoria delle onde

Il progetto iMuSciCA utilizza la musica per insegnare ai bambini delle scuole secondarie concetti difficili come la teoria delle onde in fisica e le equazioni in matematica. Gli studenti progettano uno strumento musicale virtuale su un computer, dove possono alterare le sue proprietà fisiche per capire come influisce sul suono che produce.

"Se cambiano il metallo di cui è fatta una corda, il modo in cui la corda vibra e la forma d'onda del suono che produce è diverso, " ha spiegato il dottor Katsouros. "Gli studenti possono vedere come la densità del materiale influisce sul suono e vedere l'onda sonora che produce. Può aiutarli a comprendere concetti come frequenza e ampiezza".

Il team ha creato un "banco di lavoro" online che consente agli insegnanti di incorporare la tecnologia e gli strumenti sviluppati come parte di iMuSciCA nelle loro lezioni. Attraverso gli strumenti online, gli studenti possono creare strumenti a corda oa percussione utilizzando il programma iMuSciCA.

La tecnologia può anche consentire agli studenti di apprendere altri concetti di livello superiore come la geometria e la simmetria dimostrando come la modifica della forma o dell'orientamento di una superficie può alterare il modo in cui il suono viene riflesso da essa. Può anche fornire approfondimenti su casualità e periodicità.

Gli alunni sono incoraggiati a lavorare in gruppo per comporre la propria musica, persino creando versioni fisiche degli strumenti che hanno progettato online con l'aiuto della stampa 3D. In un evento pilota gli studenti hanno formato una band per esibirsi insieme.

"Al momento questi sono solo strumenti a fiato, poiché la stampa 3D in plastica è più economica e più facile rispetto a materiali come il metallo, " ha detto il dottor Katsouros.

Finora iMuSciCA è stato sperimentato in 10 scuole in Grecia, Francia e Belgio, coinvolgendo più di 300 studenti di età compresa tra 15 e 16 anni. Sessanta insegnanti hanno anche preso parte a laboratori per imparare a incorporare gli strumenti musicali nelle loro lezioni.

Motivazione

"Stiamo ancora misurando e analizzando l'impatto che ha avuto, " ha detto il dottor Katsouros. "Ma abbiamo visto aumentare considerevolmente la motivazione degli studenti. Gli studenti di questa età hanno molta familiarità e sono interessati alla musica, quindi sembra connettersi con loro."

Ma la musica non fornisce solo nuovi modi di insegnare agli adolescenti la scienza e la matematica. I ricercatori lo hanno combinato con i movimenti del corpo, battere le mani e toccare oggetti fisici per sviluppare nuovi modi di insegnare anche ai bambini più piccoli.

"Le informazioni visive non sono sempre il modo migliore per comunicare cose come la geometria o l'aritmetica, " ha detto la Dott.ssa Monica Gori, neuroscienziato dell'Istituto Italiano di Tecnologia di Genova, Italia, e coordinatore del progetto WeDraw.

Il suo team ha creato una serie di giochi con tecnologie che incoraggiano i bambini di età inferiore agli otto anni a creare angoli con i loro corpi oa giocare con i suoni.

Una partita, chiamato RobotAngle, utilizza telecamere di rilevamento del movimento per rilevare quando gli studenti allargano le braccia sopra la testa per creare angoli. Ogni angolo è associato a diverse note musicali simili a quelle di un violino, con passo maggiore utilizzato per angoli acuti e passo basso per angoli ottusi.

Lo stesso sistema permette ai bambini di creare frazioni aprendo le braccia per cambiare numeratore e le gambe per alterare il denominatore. Battere le mani è stato utilizzato anche per attivare un ritmo di batteria a tempo con un punto in movimento sullo schermo, ancora una volta aiutando ad insegnare ai bambini le frazioni attraverso l'uso del ritmo.

Un altro gioco, chiamato giardino cartesiano, consente ai bambini di disegnare forme in un ambiente virtuale camminando fisicamente in una stanza per raccogliere oggetti. Un terzo, chiamato Spaceshape, insegna ai bambini le forme tridimensionali incoraggiandoli a disegnarle e spostarle su un touch-screen.

test

Prove iniziali nelle scuole primarie in Italia, L'Irlanda e il Regno Unito dal team di WeDraw hanno visto più di 200 bambini provare i giochi in 10 classi diverse. In ciascun, metà classe ha utilizzato i giochi multisensoriali per 15 minuti ogni giorno per una settimana come parte delle proprie lezioni e l'altra metà è stata insegnata utilizzando una versione semplificata del gioco che utilizzava tecniche visive tradizionali.

"Stiamo riscontrando miglioramenti nella maggior parte dei bambini, " ha detto il dottor Gori. "Per il gioco Spaceshape, Per esempio, abbiamo visto una comprensione della forma e del movimento 3D."

Ma alcuni dei miglioramenti sembrano essere evidenti solo in specifici gruppi di età. Per esempio, il team ha visto miglioramenti nella comprensione delle frazioni e delle forme solo nei bambini di sette anni.

'"Questa è l'età in cui dovrebbero iniziare a capire questi concetti e quindi sono più sensibili ai potenziali benefici, " ha detto il dottor Gori.

Il team ha anche sviluppato le tecniche multisensoriali in modo che possano essere utilizzate da alunni con dislessia o disabilità visive. L'uso dei movimenti del corpo associati al suono può davvero aiutare i bambini non vedenti a capire gli angoli, Per esempio.

Il Dr. Gori ha aggiunto che sperano in futuro di combinare ulteriormente i movimenti musicali e del corpo per utilizzare la danza come strumento didattico.

"Finora abbiamo usato i movimenti delle braccia, applausi e suoni, ma sarebbe bello usare la danza in futuro, " lei disse.