In che modo i principi delle scienze cognitive possono supportare l'approfondimento dell'insegnamento della matematica? Un team di ricercatori del Peabody College of Education and Human Development della Vanderbilt University e della Graduate School of Education dell'Università di Harvard ha esplorato come l'utilizzo di un processo di apprendimento di base, il confronto, potrebbe portare a risultati migliori per gli studenti delle scuole primarie e secondarie in matematica, e ha analizzato diversi approcci per incorporare il confronto nel curriculum. Una sintesi dei risultati della ricerca dei ricercatori del Peabody College Bethany Rittle-Johnson e Kelley Durkin, in collaborazione con Jon Star dell'Università di Harvard, è stato recentemente pubblicato nell'edizione di dicembre 2020 di Direzioni attuali nelle scienze psicologiche .

Quando si tratta di seguire procedure matematiche, gli studenti spesso memorizzano i passaggi senza comprendere i principi matematici che stanno alla base di ciascuno. Chiedere agli studenti di confrontare e discutere più metodi per risolvere lo stesso problema incoraggia il pensiero di ordine superiore e richiede agli studenti di dimostrare una comprensione più profonda dei concetti. Secondo il gruppo di ricerca, il confronto è un modo naturale in cui gli esseri umani imparano, notando che, Per esempio, le persone spesso confrontano i prodotti per decidere quale acquistare. Attraverso strumenti curriculari e opportunità di apprendimento professionale, i ricercatori hanno supportato gli educatori nell'incorporare questo processo di pensiero naturale nelle classi di algebra.

"Abbiamo sviluppato materiali didattici e routine didattiche di alta qualità per aiutare gli insegnanti a utilizzare le migliori pratiche nell'insegnamento della matematica nelle loro classi, " disse Bethany Rittle-Johnson, Anita S. e Antonio M. Gotto Cattedra di sviluppo del bambino presso la Vanderbilt University. "Descrivere una pratica didattica efficace non è sufficiente; gli insegnanti hanno bisogno di materiali e routine per supportare il loro utilizzo della pratica nelle loro classi".

Attraverso la loro revisione delle ricerche passate, il team ha anche cercato di capire i tipi di problemi che gli studenti dovrebbero confrontare. Hanno esaminato la ricerca su tre tipi di confronto:confronto di più strategie corrette, confronto di tipi di problemi confondibili, e confrontare strategie corrette e sbagliate. Hanno scoperto che incorporare questi tipi di problemi di confronto ha portato a una maggiore conoscenza concettuale e flessibilità procedurale rispetto ai gruppi di controllo.

Oltre ad analizzare i tipi di problemi per gli studenti per utilizzare strategie di confronto, il team ha cercato di capire quando nel processo di apprendimento utilizzare il confronto. Nello specifico, erano curiosi di determinare se i metodi di confronto dovessero essere posticipati fino a quando gli studenti non avessero una certa comprensione di almeno uno dei metodi. Inizialmente, il team ha scoperto che gli studenti erano più abili nel confrontare le strategie corrette quando avevano una certa comprensione di una delle strategie. Però, il team ha successivamente scoperto che gli studenti erano in grado di utilizzare efficacemente il confronto per trovare somiglianze e differenze tra strategie sconosciute, sebbene questo approccio richiedesse un maggiore sostegno da parte degli educatori.

Finalmente, il team di ricerca ha analizzato i metodi per il confronto didattico e ha fornito supporto agli educatori per incorporare le migliori pratiche all'interno delle loro classi. Il team suggerisce che gli educatori dovrebbero rendere gli esempi chiari e visibili agli studenti e presentare entrambe le soluzioni contemporaneamente. Inoltre, gli studenti erano più abili nello scoprire somiglianze e differenze tra le strategie quando gli educatori usavano una terminologia ben compresa, gesti e segnali visivi. Inoltre, una volta che gli studenti identificano somiglianze e differenze, gli educatori dovrebbero utilizzare domande guida chiare per incoraggiare la spiegazione dei punti chiave e riassumere i punti principali del confronto dopo la riflessione degli studenti. Per supportare al meglio gli educatori nell'incorporare il confronto nel curriculum, i ricercatori sottolineano la necessità di alta qualità, materiali curriculari allineati agli standard e supporto all'apprendimento professionale. Hanno sviluppato materiali didattici e routine didattiche per supportare il confronto e la discussione di strategie multiple per argomenti di Algebra I.

Il team crede che questo sia solo l'inizio di un'importante ricerca sulle strategie di confronto e sulla pedagogia. Il loro lavoro ha facilitato ulteriori potenziali opportunità di ricerca, come esplorare l'impatto delle strategie di confronto sull'atteggiamento degli studenti nei confronti della matematica, o sviluppare la capacità degli insegnanti di rilevare quando i loro studenti hanno bisogno di ulteriore supporto.

"Ci siamo concentrati sull'insegnamento di Algebra I e siamo ansiosi di sviluppare materiali didattici per altri argomenti di matematica come la geometria e di esplorare ulteriori supporti che potrebbero essere necessari per promuovere il confronto e la discussione di più strategie tra studenti diversi, "Spiega Rittle Johnson.

La ricerca, "Come può la ricerca nelle scienze cognitive aiutare a migliorare l'istruzione? Il caso del confronto di più strategie per migliorare l'apprendimento e l'insegnamento della matematica" è stato pubblicato nell'edizione di dicembre 2020 di Current Directions in Psychological Sciences.