$3a^2x+3ax-18x$ raccoglimento a fottore comune di $3x$
$3x(a^2+a-6)$ tra parentesi c’è un trinomio notevole che si scompone cercando due numeri la cui somma sia +1, prodotto -6. I due numeri sono +3 e -2.
$3x(a+3)(a-2)$
$3a^2x+3ax-18x$ raccoglimento a fottore comune di $3x$
$3x(a^2+a-6)$ tra parentesi c’è un trinomio notevole che si scompone cercando due numeri la cui somma sia +1, prodotto -6. I due numeri sono +3 e -2.
$3x(a+3)(a-2)$
$[5-(x-5)][5+(x-5)]$
$(5-x+5)(5+x-5)$
$(10-x)x$
"Signore dammi la forza di cambiare le cose che posso modificare e la pazienza di accettare quelle che non posso cambiare e la saggezza per distinguere la differenza tra le une e le altre." "Dammi Signore, un anima che abbia occhi per la bellezza e la purezza, che non si lasci impaurire dal peccato e che sappia raddrizzare le situazioni. Dammi un anima che non conosca noie, fastidi, mormorazioni, sospiri, lamenti. Non permettere che mi preoccupi eccessivamente di quella cosa invadente che chiamo ‘io’. Dammi il dono di saper ridere di una facezia, di saper cavare qualche gioia dalla vita e anche di farne partecipi gli altri. Signore dammi il dono dell’umorismo." (Tommaso Moro 1587: Preghiere della Torre)
Al nord delle Alpi il rinascimento prese forme diverse: minor importanza alla riscoperta dei classici, maggior importanza della coscienza individuale e rapporto più diretto tra il singolo e il Signore.
Queste belle preghiere di Tommaso Moro (riconosciuto nel 2000 da papa Woytila come patrono dei governanti e dei politici) non necessitano alcun commento, ma qui interessa sottolineare alcuni aspetti significativi per il problem solving:
1) cambiare quello che è possibile migliorare;
2) accettare che alcune cose non possano essere mutate con le proprie forze;
3) distinguere quello che può essere migliorato dal resto;
4) riconoscere gli aspetti positivi della vita (da un punto di vista etico ed estetico);
5) individuare e non temere gli errori (peccati);
6) saper risolvere i problemi;
7) evitare l’auto commiserazione;
8) controllare l’egoismo e il narcisismo;
9) pensare in modo positivo;
10) saper comunicare anche con umorismo.
Si scompone cercando due numeri la cui somma è $-11$ il prodotto è $30$
Si cerca tra i numeri che moltiplicati danno $30$
$30*1$
$15*2$
$10*3$
$5*6$ questi vanno benne perché la somma è $5+6=11$
I due numeri sono $-5, -6$, infatti la somma dà $-11$, il prodotto dà 30.
Il trinomio si scompone
$(x-6)(x-5)$
Cubo di binomio
$(x+3y)^3$
I primi tre termini formano il quadrato di un binomio
$(2a-1)^2-(a-1)^2$ differenza di quadrati
$(2a-1-a+1)(2a-1+a-1)$
$a(3a-2)$
$[(1/2-x)-(2x+1/2)][(1/2-x)+(2x+1/2)]$
$(1/2-x-2x-1/2)(1/2-x+2x+1/2)
$-3x(x+1)$
$(9x^2y-4z^2)(9x^2y+4z^2)$
$-12x^5-3x+12x^2$
$-3x(4x^4+1-4x^2)$
$-3x(2x^2-1)^2$
$4+1/4*a^2b^4-2ab^2$
$(2+1/2*ab^2)^2$
$16x^2+y^4-8xy^2$
$(4x-y^2)^2$
$10x^3-5x^2y-8xy+4y^2$
$5x^2(2x-y)-4y(2x-y)$
$(2x-y)(5x^2-4y)$
$(x+y)^3-2(x+y)^2$
mettiamo a fattore comune $(x+y)^2$
$(x+y)^2*[(x+y)-2]$
$(x+y)^2(x+y-2)$
$5(x-1)-2x(x-1)+5x^2(1-x)$
cambiamo il segno all’ultimo binomio $(1-x)$ portando fuori il segno $-$
$5(x-1)-2x(x-1)-5x^2(x-1)$
mettiamo (x-1) a fattore comune
$(x-1)[5-2x-5x^2]$
$6xyz-18xy^2z^3-12xy^3z+6x^2y^3z^2$
raccoglimento a fattore comune totale, si prendono tutti i fattori comuni con l’esponente più piccolo
$6*xyz(1-3yz^2-2y^2+xy^2z)$
Il calcolo infinitesimale è stato uno degli strumenti più importanti per lo sviluppo di molte teorie nel campo delle scienze e in particolare della matematica. Margaret Baron nel suo The origins of the infinitesimal calculus paragona il concetto di calcolo ad un grande albero con le radici nell’aritmetica, nell’algebra e nella geometria, e un potente tronco a sostegno di una vasta rete di rami: l’albero cresce in altezza quanto più forti sono le radici e i rami, poi una volta separate dalle principali le discipline si diramano ulteriormente, fino a divergere così tanto da mai più riunirsi.
Il calcolo infinitesimale è stato il principale strumento per l’esplorazione delle risorse della terra, per i grafici dei cieli, per la costruzione della moderna tecnologia e in quelle applicazioni che si verificano ovunque esistano fenomeni misurabili: gravitazione, calore, luce, suono, elettricità, magnetismo e onde radio.
Praticamente ogni importante sviluppo scientifico e matematico dal 1600 al 1900 è stato collegato in un modo o in un altro al metodo differenziale o integrale. “Ritengo di poter affermare che nessuna disciplina scientifica ha avuto sulle altre Scienze un impatto così vasto e profondo come il Calcolo infinitesimale. Esso ha costituito un’autentica svolta nell’umano pensiero e, con le scoperte scientifiche che ha originato e le realizzazioni tecniche che ha permesso, ha contribuito, in modo determinante, al progresso ed al benessere del genere umano […].”
Il calcolo, tuttavia, è molto di più di uno strumento tecnico: si tratta di una raccolta di idee matematiche astratte accumulate per lunghi periodi di tempo. Il fondamento e il concetto centrale di oggi, però, non sono ciò che sono stati negli ultimi secoli. La forza unificante e la ricchezza del suo campo di applicazione dipendono non solo da ciò che il calcolo è ora, ma da tutti i concetti che hanno contribuito in un modo o nell’altro alla sua evoluzione.
È sbagliato però pensare che il problema dell’infinitamente piccolo sia sorto solo in tempi così moderni, poiché ne troviamo tracce anche nell’antichità, soprattutto nella matematica greca. Allora la mentalità e i problemi analizzati presupponevano un metodo diverso di procedere, cercando di ridurre il conflitto tra le richieste di rigore matematico e la natura dell’infinitamente grande e dell’infinitamente piccolo che conduceva continuamente a paradossi e anomalie. Tra i tanti matematici greci che si occuparono di questi problemi spicca la figura di Archimede di Siracusa.
Archimede può in qualche modo essere concepito come il precursore di quella fisica-matematica che oggi si basa quasi esclusivamente su procedimenti infinitesimali. Egli fornisce un vero e proprio metodo di analisi volto a divulgare questi procedimenti giudicati importanti dallo stesso matematico siracusano. I problemi affrontati da Archimede e qui riproposti sono poco o quasi per nulla conosciuti e affrontati nella scuola forse perché ritenuti troppo prolissi e complicati.
È noto il fatto che le questioni di cui si occupava Archimede erano tra le più insolite, ma proprio questo le rendeva sicuramente interessanti e stimolanti.
In questo lavoro abbiamo provato ad affrontare questi problemi cercando di utilizzare metodi nuovi e strumenti tecnici che potrebbero essere efficaci.
Facendo uso del Cabri Géomètre abbiamo realizzato disegni dinamici e non, che ci hanno permesso sia di semplificare le stesse dimostrazioni di Archimede, sia di proporne altre che, grazie alla dinamicità della figura, si riducono a pochi passaggi. Prendendo spunto dal pensiero di Jacques Hadamard che nel 1945 così scrive sulla psicologia dell’invenzione in campo matematico: “l’invenzione è scelta” e “questa scelta è governata dal senso della bellezza”, abbiamo cercato prevalentemente di realizzare disegni esteticamente piacevoli, puntando sull’accostamento dei colori, su chiaroscuri e trasparenze in modo da evidenziare i particolari. Abbiamo ancora cercato di essere più chiari e brevi possibile, provando ad utilizzare i colori in luogo delle lettere in maniera tale da evidenziare le figure e associando i file di Cabri, che permettono il “movimento” delle figure stesse, per cercare di ridurre al massimo i passaggi matematici. Tutto questo con lo scopo di alleggerire e rendere “appetibili” le dimostrazioni archimedee e provare così ad utilizzarle anche a scuola, cercando di stimolare l’intuizione e le capacità intellettive dello studente.
La tesi si divide in 4 capitoli.
Il primo vuole mettere in evidenza alcuni aspetti didattici del calcolo infinitesimale, come viene proposto a scuola e alcune difficoltà che potrebbe suscitare negli studenti.
Nel secondo capitolo vengono presentati gli strumenti didattici che potrebbero essere d’aiuto al processo di apprendimento degli studenti. Questi strumenti sono di facile utilizzo, ma purtroppo ancora poco introdotti nelle scuole italiane.
Nel terzo capitolo abbiamo esposto le descrizioni dei periodi storici, presentando il pensiero matematico dei greci ed in particolar modo lo sviluppo del concetto di “indivisibile”, passando da Democrito ad Aristotele, Eudosso ed Euclide, fino ad arrivare ad Archimede. Del famoso matematico siracusano abbiamo dato una breve biografia, con noti aneddoti (leggendari e non) sulla sua vita ed accennato ad alcuni suoi importanti lavori, al fine di fornire un quadro più completo possibile della situazione in cui le scoperte matematiche sono state fatte. Pensiamo, infatti che, la storia fornisca un ottimo supporto per capire il significato di molti avvenimenti. Non di meno gli aneddoti storici e i percorsi che portano i matematici alle loro scoperte, potrebbero stimolare la curiosità e offrire motivazioni in più per lo studio. Infine, negli ultimi due paragrafi di questo capitolo abbiamo esposto, nelle linee generali e con un esempio, il Metodo di Esaustione di Eudosso e il Metodo meccanico di Archimede, quest’ultimo basato sull’equilibrio della leva.
L’ultimo capitolo contiene le dimostrazioni archimedee e alcune proposte di dimostrazioni differenti degli stessi risultati. In particolare abbiamo trattato:
1) lo studio dell’"unghia cilindrica",
2) l’intersezione di due cilindri retti (problemi presenti nel Metodo, ritrovato solo nel 1906),
3) l’area della spirale di Archimede.
In queste dimostrazioni abbiamo cercato di affiancare ai passaggi matematici di Archimede, alcune figure (non presenti nel testo archimedeo) che li potessero chiarire meglio. Abbiamo realizzato alcune "bilance", per provare a rendere visibile l’applicazione del principio della leva di cui Archimede si serve in queste dimostrazioni. E nella seconda dimostrazione riguardante l’"unghia cilindrica", abbiamo provato a utilizzare le "funzioni" (strumento sconosciuto ad Archimede) per rendere scorrevoli alcuni passaggi. Infatti, in questa dimostrazione si possono trovare molti richiami a proposizioni presenti in altre opere, come le Coniche di Apollonio, gli scritti di Aristotele e Euclide o ancora opere archimedee precedenti al Metodo.
Successivamente abbiamo provato a semplificare le stesse dimostrazioni archimedee e a servirci di questi risultati per ottenere da esse altri risultati e considerazioni. Sfruttando il movimento prodotto da Cabri abbiamo ricavato l’area della superfice e il volume della sfera, l’area della superfice e il volume dell’unghia cilindria e l’area della sinusoide con dimostrazioni geometriche e "dinamiche". Attraverso una nuova trasformazione, la "radialità", che permette di avvolgere una figura attorno ad un cerchio in modo tale da avere una certa proporzionalità tra l’area della superfice della figura di partenza e quella ottenuta dopo la trasformazione, abbiamo ricavato, oltre all’area della spirale di Archimede, anche quella della cardioide, e abbiamo dato vita ad alcuni "fiori" grazie alla trasformazione radiale di un cerchio.
Indice
INTRODUZIONE
Capitolo 1
ALCUNI ASPETTI DIDATTICICI DEL CALCOLO INFINITESIMALE
1.1 Calcolo infinitesimale a scuola
1.2 Calcolo infinitesimale e il computer
1.3 Dimostrazioni matematiche e immagini mentali
Capitolo 2
STRUMENTI DIDATTICI
2.1 Gli strumenti a disposizione: ieri e oggi
2.1.1 Le calcolatrici grafiche
2.1.2 Un nuovo software: il CABRI GÉOMÈTRE
2.1.3 Un aiuto dalla rete: il CABRI JAVA
2.2 Le motivazioni per l’utilizzo di software di geometria dinamica (DGS
Capitolo 3
LE RADICI DEL CALCOLO INFINITESIMALE
3.1 Il pensiero matematico greco
3.2 Archimede di Siracusa
3.3 Il metodo di esaustione
3.4 Un esempio del metodo di esaustione tratto dalla Misura del cerchio
3.5 Il Metodo meccanico di Archimede
Capitolo 4
TEOREMI ANTICHI CON NUOVE SOLUZIONI
4.1 Due teoremi dal Metodo di Archimede
4.1.1 L’unghia cilindrica
– I risultati di Archimede
– Nuove soluzioni e applicazioni
– Area e volume della sfera
– Area della superficie curva e volume dell’unghia cilindrica
– Area della sinusoide
4.1.2 L’intersezione dei cilindri
– Il risultato di Archimede
– Nuova soluzione e alcune considerazioni
4.2 Da Sulle Spirali
4.2.1 La spirale di Archimede
– L’area della spirale determinata da Archimede
– Le “radialità
– Area della spirale di Archimede (Nuova soluzione
– Calcolo di altre aree
– Area dell’artiglio
– Area della cardioide
– Area del solido iperbolico acutissimo
APPENDICE 1: Somma dei quadrati degli interi
APPENDICE 2: Elenco dei siti che utilizzano CABRI Géomètre e CABRI JAVA
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Il fenomeno e-learning è diffuso nel panorama della formazione a distanza da circa un decennio. Il termine e-learning evoca subito qualcosa inerente all’elettronico (dalla “e” posta innanzi al termine learning), e così è. L’electronic learning nasce per integrare o sostituire la formazione in presenza in diversi ambiti sociali: dalle aziende, alle università, alle scuole. La concezione di e-learning, diremo qui, di “prima generazione” prevede schemi fissi, dei software opportunamente configurati (piattaforme LMS), che permettono la fruizione di contenuti didattici da parte degli utenti finali. Tale fruizione avviene, in un primo momento, tramite l’ausilio di supporti informatici (cd-rom, floppy disk) per poi adattarsi alla rete Internet. È stata proprio Internet a dare un impulso grande, e soprattutto inaspettato, all’e-learning.
Questa tesi partecipa al concorso "Condividi la tua tesi e vinci tre Apple iPhone 3G".
La rete delle reti ha, a distanza di qualche anno, quasi del tutto soppiantato i supporti “locali”, andando a costituire il mezzo di maggiore impiego alla somministrazione della formazione in formato digitale.
A questa realtà, ormai affermata, si è affiancata la naturale evoluzione di Internet. Si è passati dall’internet statico, all’internet dinamico. Dal Web 1.0 al Web 2.0. In altre parole, si è passati dalla centralizzazione delle informazioni alla decentralizzazione e dilocazione delle conoscenze, non sono più distribuite dall’alto, ma create e fruite dal basso, in modo orizzontale. Sono sotto gli occhi di tutti i siti che propongono le “live news”, informazioni in tempo reale, ai quali si aggiungono la miriade di blog (stimato ad oggi in circa 71 milioni) che sono sparsi nell’universo di bit che formano il World Wide Web. I blog hanno fatto da testa di ponte per la diffusione capillare del Web 2.0, l’internet creato dagli utenti stessi.
L’e-learning non poteva certo essere immune al nuovo fenomeno Web 2.0 e ne ha tratto gli aspetti migliori, a nostro avviso, consentendo agli studenti di abbandonare la vecchia veste di utenti ai quali venivano impartite, calate dall’alto, informazioni, per assumere la nuova posizione di conversatori, di persone che interagiscono fra loro, creando cultura, scambiando cultura. Il tutto utilizzando i nuovi strumenti che il Web 2.0 mette a disposizione: blog, podcast, social bookmarking, media sharing aggiunti e integrati alle chat, ai forum, all’e- mail preesistenti.
Si sta assistendo, in sintesi, ad una graduale e inesorabile migrazione dalla formazione di tipo statico a quella con caratteristiche dinamiche, dagli spazi virtuali “chiusi” di apprendimento a quelli comuni. In altri termini, si stanno abbandonando le soluzioni software (piattaforme) tipiche dell’elearning di prima generazione per abbracciare la filosofia degli spazi personali di apprendimento, i quali non si limitano alla durata di un corso, ma si propongono di accompagnare lo studente anche dopo la fase formale e circoscritta di apprendimento, nell’ottica tanto auspicata di lifelong learning.
Questo lavoro mira proprio ad analizzare questo fenomeno di transizione, partendo da una precisa analisi della storia che l’e-learning ha vissuto in questi anni con brevi cenni all’evoluzione delle teorie sull’apprendimento, fino a descrivere il successo del fenomeno mediatico del Web 2.0 e di come esso abbia fortemente influenzato l’e-learning degli ultimi anni. Dopo la prima fase descrittiva, verrà proposto un case study, prendendo in esame il progetto nato da un anno nell’ambito del Laboratorio di Tecnologie dell’Educazione dell’Università degli Studi di Firenze: “LTEver”, l’ambiente di apprendimento personale o learning landscape della community LTE. Ne illustreremo la nascita, l’evoluzione, i pregi e l’utilità che tale strumento ha assunto nell’ambito della comunità virtuale che si è creata intorno ad esso.
Indice generale
Introduzione
Capitolo 1 L’E-learning incontra il Web 2.0
1- E-learning: l’approccio formale
1.1 Storia della formazione a distanza
1.2 – Le teorie di base dell’apprendimento
1.3 – E-learning: le soluzioni principali
1.4 – Le modalità erogative: cosa ha offerto finora la tecnologia
2. Il Web 2.0, internet degli utenti
2.1 – Web 2.0, nascita di una rivoluzione
2.2 – Web 2.0, a che punto siamo?
3 – E-learning: l’approccio informale
3.1 – E-learning 2.0 – Il volto informale dell’apprendimento
Capitolo 2 Dal Virtual learning environment al Personal learning environment
1. VLE, le proprietà del paradigma dominante
1.1 Limitazioni dei VLE
1.2 – I punti di forza
2. PLE, un modello alternativo
2.1 Verso una definizione
2.2 – E-learning: due visioni a confronto
2.3 – PLE, tanti strumenti, unico fine: collaborare
2 – I motivi di una lenta transizione
2.1 – PLE, l’apprendimento del futuro?
2.2 – I vantaggi dell’uso dei PLE
3. PLE, estensione dell’e-portfolio
3.1 – Definizioni a confronto
3.2 – L’impatto dell’e-portfolio sull’apprendimento
Capitolo 3 Un case history paradigmatico: LTEver
1 – LTEver, apprendere “per sempre"
1.1 introduzione
1.2 LTEver, apprendere “per sempre
1.3 Elgg, creare, collegare, scoprire
1.4 Gli strumenti di LTEver
2 – LTEver, analisi di utilizzo
2.1 Introduzione
2.2 Il questionario
2.3 Commento sui risultati
3 – Prospettive di sviluppo: dove sta andando LTEver
4 – Conclusioni
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Scarica la tesi: E-learning 2.0
Il sito dell’autore: http://www.giulianoromano.it/
La modellizzazione di diversi fenomeni (fisici, biologici, meccanici…) ha nei sistemi dinamici il suo fondamento. Mediante il loro studio si possono avere informazioni sull’andamento di tali fenomeni nel tempo. E’ possibile, ad esempio, individuare caratteristiche particolari, come l’assestamento nell’intorno di un punto (equilibrio), la tendenza a percorrere una determinata orbita (ciclo limite) e i comportamenti caotici che alcuni sistemi possono presentare.
In questa tesi si e’ affrontato tale studio con l’aiuto del software Matlab e di alcuni programmi sviluppati per esso, disponibili in Rete (pplane5.m). L’analisi eseguita da Matlab conduce, ovviamente, a delle rappresentazioni grafiche delle variabili dei sistemi; quello che, invece, si e’ voluto inserire e’ stata l’esplorazione di tali oggetti matematici da un nuovo punto di vista, o meglio… di ascolto! Ecco perche’ “Sistemi dinamici e musica”! Il risultato di questa lavoro, infatti, e’ la creazione di un programma (SDM: Sistemi Dinamici e Musica) capace di ricevere un sistema di equazioni differenziali del primo ordine, di visualizzare il suo ritratto nel piano (o eventualmente nello spazio) delle fasi e, a partire da tutto ciò, creare musica! E proprio attraverso questa musica, prodotta per via algoritmica, ho voluto provare a studiare il comportamento del sistema dinamico con i seguenti obiettivi:
Ascoltare le soluzioni e comprendere dalla musica il loro andamento, quantomeno da un punto di vista qualitativo. Nel processo di “musificazione” si è cercato, infatti, di riprodurre il più fedelmente possibile le caratteristiche del sistema dinamico.
• Riconoscere gli eventuali equilibri e cicli limite del sistema mediante la musica da loro prodotta.
• Confrontare musicalmente più soluzioni con condizioni iniziali differenti.
• Esplorare il caos attraverso la musica. Per creare questo genere di musica sono stati usati degli opportuni strumenti: principalmente i due software Matlab e Csound, per i quali sono stati implementati degli appositi file di programmazione. Ovviamente, però, non è stata tralasciata neanche la parte teorica, che ha richiesto lo studio delle basi matematiche del suono, i fondamenti della sintesi musicale (e quindi l’analisi di Fourier) e la teoria dei sistemi dinamici, con relativi teoremi fondamentali e analisi di particolari modelli (preda-predatore, mappa logistica, equazioni di Van der Pol, attrattore di Lorenz…).
La realizzazione di SDM è stata dunque un’applicazione della matematica alla musica. Tuttavia l’utilizzo di questo programma può anche essere considerato come uno strumento utile per la didattica. La fusione con la musica può stimolare e “addolcire” lo studio di una disciplina come la matematica, che non sempre riscuote troppi successi. D’altra parte, per coloro che invece gustano già i “sapori della matematica”, SDM può essere un’occasione per comprendere meglio (o comunque sotto un’altra prospettiva) quei concetti che si è abituati a vedere con formule e grafici.
Da un punto di vista strettamente musicale, SDM, come tutta la produzione di musica per via algoritmica, è uno stimolo per la creatività di ogni compositore. C’è anche da ricordare che la musica elaborata da SDM è legata strettamente a sistemi dinamici significativi, i quali, spesso, sono l’espressione di fenomeni naturali.
Sarebbe interessante approfondire questo uso di SDM, creando delle corrispondenze fra forme musicali e fenomeni naturali, e scoprire le eventuali similitudini o divergenze fra le musiche prodotte dai diversi fenomeni.
Un altro tipo di sviluppo di questo programma può essere quello di inserire nuovi parametri nella creazione musicale. Per sistemi con più di tre variabili, infatti, si potrebbero far corrispondere non solo le frequenze e le ampiezze delle note, ma ad esempio, ad una variabile si potrebbe associare una variazione di strumenti, oppure essa potrebbe controllare l’uscita del suono dalle casse, o ancora, introdurre variazioni ritmiche.
Questi gli argomenti trattati in ogni capitolo.
Nel primo capitolo ci avviciniamo alle basi della scienza del suono. Si inizia dalle radici storiche, con gli esperimenti compiuti dai Cinesi e dai Greci, e si giunge, passando attraverso l’esperienza decisiva del monocordo, alle diverse scale musicali (Pitagorica e Tolemaica) fino a quella ben temperata. Dopo una breve analisi dei caratteri fisici del suono, sono descritti i meccanismi del nostro apparato uditivo, per cercare di comprendere meglio il percorso effettuato dall’impulso sonoro, che dall’esterno giunge fino al cervello.
Nel secondo capitolo sono presentati invece i legami fra la musica e la matematica. Con lo studio del moto armonico e delle oscillazioni di una corda sono trattati gli argomenti base dell’analisi di Fourier, “ingredienti” fondamentali nella sintesi sonora. Successivamente viene descritta la sintesi effettuata attraverso sintetizzatori elettronici. Si pone dunque l’attenzione sull’inviluppo di un’onda, sui diversi tipi di sintesi (additiva e sottrattiva) e sulle modulazioni di frequenza (FM) e di ampiezza (AM), per concludere con il trattamento digitale del suono.
Nel terzo capitolo si introduce il concetto di musica generativa. Essa si basa sulla possibilità di una generazione musicale infinita, sempre diversa, grazie ad algoritmi semplici e sempre nuovi. Dopo un breve excursus sulle diverse tecniche di composizione algoritmica, sono descritte alcune sperimentazioni moderne.
Nel quarto capitolo è affrontato lo studio della teoria dei sistemi dinamici. Oltre ai teoremi base sull’esistenza e il prolungamento delle soluzioni è stata trattata la stabilità degli stati di equilibrio di un sistema, il criterio di Liapunov e la classificazione dei punti di equilibrio.
Nel quinto capitolo è riportato lo studio di alcuni sistemi specifici. Sono stati calcolati i loro punti di equilibrio e, con l’aiuto di Matlab, si sono potuti evidenziare alcuni comportamenti particolari, come ad esempio la presenza di cicli limiti o attrattori strani.
Nel sesto capitolo vengono descritti i file che SDM crea per produrre degli spartiti musicali (file per MIDI e per Csound). Inoltre sono presentate le diverse tecniche di musificazione necessarie per realizzare gli obiettivi esposti precedentemente.
Nel settimo capitolo, infine, vengono esposte, in modo dettagliato, le tecniche di musificazione utilizzate in SDM. Viene spiegato in che modo sono associate, algoritmicamente, le variabili fisiche del sistema dinamico alle variabili di musificazione. In questo capitolo, inoltre, è riprodotta l’esecuzione di SDM e la presentazione delle sue finestre grafiche, le quali permettono all’utente di creare musica secondo le proprie esigenze.
Nell’Appendice, infine, sono riportati alcuni codici di programmazione necessari per la realizzazione di SDM.
Introduzione I
1 Fondamenti della scienza del suono 1
1.1 Le radici storiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 Scala pitagorica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1.2 Scala tolemaica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 Scale musicali e temperamenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.1 Scala pitagorica e scala naturale . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2.2 Scale temperate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3 Caratteri fisici e musicali del suono . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3.1 Ampiezza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3.2 Altezza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3.3 Timbro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.4 Frequenze formanti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.3.5 Ritmo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.6 Livello sonico e Durata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4 I meccanismi dell’udito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2 Basi matematiche della Musica 22
2.1 Il moto armonico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.1.1 Corde vibranti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.1.2 Identità trigonometriche e battimenti . . . . . . . . . . . 25
2.2 Serie di Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.1 Coefficienti di Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.2 Convergenza e Cesaro-sommabilità . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.3 Fenomeno di Gibbs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2.4 Funzioni di Bessel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.3 Trasformata di Fourier e Wavelet . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.3.1 Trasformata di Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.3.2 Dalla trasformata di Fourier a quella Wavelet . . . . . . . 45
2.3.3 La windowed trasformata di Fourier (WFT) . . . . . . . . 47
2.3.4 Trasformata wavelet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.3.5 Applicazioni delle wavelets . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.4 Sintesi musicale da computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.4.1 Inviluppo dell’onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.4.2 Sintesi additiva e sottrattiva . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.4.3 Modulazione di ampiezza (AM) e di frequenza (FM) . . . 59
2.5 Trattamento digitale del suono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.5.1 Campionamento del suono . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.5.2 Teorema di Nyquist ed effetto di aliasing . . . . . . . . . 64
2.5.3 Sintesi digitale FM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.5.4 Sintesi FM e Yamaha DX7 . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3 Musica generativa 70
3.1 Musica e algoritmi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.1.1 Tecniche di composizione algoritmica . . . . . . . . . . . 71
3.2 Esempi-base di musica algoritmica . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.3 Alcune sperimentazioni moderne . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.3.1 Composizioni Frattali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.3.2 Esempio di composizione multimediale . . . . . . . . . . . 82
3.3.3 Elaborazione cerebrale dei segnali . . . . . . . . . . . . . 83
3.3.4 Comporre con gli automi cellulari . . . . . . . . . . . . . 84
3.3.5 Esempio di composizione con i sistemi dinamici . . . . . . 89
3.4 Musica algoritmica e Csound . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4 Teoria dei sistemi dinamici 93
4.1 Un primo approccio ai sistemi dinamici . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.1.1 Lo spazio delle fasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.2 Teoremi fondamentali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.2.1 Esistenza ed unicità locale . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.2.2 Prolungamento delle soluzioni . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.2.3 Soluzione globale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.2.4 Il flusso di un’equazione differenziale . . . . . . . . . . . . 105
4.3 Stabilità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.3.1 Stabilità dei sistemi lineari . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.3.2 Stabilità dei sistemi NON lineari . . . . . . . . . . . . . . 115
4.4 Funzioni di Liapunov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.5 Classificazione dei punti di equilibrio . . . . . . . . . . . . . . . . 132
5 Sistemi dinamici e Matlab 142
5.1 Matlab e Pplane5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
5.2 Modello preda-predatore di Lotka-Volterra . . . . . . . . . . . . . 144
5.2.1 Andamento intuitivo del sistema . . . . . . . . . . . . . . 144
5.2.2 Punti di equilibrio del sistema . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.2.3 Linearizzazione del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.2.4 Simulazioni con Pplane5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
5.2.5 Soluzioni particolari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
5.3 Il pendolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
5.4 Crescita di una popolazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
5.5 Equazione di Van der Pol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
5.6 Sistema di sospensioni di un autobus . . . . . . . . . . . . . . . . 172
5.7 Pitch-Controller (Beccheggio di un aereo) . . . . . . . . . . . . . 176
5.8 L’attrattore di Rossler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
5.9 Le equazioni di Lorenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
6 Sistemi dinamici e musica 185
6.1 Uso di Matlab, non solo da utente . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
6.2 SDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
6.2.1 I file score . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
6.2.2 I file Met . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
6.3 Corrispondenze fra musica e immagini . . . . . . . . . . . . . . . 191
7 SDM, Csound e Midi 200
7.1 Eseguiamo SDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
7.2 Creazione dei file .sco e .met da SDM . . . . . . . . . . . . . . . 205
7.2.1 File score . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
7.2.2 File Met . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
7.3 Dallo spartito alla musica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
A File di programmazione per SDM 211
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Scarica le tesi Sistemi dinamici e musica
ADT (Associazione per la Didattica con le Tecnologie), ente riconosciuto dal MIUR per la formazione, organizza la Scuola Estiva Residenziale (SER-ADT) per l’aggiornamento sulle Nuove Tecnologie Informatiche. La SER-ADT ha lo scopo di fornire ai partecipanti le competenze di base nell’uso di software CAS (Computer Algebra System) e di geometria dinamica, per la didattica della matematica, implementato su palmari.
a) La SER-ADT è riservata a 30 Docenti di Matematica e/o Fisica, in servizio.
b) Si svolgerà presso il Park Hotel di Ovindoli (nota località turistica e sciistica a circa 30 km da L’Aquila) via del Ceraso 178, a quota m.1450 s.l.m., www.parkhotelovindoli.it; [email protected], tel. 0862705221.
c) La scuola, della durata di 12 ore, si svolgerà dal 17 al 19 luglio 2009. Chi desidera partecipare deve inviare la scheda in calce (reperibile anche sul sito www.adt.it) con i dati richiesti entro il 20 giugno a [email protected] e a [email protected].
d) La Commissione Tecnico-Scientifica di ADT selezionerà i 30 partecipanti in base a una graduatoria, con precedenza ai soci ADT più giovani, a coloro che non hanno mai seguito una discovery o un corso organizzati da ADT e a coloro che si rendano disponibili a proseguire l’attività di formazione e a divulgare l’uso delle tecnologie, anche con la produzione di materiali.
e) A ciascun corsista ADT offre due giorni di pensione completa presso il Park Hotel di Ovindoli (AQ), il venerdì e il sabato. Non è prevista tassa d’iscrizione. Restano a carico dei partecipanti le spese di viaggio.
f) Entro il 30 giugno verrà data comunicazione dell’accettazione alla SER-ADT e verranno inviate le informazioni organizzative.
g) A ciascun partecipante verrà messa a disposizione per la durata del corso un palmare TI-nspire. Sarà possibile acquistare software e palmari della Texas Instruments a prezzi scontati.
h) Ai partecipanti verrà rilasciato da ADT un attestato di partecipazione e di aggiornamento.
i) Possono partecipare alla SER-ADT, a proprie spese, anche altri docenti oltre ai 30 selezionati, fino a disponibilità di posti.
Programma
Venerdì 17 luglio 2009
15.00 Arrivo dei partecipanti, iscrizione e apertura della scuola
16.00-19.00 Sebastiano Cappuccio Alla scoperta della Matematica con TI-nspire
Sabato 18 luglio
9.00-12.00 Mauro Cerasoli Insegnare Probabilità e Statistica con TI-nspire
17.00-20.00 Ercole Castagnola Problemi isoperimetrici con TI-nspire
Domenica 19 luglio
Ore 9.00-12.00 Domenico Cariello Le nuove tecnologie per trasmettere meglio le competenze matematiche
Dalle 12.00 fino alle ore 18.00 escursione in montagna con accompagnatori e pranzo al sacco.
Per altre informazioni: tel: 3404178468.
Sin dal 2003, anno della sua scoperta, la PSR J0737-3039, meglio nota come la " pulsar doppia", non smette di stupire gli astrofisici che grazie a dettagliati studi stanno ottenendo conferme importanti alla teoria della Relatività Generale di Einstein.
Nel 2003 Marta Burgay, Nichi D’Amico e Andrea Possenti (appartenenti al Gruppo Pulsar dell’INAF-Osservatorio di Cagliari), insieme a colleghi di nazionalità diverse, firmarono un articolo apparso sulla prestigiosa rivista internazionale Nature (M. Burgay et al., 426, 531; 2003), nel quale era riportata la scoperta dell’oggetto PSR J0737-3039, subito ribattezzato la "pulsar doppia" poiché è l’unico sistema doppio formato da due pulsar (una denominta A e l’altra detta B).
Una pulsar è una stella di neutroni in rapida rotazione e dotata di un campo magnetico intenso; rappresenta ciò che resta dell’evoluzione di una stella con massa di circa 5-10 masse solari. Si tratta di un oggetto compatto, avente una massa pari a circa una volta e mezzo quella del Sole ma confinata in un raggio di soli 10-20 km circa.
All’inizio le pulsar vennero scoperte come sorgenti di onde radio pulsate (da qui il nome stesso di pulsar, acronimo per pulsating radio sources); in seguito vennero rilevate anche in altre bande dello spettro elettromagnetico come l’ottico, raggi X e gamma.
Da subito la "pulsar doppia" ha suscitato un grande interesse da parte della comunità scientifica perché nelle condizioni estreme presenti nel sistema gli effetti previsti dalla teoria della Relatività Generale di Albert Einstein diventano ben evidenti e si possono vedere in pochi anni.
Utilizzando i più potenti radiotelescopi del mondo, infatti, gli astrofisici hanno misurato i parametri chiamati “post-kepleriani”, ovvero: l’avanzamento del periastro, il redshift gravitazionale, il “ritardo temporale di Shapiro” ed il decadimento dell’orbita. Ciascuna pulsar emette fasci di onde radio che sono registrati dai radiotelescopi. Poiché vi è un allineamento del piano orbitale del sistema con la nostra linea di vista a ogni orbita si osserva un’eclisse provocata dal passaggio della pulsar A dietro alla B; questo fenomeno è dovuto alla magnetosfera della pulsar B, una regione nella quale una nube di plasma è intrappolata dal campo magnetico della stessa pulsar.
L’eclisse permette di determinare l’orientamento della pulsar B in quanto i cambiamenti nella geometria del sistema cambiano il modo in cui la radiazione emessa dall’altra pulsar giunge ad uno osservatore terrestre durante l’eclisse. Grazie all’analisi della scomparsa dell’impulso della pulsar A, i ricercatori hanno misurato la precessione geodetica, meglio nota come il “moto a trottola relativistico”, della pulsar B.
Le leggi che lo descrivono sono una conseguenza della Relatività Generale e di recente era stato osservato nei giroscopi, speciali trottole posizionate in orbita attorno alla Terra. Nell’estate del 2008, un gruppo di ricercatori, tra i quali i già citati radioastronomi del Gruppo Pulsar, lo ha notato in PSR J0737-3039 nel quale l’effetto è più ampio di quello misurato vicino alla Terra.
Il lavoro rappresenta la prima conferma sperimentale che la precessione geodetica si manifesta proprio al ritmo previsto dalla Relatività Generale anche nella vicinanza di oggetti celesti dotati di grande massa (la massa totale delle due pulsar è di circa 900000 volte quella del nostro pianeta Terra). Ancora una vittoria per il grande scienziato e la sua Teoria.
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LHC e le questioni aperte nel Modello Standard è un Laboratorio di orientamento storico-scientifcio inserito nel contesto più ampio di un progetto di orientamento alla scienza dal titolo: Rappresentarsi nella scienza: un laboratorio per la scienza futura. La presente tesi si sviluppa in due parti: nella prima parte viene presentato il progetto di orientamento nel suo complesso e le motivazioni che sono alla base delle scelte progettuali, nella seconda parte vengono presentate in dettaglio le attività svolte nel laboratorio storio-scientifico che si caratterizza come un laboratorio di Problem Solving.
Questa tesi partecipa al concorso "Condividi la tua tesi e vinci 3 iPhone Apple 3G.
Il laboratorio di problem solving attuato, pur fedele allo spirito e alle finalità della metodologia del PSO messa a punto dalla prof.ssa M. Michelini, non ne ricalca lo standard per tutte le fasi previste dalla metodologia stessa. In particolare la fase successiva al problem solving in senso stretto, fase nella quale, secondo lo standard PSO, si effettua una riflessione e una autovalutazione di se stessi in relazione al lavoro svolto ed in definitiva in relazione alla scienza, non viene approfondita in questo laboratorio, non perché non la si ritenga importante, al contrario perché la fase della motivazione e della riflessione personale, come descritto nella prima parte della tesina, è specialmente sviluppata in altre attività laboratoriali del progetto stesso
Scarica la tesi del master IDIFO in innovazione didattica nella fisica Orientamento di genere in scienza "LHC e le questioni aperte nel modello standard"
Scarica la Lezione 1: Un po’ di storia per arrivare al Large Hadron Collider – Il Modello Standard i costituenti della materia – le interazioni.
Scarica la Lezione 2: Gli acceleratori e i rilevatori di particelle – le questioni aperte nel Modello Standard
Scarica la Lezione 3: Problema solving: la metria scura – Alla ricerca di Higgs!
Scarcia la Lezione 4: Le donne nella scienza
"… Né creda mai alcuno stato potere sempre pigliare partiti securi, anzi pensi di avere a prenderli tutti dubii, perchè si truova questo nell’ordine delle cose, che mai non si cerca fuggire uno inconveniente che non si incorra in un altro; ma la prudenza consiste in sapere conoscere le qualità delli inconvenienti e pigliare el meno tristo per buono".
" E debbasi considerare, come non è cosa più difficile a trattare, ne più dubbia a reuscire, ne più pericolosa a maneggiare, che farsi capo a introdurre nuovi ordini. Quelli che traevano beneficio dal vecchio ordine gli sono nemici e quelli che potranno godere dei benefici del nuovo gli sono trepidi difensori". (N.Machiavelli,1469-1527, Il Principe)
Peter J. King, professore di filosofia ad Oxford ed autore del libro "Cento filosofi: vita ed opere di grandi pensatori" edito in Italia da logos nel 2005, inserisce come ultimo italiano nella sua rassegna temporale Niccolò Machiavelli. Forse, a parere dello scrivente, si sarebbe potuto considerare Vico (filosofo della storia), Leopardi (poeta e pensatore), Enriques (matematico e filosofo), ma è certo che nel mondo anglosassone Machiavelli, per la sua concretezza e schiettezza nell’affrontare i problemi pratici, ebbe ed ha tutt’ora molto credito.
Scrive Bertrand Russell (Storia della filosofia Occidentale, Longanesi, 1967): "Il Rinascimento non produsse alcun importante filosofo teorico; produsse però un uomo di primissimo piano nella filosofia pratica: Nicolò Machiavelli. L’uso è di scandalizzarsene, e indubbiamente a volte Machiavelli è scandaloso. Ma molti sarebbero come lui, se come lui evitassero l’impostura. La sua filosofia politica è scientifica ed empirica, basata sulla esperienza tesa a trovare i mezzi adatti per determinati fini, senza preoccuparsi se tali fini debbano essere considerati buoni o cattivi. Quando, in certi casi, gli si permette di ricordare i fini cui tende, questi sono tali che tutti potremmo approvarli. Molta della convenzionale infamia legata al suo nome è dovuta alla indignazione degli ipocriti, che odiano la franca ammissione delle cattive azioni… Una simile onestà intellettuale intorno alla disonestà politica difficilmente sarebbe stata possibile in un altro periodo o in un altro paese… Se esiste una scienza del successo, questa può essere studiata altrettanto bene attraverso i successi dei malvagi che attraverso quelli dei buoni; meglio, anzi, dato che gli esempi dei cattivi che son riusciti sono più numerosi di quelli dei santi che son riusciti. ma la scienza del successo una volta codificata, sarà utile al santo come al peccatore. Infatti il santo se si occupa di politica, deve desiderare, proprio come fa il peccatore, di raggiungere il successo".
Il primo pensiero di Machiavelli riportato sopra richiama da un lato l’impossibilità di evitare l’incertezza degli esiti (prenderli tutti dubii) connaturata con l’aleatorietà degli eventi e dall’altro la difficoltà a trovare le soluzioni ottimali dovendosi accontentare spesso di quelle subottimali o soddisfacenti (el meno tristo per buono).
Il secondo pensiero richiama tutte le difficoltà insite nei progetti di cambiamento delle organizzazioni, si tratti di cambiamento strategico, tecnologico o organizzativo. Quando si deve risolvere un problema (faccenda) è prezioso il suggerimento di un fiorentino concittadino di Machiavelli che raccomanda: non basta trovare una soluzione, bisogna anche seguire l’evolversi della situazione sino al suo compimento: "Pigliate nelle faccende questa massima: che non basti dare loro el principio, lo indirizzo, el moto; bisogna seguitarle e non le staccare insino al fine". (Francesco Guicciardini)
Uscendo dalla facoltà di matematica per prendere la macchina e tornare a casa dopo una bella giornata di lezione, ho notato che in lontananza si vedeva un palazzo in costruzione, con le gru che spostavano i blocchi di cemento e i vari mezzi usati per scavare le fondamenta che sosterranno l’abitazione. Subito la mia mente mi ha portato a pensare alla matematica e alle fondamenta della sua “casa”, a quegli oggetti che sono le strutture che vengono utilizzate in ogni sua disciplina sia essa l’analisi o la geometria differenziale. Quindi mi sono seduto e ho cominciato a scrivere quella che, umilmente, vorrei che fosse una introduzione alle strutture matematiche principali.
Numeri, geometrie, forme, sono le protagoniste del concorso fotografico in collaborazione tra Matematicamente.it, Focus e il DIDA-lab dell’Università del Salento.
I premi: 1 TV LCD Philips 32” FULL HD -1 Photoframe Philips da 10” – 1 lettore MP3 go-gear da 8GB con Radio FM e Display a colori. Superpremi finali: 1 TV LCD 42" FULL HD Philips – 1 sistema Home Cinema PHILIPS 5,1 – 10 abbonamenti annuali a Focus. Alcune delle foto saranno pubblicate sulla rivista Focus.
Scadenze: invio delle foto dal 20 aprile al 19 maggio, votazione 1-31 maggio.
Nella mia esperienza di disegnatrice, ho capito, ad un certo punto, che l’importante, nella copia dal vero, non è riprodurre fedelmente l’oggetto sulla carta. La cosa fondamentale è impadronirsi di esso. Un oggetto posseduto realmente dall’uomo, solo nel momento in cui venga finalmente visto come forma, liberandolo dall’idea archetipica che abbiamo di esso e dalla sua funzionalità. Il risultato dell’attento esame della struttura e delle geometrie che compongono le forme di quel singolo oggetto preso in esame, è l’attuarsi di un processo di appropriazione della realtà. In quel momento, nel momento in cui siamo in grado di riprodurre l’immagine di ciò che osserviamo, e solo di quello, siamo finalmente padroni della porzione di mondo in questione.
Non stupisce che i primi esseri umani che hanno abitato sulla terra, abbiano subito mostrato il desiderio di riprodurre immagini della realtà che li circondava.
Essi non desideravano altro che comprendere il mondo, cercando di riprodurlo, e una volta compreso, impossessarsene. E la fascinazione per la riproducibilità del reale, è cresciuta di pari passo con la curiosità dell’uomo per le dinamiche ed i processi che regolano le leggi dell’universo.
Interrogarsi sulla propria natura e sulla natura del mondo è l’attività prediletta dell’uomo libero.
Per questo sono stati creati modelli virtuali per riprodurre ogni tipo di processo, e per questo si continuano le ricerche sullo sviluppo dell’intelligenza artificiale.
Vogliamo capire noi stessi, e il mondo che ci circonda. Ed è grazie a queste ricerche che siamo finalmente giunti alla consapevolezza che non esiste la realtà, ma solamente l’idea di realtà, che come tutte le altre idee, è contenuta nella nostra mente, la quale conosce unicamente il mondo come modello mentale frutto della sensibilizzazione degli stimoli esterni.
Ora che questa consapevolezza ha già distrutto tutte le certezze che avevamo acquisito con la Fisica prima, e la Metafisica dopo, siamo caduti in piena Patafisica. La patafisica è la scienza delle soluzioni immaginarie. E tutto sommato possiamo affermare che ogni tipo di teoria o di sistema, o modello creato e utilizzato oggi, è a tutti gli effetti una soluzione immaginaria. Il mondo stesso è per buona parte frutto della nostra immaginazione, e la maggior parte del nostro tempo lo passiamo pensando, quindi in una dimensione altra rispetto a quella del mondo fisico.
Abbiamo sempre vissuto prevalentemente in una realtà addizionale, la quale è rappresentata in primis dalla nostra mente.
Ora con l’avvento della rete, e la nascita del cyberspazio, a questa realtà addizionale di base, rappresentata dalla nostra mente, si è aggiunta una seconda realtà, definita realtà virtuale.
La definizione più condivisa di Realtà Virtuale, anche se allo stesso tempo è la meno esauriente, è quella secondo la quale un sistema di realtà virtuale è costituito da un insieme di dispositivi informatici in grado di consentire un nuovo tipo di interazione uomo computer.(Ellis 1994)
“Virtuale” è una delle parole chiave di questi anni, una delle più scritte ma anche più bistrattate: confinata per secoli nei gerghi della filosofia e della scienza, sta ora entrando nel linguaggio comune. Il suo uso prevalente è ancora sinonimo di “irreale” e “finto”, ma la sua diffusione segna comunque una riscossa della “potenza” sull’ “atto” : le tecnologie digitali sono “tecnologie del possibile” sia nel senso che rendono possibili eventi che fino a ieri apparivano impossibili, sia nel senso che tendono a “derealizzare”, a togliere dalla realtà tradizionale quell’aura di unicità e immodificabilità.
Dopotutto l’invenzione della realtà – afferma Baudrillard nel suo libro Il patto di lucidità o l’intelligenza del male – sconosciuta ad altre culture, è opera della moderna ragione occidentale, nel suo orientamento verso l’Universale. Quello di un mondo oggettivo, libero da tutti i retromondi. Ma questa è una doppia illusione. Non esiste nè oggettività, nè soggettività. Essendo la coscienza parte integrante del mondo ed il mondo parte integrante della coscienza, io lo penso, lui mi pensa.
“La questione se le cose esistano realmente al di fuori di noi e siano come noi le vediamo è completamente priva di senso… Sarebbe quasi altrettanto assurdo chiedersi se il blu è realmente blu, oggettivamente blu” (G.C. Lichtenberg).
Continua…
indice
Nothing is real, everything is possible…………………………………………………………………………5
La valenza del virtuale…………………………………………………………………………………7
Web 2.0?…………………………………………………………………………………………………18
Web semantico o web 3.0……………………………………………………………………………21
Who needs to dream when you can build your own?……………………………………………………….23
My body can walk barefoot, but my avatar needs prada shoes…………………………………………..31
Primo impatto con la realtà virtuale mediata…………………………………………………….33
Don’t forget the real world…………………………………………………………………………………….39
Metaversi, mondi specchio, realtà aumentata_ovvero quanti tipi di realtà virtuale?…..41
Mondi virtuali…………………………………………………………………………………………….42
Mondi specchio………………………………………………………………………………………….43
Realtà aumentata……………………………………………………………………………………….44
They live you sleep…………………………………………………………………………………………………47
Welcome to the desert of the real, but remember: alla around you and life is now…..49
Il valore della storia…………………………………………………………………………………….51
Denaro virtuale………………………………………………………………………………………….54
Why is there something rather than nothing?……………………………………………………………….57
Immagini di immagini………………………………………………………………………………….59
La supremazia dell’audiovisivo……………………………………………………………………..65
More human than human…………………………………………………………………………………………..69
Idoli artificiali……………………………………………………………………………………………..71
Corpi virtuali……………………………………………………………………………………………..78
I’m not in the business, I am the business……………………………………………………………………..83
Simulatori di coscienza_La scommessa dell’intelligenza artificiale………………………..85
Il panorama attuale…………………………………………………………………………………….91
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Si è tenuto a Londra, nei giorni 12, 13, 14 gennaio scorso, presso il Queen Elisabeth II Conference Centre, il primo LEARNING AND TECHNOLOGY WORLD FORUM 2009, voluto dal governo, dedicato alle scuole di ogni ordine e grado, dal nido alle superiori, centrato sull’apprendimento e le tecnologie e rivolto a tutte le discipline.
Si tratta del primo Forum mondiale sull’apprendimento e le tecnologie, organizzato dalla Becta, l’agenzia governativa inglese leader per l’uso delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione, che fa sì che le tecnologie siano ben usate per migliorare l’educazione, la formazione e le capacità. L’agenzia Becta supporta gli obiettivi strategici di due dipartimenti governativi: il Dipartimento per l’Innovazione, l’Università e le Capacità (DIUS) e il Dipartimento per i Bambini, le Scuole e le Famiglie (DCSF).
Questo Forum è un evento unico nel panorama internazionale, come evento che raccoglie rappresentanti di tutto il mondo a confronto sulla formazione.
Il governo inglese ha deciso di organizzare un incontro internazionale tra tutti i soggetti che, nei vari Paesi del mondo, si occupano di scuola a vario livello e a vario titolo: Ministri dell’Istruzione, ricercatori e professori universitari, ispettori, presidi, docenti della scuola, policy makers, delegati delle agenzie di formazione e aggiornamento insegnanti e rappresentanti delle ditte che producono tecnologie e tecnologie didattiche. Ai tre giorni di Forum seguivano tre giorni di fiera (BETT) sulle tecnologie.
I vari soggetti hanno potuto partecipare al Forum rigorosamente sotto invito degli organizzatori. Essi sono stati scelti sulla base del loro coinvolgimento in progetti nazionali e internazionali di ricerca e didattica e delle loro possibilità di riportare a largo raggio nei rispettivi Paesi le idee e le discussioni condivise nei tre giorni. Io ho partecipato a titolo di esperto universitario di ricerca in didattica della matematica con le tecnologie. I partecipanti erano circa 600, rappresentativi di circa 70 Paesi del mondo. Presenti 63 Ministri dell’Istruzione, alcuni dei quali relatori nelle varie sessioni, insieme a molti delegati dei Ministeri dell’Istruzione di tutto il mondo, e anche molti rappresentanti delle varie Agenzie di formazione che operano a fianco dei Ministeri. Dagli elenchi ufficiali non risultava presente al Forum il Ministro, né alcuna rappresentanza del Ministero dell’Istruzione del nostro Paese.
L’obiettivo principale del Forum era, a livello internazionale, quello di condividere le idee in materia di insegnamento e apprendimento nel 21° secolo, in modo da scegliere nei vari Paesi linee di sviluppo comune, mentre il Regno Unito sta perseguendo lo scopo di porsi come leader nell’educazione (termine inglese education) e promotore di iniziative di confronto come questa, che sarà probabilmente la prima di una serie. A tale scopo, il Forum era dislocato in un centro congressi moderno e funzionale, dotato di sale e aule di varie dimensioni. Le attività del Forum consistevano in relazioni plenarie, workshop tematici (15 in parallelo in ogni sessione) e incontri informali nelle pause tra un’attività e l’altra. Il Forum si è aperto alle 8 del mattino del lunedì con una plenaria sul sistema scolastico inglese, è andato avanti con un programma di lavoro molto fitto per tre giorni, per concludersi il mercoledì con l’obiettivo di continuare contatti e discussioni attraverso una piattaforma cui tutti i partecipanti sono iscritti.
A tutti i partecipanti è stato affidato il compito di divulgare il più possibile nei loro rispettivi Paesi le idee condivise nel Forum.
Gli interventi
Il Primo Ministro, Gordon Brown, ci ha lasciato nella cartellina del Forum il suo discorso, di cui riporto qualche parola.
"Benvenuti al primo Learning and Technology World Forum – un’opportunità unica per trovarsi e discutere insieme alcune delle maggiori sfide di oggi. Il forum ci dà l’opportunità di parlare della scuola del 21° secolo — di come una forza lavoro di alta qualità e professionalità possa continuare a innalzare gli standard; di come possiamo usare al meglio le tecnologie; e di come la leadership possa fare sempre di più per migliorare le nostre scuole, la formazione universitaria e gli altri luoghi di apprendimento.
Come voi, io credo appassionatamente nel potere dell’educazione per dare ai bambini e ai giovani le capacità e la fiducia per trasformare non solo il loro futuro ma le società in cui vivono, scoprendo le loro potenzialità e aiutandoli a diventare parte del successo economico futuro della nostra nazione.
Sono determinato a vedere il Regno Unito diventare un leader mondiale nell’educazione …
Gli standard sono migliorati significativamente- poco più del 45% raggiungeva il punteggio 5 o superiore nel GCSE nel 1997 e ora il dato è oltre il 60%. Lo scorso autunno sono state aperte o rinnovate totalmente 180 scuole. E il numero di scuole con livelli bassi di rendimento continua a scendere — da 524 nell’estate 1998 a 232 nel luglio 2008.
Abbiamo imparato e continuiamo a imparare un mucchio dagli altri Paesi, per esempio, la School Report Card che stiamo per introdurre è basata sull’esperienza di New York, e l’uso di portatili per i professori viene dall’esperienza dell’Australia. Ed è benvenuta l’opportunità, che questa Conferenza fornisce, di continuare ad ascoltare e a imparare. Spero anche che altri Paesi siano capaci di imparare da ciò che stiamo facendo qui nel Regno Unito, che si tratti dell’apprendimento personalizzato e dell’aumento dei fondi per il supporto individuale, rendendo l’insegnamento una professione post-laurea, o assicurandosi che ogni scuola sia una scuola con risultati alti attraverso la nostra Sfida Nazionale.
…
L’avanzamento tecnologico ha già avuto un impatto significativo sulle opportunità disponibili per chi apprende. Gli insegnanti, i formatori, i tutor hanno nuovi strumenti che possono ispirare i giovani tanto quanto i meno giovani. Tutte le nostre scuole oggi hanno la tecnologia che rende possibile per gli studenti e i docenti tracciare i progressi, e realizzare effettivamente un apprendimento personalizzato che risponde ai bisogni dell’individuo. Abbiamo investito 5 miliardi di sterline nelle scuole per le tecnologie dal 1997, il che significa che ora stiamo raggiungendo il numero di un computer ogni tre studenti nelle scuole secondarie — uno dei rapporti migliori in Europa. …"
Il benvenuto è stato dato dall’onorevole Ed Balls, Segretario di Stato, del Dipartimento per i Bambini, le Scuole e le Famiglie e dall’onorevole John Denham, Segretario di Stato, del Dipartimento per l’Innovazione, le Università e le Capacità (Skills).
"Il Regno Unito sta facendo grandi progressi nel campo dell’educazione, l’apprendimento e le capacità. Oltre a questo, la tecnologia si è sviluppata in modo incredibilmente veloce nell’ultimo decennio, ed è usata in modo innovativo da persone di tutte le età, comunità, mondo del business e, non meno, settori come l’educazione e le capacità.
Un risultato di tutto ciò è che gli sviluppi pionieristici che hanno aiutato persone che apprendono e insegnanti a connettersi da tutti gli angoli del pianeta, accelerano le capacità e l’educazione veramente a livello globale.
…
Ma abbiamo ancora nuove sfide. Come continuiamo a rinnovare l’uso della tecnologia per chi apprende, allineando i bisogni in evoluzione degli studenti al passo della tecnologia, assicurando che l’apprendimento delle generazioni future continui velocemente? Come ci assicuriamo che l’impatto della tecnologia sull’educazione e le capacità sia positivo? Riunendo ministri, policy makers e professionisti di tutto il mondo, il Learning and Tecnology World Forum sarà capace di dialogare e riflettere sul progresso, identificare le sfide future e incoraggiare la collaborazione sull’uso innovativo della tecnologia.
…
Il Forum incorpora Moving Young Minds, che si focalizza specificatamente sullo sviluppo e l’implementazione della tecnologia nell’educazione a livello ministeriale. Con questo invito globale, estendiamo l’opportunità di condividere esperienze e stabiliamo collegamenti collaborativi con le controparti internazionali a tutti i livelli. …"
Stephen Crowne, della Becta, ha così accolto i partecipanti:
"… Nel Regno Unito, il governo ha fissato obiettivi ambiziosi per l’educazione e le capacità. La tecnologia li sostiene tutti, e questo evento globale agirà come catalizzatore per esplorare come la politica e le strategie che si sviluppano in modo collaborativi possano portare benefici reali e tangibili per l’Apprendimento della Prossima Generazione, nel Regno Unito e nel mondo.
…
La tecnologia supporta anche e rende possibili nuovi modelli di leadership. Per esempio, mentre i modelli tradizionali identificavano un leader per ogni scuola, è chiaro ora che altri modelli di leadership possono e devono funzionare oltre la singola istituzione, ed è allora auspicabile sempre di più un sistema collaborativo di leadership. La conoscenza della potenzialità della tecnologia e della sua applicazione strategica sono sicuramente critici per la leadership del 21° secolo.
….
Molte capacità sviluppate attraverso l’uso della tecnologia riflettono quelle che sono sempre più richieste nel mondo del lavoro. Esse includono le capacità legate alla comunicazione, all’auto-organizzazione e al lavorare con gli altri, così come quelle associate con l’adattarsi e l’adattare la tecnologia per scopi particolari.
…
La tecnologia gioca anche un ruolo nella crescita professionale della forza lavoro nel campo dell’educazione. Si può imparare molto dallo sviluppo professionale in altri settori. La tecnologia sempre di più viene anche usata nella crescita professionale informale e continua, per esempio, attraverso le reti e le comunità di pratica…".
Ray Barker, direttore della BESA (British Educational Suppliers Association), ha presentato il sistema scolastico inglese, dicendo che nelle 4 regioni in cui è diviso il Regno Unito l’educazione è gratuita, compresi i libri, e obbligatoria dai 5 fino ai 16 anni (presto lo diventerà fino ai 18 anni). Il passaggio tra scuola primaria e secondaria avviene a 11 anni. Le scuole non selezionano gli studenti.
Sono coinvolti 8.1 milioni di studenti, di cui il 93% in scuole sovvenzionate dallo Stato, il 7% indipendenti. Ci sono 98 Università, 35 istituzioni per la formazione terziaria e in esse 1.2 milioni di studenti a tempo pieno.
Recentemente hanno diviso la scolarizzazione in questi segmenti:
da 0 a 5 anni prescuola
da 5 a 7 anni primaria, keystage 1
da 7 a 11 anni primaria, keystage 2
da 11 a 14 anni secondaria, keystage 3
da 14 a 16 anni secondaria, keystage 4
Dal 1988 è stato introdotto un National Curriculum (precedentemente le scuole operavano in piena autonomia) e i test a 7 e 11 anni, poi gli esami pubblici: a 16 anni il GCSE/GNVQ e a 18 anni il GCE/VCE o l’A/AS level (dal 2008 ci sono nuovi diplomi).
I fondi sono dati dal Ministero direttamente alle scuole per il 90%, per esempio nell’anno scolastico 96/97 sono stati dati 32 miliardi sterline, oggi 62.8 miliardi. Dal 1999 al 2008 i fondi per studente dati alle scuole sono andati costantemente crescendo, come ha mostrato il relatore su tabelle e grafici.
Oggi la scelta del Regno Unito è di concentrare la distribuzione di fondi non solo sulle scuole e sugli studenti, ma anche sull’ambiente in cui vivono i giovani: le famiglie, il contesto sociale, ecc. Questa scelta è stata fatta sulla base di alcune priorità scelte dal governo inglese, come per esempio: sono le famiglie, non il governo, a far crescere i giovani, dunque necessitano di supporto; tutti i bambini possono avere successo; tutti i bambini hanno bisogno di divertirsi; … A questo proposito, è stato aumentato il numero degli asili nido, sono stati investiti parecchi fondi per creare aree verdi per il gioco, ecc. Si sta lavorando molto anche sulla scuola secondaria, sottoposta a revisione di programmi, capacità, obiettivi, livelli di competenze, in quanto il numero di studenti della scuola secondaria sta aumentando.
Entro il 2020 il Regno Unito si prefigge di diventare leader mondiale nel campo dell’Educazione.
Mike Briscoe, Direttore della Becta, ha parlato del sistema scolastico inglese dal punto di vista dell’uso delle tecnologie. Ha presentato una panoramica storica degli ultimi dieci anni di scelte nel campo della scuola, dicendo che negli anni passati le scelte erano di riconoscere quali fossero i bisogni di interventi significativi sulle tecnologie, per far partire progetti che operavano dall’alto, con metodo top-down. Ci si poneva l’obiettivo di trovare finanziamenti mirati per programmi di rinnovamento e per mostrare risultati di ricerca sull’impatto delle tecnologie sull’apprendimento.
Lavorando in modo intrecciato sulle infrastrutture, sulle pratiche e sui contenuti, l’agenzia Becta propone un’agenda nazionale per gli insegnanti, convincendoli che possono effettivamente cambiare le loro metodologie di lavoro.
Alcuni dati fanno capire quanto si è fatto nel Regio Unito nell’ultimo decennio: nel 1997 meno di un docente su 5 aveva accesso a Internet, nel 2007 il 99% hanno la connessione; nel 1997 il rapporto PC a numero di studenti era 1 a 19, oggi 1 a 6,2. Questi 10 anni hanno segnato un salto notevole nel Regno Unito, se pensiamo che sta aumentando sempre più l’attenzione a una politica di sviluppo che non coinvolga solamente le scuole (che sono state dotate di laboratori e reti wifi), ma anche i docenti (che sono stati dotati tutti di computer portatile), i bambini, le famiglie. In modo particolare, si procede a mostrare ai genitori che cosa fanno i loro figli con le tecnologie, per coinvolgere le famiglie nel processo educativo e si lavora tramite piattaforme cui gli studenti e i docenti (ma anche le famiglie) possono collegarsi da scuola o da casa.
Aumentando l’accesso alle tecnologie, c’è una grande attenzione anche sui risultati che si possono raggiungere con le tecnologie nel campo dell’educazione. L’obiettivo nei prossimi anni è di passare da una tecnologia usata occasionalmente a una tecnologia usata sempre. A tal proposito, sono stati fatti molti investimenti sulle tecnologie nella scuola, in un crescendo continuo dal 1997 al 2008. Discutendo di questi investimenti, il relatore ha anche mostrato un diagramma degli investimenti comparativi fra più nazioni in un confronto internazionale. I dati dell’Italia erano assenti.
Andreas Schleicher, responsabile della Divisione per gli Indicatori e l’Analisi dell’OECD (OCSE), ha tenuto una conferenza plenaria molto interessante sulle capacità degli studenti per il 21° secolo, a partire dai risultati dei test internazionali OCSE-PISA. Ha mostrato molti grafici, dicendo che tutti i Paesi sono migliorati negli ultimi quarant’anni, qualcuno in modo molto significativo.
Il relatore ha illustrato i grafici sui risultati PISA, sugli investimenti fatti nel campo educativo, sull’uso delle tecnologie, su quali siano le capacità su cui bisogna lavorare nel 21° secolo.
Dividendo le capacità in cinque aree: routinarie-manuali, non routinarie-manuali, routinarie-cognitive, non routinarie-analitiche e non routinarie-interattive ha mostrato come, dagli anni 60 a oggi, la domanda del mondo del lavoro alla scuola delle prime tre aree sia diminuita in modo vario, mentre il fabbisogno delle ultime due sia aumentato di molto, in modo particolare dell’ultima, che è cresciuta in modo vertiginoso. Da ciò, capiamo che le cose semplici da insegnare sono anche le cose più semplici da poter essere automatizzate. Le cose più difficili da insegnare (perché impegnano pensiero critico, flessibilità, capacità di operare con gli altri, gestire la complessità, usare più risorse insieme, ecc.) sono anche quelle più difficili, se non impossibili da automatizzare.
Ecco dunque le indicazioni per le capacità e le competenze del 21° secolo: più complesso diventa il mondo in questi anni, più bisogno c’è di varie forme di coordinamento e gestione. Occorre avere grande versatilità nell’approccio ai problemi, non si tratta quindi di formare specialisti e generalisti, ma persone flessibili, in grado di affrontare la complessità e di reperire e gestire risorse per risolverla.
Coinvolti nelle indagini PISA sono l’87% dei Paesi del mondo economico. Per scegliere che cosa valutare, c’erano due possibilità: quella di valutare che cosa gli studenti avevano appreso, oppure che cosa potevano applicare in un contesto nuovo. È stata scelta la seconda. Per esempio, per quanto riguarda la matematica, si è puntato fortemente sulla modellizzazione, nel senso scientifico del termine: modello come simulazione matematica di una situazione reale, che può essere utilizzato e dare risultati, i quali poi vanno interpretati nuovamente nel contesto reale.
I Paesi coinvolti nell’indagine PISA hanno risultati molto diversi a seconda del loro sistema economico e scolastico. Possono esserci sia Paesi con equità sociale nel sistema scolastico che presentano alti punteggi, sia Paesi che, pur avendo equità sociale, hanno bassi punteggi. Possono esserci Paesi che fanno della scuola una delle sfide future e investono molto, altri che, pur facendone una sfida, non investono molto sulla scuola. In ogni caso, in genere sistemi socio-economici forti attirano insegnanti forti.
Se fino ad ora i sistemi educativi dei vari Paesi sono stati basati su un curriculum nazionale, oggi e per il futuro si tende ad abbandonare un metodo top-down di interazione con le scuole, a favore di un metodo bottom-up, nel senso che ogni scuola può diventare parte del sistema (in Finlandia già lo è) e determinare un cambiamento del sistema. Si sta passando dunque da un sistema di tipo prescrittivo a un sistema dove l’apprendimento è più personalizzato e le scelte sulla scuola più democratiche. Infatti, il futuro dell’educazione è un sistema "ricco di conoscenza", mentre il sistema tradizionale era "povero di conoscenza", ed è un sistema basato sul giudizio e il coinvolgimento professionale e individuale, mentre il sistema tradizionale era più prescrittivo.
Dunque, volendo trovare delle categorie che contraddistinguano il sistema educativo del passato e quello nuovo, potremmo contrapporre le seguenti: nel vecchio sistema, punire, perdere studenti, unificare, dare provvigioni, burocratizzare, parlare di equità; nel nuovo sistema ottenere alti standard, diversificare, guardare i risultati, delegare, realizzare l’equità, e così via. Per tutto questo occorre ovviamente denaro e occorre anche stabilire uno strumento di misura e delle variabili misurabili, che ci indichino come sia meglio investire tale denaro. Inoltre, le scuole devono capire che se le capacità e le competenze stanno cambiando, anche la valutazione e le prove devono cambiare.
Le indicazioni per le scelte di politica scolastica sono prese dai risultati e dagli studi internazionali, e vanno nella direzione di fissare non solo gli standard, ma anche le capacità e le competenze che le scuole perseguono, estendere il range di tali competenze in modo da racchiudere anche l’uso delle tecnologie, stabilire linee e scelte politiche nella direzione dell’equità e della qualità, colmare il più possibile il divario tra valutazione formativa e sommativa.
Richard De Lorenzo, leader nelle riforme in campo educativo, e della ristrutturazione organizzativa, è noto per aver proposto e realizzato in USA una rivoluzione curricolare, passando da un sistema basato sul tempo a uno basato sui risultati, dove gli studenti devono raggiungere certe performance per passare a un livello successivo e non cumulare crediti o anni di scuola. De Lorenzo ha presentato il suo progetto RISC (Re-Inventing School Coalition) realizzato in America, mettendo l’accento sul passaggio da una scuola per qualcuno a una scuola per tutti, basata sul principio di equità. In modo particolare, il relatore ha parlato della realizzazione del suo progetto in Alaska, stato in cui la disoccupazione tocca livelli del 52%, la povertà livelli del 75,7% della popolazione, il 90% degli studenti non ha capacità minime di lettura e molti studenti abbandonano la scuola senza portare a termine il processo formativo.
De Lorenzo ha posto alcune idee chiave in contrapposizione tra l’educazione del 20° secolo e quella del 21°, come per esempio: curriculum basato sul tempo/sulle performance; libri di testo/standard educativi; apprendimento passivo/attivo; decisioni al docente/agli studenti; curriculum frammentario/trasparente e continuo; basse aspettative/punteggi internazionali; diversità ignorata/integrata; docenti che giudicano gli studenti/giudizi incrociati; tecnologia poca/molta.
Applicando queste idee chiave alla costruzione del curriculum, De Lorenzo ha creato in Alaska una scuola in cui gli studenti avanzano solo se mostrano di aver raggiunto i livelli necessari, indipendentemente dal tempo. Qui la scuola è organizzata come una comunità che coinvolge non solo studenti e docenti, ma anche i loro genitori, i nonni, i parenti. È una scuola in cui si condividono idee, obiettivi, conoscenza, lavoro, partecipazione e soprattutto una visione condivisa del modo di imparare. In questo consiste il suo progetto di Re-Inventare la scuola. L’impatto che una scuola del genere ha non solo sugli studenti, ma sulla comunità intera, è di alto valore formativo e sociale, e i risultati si vedono in breve tempo.
Kirsi Lindroos, direttore generale dell’Ente nazionale per l’istruzione della Finlandia, ha tenuto la sua relazione plenaria da rappresentante di un Paese che è al primo posto nei test PISA per la matematica, dando alla platea informazioni sul sistema educativo del suo Paese e sulle linee di sviluppo decise in questi anni. Ecco le scelte della Finlandia in campo educativo: uguali opportunità per tutti; l’educazione completamente gratuita; educazione di base non selettiva; amministrazione centrale e periferica flessibile; modo di lavorare interattivo e cooperativo; supporti individuali all’apprendimento; valutazione orientata allo sviluppo e al miglioramento di capacità; piccole differenze tra scuole di città e di campagna; insegnanti molto qualificati professionalmente; modello di apprendimento socio-costruttivista. In Finlandia, l’80% degli studenti continua dopo l’istruzione obbligatoria.
La scuola finlandese segue alcuni nuovi progetti come: il POP, progetto per una migliore educazione; il JOPO, basato su un’educazione di base flessibile, il lavoro in piccoli gruppi, i contesti di apprendimento, l’integrazione della scuola con la comunità…
Di particolare interesse è il progetto cosiddetto dell’Ambiente di Apprendimento, che per le scuole costituisce un quadro teorico di riferimento. È basato sull’integrazione di ambienti fisici, fattori psicologici, relazioni sociali (fa parte del curriculum finlandese), per far leva su nuove linee di azione che sostituiscono a un insegnante direttivo un ambiente collaborativo, a un’attenzione centrata sul docente un’attenzione sull’apprendimento, a una visione curricolare una basata sulle competenze, e così via. Tale progetto tende a integrare l’ambiente scolastico con quello della comunità e della società. Per esempio, a Helsinki il Museo della tecnologia è parte del percorso di apprendimento. Tale percorso si compone di una parte realizzata a scuola, seguita da esperimenti vari al museo, per concludersi con nuove attività a scuola. Gli attori che prendono parte a percorsi formativi di questo genere dunque sono più di uno: le scuole stesse, i Musei, l’industria, l’Università. L’Ambiente di Apprendimento è visto perciò sotto diverse prospettive: quella fisica, come spazio di azione; quella sociale, per l’interazione umana; quella tecnologica, per il coinvolgimento delle tecnologie; quella locale, come scuola, o campagna, o città, …; quella didattica, per la mediazione che può fornire l’ambiente all’apprendimento. L’intersezione di queste componenti è il risultato del fare scuola oggi in Finlandia, ed evidentemente influisce sui risultati che questo Paese ha nei confronti internazionali.
Queste le principali relazioni del Forum, le linee di discussione sulle scelte politiche nel campo dell’educazione: ne traspare un grosso investimento di risorse che molti Paesi hanno scelto di fare per le scuole, la professionalità docente, le tecnologie per la didattica, un’attenzione al problema dell’istruzione come tema centrale per l’evoluzione di un Paese, ma anche un’attenzione particolare al monitoraggio dei risultati, delle competenze, dell’impatto delle tecnologie sull’apprendimento, dei confronti internazionali.
L’assenza del Ministro dell’Istruzione italiano o di suoi delegati pare inspiegabile, certo è che occorrerebbe non perdere questa occasione di confronto e di condivisione con gli altri Paesi, perché lo sviluppo di un Paese dipende fortemente dalle scelte in materia di istruzione e formazione.
Come ha detto John Denham, segretario di stato inglese, in una tavola rotonda al Forum: "Portare l’educazione al primo posto, non all’ultimo, in questo momento di crisi a livello globale, è il dovere di una nazione che vuole progredire."
Ornella Robutti
Università di Torino
In vista dell’esame di stato di matematica per il liceo scientifico di ordinamento e PNI un tema svolto sullo studio di una funzione razionale fratta e il calcolo di aree. In collaborazione con www.matematicaescuola.it
Perché ho scelto la scuola come campo di indagine? Soprattutto perché ho scelto i docenti come professionisti di mio interesse? La convinzione che il mondo della scuola possa ancora essere rivalutato, e quindi migliorato, è uno degli aspetti chiavi della mia motivazione. In particolar modo mi incuriosiva capire come i docenti, soprattutto quelli più tecnologizzati, riescono a muoversi in un contesto reticolare come Internet.
Questa tesi partecipa al concorso Rimetti in circolazione la tua tesi e vinci 3 iPhone Apple 3G.
Che Internet abbia investito ogni forma organizzativa mi sembra sia evidente. Come nasce l’esigenza di “tuffarsi” in un mondo virtuale, questo è più difficile da capire. Il campo d’analisi che ho scelto, non appartiene ad un mercato economico competitivo, dove la necessità di adeguarsi al cambiamento è obbligatoria. Quella dei docenti, senza voler considerare tutta l’organizzazione scolastica, è uno di quei campi dove l’innovazione è molto lenta ma, soprattutto, dove l’indipendenza della pratica professionale permette una personalizzazione della pratica stessa.
[…]La maggioranza degli studi sulla diffusione delle innovazioni parte dal postulato che il movimento collettivo sia la risultante di una molteplicità di decisioni non solo individuali, ma “private”… Penso al caso degli insegnanti della scuola.( Francesco Consoli, Le mode professionali, Carocci, 2002)
E’ pertanto non necessario,per i docenti, dover per forza adeguare il proprio lavoro ad una società tecnologizzata.
La scuola non ha seguito la curva del cambiamento tecnologico. O meglio non ha seguito la “cultura” del cambiamento tecnologico. L’aver investito ingenti somme di denaro in tecnologie informatiche per la scuola, non ha reso la scuola moderna, anzi, ha creato una varianza all’interno della professione stessa.
“Il computer, inserito in questi ultimi anni con massicci investimenti un po’ in tutte le scuole del mondo, non è stato determinante per la trasformazione dei parametri dell’ambiente scuola, finendo per collocarsi disciplinatamente sui banchi di un’aula divenuta “laboratorio di informatica”. Tuttavia, mentre la scuola fagocitava i nuovi media restando sostanzialmente uguale a se stessa, intorno, la società subiva un processo di mutamento continuo e profondo, tanto da non poter più essere riconosciuta nei suoi principali aspetti. Trasformazioni così radicali e rapide, tutte dipendenti in modo più o meno diretto dalle tecnologie, indicano la necessità di un altrettanto radicale cambiamento nell’istruzione.” (Giovanni Biondi,“La Scuola Dopo le Nuove Tecnologie” APOGEO 2007)
In questa tesi sarà infatti valutato il ruolo che le tecnologie assumono nel contesto didattico, come i docenti usano le tecnologie per aggiornarsi e soprattutto perché usano le tecnologie.
La tesi non è incentrata sulla descrizione degli strumenti tecnologici, ma sulla “cultura” tecnologica adottata dai docenti e su come l’innovazione tecnologica è stata adottata e se è possibile chiamarla innovazione.
Nello specifico mi sono concentrato su un fenomeno esploso in rete: i blog didattici. Perché i docenti li utilizzano? Ho cercato di analizzare l’uso dello strumento blog come esempio di utilizzo della rete. I blog hanno avuto infatti una crescita esponenziale che ha suscitato la mia curiosità.
Questa tesi è strutturata in tre parti. La prima parte sarà dedicata al contesto di riferimento, ovvero la società dell’informazione e il ruolo che questa assume nel campo organizzativo della scuola. La seconda parte riassume le basi teoriche di riferimento per la mia tesi. Utilizzando il costruttivismo come paradigma di studio delle tecnologie didattiche e proseguendo con le comunità di pratica, per la struttura organizzativa, e finendo con la teoria della traslazione e quindi anche dell’Action Network Theory come metodo di studio riflessivo per lo studio dell’apprendimento nei campi organizzativi.
Ogni argomento è tracciato da una mappa di riferimento, che ha la funzione di organizzare gli argomenti trattati in maniera sintetica e con le relative connessioni.
Indice Introduzione ………………………………………………………..6
1ª parte Quadro generale………………………………………….13
1.1 I docenti e la Rete ……………………………………..13
1.2 La strategia dell’informazione …………………..22
1.3 La condivisione di conoscenza nell’era del web 2.0……………………………………………………………….34
1.4 Strumenti collaborativi come innovazione? .39
2ª parte Riferimenti teorici …………………………………………46
2.1 Quale innovazione? ……………………………………….46
2.2 Come si diffonde l’innovazione ……………………..55
2.3 Il pensiero collettivo e la tecnologia………………..60
2.4 Le comunità di pratiche e la rete internet………..82
2.5 I confini delle comunità………………………………….96
2.6 Le comunità di pratica e comunità virtuali: dal costruttivismo al connettivismo. ………………………….98
2.7 Studiare le connessioni: dagli stormi ai Social Network …………………………………………………………..107
2.8 I docenti in “movimento” …………………………….114
3ª parte Ricerca………………………………………………………..125
3.1 La ricerca ……………………………………………………. 126
3.2 I partecipanti ………………………………………………. 131
3.3 Metodologia di ricerca………………………………….134
3.4 Ambiente di ricerca ……………………………………..141
3.5 Laboratorio “Squola” …………………………………..148
3.6 Ri-costruzione dei contenuti “Squola” ………….156
3.7 Elementi caratterizzanti ……………………………….174
3.8 Riflessioni finali ………………………………………….. 186
Bibliografia………………………………………………………. 197
Webgrafia…………………………………………………………201
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Scarica la tesi “Innovazioni e pratiche didattiche: l’uso della Rete da parte dei docenti”
Il libro di Tamburini introduce il lettore a quello che è uno dei problemi centrali della scienza cognitiva contemporanea, cioè il problema di che cosa sia, in quest’ambito, una spiegazione scientifica accettabile. Per far ciò l’autore si basa principalmente sui modelli di spiegazione sviluppati nel contesto della cibernetica e dell’intelligenza artificiale, mettendo in evidenza il contributo di matematici come Norbert Wiener e Alan Turing.
Nel primo capitolo si esamina la proposta cibernetica di analizzare i comportamenti diretti a uno scopo in base alla nozione di retroazione. “Spiegare”, secondo questa impostazione significa ricondurre a un nucleo di schemi comuni di funzionamento macchine e sistemi biologici capaci di esibire un comportamento finalizzato.
Nel secondo capitolo si parla della teoria matematica della calcolabilità come quella teoria che consente di specificare con precisione alcune caratteristiche salienti di ogni impostazione algoritmica allo studio del mentale.
Nel terzo capitolo per motivare il passaggio da uno schema cibernetico a uno schema algoritmico per la spiegazione del comportamento intelligente, l’autore prende spunto da vari sistemi di navigazione usati dalle api per raggiungere l’alveare o una fonte di cibo.
Nel quarto capitolo emerge che nelle spiegazioni algoritmiche vi sono alcune difficoltà, nel caso in cui i processi cognitivi nell’uomo o in altri animali non sembrano coinvolgere particolari fattori emotivi, stati mentali intenzionali, o consapevolezza.
Nel quinto capitolo, al termine di un percorso cominciato all’insegna della retroazione cibernetica si apre un confronto tra la spiegazione algoritmica e altre impostazioni alla spiegazione del mentale emerse nella scienza cognitiva contemporanea.
INDICE
1. Discriminare e agire
2. Elaborazione simbolica: dalla logica alle macchine di Turing
3. Il problema della spiegazione algoritmica
4. L’intelligenza artificiale come euristica per l’indagine cognitiva
5. Il posto della spiegazione algoritmica nella scienza cognitiva
Appendice 1. Reti neurali e immagini mentali
Appendice 2. Macchine di Turing e incompletezza
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Vi segnalo su Facebook il gruppo di studenti che quest’anno sono impegnati con la maturità: un po’ di incoraggiamento reciproco, qualche consiglio, qualche amico che ci tiene compagnia in questo ultimo sforzo finale e… chi ha più idee più ne fa!
Traslazione e simmetria assiale- Metodi iterativi per la risoluzione approssimata di equazioni – La carica elettrica e la legge di Coulomb – Forze ed equilibrio – La retta con MatCos – Risoluzione dei triangoli – I primi modelli atomici – Cenni di fisica nucleare – Statica.
L’insegnamento della matematica e della fisica persegue fra i suoi scopi principali quello di contribuire alla crescita intellettuale ed alla formazione globale di tutti i giovani. Con questa convinzione intraprenderò la mia futura attività di insegnante.
In questi due anni di S.S.I.S. ho avuto modo di osservare, esaminare e imparare diversi metodi di insegnamento, più o meno efficaci in relazione all’argomento in esame ed ai diversi contesti scolastici. Elemento comune a tutti i metodi proposti è quello di non ridurre il valore formativo della matematica e della fisica al semplice “far di conto”, all’applicazione meccanica di algoritmi e procedure risolutive ripetitive, né ad una trattazione astratta, completamente estranea alla realtà che ci circonda.
Fino a quando si proporranno la matematica e la fisica come trasmissione di verità assolute e statiche raggiunte mediante un mero processo di accumulazione, trascurandone l’intrinseca problematicità e lo stretto legame con la realtà sensibile, saranno inevitabili sia un certo isolamento disciplinare e sia l’ostilità dichiarata dalla maggior parte degli studenti.
Spetta all’insegnante l’arduo compito di far percepire allo studente il significato e l’utilità dei contenuti insegnati. Per raggiungere questo scopo è importante considerare sempre i propri alunni come centrali nel processo di apprendimento ricorrendo a lezioni dialogate, nelle quali si favorisce un clima di confronto, uno scambio di idee, opinioni, dubbi, chiarimenti.
A volte definizioni e proprietà possono scaturire proprio dagli studenti stessi, se opportunamente stimolati mediante discussioni (in cui l’insegnante ha il ruolo di moderatore) e strumenti adeguati (schede operative, software,…). L’insegnante deve essere in grado di organizzare in modo equilibrato una “situazione problematica” affidando poi agli allievi il compito di risolverla, facendo emergere un’idea che, condivisa da tutti, dovrà corrispondere a quella matematicamente fondata.
Si realizza una situazione didattica nella quale l’allievo, interagisce direttamente con il sapere e diviene lui stesso “costruttore” di conoscenza.
Per facilitare la comprensione ed attivare la mente degli allievi, è utile fare ricorso a lezioni che utilizzino gli strumenti multimediali, come video-presentazioni e software didattici.
Alla luce dell’esperienza maturata ritengo che il Laboratorio di Matematica sia molto efficace. Anzitutto abitua ed aiuta gli studenti a scoprire “fatti” matematici attraverso la manipolazione di oggetti; inoltre permette allo studente di lavorare attorno a situazioni non note formulando congetture e proponendo risposte a problemi nuovi; rafforza le conoscenze maturate dagli studenti ed alleggerisce il lavoro di risoluzione algebrica, che a volte risulta molto laborioso e può far perdere di vista l’essenza del problema nella sua globalità.
Altra strategia fondamentale è il riferimento alla storia della matematica e della fisica per far comprendere agli allievi che gli argomenti trattati sono frutto di tanti anni di elaborazione.
E’ opportuno inoltre far notare, soprattutto ai ragazzi che incontrano difficoltà, che molti problemi di apprendimento con cui si scontrano sono stati incontrati prima di loro da grandi matematici o fisici.
Riferimenti storici e aneddoti possono, infine, alimentare la motivazione, l’interesse, l’attenzione e la curiosità.
L’insegnante deve coinvolgere gli allievi in un continuo processo di elaborazione per condurli a riflettere sul proprio modo di ragionare e sulle strategie adottate di fronte ad un problema, abituandoli a giudicare e motivare le proprie scelte risolutive e a riflettere sulla ragionevolezza dei risultati.
L’insegnante dunque ha un ruolo che va ben oltre la semplice trasmissione di conoscenze: deve affrontare una molteplicità di situazioni sociali e di richieste formative. Da necessità generali come quella di formare personalità critiche e aperte al cambiamento, disponibili a “imparare ad imparare”, al lavoro con gli altri, ad agire in modo autonomo, a necessità specifiche richieste dal mondo del lavoro, tra cui la conoscenza del linguaggio informatico e multimediale.
Non a caso il profilo professionale dell’insegnante è strettamente legato all’evoluzione del sistema sociale, economico, culturale e politico. Una professionalità che potremmo definire multidimensionale, ricca anche di motivazioni personali e di responsabilità sia verso gli allievi che verso l’istituzione scuola. L’insegnamento non solo comporta costantemente l’esigenza di approfondire ed arricchire le conoscenze e le competenze già maturate, ma implica anche, per forza della sua destinazione sociale, l’attenzione all’"altro” al quale è rivolto e l’attitudine a raccordarsi ai suoi bisogni nonché alla sua attesa di riferimenti critici ed umani.
Indice
Premessa 1
1 La Scuola 3
1.1 Il liceo scientifico “E.Fermi” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Il POF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 L’insegnante di classe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Le classi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 I Laboratori 12
2.1 Traslazione e Simmetria assiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.2 Prima lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.3 Scheda “alla scoperta” della Traslazione . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.4 La Simmetria assiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.5 Scheda “alla scoperta” della Simmetria Assiale . . . . . . . . . . . . . 27
2.1.6 Alcune curiosità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1.7 Seconda lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.1.8 La Traslazione come trasformazione del piano in sè . . . . . . . . . . 38
2.1.9 La Simmetria Assiale come trasformazione del piano in sè . . . . . . 39
2.1.10 La Simmetria Assiale è una isometria . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2 Metodi iterativi per la risoluzione approssimata di equazioni . . . . . . . . . 44
2.2.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.2.2 Prima lezione: Metodi Iterativi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.3 Un gioco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.4 Formalizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.2.5 Applicazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.2.6 Un quesito degli esami di stato del 2006 . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.3 La Carica Elettrica e la Legge di Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.3.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.3.2 La carica elettrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.3.3 Elettrizzazione ed esperimenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.3.4 Applicazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.3.5 Esercizi pratici e on-line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.3.6 La Forza di Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.3.7 Riassumendo… . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.4 Forze ed equilibrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
2.4.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
2.4.2 Concetto di Forza ed equilibrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.4.3 Carattere vettoriale e misura delle forze . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.4.4 La Forza-Peso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.4.5 La Forza elastica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.4.6 Esperimento: legge di Hooke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.4.7 Equilibrio di un punto materiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
2.4.8 Reazioni vincolari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.4.9 Equilibrio su un piano inclinato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3 Il Tirocinio 79
3.1 TIROCINIO DI MATEMATICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2 La retta con Matcos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.2 Introduzione alla retta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.3 Formalizzazione retta passante per l’origine . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.2.4 Significato del coefficiente angolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.2.5 Rette non passanti per l’origine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.2.6 Rette parallele agli assi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.2.7 Equazione della retta in forma implicita . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.3 Calcolo combinatorio e Probabilità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.2 Prima lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.3 Introduzione dell’argomento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.4 Definizione classica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.3.5 Calcolo Combinatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.3.6 Seconda lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.3.7 Limiti della definizione classica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.3.8 Definizione frequentistica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.3.9 Programma MatCos per la Legge Empirica del Caso . . . . . . . . . 95
3.3.10 Definizione soggettiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.3.11 Confronto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.4 Tirocinio indiretto: Risoluzione dei triangoli . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3 .4.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.4.2 Lezione 1: Risoluzione di un triangolo rettangolo . . . . . . . . . . . 102
3.4.3 Lezione 2: Applicazioni dei teoremi sui triangoli rettangoli . . . . . . 109
3.4.4 Lezione 3: Risoluzione di un triangolo qualsiasi . . . . . . . . . . . . 114
3.4.5 Lezione 4: Applicazioni dei teoremi sui triangoli qualsiasi . . . . . . . 119
3.5 TIROCINIO DI FISICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.6 I primi modelli atomici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.6.1 La struttura dell’atomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.6.2 La Forza di Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
3.6.3 Il Modello di Thomson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
3.6.4 L’esperimento di Rutherford . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
3.6.5 Il Modello di Rutherford . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
3.7 Cenni di fisica nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
3.7.1 Le quattro forze esistenti in natura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
3.7.2 Le forze nucleari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
3.7.3 Isotopi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.7.4 Decadimento radioattivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
3.7.5 Difetto di massa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
3.7.6 Fissione nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
3.7.7 Fusione Nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
3.8 Tirocinio indiretto: Statica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
3.8.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
3.8.2 Alcune lezioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Bibliografia 149
La prova di matematica all’estero, il tema svolto per il liceo scientifico per le scuole italiane in America Latina, sessione ordinaria 2008.
"Chi s’innamora di pratica senza scientia è come ‘l nocchiere che entra in naviglio senza timone o bussola, che mai ha certezza dove si vada. Sempre la pratica deve essere edificata sopra la bona teoria". "Nessuna umana investigazione si può denominare vera scienza s’essa non passa per le matematiche dimostrazioni e nessuna certezza è dove non si può applicare una delle scienze matematiche". Leonardo da Vinci
Nei primi anni del 1400 a Firenze scultori e architetti erano membri della corporazione minore dei muratori e carpentieri, mentre i pittori erano classificati nella corporazione maggiore dei medici e speziali assieme agli imbianchini. Dalle botteghe, nelle quali il tirocinio iniziava con lavori manuali (macinazione dei colori, preparazione delle tele, ecc.), non uscivano solo dipinti insigni, ma stemmi, bandiere, intarsi, modelli per tappezzieri e ricamatori, lavori in terracotta, oggetti di oreficeria.
Gli architetti non erano solo costruttori di edifici, ma si occupavano di strumenti meccanici e di macchine da guerra, della preparazione dei palchi e di complicati apparati per le processioni e per le feste. Alcune botteghe si trasformavano in veri e propri laboratori industriali o officine e in esse si formavano i pittori, gli scultori, gli ingegneri, i tecnici, i costruttori e i progettisti di macchine.
Accanto all’arte di tagliare le pietre e di colare il bronzo vengono insegnati i rudimenti dell’anatomia e dell’ottica, della prospettiva e della geometria. La cultura degli "uomini senza lettere" deriva da una educazione pratica che si richiama a fonti diverse e che conosce frammenti della scienza classica (Euclide, Archimede, Erone, Vitruvio, ecc.).
E’ questo l’ambiente operoso, eclettico e creativo che ha alle spalle il giovane Leonardo iscritto alla corporazione dei pittori e operante sino al 1476 nella bottega del Verrocchio. Oltre che a Firenze Leonardo visse in tutte le città più avanzate del suo tempo: Venezia, Mantova, Milano, Roma, Parigi, ecc. svolgendo attività incessante di pittore, ingegnere, architetto, meccanico e idraulico.
A Milano ad esempio realizzò i sistemi di canalizzazione relativi alla Martesana e al bacino dell’Adda. Questo bacino è oggi visitabile, assieme al traghetto d’Imbersago, ricostruito su suo progetto e perfettamente funzionante senza richiedere alcuna forza motrice se non la corrente del fiume. Sempre alle gole dell’Adda sembra sia ispirato lo sfondo e la natura del celebre quadro la Vergine delle rocce.
Per Alcuni Leonardo fu un anticipatore della rivoluzione scientifica di Galilei e Newton intuendo principi come quello d’inerzia, di composizione delle forze, del piano inclinato, dei vasi comunicanti, della natura della luce, ecc.; per altri invece fu uomo del suo tempo, di grande versatilità, ma senza l’esigenza di tradurre in teorie consolidate e scritti sistematici le sue intuizioni e i suoi progetti. Senza dubbio contribuì fra i primi a indicare i due pilastri centrali del metodo scientifico: la compenetrazione tra esperienza pratica e avanzamento teorico e l’importanza della matematica nello sviluppo della scienza.
Le città stato, le botteghe e un genio come Leonardo sono un po’ la sintesi dei punti di forza delle organizzazioni italiane: piccole dimensioni, inventiva individuale, arte di arrangiarsi e geni isolati, ma sono anche la radice dei loro limiti: mancanza di strutture e scuole nazionali, scarsa organizzazione e pianificazione, gestione per continue emergenze, poca attenzione alla ricerca e all’innovazione sistematica.
Nel contesto disciplinare proprio della matematica, si afferma che, “prima ancora di essere quell’insieme di nozioni concettuali concernenti numeri, operazioni, figure geometriche, formule e così via, la matematica è un modo di rapportarsi con la realtà, di organizzare logicamente i dati della realtà fisica, i pensieri, le attività complesse” . L’apprendimento della matematica passa quindi attraverso l’acquisizione di una particolare attitudine mentale, di un certo modo di organizzare il pensiero, di rappresentare la realtà.
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Secondo Bruno D’Amore la costruzione della conoscenza in matematica può essere interpretata come l’unione di “tre azioni” sui concetti: l’insieme delle capacità di rappresentare i concetti in un dato registro linguistico, di trattare le rappresentazioni ottenute all’interno di uno stesso registro e di convertire le rappresentazioni da un registro a un altro.
Oggi la tecnologia favorisce, attraverso i software geometrici, una rappresentazione geometrica “più concreta” della realtà che ci circonda, aiutando a superare le difficoltà sia di astrazione nella rappresentazione grafica, che di manipolazione delle stesse rappresentazioni. L’utilizzo di software geometrici interattivi, infatti, attiva una migliore integrazione tra aspetti percettivo-motori e momenti di rappresentazione simbolica. Inoltre, il passaggio dall’uso degli strumenti “tradizionali” di rappresentazione dello spazio a quelli informatico-dinamici favorisce lo sviluppo delle capacità di convertire le rappresentazioni dei concetti matematici da un registro a un altro.
L’uso di software interattivi nell’apprendimento della geometria offre anche la possibilità di un immediato feedback tra pensiero e azione rappresentata. L’attività al computer è fortemente caratterizzata dalla presenza di reversibilità perciò di controllo sull’errore; errore che è esso stesso fonte potenziale di auto-correzione. I software didattici possono avere una impostazione sintetica dell’ambiente in cui avviene lo studio della geometria, cioè indipendente dall’utilizzo delle coordinate, oppure una impostazione analitica, nella quale le operazioni di input e i passaggi intermedi sono studiati facendo riferimento alle coordinate.
Un esempio di software di geometria di impostazione prettamente sintetica è il programma Cabri-géomètre, le cui caratteristiche fondamentali sono la possibilità di deformare dinamicamente le figure ed un’interfaccia utente semplice e intuitiva, poiché le operazioni di base sono realizzabili mediante il solo spostamento del mouse. L’impostazione sintetica, coerente con l’impostazione dell’insegnamento della geometria nelle fasi iniziali, e la facilità d’uso fanno di Cabri-géomètre uno strumento estremamente valido nella scuola secondaria di primo grado.
Durante il mio secondo anno di SSIS ho svolto come attività di tirocinio attivo un percorso sulle isometrie con Cabri in una prima media. Questo lavoro contiene sia la progettazione del percorso didattico che la descrizione di come si sono effettivamente svolte le lezioni in aula e le esercitazioni al computer con Cabri. Nello studiare i risultati ottenuti ho cercato, in particolare, di analizzare se la visualizzazione al computer degli effetti su varie figure delle diverse isometrie favorisce negli allievi la formazione di appropriate immagini mentali e agevola una corretta costruzione dei concetti. Credo comunque che la riuscita di un’attività di geometria al computer, così come di qualsiasi altra attività di apprendimento, non possa essere giudicata immediatamente. L’acquisizione di conoscenze e competenze avviene, infatti, attraverso molteplici esperienze (di natura motoria, percettiva, espressiva, psicologica…) e richiede tempi personali, talvolta lenti, di integrazione mentale dei concetti. In particolare, “la costruzione del pensiero matematico è un processo lungo e progressivo nel quale concetti, abilità, competenze e atteggiamenti vengono ritrovati, intrecciati, consolidati e sviluppati a più riprese; è un processo che comporta anche difficoltà linguistiche e che richiede un’acquisizione graduale del linguaggio matematico” .
Indice
Percorso didattico di matematica 3
Titolo del percorso didattico 3
Discipline interessate 3
Classe di riferimento e collocazione nel tempo scuola 3
Premessa: l’uso di software geometrici interattivi nella didattica 3
Motivazione della scelta 5
Metodologie didattiche utilizzate 5
Competenza e descrittori di competenza 7
Fasi del percorso di matematica 8
Fase 1: Cosa mi viene in mente e cosa mi aspetto… 8
Fase 2: Prima attività in laboratorio 9
Fase 3: Prima lezione in aula 10
Fase 4: Seconda attività in laboratorio 12
Fase 5: Seconda lezione in aula 13
Fase 6: Terza lezione in aula 14
Fase 7: Terza attività in laboratorio 15
Fase 8: Geometria con CABRI… ci ripenso 16
Fase 9: Vediamo cosa abbiamo capito! 16
Come si è svolto il percorso di matematica 17
Le conoscenze pregresse e le aspettative dei ragazzi 17
Le attività in laboratorio e le lezioni in aula 23
Come gli allievi hanno valutato l’attività con CABRI 28
La verifica 29
Confronto tra libri di testo 30
Conclusioni 32
Schede per il percorso di matematica 33
Cosa mi viene in mente e cosa mi aspetto… 33
Le isometrie nel piano con CABRI – Prima scheda 34
Le isometrie nel piano con CABRI – Seconda scheda 39
Le isometrie nel piano con CABRI – Terza scheda 46
Esercizi sulle isometrie 54
Geometria con CABRI… ci ripenso 57
Verifica sulle isometrie 59
Bibliografia 62
– BRUNO D’AMORE, FRANCO FRABBONI, Didattica generale e didattica disciplinare. La Matematica, Bruno Mondadori, 2005.
– BRUNO D’AMORE, MILENA MANINI, Percorsi, labirinti, mappe. Esperienze proto-matematiche nella scuola dell’infanzia, La Nuova Italia, 1990.
– EMMA CASTELNUOVO, La Matematica. Figure piane A, La Nuova Italia, Firenze.
– EMMA CASTELNUOVO, La Matematica. Leggi matematiche, La Nuova Italia, Firenze.
– EMMA CASTELNUOVO, Didattica della matematica, La Nuova Italia Editrice, 1963.
– Indicazioni per il Curricolo per la scuola d’infanzia e per il primo ciclo di istruzione, Ministero della Pubblica Istruzione, Roma, Settembre 2007.
– ROBERTO VACCA, BRUNO ARTUSO, CLAUDIA BEZZI, Matematica per Unità di Apprendi-mento. Geometria 2, Atlas, Bergamo, 2006.
È possibile imparare la matematica in movimento, attivando non solo la propria mente ma anche le mani, gli occhi, l’intero corpo? Quali vantaggi offre in matematica il lavoro di gruppo rispetto a quello individuale? Cosa c’è di matematico in una decorazione, una bandiera o un fiore? Cosa accomuna il segnale di divieto di fermata al quadrato? Sono solo alcuni degli interrogativi ai quali la presente relazione finale cerca di dare una risposta teorica e pratica.
Questo lavoro è nato infatti dal desiderio di mettere a frutto gli anni di studio universitario in un progetto che coniugasse l’apporto teorico ricevuto in ambito accademico al vissuto quotidiano di una normale realtà scolastica.
Ho avuto la possibilità di concretizzare le mie idee in un percorso sulla simmetria proposto ad una classe quarta di una scuola primaria di Milano.
Oltre agli obiettivi specifici di apprendimento, rientra tra gli scopi del progetto la sperimentazione di una modalità di insegnamento della matematica che coinvolga in modo attivo i bambini e che li porti verso una nuova visione della disciplina.
Nelle attività che ho proposto ho sempre cercato infatti di mostrare agli alunni numerosi esempi di come la matematica non sia confinata nei libri di scuola ma pervada i diversi ambiti della realtà che ci circonda.
Ritengo infatti che la capacità di cogliere i “segnali matematici” presenti nel mondo intorno a noi debba essere coltivata e incentivata fin dalla scuola primaria e il mio progetto ha voluto concorrere verso questo obiettivo generale.
La prima parte del seguente lavoro ripercorre brevemente le conclusioni alle quali, nell’attuale panorama psicopedagogico e didattico, sono giunti differenti autori e correnti di pensiero. In particolare mi sono soffermata su quei contributi che hanno maggiormente influito la mia formazione, costituendo un punto di riferimento nelle fasi di progettazione, proposta e verifica del percorso sulla simmetria.
Nella seconda parte invece presento in modo più specifico il mio progetto, esaminando il contesto nel quale ho operato, raccontando come si sono svolte le diverse attività e motivando le scelte fatte. Infine propongo una valutazione generale del percorso.
INDICE
INTRODUZIONE p. 3
PRIMA PARTE
Riferimenti psicopedagogici p. 5
Riferimenti didattici p. 13
Didattica della matematica p. 25
Riferimenti matematici p. 33
SECONDA PARTE
Il contesto scolastico p. 41
Le mie scelte p. 47
Il progetto p. 52
Conclusioni p. 80
RINGRAZIAMENTI p. 84
ALLEGATI p. 85
BIBLIOGRAFIA p. 120
BIBLIOGRAFIA
– AA. VV., Matemilano – percorsi di matematica in città, Milano, Ed. Sprinter, 2004
– BELLINGERI P., DEDÒ M., DI SIENO S., TURRINI C., Il ritmo delle forme, Milano, Ed. Mimesis, 2001
– BOLONDI G., La matematica quotidiana, Milano, Ed. Mimesis, 2005
– BRUINI G., Tra le “maglie” della matematica, Giunti Barbera, 1976
– CACCIAMANI S., Psicologia per l’insegnamento, Roma, Carocci, 2002
– CAPONI B., FALCO G., FOCCHIATTI R., CORNOLDI C., LUCANGELI D., Didattica metacognitiva della matematica, Trento, Erikson, 2006
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– CORNOLDI C., CAPONI B., FALCO G., FOCCHIATTI R., LUCANGELI D., 121 Matematica e metacognizione – Atteggiamenti metacognitivi e processi di controllo, Erikson, 1995
– D’AMORE B., FRABBONI F., Didattica generale e didattica disciplinare – La matematica, Ed. Bruno Mondatori, 2005
– DE VECCHI G., CARMONA-MAGNALDI N., Aiutare a costruire le conoscenze, Firenze, La Nuova Italia, 1999
– GALLO P., VEZZANI C., Mondi nel mondo – Fra gioco e matematica, Milano, Ed. Mimesis, 2007
– FONZI A., (a cura di), Manuale di psicologia dello sviluppo, Firenze, Giunti, 2001
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– NIGRIS E., (a cura di), Didattica generale, Milano, Guerini scientifica, 2003 122
– ROBERTS S., Il re dello spazio infinito – Storia dell’uomo che salvò la geometria, Milano, Rizzoli 2006
– SARTORE DAN A., I disegni periodici in geometria, Erikson, 2002
– STACCIOLI G., (a cura di), Tra le righe. Vivere volentieri la scuola di base, Roma, Carocci, 1998
Siti internet
– Il sito della mostra “Simmetria, giochi di specchi” http://specchi.mat.unimi.it/users/specchi/notizie_labs.htm
– Il sito del progetto “Immagini per la matematica” www.matematita.it/materiale
scarica la tesi Decorazioni, segnali stradali e poligoni: la simmetria a scuola e intorno a noi
Nella mia esperienza, ormai più che quarantennale, di insegnante universitario, ho potuto notare che nelle Scuole Superiori lo studio della geometria dello spazio è andato gradualmente scomparendo. Così l’intuizione spaziale ([H]) non soccorre più, poiché essa non è stata più educata. L’intuizione geometrica – afferma M.F. Atiyah, uno dei massimi matematici contemporanei – rimane il canale più potente per la comprensione della matematica e dovrebbe essere incoraggiata e coltivata.
Il Sudoku è un gioco di logica nel quale viene proposta una griglia di 9×9 celle, ciascuna delle quali può contenere un numero da 1 a 9, oppure essere vuota. Scopo del gioco è quello di scrivere nelle caselle bianche i numeri da 1 a 9, in modo tale che in ogni riga, colonna e regione siano presenti tutte le cifre da 1 a 9 senza ripetizioni.
Sudoku da stampare – Sudoku molto facile – Sudoku facili – Sudoku medio – Sudoku difficili. Tutti i Sudoku.
Proporrei questa unità didattica in una classe quinta liceo scientifico ad indirizzo PNI e la collocherei dopo aver introdotto le trasformazioni geometriche (e mi riferisco alle isometrie e alle similitudini, che solitamente vengono affrontate in quarta), affrontate con l’utilizzo delle matrici, ed i numeri complessi; per quanto riguarda questi ultimi suppongo di aver introdotto l’esponenziale complesso, di cui si farà un largo uso nel seguito.
Ipotizzo inoltre di aver introdotto i numeri complessi senza aver dato troppa importanza all’interpretazione geometrica delle operazioni algebriche (è uno dei miei obiettivi principali da raggiungere), ma solo sulla loro rappresentazione nel piano di Gauss.
Personalmente ritengo molto utile questo argomento perché i ragazzi hanno l’opportunità di constatare come la matematica non sia una disciplina a compartimenti stagni, ma anzi sia tutt’altro: è positivo quindi fare più collegamenti possibili tra gli aspetti algebrici da una parte e quelli geometrici dall’altra.
Troppo spesso, infatti, nelle scuole medie superiori i ragazzi non si appassionano alla Matematica e una delle principali cause può essere ricercata nell’assenza (a volte ingiustificata) di collegamenti tra le diverse aree della disciplina. Una presentazione ”unificata” avrebbe l’effetto non solo di aiutare gli studenti a comprendere meglio ciò che viene loro presentato, ma stimolerebbe forse anche lo stesso insegnante a cercare legami, connessioni tra più temi per analizzare le relazioni che si stabiliscono fra di essi.
Indice
Introduzione pag. 3
Prerequisiti pag. 3
Obiettivi pag. 4
Traslazioni pag. 5
Rotazioni pag. 6
Rotazioni con centro diverso dall’origine pag. 8
Composizione di rotazioni pag. 10
Simmetrie assiali pag. 12
Simmetrie assiali rispetto a rette non passanti per O pag. 15
Simmetria rispetto ad una retta dati due punti pag. 18
Glissoriflessioni pag. 19
Composizione di simmetrie assiali pag. 22
Traslazioni come composizione di due simmetrie assiali pag. 23
Composizione di una rotazione e di una simmetria pag. 25
Isometrie che fanno corrispondere coppie di punti pag. 25
Omotetie pag. 28
Composizione di due omotetie pag. 30
Rotoomotetie di centro O pag. 31
Rotomotetie pag. 33
Similitudini e coppie di punti pag. 34
Affinità e numeri complessi pag. 36
Verifica scritta proposta pag. 38
Scarica la tesi su Isometrie e similitudini con i numeri complessi
$(a+b)^2+2(a+b)+1$
scompongo come quadrato di binomio $(A+B)^2=A^2+2AB+b^2$
$[(a+b)+1]^2$
$(a+b+1)^2$
$8a^3x-b^3x$
metto $x$ a fattore comune
$x(8a^3-b^3)$
scompongo come differenza di cubi
$x(2a-b)(4a^2+2ab+b^2)$
$y^2+(5a+3b)y+15ab$
scompongo come prodotto notevole
cerco due termini la cui somma è 5a+3b, prodtto 15ab
i due termini sono 5a e 3b, per cui
$(y+5a)(y+3b)$
$t^2+6t-16$
scompongo come trinomio notevole, cerco due numeri la cui somma è +6, prodotto -16
i due numeri sono +8 e -2, quindi
$(t+8)(t-2)$
$a^4+9-6a^2-25b^2$
I primi tre termini formano il quadrato di un binomio
$(a^2-3)^2-25b^2$
ora scompongo come differenza di quadrati
$[(a^2-3)-5b][(a^2-3)+5b]$
$(a^2-3-5b)(a^2-3+5b)$
$(a+3b)^2-1$
scompongo come differenza di quadrati
$[(a+3b)-1][(a+3b)+1]$
$(a+3b-1)(a+3b+1)$