Esperienze sul concetto di modello alle elementari

In questa sezione sono presentate alcune esperienze che introducono e approfondiscono il concetto di modello nella scuola elementare, attraverso lo studio di alcuni marchingegni e l'applicazione dello strumento delle macchine operatrici.

Le macchine operatrici sono degli "elaboratori" che acquisiscono dei dati (input) e li trasformano in un risultato (output) seguendo un algoritmo invariante e "nascosto", analogamente ai marchingegni. Ai bambini si richiede di ideare un'operazione o una sequenza di operazioni (modello) che riproduca il comportamento della macchina (sistema sperimentale).
Per ora abbiamo messo delle operazioni aritmetiche nel "motore" delle nostre macchine operatrici, che si alimentano di numeri naturali e danno numeri naturali in uscita.
Un obiettivo importante di queste macchine operatrici "aritmetiche" è che con esse si può migliorare l'abilità di calcolo a mente e la comprensione delle operazioni aritmetiche divertendosi. Per questa ragione si possono usare le macchine operatrici fin dalla seconda elementare (limitandosi ai livelli di difficoltà più bassi).
Ma la ragione per cui è statoscelto di utilizzare questo strumento nel percorso didattico è per applicare il concetto di modello in situazioni più astratte.
Il "motore" delle macchine operatrici può inizialmente essere fornito da un alunno che, alla lavagna, pensa l'operazione o la sequenza di operazioni aritmetiche. Poi ripete invariate tali operazioni sui dati in ingresso, forniti dai compagni di classe, scrivendo i risultati, finché questi non saranno in grado di prevedere i risultati.
Il parallelo con il modello scientifico è evidente: il calcolo nascosto è il "meccanismo" o "motore sconosciuto" che produce i fenomeni; l'input sono le condizioni e le variabili sperimentali scelte dagli scienziati (il resto della classe); dopo pochi tentativi (esperimenti preliminari) i bambini cercano spontaneamente un modello di calcolo che dia conto del comportamento della macchina. Quindi ripetono gli esperimenti per convalidare i vari modelli. Se le loro previsioni corrispondono con l'output (risultato dell'esperimento), procedono a ulteriori conferme.
I modelli si sforzano di riprodurre fedelmente la realtà osservabile. Invece la realtà nascosta nella macchina, come per i marchingegni, non esce mai allo scoperto. Quando gli scienziati ottengono previsioni corrette considerano valido il loro modello, ma non possono mai essere definitivamente certi che la natura complessa si comporti veramente secondo tali modelli.

Oltre alle esperienze descritte in questa sezione, i report di alcune attività di esplorazione condotte dalle classi delle scuole del 1° Circolo di Novi Ligure (AL) sono riportati a questo link:

IL CONCETTO DI MODELLO ALLE ELEMENTARI - I MARCHINGEGNI: Le macchine per pensare