(Adattato da un saggio riflettente scritto per il DFG / NSF Spatial Cognition Workshop luglio 2009, New York)
Estrarre significato dai dati spaziali non è facile per molti studenti. Sulla sua superficie, una rappresentazione geospaziale comprende punti, scarabocchi e macchie di colore. Il processo di trasformare questi punti, scarabocchi e macchie in una spiegazione scientifica sembra tristemente sottostimato. Dove è uno studente per iniziare? Come è possibile che abili pensatori spaziali possano costruire inferenze significative sui processi causali dalle osservazioni di forma, dimensione, posizione, orientamento, configurazione o traiettoria di oggetti o fenomeni? Quale impalcatura può mettere in atto un educatore per aiutare uno studente mistificato a iniziare a pensare metodicamente e produttivamente ai dati spaziali, senza semplicemente dire loro la risposta?
Suggerisco che potrebbe essere possibile e utile dotare tali studenti di una suite di “modelli di ipotesi” che corrispondono a modelli spaziali distintivi e frequentemente osservati. Per almeno alcuni modelli spaziali, suggerisco che esiste un insieme limitato di tipi di interpretazioni che i geoscienziati invocano ancora e ancora.
Quattro esempi di fenomeni raggruppati nello spazio sulla superficie terrestre. image source info Ad esempio, è abbastanza comune osservare che alcuni processi o fenomeni o tipi di oggetti sono raggruppati spazialmente sulla superficie terrestre. L’illustrazione mostra quattro esempi di fenomeni che hanno lo stesso schema spaziale (clustering) ma quattro spiegazioni diverse: (In alto a sinistra) I granchi sono raggruppati nelle bocche idrotermali del fondo marino perché sono attratti da una fonte di cibo in quella località. (In alto a destra) Pepite di oro o minerali pesanti sono raggruppati in parti lente dei fiumi perché il loro precedente processo di trasporto è diventato inefficace in quella località. (In basso a sinistra) Le bocche idrotermali si ammassano lungo le creste medio oceaniche perché il magma caldo si verifica vicino al fondo marino in quella località. (In basso a destra) I laghi si raggruppano nella metà settentrionale del Nord America perché in quella località i modelli di drenaggio sono stati interrotti dalla glaciazione del Pleistocene.
Ognuna di queste spiegazioni può essere vista come un’istanza speciale di una più ampia classe di spiegazioni per l’osservazione che le X sono raggruppate nello spazio sulla superficie della Terra. Possiamo generalizzare ciascuna di queste spiegazioni e aggiungerne un’altra, in questo modo:
Questa nozione è strettamente correlata all’idea di “schemi” nelle scienze cognitive, descritta da Ruetschi e Timpf (2005) come “modelli mentali ricorrenti che aiutano le persone a dare un senso alle loro percezioni e azioni.”Per l’uso nell’educazione scientifica, suggerisco il termine” modello di ipotesi ” per comunicare a studenti e insegnanti che (a) questo è uno strumento che gli studenti possono utilizzare per creare ipotesi o possibili interpretazioni, e (b) è compito degli studenti completare l’interpretazione utilizzando i modelli forniti come possibili punti di partenza. L’uso dell’impalcatura esterna dei modelli di ipotesi ha lo scopo di sviluppare gli schemi mentali degli studenti fino a quando il processo di estrazione del significato dai dati spaziali diventa più quasi automatico e i modelli di carta non sono più necessari.
Idea di ricerca: fornire agli studenti un tale “modello di ipotesi” li aiuta davvero a generare interpretazioni candidate da osservazioni per fenomeni che non hanno studiato esplicitamente?