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22.8.1 Progetto UE del 6PQ «WasteWaterResource»

L'obiettivo del progetto Risorse per le acque reflue era quello di assemblare, sviluppare e valutare materiale didattico e dimostrativo sulla ricerca e sui metodi ecotecnologici per gli alunni di età compresa tra i 10 e i 13 anni (http://www.scientix.eu/web/guest/projects/ project-detail? articleID=95738)] (http://www.scientix.eu/web/guest/projects/project-detail?articleId=95738). Le unità didattiche sono state valutate al fine di migliorare i metodi e i contenuti e massimizzare i risultati di apprendimento. Sulla base di discussioni con professionisti dell'istruzione, la valutazione si è basata su un approccio semplice, utilizzando questionari e interviste semi-strutturate. Gli insegnanti hanno valutato le unità rispondendo al questionario online (cfr. Sez. 22.7.1). #2271 Le unità acquaponiche sono state valutate in Svezia (presso il Technicus Science Center e in Älandsbro skola a Härnösand) e in Svizzera.

22.8.1.1 Technichus Science Center, Svezia

Tra il 2006 e il 2008 è stata installata un'unità acquaponica presso Technicus, un centro scientifico di Härnösand, Svezia (www.technichus.se). Il questionario è stato posto accanto al sistema in modo che gli studenti visitanti potessero rispondere alle domande in qualsiasi momento. Consisteva di 8 domande (Fig. 22,8).

Le risposte hanno mostrato che gli studenti hanno capito come l'acqua nel sistema è stata ricircolata. Hanno capito meno bene come i nutrienti venivano trasportati all'interno del sistema e il contenuto dei nutrienti e, interessante, uno studente su quattro non sapeva che le piante che crescono nell'unità acquaponica erano commestibili.

22.8.1.2 Älandsbro skola, Svezia

Il questionario utilizzato in Älandsbro skola è stato spiegato per la prima volta dall'insegnante al fine di garantire che gli studenti avrebbero capito le domande. Le domande sono state risolte prima dell'inizio del progetto e alla fine del progetto.

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Fig. 22.8 Questionario e frequenza delle risposte dei 24 studenti (di età compresa tra 8 e 17 anni) in visita alla mostra a Technicus, Svezia

In media, il 28% di risposte più corrette alle domande generali sul fabbisogno nutritivo delle piante e dei pesci dopo l'unità didattica. Come previsto, e simile ai risultati di Bamert e Albin (2005), l'aumento delle conoscenze è stato evidente.

Le conclusioni dell'indagine sono state che (i) lavorare con l'acquaponica ha un grande potenziale per aiutare gli alunni a raggiungere gli obiettivi di apprendimento pertinenti nel curriculum svedese per la biologia e le scienze naturali; (ii) gli insegnanti pensavano che il lavoro fornisse opportunità naturali per parlare di ciclismo della materia e che esso ha attirato l'interesse degli alunni; iii) i questionari hanno dimostrato che un gran numero di alunni aveva cambiato opinione sulle esigenze dei pesci e delle piante prima e dopo aver lavorato con il sistema; e iv) le interviste con gli alunni più anziani hanno dimostrato di aver acquisito una buona conoscenza del sistema.

Ancora più importante, tutte le persone coinvolte (insegnanti e studenti) hanno scoperto che l'acquaponica forniva i mezzi per espandere l'orizzonte della disciplina, in modo rinfrescante ed efficace.

22.8.1.3 Confronto tra il successo dell'acquaponica nelle classi di ambienti urbani e rurali in Svizzera

Bamert (2007) ha confrontato gli effetti dell'insegnamento con l'acquaponica in aula agli studenti di età compresa tra 11 e 13 anni in due ambienti diversi in Svizzera. La scuola di Donat, Canton Grigioni, si trova nella regione alpina rurale, dove gli studenti vivono principalmente nelle fattorie vicine. Molte di queste fattorie sono biologiche, quindi questi studenti conoscevano certi concetti sui cicli in natura fin dalla loro vita quotidiana. C'erano 16 studenti, di età compresa tra 11 e 13 anni, nella classe congiunta di quinta e sesta elementare. La loro lingua madre è reto-romanica, ma le classi di acquaponica sono state date in tedesco.

La scuola di Waedenswil, invece, si trova nella zona più grande di Zurigo. Gli studenti sono cresciuti principalmente in un ambiente urbano e hanno avuto meno esperienza della natura rispetto agli studenti di Donat. Poiché gli studenti di Donat hanno affermato che la parte teorica era piuttosto difficile, la nitrificazione non è stata spiegata a Waedenswil (Esempio 22.2). Inoltre, bisogna considerare che l'unità didattica è stata distribuita in 11 settimane a Donat, mentre è stata eseguita come un workshop di 2 giorni a Wädenswil.

Le risposte alle domande su ciò che gli piacevano di più sulle lezioni di acquaponica sono presentate in Fig. 22.9. Mentre gli studenti rurali erano più affascinati dal sistema stesso, gli studenti urbani erano per lo più affascinati dal pesce. Generalmente, i pesci erano il più grande motivatore in entrambe le classi. La rete dei pesci, il trasporto, l'alimentazione, e solo osservarli erano tutte attività molto popolari. La sete di conoscenza del pesce riguardava principalmente questioni relative alla riproduzione, alla crescita, ecc.

22.8.1.4 Promuovere il pensiero dei sistemi con l'acquaponica in Svizzera

L'effetto della sequenza didattica descritta nell'Esempio 22.3 sulle competenze di pensiero dei sistemi è stato valutato all'inizio e alla fine della sequenza. Il

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Fig. 22.9 Risposte di studenti provenienti da due ambienti diversi (Donat-rural e Waedenswilurban) su ciò che gli piacevano di più nelle lezioni acquaponiche

capacità degli studenti di pensare in modo sistemico invece di successione lineare migliorata significativamente nel post-test rispetto al pre-test.

Il pensiero dei sistemi è una delle competenze chiave nel mondo complesso (Nagel e Wilhelm-Hamiti 2008), ed è necessario per ottenere una panoramica dei sistemi sottostanti del mondo reale, perché la maggior parte dei problemi sono complessi e richiedono un approccio sistemico per sviluppare una soluzione praticabile.

Il pensiero dei sistemi comprende quattro dimensioni centrali (Ossimitz 1996; Ossimitz 2000): (i) pensiero nei modelli; (ii) pensiero interconnesso; (iii) pensiero dinamico (pensare a processi dinamici, come ritardi, loop di feedback, oscillazioni); e (iv) manipolazione dei sistemi, che implica la capacità di gestione del sistema e controllo del sistema. L'aquaponica in aula riguarda principalmente il pensiero e il pensiero interconnessi nei modelli. Il pensiero interconnesso comporta l'identificazione e la valutazione degli effetti diretti e indiretti, in particolare per quanto riguarda l'identificazione dei cicli di feedback, la costruzione e la comprensione delle reti e della causa ed effetto.

L'obiettivo principale della sequenza didattica «Aquaponica in aula» descritta nell'Esempio 22.3 era quello di consentire agli studenti di adottare strumenti che possano aiutarli ad esaminare problemi complessi. L'ipotesi testata era che incorporare l'acquaponica nelle unità didattiche avrebbe avuto un'influenza positiva sulle capacità di pensiero dei sistemi degli alunni.

Tutti i 68 studenti hanno eseguito un test all'inizio e alla fine della sequenza di insegnamento. I pre-test e post-test erano identici e contenevano un breve testo sulla vita da contadino, che animava gli studenti a pensare agli agricoltori e al loro comportamento. Si è conclusa con la domanda: «Perché l'agricoltore ha messo letame sui suoi campi?» Gli alunni hanno risposto con un disegno e/o una descrizione dei motivi. Le risposte degli studenti sono state valutate secondo il metodo delineato da BollmannzuberBuehler et al. (2010), che consente di utilizzare un metodo qualitativo con risultati quantitativi (per maggiori dettagli, vedi anche Junge et al. 2014).

In generale, la delineazione dei sistemi è passata da una descrizione qualitativa a una descrizione più schematica ed è diventata più complessa nel post-test. Quando i punteggi numerici sono stati assegnati a ciascun livello di disegno (Tabella 22.6), un interessante

Tabella 22.6 Identificazione della delineazione delle rappresentazioni del sistema

tavolo testata tr class = header» ThDelineation/th th Descrizione /th th Punteggio /th /tr /testata tbody tr class="dispari» TDno disegno/td td Nessuna rappresentazione /td td 1 /td /tr tr class="even» TDSRappresentazione schematica/td td Schemi senza connessione logica /td td 2 /td /tr tr class="dispari» TDFigure con fasi/td td Sequenza logica con un minimo di 3 stadi /td td 3 /td /tr tr class="even» TdOther tipi di rappresentazione/td td Tutte le altre rappresentazioni, che non hanno potuto essere chiaramente assegnate /td td 4 /td /tr tr class="dispari» TDLinear grafico/TD td Contiene almeno 1 catena di eventi /td td 5 /td /tr tr class="even» TDeffect diagramma/td td Contiene in aggiunta almeno 1 giunzione /td td 6 /td /tr tr class="dispari» TDNetwork diagramma/td td Contiene in aggiunta almeno 1 ciclo di feedback e/o ciclo /td td 7 /td /tr /tbody /tavolo

Tabella 22.7 Confronto dei punteggi di delineazione mediana tra il pre e il post test

tavolo testata tr class = header» th/th th Test di pre-attività (. /mediana) /th th Test post-attività (. /mediana) /th th Cambia /th /tr /testata tbody tr class="dispari» TDGirls/TD td 2.5 /td td 7 /td td 4.5 /td /tr tr class="even» TDBoys/TD td 2 /td td 7 /td td 5 /td /tr /tbody /tavolo

è emerso un modello (tabella 22.7). Mentre entrambi i sessi raggiungevano il livello mediano di 7, il che significa che la maggior parte dei disegni conteneva almeno un ciclo e/o ciclo, alla fine della sequenza di insegnamento il cambiamento era più marcato tra i ragazzi, che iniziarono ad un livello inferiore. Ciò indicava che i ragazzi traevano più profitto dall'esperienza pratica rispetto alle ragazze.

Nella fase successiva sono stati calcolati l'indice di complessità, l'indice di interconnessione e l'indice struttura (per i dettagli, vedere Junge et al. 2014).

L'indice di complessità (tedesco: Komplexitätsindex, KI) mostra quanti concetti di sistema implementati dallo studente:

$\ text {KI} =\ text {variables} +\ text {frecce} +\ text {catena di eventi} +\ text {giunzione} +\ text {feedback loop} $ (22.1)

L'indice di interconnessione (Vernetzungsindex, VI) mostra la frequenza delle connessioni tra le variabili:

$VI = 2\ times\ text {frecce}/\ text {variabili} $ (22.2)

L'indice della struttura (Strukturindex, SI) mostra quanti concetti complessi di sistema lo studente ha implementato nella rappresentazione:

$\ text {SI} = (\ text {catene di eventi} +\ text {giunzioni} +\ text {feedback loop})/\ text {variabili} $ (22.3)

Gli studenti hanno trovato più concetti di sistema e sapevano di più sulle variabili di sistema al post-test che nel pre-test, un fatto riflesso da tutti gli indici applicati (Fig. 22.10).

Questi risultati sembrano sostenere l'ipotesi che incorporare l'acquaponica nell'insegnamento abbia un'influenza positiva sulle capacità di pensiero dei sistemi degli studenti, e che l'ideata «Classroom Aquaponic Sequence» abbia avuto successo nella formazione degli studenti nel pensiero dei sistemi.

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Fig. 22.10 Complessità delle risposte nei test pre-attività e post-attività. Sopra: Indice di Complessità (KI), centro: Indice di Interconnessione (VI), di seguito: Indice Struttura (SI)

22.8.2 Valutazione dell'Unità didattica acquaponica nell'educazione professionale in Slovenia

22.8.2.1 Valutazione del Corso di Aquaponica, Centro Biotecnico Naklo, Slovenia

La progressione dell'apprendimento del breve corso acquaponico nell'ambito dello studio di Peroci (2016) (vedi Precedente 5) è stata valutata mediante questionari: (i) pre-test/post-test; (ii) test del livello di abilità acquisito in relazione alla produzione alimentare in acquaponica; e (iii) valutazione dell'insegnamento.

È stata valutata l'influenza di vari fattori sulla popolarità delle lezioni e sul lavoro pratico. Gli studenti hanno definito diversi fattori cruciali per il loro interesse nel corso di acquaponica. I fattori più rilevanti sono stati: insegnanti più rilassati (80%); intrattenimento (76%); ubicazione attraente del lavoro pratico (72%); contatto con la natura (68%); lavoro pratico attivo (64%); utilizzo di nuovi metodi interessanti (56%). Generalmente, gli studenti hanno valutato le lezioni più interessanti come quelle meno difficili (ad esempio, la lezione «Monitoraggio della qualità dell'acqua e dei batteri» era meno interessante e più difficile) (Fig. 22.11).

22.8.2.2 Indagine sulle conoscenze e gli atteggiamenti verso l'acquaponica

Peroci (2016) ha studiato le conoscenze, gli atteggiamenti verso il cibo prodotto e l'interesse per l'uso dell'acquaponica tra gli studenti di 8 scuole professionali secondarie in campo biotecnico nell'ambito dei programmi educativi per manager del territorio (1°-terzo anno), tecnico orticolo (1°-quarto anno), tecnico in agricoltura e gestione (1°-quarto anno) e tecnico ambientale (1°-quarto anno) nel 2015 e 2016.

L'indagine ha riguardato un questionario di 15 minuti, con risposte chiuse (sì o no). L'indagine ha mostrato che il 42,9% dei 1049 studenti aveva già sentito parlare di acquaponica. Ne avevano appreso a scuola (379 studenti), dai media (79), dai coetanei e conoscenti (42), dagli annunci pubblicitari (18), quando visitavano l'acquaponica (12), alle fiere agricole (2) e in acquaristica (1). La maggior parte delle risposte positive sono state fornite dagli studenti del Centro Biotecnico Naklo, dove l'acquaponica è stata costruita nel 2012 (Podgrajšek et al. 2014) e l'acquaponica era già integrata nel processo di apprendimento; il 28% degli intervistati mancava di alcuna conoscenza sull'acquaponica e il 19,8% degli intervistati ha dichiarato di scegliere il corso di acquaponica rispetto ad altri moduli, soprattutto per la sua natura interdisciplinare e per il suo approccio sostenibile e creativo. Gli studenti si aspettavano anche che dopo aver frequentato un corso del genere, avrebbero avuto maggiori possibilità di trovare un lavoro. La maggior parte degli studenti ha apprezzato il lavoro pratico, e il 10,7% degli intervistati ha detto che vorrebbero fare volontariato mantenendo l'acquaponica e che vorrebbero creare la propria acquaponica. L'analisi riguardante l'interesse degli studenti nella produzione di alimenti con acquaponica ha dimostrato che a loro piaceva questa idea. Tuttavia, non erano sicuri se avrebbero mangiato il pesce e le verdure prodotte in questo modo, soprattutto perché non avevano precedenti esperienze di mangiare cibo prodotto in acquaponica. Sulla base di questi risultati, possiamo supporre che la produzione di alimenti in acquaponica sarà ben accettata dagli studenti delle scuole professionali secondarie in campo biotecnico. Questo è importante in quanto questi studenti sono la prossima generazione di imprenditori, agricoltori e tecnici che non solo genereranno, realizzeranno ed evolveranno l'acquaponica in futuro, ma contribuiranno anche a generare fiducia nell'acquaponica tra le parti interessate in modo che essa diventi parte della produzione alimentare in Slovenia in futuro.

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Fig. 22.11 Valutazione dell'interesse percepito (sopra) e della difficoltà (sotto) delle lezioni di acquaponica presso la scuola professionale di Naklo, Slovenia. (Modificato dopo Peroci 2016)


Aquaponics Food Production Systems

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