Un nuovo studio rivela la forma mentis di studenti italiani e ricercatori internazionali nei confronti della scienza

Un nuovo approccio basato sull'intelligenza artificiale e sui sistemi complessi rivela la forma mentis di liceali e giovani ricercatori nei confronti delle discipline scientifiche STEM. In un seminario al Dipartimento Ennio De Giorgi dell'Università del Salento, il Dr. Massimo Stella, consulente scientifico presso Complex Science Consulting, presenta i risultati di una ricerca internazionale volta a quantificare e comprendere la percezione esistente e a offrire dati concreti per politiche didattiche mirate a migliorare l'attitudine e l'apertura degli studenti verso il mondo scientifico.

Ogni esperienza può essere percepita da un certo punto di vista. Quantificare tale percezione rappresenta spesso una sfida ardua, che richiede dati e valutazioni delicate. Ancor più complicato è il problema di delineare tale percezione in modo automatico, ovvero con il solo intervento di intelligenza artificiale, dati e modelli.

In informatica questo problema prende il nome di "stance detection" e viene sempre più frequentemente affrontato tramite machine learning. Tali tecniche automatiche partono da dati linguistici e ne ricostruiscono la percezione o posizione riguardo un dato argomento. Questi approcci sono tuttavia opachi, poiché possono indicare la positività o negatività di una posizione ma non ne forniscono i dettagli relativi al contesto.

Tale limite è problematico quando si vogliono quantificare posizioni complesse come quella degli studenti nei confronti della scienza e delle materie scientifiche. Negli ultimi anni, la letteratura di settore ha identificato un crescente disinteresse e una chiusura degli studenti nei confronti delle materie STEM, ovvero materie legate a scienza, tecnologia, ingegneria e matematica. Se da una parte in sistemi educativi come quelli dello US o dello UK diversi studi di settore hanno quantificato una ostinazione nel rifiutare l’apprendimento di competenze scientifiche, in Italia i dati a riguardo risultano più frammentati.

Fotografare e quantificare la percezione degli studenti italiani nei confronti delle STEM è un punto di partenza cruciale per comprendere e potenzialmente intervenire sul calo delle carriere scientifiche, dato preoccupante soprattutto vista l’attuale crescente domanda di competenze STEM sul mercato del lavoro.

Nell’ambito di un seminario su invito al Dipartimento di Matematica e Fisica dell'Università del Salento, il Dr. Massimo Stella ha presentato i risultati di una ricerca internazionale focalizzata proprio sulla percezione che studenti italiani e professionisti internazionali hanno nei confronti nelle STEM. Lo studio, co-firmato dal Dr. Massimo Stella, Dr. Sarah De Nigris, Dr. Aleksandra Aloric e Dr. Cynthia S. Q. Siew, ha coinvolto oltre duecento partecipanti, offrendo una mole di dati sufficiente a quantificare con precisione l'attitudine verso la scienza di liceali e giovani ricercatori. La ricerca ha rappresentato una pietra miliare del progetto Complex Forma Mentis (www.complexmentis.com), iniziativa internazionale per la promozione delle materie scientifiche nelle scuole fondata su tecniche interdisciplinari mediate dalla Scienza della Complessità.

Lo studio ha proposto una nuova metodologia per caratterizzare la forma mentis o percezione degli intervistati, non sotto forma di semplice sondaggio ma come una rappresentazione strutturata della conoscenza in termini di forma mentis network, ovvero una mappa concettuale di associazioni mentali arricchita dalla sentiment analysis.

I risultati dello studio, disponibile online su PsyArxiv, mettono in evidenza una forma mentis dissonante degli studenti nei confronti delle STEM. Se da un lato essi percepiscono positivamente la scienza e le realtà che la realizzano, come i ricercatori e le Università, dall'altro presentano una posizione negativa nei confronti dei mattoni fondanti del metodo scientifico, ovvero matematica, fisica e statistica. Tali discipline vengono percepite come concetti non solo negativi ma aridi, mnemonici e anche particolarmente ansiogeni. Tale visione dicotomica è risultata essere assente nei ricercatori, i quali invece associano mentalmente la matematica, la fisica e l'analisi dati all'arte e alla creatività, dimostrando una visione maggiormente interconnessa tra il metodo scientifico e l'approccio creativo.

"Le materie scientifiche non vanno messe al banco ma vanno invece connesse con la complessità che ci circonda" ha dichiarato il Dr. Stella, sottolineando la necessità di costruire nuove connessioni concettuali negli studenti per migliorarne la percezione delle STEM.

Il pubblico intervenuto al seminario, composto principalmente da ricercatori e professionisti del mondo della didattica, ha confermato la presenza di un'attitudine negativa verso discipline "spauracchio" come matematica e fisica. I dirigenti scolastici presenti al seminario hanno anche sottolineato la difficoltà di fornire contenuti e metodologie compatibilmente con il poco tempo a disposizione per mediare i programmi ministeriali. Dirigenti e insegnanti hanno riconosciuto la possibilità di poter intervenire con percorsi scientifici aggiuntivi a patto di effettuare una pianificazione guidata e a lungo termine.

L'esito finale dell'intervento è stato quello di sensibilizzare sulla necessità di intervenire sulla percezione delle materie STEM e anche di rendere consapevoli scuole e altri ricercatori sulle nuove potenzialità di modelli e metodologie quantitative basate sull’intelligenza artificiale e sui sistemi complessi. Infatti tali tecniche, come quelle sviluppate da Complex Science Consulting (www.compscicons.net), sono già abbastanza potenti da poter "entrare nella testa" delle persone, caratterizzandone l'attitudine e la percezione del mondo esterno tramite dati e algoritmi appositi.

BIBLIOGRAFIA
Stella, M., De Nigris, S., Aloric, A., & Siew, C. S. (2019). Forma mentis networks quantify crucial differences in STEM perception between students and experts. PsyArxiv, https://psyarxiv.com/7ewn9/

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INFORMAZIONI SULLA PUBBLICAZIONE

Complex Science Consulting

Responsabile account:
Massimo Stella (Consulente Scientifico)

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