În acest articol, îmi propun să analizez rolul interdisciplinarității de tip ȘTIAM în stimularea motivației elevilor de gimnaziu pentru învățarea matematicii, având ca punct central utilizarea astronomiei ca domeniu integrator. Din experiența mea didactică, am constatat că abordările care conectează matematica la fenomene astronomice, la concepte de fizică, la instrumente tehnologice și la dimensiunea creativă a artelor contribuie semnificativ la creșterea interesului și a implicării elevilor. Prezint, în acest sens, exemple concrete de activități practice, care se pot aplica la clasă, adaptate particularităților generației actuale de elevi. Analiza evidențiază potențialul motivațional al activităților aplicative și investigativ-experimentale, precum și rolul profesorului în proiectarea unor contexte de învățare autentice, care să favorizeze descoperirea, reflecția și construirea sensului matematic.
Matematică-Astronomie-Fizică: „Temperatura planetelor și energia solară”
Această activitate propune investigarea variației temperaturii planetelor în funcție de distanța față de Soare, pornind de la date comparative. Elevii analizează valori medii ale temperaturilor planetare și le corelează cu poziția acestora în Sistemul Solar, discutând totodată rolul atmosferei ca factor perturbator al relației directe distanță- temperatură.
Elevii își dezvoltă competențele de analiză și interpretare a datelor, prin compararea valorilor și identificarea tendințelor, ajungând să construiască relații explicative între mărimi, într-un demers cognitiv care depășește nivelul descriptiv și favorizează înțelegerea conceptuală. Din punct de vedere matematic, activitatea valorifică competențe legate de organizarea și prelucrarea datelor, construirea și interpretarea reprezentărilor grafice, precum și analiza variației unei mărimi în raport cu alta. Formalismului teoretic, elevii sunt familiarizați cu ideea că energia emisă de Soare se propagă sub formă de radiație și că intensitatea acesteia scade odată cu creșterea distanței, ceea ce explică diferențele semnificative de temperatură dintre planete.
Integrarea interdisciplinară cu fizica, realizată la nivelul clasei a VII-a, permite introducerea noțiunilor fundamentale de transfer de energie și radiație electromagnetică, într-un context aplicativ și accesibil. În acest mod, activitatea contribuie la construirea unei înțelegeri integrate a fenomenelor studiate, favorizând transferul de cunoștințe între discipline și sporind motivația pentru învățare prin relevanța și coerența demersului didactic.
Matematică-Astronomie-Tehnologie: „Simularea mișcării corpurilor cerești”
Activitatea de simulare a mișcării corpurilor cerești valorifică integrarea tehnologiei digitale în predarea matematicii, oferind elevilor posibilitatea de a explora dinamic fenomene astronomice care nu pot fi investigate direct. Prin utilizarea aplicațiilor interactive, precum GeoGebra sau simulatoare astronomice dedicate, elevii analizează mișcarea planetelor și a sateliților în sisteme de coordonate, observând modul în care variația unor parametri (distanța față de centrul de atracție, viteza inițială, masa corpului central) influențează forma și stabilitatea orbitelor.
Din punct de vedere matematic, activitatea facilitează înțelegerea relațiilor funcționale dintre mărimi, interpretarea reprezentărilor grafice și utilizarea coordonatelor pentru descrierea mișcării, contribuind la consolidarea competențelor de analiză și modelare matematică. Elevii parcurg gradual nivelurile taxonomice de la înțelegerea conceptelor, la aplicare și până la evaluare și creare, atunci când formulează ipoteze privind comportamentul sistemului și propun configurații orbitale stabile.
Impactul motivațional al activității este semnificativ, întrucât elevii beneficiază de feedback imediat, pot experimenta in mod autonom și pot verifica consecințele propriilor decizii, ceea ce susține dezvoltarea curiozității științifice și încrederea de a utiliza matematica ca un instrument de explorare a realității, astfel matematica va fi percepută ca un limbaj necesar pentru descrierea și înțelegerea Universului.
Matematică – Astronomie – Arte: „Constelații și simetrie”
Activitatea propusă valorifică observarea constelațiilor ca punct de plecare pentru explorarea conceptelor de geometrie plană, realizând conexiuni între astronomie și matematică. Elevii sunt invitați să reprezinte constelații cunoscute prin intermediul unor figuri geometrice simplificate, construite din puncte și segmente, corespunzătoare stelelor și legăturilor convenționale dintre acestea. În această etapă, elevii recunosc și descriu elemente geometrice de bază și relațiile dintre ele.
Elevii analizează configurațiile obținute, identificând axe de simetrie și tipuri de transformări geometrice precum reflecția și rotația, comparând diferite reprezentări și justificând existența sau absența simetriei în cadrul figurilor construite, apoi aplică aceste transformări pentru a obține figuri echivalente sau variante simetrice ale constelațiilor inițiale. În etapa finală, elevii sunt încurajați să creeze propriile constelații, respectând anumite condiții de simetrie sau transformare geometrică, integrând astfel dimensiunea creativă în procesul de învățare.
Impactul motivațional al activității este dat de caracterul său artistic și vizual, care transformă noțiunile abstracte în exemple concrete și permite elevilor să perceapă matematica drept un instrument de explorare estetică și expresivă, consolidând în același timp competențele specifice de recunoaștere, analiză și utilizare a transformărilor geometrice, conform programei școlare în vigoare.
Activitate integratoare ȘTIAM „Ciclul de viață al unei stele”
Activitatea propusă are un caracter integrator, valorificând potențialul interdisciplinar al domeniilor ȘTIAM prin corelarea matematicii cu astronomia și fizica, într-un context de învățare autentic și motivant pentru elevii claselor a VII-a și a VIII-a. Proiectul urmărește analiza etapelor principale ale ciclului de viață al unei stele, pornind de la date științifice reale referitoare la masă, temperatură, luminozitate și durată de existență.
Elevii sunt ghidați să interpreteze reprezentări grafice specifice (de tip temperatură–luminozitate sau evoluție temporală), să identifice corelații între mărimi și să formuleze explicații privind modul în care masa inițială a unei stele influențează parcursul său evolutiv. În acest demers, matematica este utilizată ca instrument de analiză și modelare, facilitând înțelegerea relațiilor dintre variabile și a tendințelor evidențiate de date.
Din perspectiva fizicii, activitatea permite introducerea și consolidarea noțiunilor de energie, presiune și echilibru hidrostatic, corespunzătoare programei de clasa a VIII-a. Elevii analizează, la nivel conceptual, modul în care echilibrul dintre forța gravitațională și presiunea internă determină stabilitatea stelei și discută consecințele dezechilibrării acestuia în etapele finale ale evoluției stelare.
Activitatea contribuie la dezvoltarea competențelor specifice matematicii prevăzute în programa școlară actuală, în special cele referitoare la utilizarea reprezentărilor grafice, interpretarea datelor și explicarea relațiilor dintre mărimi, consolidând totodată motivația pentru învățare prin contextualizare interdisciplinară și relevanță științifică.
Rolul profesorului
Profesorul îndeplinește rolul de arhitect al situațiilor de învățare, având misiunea de a construi contexte educaționale semnificative, de a facilita conexiuni interdisciplinare și de a orienta demersul didactic către procese de descoperire, analiză și reflecție critică.
Evaluarea este concepută ca un proces continuu și preponderent formativ, realizat prin analiza produselor activității elevilor, prin observația sistematică a implicării și progresului acestora, precum și prin stimularea autoevaluării și a evaluării colegiale, ca instrumente de dezvoltare a autonomiei și responsabilității în învățare.
Concluzii
Integrarea astronomiei în predarea matematicii, în cadrul unei abordări interdisciplinare de tip ȘTIAM, reprezintă o strategie eficientă de stimulare a motivației elevilor de gimnaziu. Activitățile practice, adaptate nivelului de vârstă și corelate cu fizica începând cu clasa a VI-a, contribuie la formarea competențelor științifice și la dezvoltarea unei atitudini pozitive față de matematică.
Bibliografie
[Bybee, Rodger W. (2013). „The Case for STEM Education”. (NSTA Press, 2013)]
[English, L. D. (2016). STEM education K–12. „International Journal of STEM Education”, (Creative Education, 2016)]
[Viau, R., „Motivația în context școlar”. Polirom (2015)]
[National Research Council (2012). „A Framework for K–12 Science Education”]
[ISE (2015). „Motivația pentru învățare în școală”]
[European Space Agency – Education Resources]