The implementation of Inquiry Based Science Education (IBSE) and student perception: An experience carried out in three Italian second year classes of secondary school

The problem of an alarming crisis in science education in many European countries, as shown by relevant international studies, highlights the need to promote a widespread scientific culture in young people, that is crucial in the current knowledge society. In recent years there has been a growing interest in Inquiry Based Science Education (IBSE), suggested by official European documents as effective in contrasting the effects of this crisis. The inquiry based learning and teaching can be described through a working definition as a process with some essential features to apply in the classroom involving students actively: from formulating †œproductive†� scientific questions to establishing criteria for evidence, to proposing, evaluating and communicating explanations. This research stems from an increasing interest in IBSE in Europe, considering its promise in promoting scientific culture, its limited use and the lack of studies in the Italian context. The research focused on the students and aimed to explore their perception of inquiry based learning. It was an empirical and mainly descriptive study. It was carried out in three academic high schools (licei) from two neighbouring provinces of the Emilia Region and involved sixty-nine students (aged 15-16 years) from three second grade classes and their science teachers. The research enrolled three experienced teachers, who voluntarily accepted to participate in the study in order to experiment the inquiry based approach which they did not previously know. The research entailed three phases: (i) the training phase of the three teachers through a professional development programme on IBSE, (ii) the implementation phase of inquiry in the classroom by carrying out and then reviewing the inquiry based activities planned by the teachers, and finally (iii) the evaluation phase of the impact of inquiry based learning on students' perception, by examining the results and communicating them to the teachers involved. The professional development programme took place from February to June 2012 and entailed a training course extended to teachers not directly involved in the research and a self-reflection path only for the three participating teachers. The classroom implementation was carried out from October 2012 to March 2013 and used the same learning activities for each of the three classes. The research data was collected through a semistructured questionnaire and formal semistructured group interviews. The data analysis used qualitative content analysis, descriptive and multivariate statistics and nonparametric tests. The results showed that students perceived how the inquiry based approach transformed the learning environment and gave them the opportunity for their active involvement and the construction of their own knowledge. They perceived the relevant elements of the inquiry based learning, although they did not fully connect them in a complete and integrated view. The findings showed that the student evaluation of inquiry based learning was mainly focused on positive points rather than negative ones. The positive points were linked to motivation as they seemed to satisfy the student fundamental psychological needs for competence, autonomy and relationships. The negative points did not seem either related to the new way of learning, or the essence of the process enacted, but to organizational problems and difficulties of its management. Students seemed to have accepted the inquiry based learning, since most of them expressed their willingness to continue learning in this way constantly. Finally, the results showed that the learning context did not seem to be particularly relevant in the student perception of the innovative elements introduced by the inquiry based approach, or in its evaluation, but instead it had a meaningful influence on the extent of the enjoyment. Il problema di una preoccupante crisi dell'educazione scientifica in molti paesi europei, rilevata da autorevoli indagini internazionali, evidenzia la necessita' di promuovere nei giovani una cultura scientifica diffusa, indispensabile nella attuale societa' della conoscenza. In questi ultimi anni si e' registrato un crescente interesse verso l'Inquiry Based Science Education (IBSE), indicata dai documenti ufficiali europei come efficace per contrastare gli effetti di tale crisi. L'apprendimento-insegnamento inquiry, da un punto di vista operativo, puo' essere sinteticamente descritto come un processo che presenta alcune caratteristiche essenziali da implementare in classe con il coinvolgimento attivo degli studenti: dalla formulazione di domande scientifiche †œproduttive†�, all'individuazione di criteri per selezionare evidenze, alla formulazione, valutazione e comunicazione di spiegazioni. La presente ricerca scaturisce dal crescente interesse per l'IBSE in Europa, dalla considerazione delle sue potenzialita' nel promuovere la cultura scientifica e dalla costatazione della sua limitata implementazione e della scarsita' di studi nel contesto italiano. In particolare, la ricerca si e' focalizzata sugli studenti, allo scopo di esplorarne la percezione dell'apprendimento inquiry. Lo studio si e' caratterizzato per la natura empirica e prevalentemente descrittiva. La ricerca si e' svolta in tre scuole secondarie di secondo grado ad indirizzo liceale di due province limitrofe dell'Emilia Romagna e ha coinvolto 69 studenti di tre classi seconde e i rispettivi insegnanti di scienze. I tre docenti sono insegnati esperti, che hanno volontariamente accettato di partecipare alla ricerca per sperimentare l'approccio inquiry che nessuno di loro conosceva. La ricerca si e' svolta in tre fasi: (i) la fase di formazione degli insegnanti, attraverso un programma di formazione sull'approccio inquiry, (ii) la fase di implementazione dell'inquiry nelle classi, mediante la sperimentazione e la successiva revisione di attivita' progettate dagli insegnanti e, infine, (iii) la fase di valutazione della percezione degli studenti, attraverso la disamina dei risultati e la loro restituzione agli insegnanti coinvolti. Il programma di formazione, realizzato da febbraio a giugno 2012, ha compreso un corso rivolto anche a docenti non coinvolti direttamente nella ricerca e un percorso di riflessione individuale riservato ai tre insegnanti partecipanti. La sperimentazione nelle tre classi, che si e' svolta in un periodo compreso tra ottobre 2012 e marzo 2013, ha previsto le stesse attivita' per ciascun gruppo di studenti. I dati della ricerca sono stati ottenuti mediante un questionario semistrutturato e interviste di gruppo formali e semistrutturate. L'analisi dei dati e' stata effettuata utilizzando il metodo della analisi qualitativa del contenuto, tecniche di statistica descrittiva e multivariata e test non parametrici. I risultati hanno evidenziato che gli studenti hanno colto come l'introduzione dell'approccio inquiry trasformi l'ambiente di apprendimento e come esso incida sulla possibilita' di essere parte attiva del processo e della costruzione della propria conoscenza. Essi hanno percepito gli elementi rilevanti della modalità  inquiry, che tuttavia non hanno messo in relazione in una visione complessiva e integrata. Dai risultati emerge come gli studenti abbiano espresso una valutazione dell'apprendimento inquiry in cui gli aspetti positivi risultano prevalenti rispetto a quelli negativi. Gli aspetti positivi rilevati sono riconducibili al tema della motivazione, in quanto sembrano soddisfare i bisogni psicologici fondamentali di competenza, autonomia e relazione. Gli aspetti negativi dell'apprendimento inquiry non sembrano riguardare la modalità  di apprendimento proposta, ne' la natura del processo attivato, quanto piuttosto aspetti organizzativi riguardanti la difficolta' della sua gestione. Gli studenti sembrano aver sostanzialmente accettato l'inquiry, tanto che la maggioranza ha affermato di voler continuare ad usare tale modalita' di apprendimento e per lo piu' in modo sistematico. Infine, i risultati hanno evidenziato che il contesto sembra non avere una significativa rilevanza nella percezione degli aspetti innovativi introdotti dall'approccio inquiry, ne' nella sua valutazione, influendo invece in modo significativo sull'intensita' del gradimento.