COS'È LA SCIENZA E COSA FANNO GLI SCIENZIATI - PERCORSO VERSO LA LEZIONE DI SCIENZE

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COS'È LA SCIENZA E COSA FANNO GLI SCIENZIATI - PERCORSO VERSO LA LEZIONE DI SCIENZE
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PERCORSO VERSO LA LEZIONE DI SCIENZE

COS’È LA SCIENZA E COSA FANNO GLI
SCIENZIATI

                                   Creative    Commons    licence   -
                                   Attribution-NonCommercial-
                                   ShareAlike CC BY-NC-SA

                                  Project “Developing Innovative
                                  Science Outreach for Vocational
                                  Education to Encourage STEM
                                  Careers and Education”, ref. no.
                                  2017-1-BG01-KA202-036327

                                  Data di pubblicazione:2019
1

Indice

 Introduzione                                                                                                             2
 Activity Concept e piano di lezione                                                                                      3
 Argomento della lezione
 Livello di difficoltà/ età studenti
   Conoscenze preliminari richieste
   Tempo richiesto per l’implementazione
   Docenti
   Conoscenze acquisite e competenze sviluppate - studenti
   Conoscenze acquisite e competenze sviluppate - insegnanti
   Conoscenze acquisite e competenze sviluppate – personale universitario o studenti universitari
   Materiale necessario per l’implementazione dell’attività
   Suddivisione delle attività
   Link e risorse utili
   Ulteriori letture consigliate
   Fonti utilizzate per lo sviluppo dei materiali
 Scheda conoscenze di base                                                                                                7
   Redattori
   Introduzione all’argomento
   L’importanza per la vita quotidiana/ l’economia / la società
   Presentazione dettagliata dell’argomento
   Guida per la comunicazione scientifica agli insegnanti
 Scheda di pianificazione della lezione                                                                                   10
   Obiettivo
   Setting
   Luogo dell’intervento/lezione
   Possibile partecipazione di studenti nelle attività
   Tempistiche e riepilogo
 Scheda pianificazione dell’attività pratiche/sperimentazione                                                             11
   Obiettivo
   Setting
   Possibile partecipazione di studenti nelle attività
   Contenuto dell’attività pratica
   Tempistiche e riepilogo dell’attività pratica
 Annex I: Knowledge Resource                                                                                              15
   Scientific knowledge vs. non-scientific knowledge
   Science and the scientific method
   References
   Additional material (for longer training sessions or for advanced students with specific training
   needs)
   References
 Annex II: Model hands-on activity sheet                                                                                  26

                                     Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                                     costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                                     autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                                     delle informazioni ivi contenute.
2

Introduzione

COM E UTILIZZARE   La lezione descritta in questo documento è progettata per essere
LA RISORSA
                   offerta dal personale universitario e da studenti volontari universitari,
                   come attività extracurriculare per le scuole secondarie di istruzione e
                   formazione professionale.
                   Idealmente, questa lezione dovrebbe includere un’attività preliminare
                   come, ad esempio, un dibattito in classe sulle metodologie usate nella
                   scienza (metodo scientifico) e/o la vita di grandi scienziati.
                   Anche guardare un film sulla vita di un grande scienziato è sicuramente
                   una buona attività preliminare per poter preparare alla lezione gli
                   studenti delle scuole superiori che partecipano.
                   Gli argomenti scientifici affrontati nell’attività riguardano il metodo
                   scientifico, in generale, e il suo adattamento a diverse discipline
                   scientifiche, a seconda del personale universitario/insegnanti/studenti
                   coinvolti.

                         Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                         costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                         autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                         delle informazioni ivi contenute.
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Attività e piano di lezione

ARGOMENTO                     La lezione è concepita per introdurre gli studenti al metodo scientifico
DELLA LEZIONE
                              di risoluzione dei problemi e per offrire una generale introduzione alla
                              scienza e al lavoro degli scienziati.
                              Abbiamo cercato di sviluppare del materiale didattico che possa essere
                              utile sia per gli studenti in scuole a indirizzo scientifico (orientate alle
                              STEM) che per gli studenti in scuole a indirizzo umanistico (dove le
                              scienze sociali trovano maggiore applicazione). Siamo consapevoli
                              sulle controversie circa applicabilità del metodo scientifico alle scienze
                              sociali. Inoltre, siamo a conoscenza del fatto che molti scienziati siano
                              convinti che la ricerca sociale non abbia niente a che vedere con il
                              metodo scientifico. Ciononostante, seguire – per quanto possibile – i
                              passaggi e le regole basilari del metodo scientifico è ancora considerato
                              come la regola principale nella ricerca della scienza sociale tradizionale.
                              Per questa ragione, abbiamo presentato un metodo scientifico,
                              abbastanza generico, in modo da poterlo applicare sia alle scienze
                              esatte che a quelle sociali.

LIVELLO DI                    L’attività è indirizzata a studenti della scuola secondaria di secondo
DIFFICOLTÀ/ E TÀ
DEGLI STUDENTI
                              grado, nella fascia d’età 16-17 (ultimi due anni di scuola superiore). La
                              difficoltà può essere modificata, laddove necessario, a seconda dell’età
                              degli studenti, del tema e degli obiettivi dell’attività pratica. Tuttavia, i
                              materiali potrebbero non essere adeguati alla maggior parte degli
                              studenti di età inferiore ai 15 anni.

CONOSCENZE                    Un’ampia comprensione intuitiva della scienza è assunta come
P RELIM IN ARI
RICHIESTE
                              conoscenza preliminare, per poter essere in grado di cogliere problemi
                              relativi alla formazione concettuale. Ciononostante, la formazione
                              concettuale/teorica può anch’essa essere adeguata all’effettiva
                              conoscenza preliminare degli studenti.

TEMPO RICHIESTO               Il tempo minimo richiesto è di due ore accademiche (una sessione, 90
PER
L’ IM PLEM ENTAZI O
                              min. ca.). Tuttavia, per garantire un apprendimento completo ed
NE                            efficace, si raccomanda una durata di minimo 4 ore accademiche, di cui
                              minimo 2 dedicate alle spiegazioni concettuali e teoriche.
                              L’esercitazione può protrarsi per diverse sessioni, includendo
                              esercitazioni concettuali/teoriche più approfondite e maggiori attività
                              pratiche. L’attività pratica può includere lo sviluppo di un report scritto
                              o una attività creativa. In questo caso, l’esercitazione dovrebbe essere
                              programmata per un adeguato numero di sessioni. Il materiale per la
                              formazione teorica che proponiamo include delle parti che sono
                              specificatamente suggerite per gli studenti più avanzati o per
                              esercitazioni più ambiziose.

                                    Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                                    costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                                    autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                                    delle informazioni ivi contenute.
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ISTRUTTORI/          Non sono richieste particolari competenze per il personale
DOCENTI
                     universitario coinvolto. L’unico prerequisito è che capiscano e, in
                     turno, siano in grado di spiegare il metodo scientifico, servendosi di
                     esempi idonei all’età e conoscenza preliminare degli studenti di scuola
                     superiore.
                     Riguardo a ciò, delle buone abilità di comunicazione scientifica sono
                     un gran vantaggio. Non sono, però, fondamentali per il successo
                     dell’attività, avendo questa una forte connotazione educativa.

CONOSCENZE           Gli studenti partecipanti costruiranno delle competenze, tra cui:
ACQUISITE E
COMPETENZE           - Raccogliere, interpretare e analizzare le informazioni per risolvere
SVI LUPP ATE -
STUDENTI             problemi
                     -identificare e usare prove a supporto di idee e soluzioni proposte
                     - confutare e criticare le prove presentate da altri
                     -capire l’informazione scientifica e le presentazioni scientifiche
                     - familiarizzare con la scienza e sviluppare competenze per praticare la
                     cittadinanza scientifica.
                     Gli studenti otterranno delle conoscenze scientifiche di base e sul
                     metodo scientifico. Saranno in grado di capire l’importanza del
                     metodo scientifico e imparare a pensare e agire come gli scienziati nella
                     risoluzione dei i problemi.
                     Comprenderanno anche cos’è scientifico e cosa non lo è e quali sono i
                     pericoli del pensare in un modo non fondato sulla ragione e
                     sull’osservazione.

CONOSCENZE           Gli insegnanti svilupperanno le loro competenze didattiche,
ACQUISITE E
COMPETENZE
                     soprattutto per quanto riguarda spiegare e insegnare i concetti basilari
SVI LUPP ATE -       della scienza. Acquisiranno abilità nel promuovere, in modo
I NSEGN ANTI         accattivante, la consapevolezza scientifica e l’interesse nella scienza,
                     facilitando i loro studenti nell’imparare a pensare e agire come
                     scienziati, piuttosto che la mera memorizzazione di fatti e formule dai
                     loro libri di scienze.

CONOSCENZE           Il personale e gli studenti universitari coinvolti nell’esecuzione
ACQUISITE E
COMPETENZE
                     dell’attività rafforzeranno abilità nel trasmettere e insegnare la scienza.
SVI LUPP ATE -       Acquisiranno, soprattutto, delle abilità per chiarificare e comunicare, in
PE RSON ALE
UNIVERS I TARI O O
                     modo coinvolgente, i fondamenti della scienza e del metodo scientifico
STUDENTI             agli studenti liceali
UNIVERS I TARI

                           Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                           costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                           autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                           delle informazioni ivi contenute.
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M ATE RI ALE         Lavagna per disegnare diagrammi e riassumere dibattiti.
NE CESS ARI O PE R
L’                   -Fogli e penne per gli studenti per prendere appunti e documentare le
IM PLEM ENTAZIONE
DELL’ATTIVITÀ        loro riflessioni.
                     -Lavagna a fogli mobili, penne colorate o pennarelli, possibilmente
                     post-it.
                     - Computer, laptop o tablet (minimo 1 ogni gruppo) possono essere
                     utilizzati per sessioni più lunghe di esercitazione, laddove il prodotto
                     finale dell’attività sia una presentazione elettronica o una relazione
                     scritta.
                     -L’attività non richiede particolari attrezzature. Può essere eseguita
                     servendosi di risorse disponibili in qualsiasi scuola.

                     Questa lezione Route to Science è divisa in 3 parti:
SUDDIVISIONE
DELLE ATTIVITÀ       1. Intervento/lezione informativi (esercitazione teorica):
                     In questa fase, il personale universitario presenterà i principali passaggi
                     del metodo scientifico, spiegando anche concetti chiave
                     2 Attività pratica
                     In questa fase, verrà richiesto agli studenti di:
                     a) Identificare un problema rilevante per la comunità
                     b) Applicare il metodo scientifico per trovare una soluzione a tale
                        problema (possibilmente elaborando una relazione per risolvere il
                        problema). Con l’ausilio del personale universitario, gli studenti
                        partecipanti discuteranno su come risolvere il problema in
                        questione e le loro idee verranno appuntate sulla lavagna.

                     3 Autoriflessione degli studenti: Dopo aver completato la relazione, gli
                        studenti sono invitati a riflettere su come hanno compreso e
                        applicato il metodo scientifico. Sono invitati anche a discutere su
                        altre possibili soluzioni del problema, sulla base della loro
                        pertinenza al metodo scientifico. Le domande per la riflessione
                        possono includere (ma non necessariamente limitarsi a):
                     - Quali sono i vantaggi di usare il metodo scientifico?
                     -Ci sono degli svantaggi associati all’uso del metodo scientifico?
                     - Come può il metodo scientifico aiutare in decisioni politiche e come
                        può promuovere la critica razionale?

LINK E RISORSE       Khan          Academy,         “Il        metodo         scientifico”
UTILI
                     https://www.khanacademy.org/science/high-school-biology/hs-
                     biology-foundations/hs-biology-and-the-scientific-method/a/the-
                     science-of-biology
                     Il      metodo              scientifico,           video            di         presentazione

                            Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                            costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                            autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                            delle informazioni ivi contenute.
6

                    https://www.youtube.com/watch?v=yi0hwFDQTSQ
                    Risolvere problemi: Il metodo scientifico, video di presentazione
                    https://www.youtube.com/watch?v=RQmqW0q85q0

ULTERIORI           Dettagli sul Metodo scientifico possono essere trovati alla voce
LETTURE
CONSI GLI ATE
                    corrispondente su Wikipedia:
                    https://en.wikipedia.org/wiki/Scientific_method: in questa voce, il
                    metodo scientifico è descritto come un metodo empirico di
                    acquisizione della conoscenza, che comprende l’osservazione attenta
                    che, tramite l’induzione, formula ipotesi basate su tali osservazioni;
                    prove sperimentali e misurazione di deduzioni tratte da ipotesi;
                    perfezionamento (o eliminazione) di ipotesi basate su risultati
                    sperimentali.
                    Diverse modifiche possono essere apportate ai passaggi sopra elencati.
                    Una dettagliata presentazione grafica (con suddivisione del flusso di
                    lavoro e guida in ogni fase del processo è disponibile al link:
                    https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/science-
                    fair/steps-of-the-scientific-method.
                    Una critica del metodo scientifico, sostenendo che ‘il pensiero
                    scientifico’ si adatta meglio a quello che fanno gli scienziati (un ciclo di
                    3 fasi, quali osservare, spiegare, anticipare) è disponibile al link
                    https://www.youtube.com/watch?v=j12BBcKSgEQ.

FONTI UTILIZZ ATE   https://www.thoughtco.com/steps-of-the-scientific-method-p2-
PER LO SVILUPPO
DEI M ATE RI ALI
                    606045
                    https://layers-of-learning.com/a-simple-introduction-to-the-scientific-
                    method/
                    Ulteriori fonti sono citate nei testi in basso.

                          Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                          costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                          autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                          delle informazioni ivi contenute.
7
Scheda conoscenze di base

REDATTORI              Gergana Cisarova-Dimitrova (Centro Europeo per la Qualità,
                       Bulgaria) e Nektarios Moumoutzis (Università Tecnica di Creta,
                       Grecia)

INTRODUZIONE           Per la maggior parte delle persone, la scienza è il bagaglio di
ALL’ ARGOM E NTO
                       conoscenze accumulato grazie alle scoperte. Per uno studente, la
                       scienza è spesso una raccolta di fatti isolati inclusi nel suo libro di
                       testo. La scienza, però, è anche un processo di scoperta e un metodo
                       per ottenere una valida conoscenza su come funziona il mondo – un
                       metodo scientifico per acquisire conoscenza.
                       Contrariamente ai modi non scientifici di acquisire conoscenza, il
                       metodo scientifico richiede un approccio sistematico all’osservazione e
                       un uso consistente di logica formale. La sua applicazione è ciò che
                       viene comunemente definita come “ricerca”.

L’ IM PORTANZ A        In reality, scientists can always make smaller or more serious mistakes
PER LA VITA
QUOTI DI AN A/
                       in the application of the scientific method. Such mistakes may include
L’E CONOM I A/ L A     measurement errors, ignoring data that does not support their
SOCIETÀ                hypothesis, or using the results of previous unreliable research. To
                       address this problem, the scientific method promotes scepticism, even
                       for one's own scientific work. Alhazen (considered as one of the
                       founders of the scientific method) wrote that: "The duty of the man
                       who investigates the writings of scientists, if learning the truth is his
                       goal, is to make himself an enemy of all that he reads, and ... attack it
                       from every side. He should also suspect himself as he performs his
                       critical examination of it, so that he may avoid falling into either
                       prejudice or leniency." (see more about Alhazen from the
                       corresponding                 wikipedia            lemma              at:
                       https://en.wikipedia.org/wiki/Ibn_al-Haytham). Understanding the
                       scientific method as a general process would help the student
                       understand the basis for rational thinking and what it means to ‘work
                       as a scientist’.
                       L’importanza del metodo scientifico e la sua ampia applicabilità
                       derivano dal fatto che esso prova a ridurre al minimo il pregiudizio
                       umano (ad esempio quello delle persone coinvolte negli esperimenti
                       scientifici, le loro personali vedute e credenze, convinzioni culturali
                       etc.). Ciò permette, quindi, alla scienza di trovare delle soluzioni
                       efficaci a una varietà di problemi sociali, eliminando – o almeno
                       minimizzando – l’impatto dato dall’errore umano e da fattori sociali,
                       quali cultura e religione.
                       Il preconcetto nelle “soluzioni” non scientifiche dipende dal fatto che
                       le persone generalmente filtrano o interpretano le informazioni in base
                       alla propria esperienza, quindi è molto probabile che preferiranno un
                       risultato rispetto ad un altro, per motivi che non hanno nulla a che fare
                       con l’efficacia e l’affidabilità. Se la conoscenza deve essere utile alla

                             Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                             costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                             autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                             delle informazioni ivi contenute.
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                    società e se i risultati scientifici devono essere applicati a una vasta
                    gamma di contesti, la faziosità deve essere evitata.
                    Il metodo scientifico offre un approccio obiettivo e standardizzato per
                    progettare e condurre esperimenti e compiere osservazioni.
                    Migliorando, così, i risultati tratti da tali esperimenti e osservazioni.
                    Usando uno standard comune nel loro lavoro, gli scienziati sono certi
                    di poter interpretare i fatti in modo da poter contribuire allo sviluppo
                    della conoscenza oggettiva e anche di minimizzare le influenze
                    personali.
                    In realtà, gli scienziati sono sempre soggetti a commettere dei più o
                    meno significativi errori nell’applicazione del metodo scientifico.
                    Questi errori possono includere errori di misurazione, ignorando dei
                    dati che non supportano le loro ipotesi o usando i risultati di
                    precedenti ricerche non attendibili. Per affrontare il problema, il
                    metodo scientifico promuove scetticismo, anche nei confronti del
                    proprio lavoro (scientifico). Alhazen (considerato uno dei padri
                    fondatori del metodo scientifico) sosteneva che: “Il compito dell’uomo
                    che studia gli scritti di uomini di scienza, se il suo fine è conoscere la
                    verità, è diventare egli stesso nemico di ciò che legge, e … attaccarlo
                    da ogni parte. Dovrebbe, inoltre, dubitare di se stesso mentre conduce
                    l’esaminazione critica, così da poter evitare di cadere nel pregiudizio e
                    nell’indulgenza.” (per vedere altro su Alhazen, vai alla voce
                    corrispondente        di     Wikipedia      al      seguente     indirizzo
                    https://en.wikipedia.org/wiki/Ibn_al-Haytham).
                    Capire il metodo scientifico come processo generale aiuterebbe gli
                    studenti a conoscere le basi del pensiero razionale e cosa significa
                    ‘lavorare come uno scienziato’.

P RESE NTAZI ONE    Nel processo di ricerca/indagine, gli scienziati raccolgono prove
DE TTAGLI AT A
DELL’ ARGOM E NTO
                    empiriche misurabili (osservabili) attraverso l’osservazione o un
                    esperimento basato su un’ipotesi, con lo scopo finale di supportare o
                    confutare una teoria. Generalmente, l’applicazione del metodo
                    scientifico implica diversi passaggi.
                    Step 1. Fare un’osservazione su un fenomeno
                    Step 2. Formulare la domanda di ricerca – essa stabilisce cosa vuole
                    appurare la ricerca
                    Step 3. Inventare una spiegazione provvisoria (la risposta alla
                    domanda di ricerca), chiamata ipotesi. Nelle scienze esatte,
                    l’ipotesi è sotto forma di un meccanismo causa-effetto o una relazione
                    matematica.
                    L’ipotesi è una previsione verificabile o una relazione suggerita (spesso
                    causale) tra fenomeni, che risponde, in maniera provvisoria, alla
                    domanda di ricerca. Può essere formulata come una frase “se…
                    allora”. Qui la parola chiave è “verificabile”. L’ipotesi è fatta per
                    essere verificata e non presuppone verità alcuna.
                    Step 4. Fare previsioni che derivano dalle ipotesi scelte
                          Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                          costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                          autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                          delle informazioni ivi contenute.
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Il metodo scientifico comporta sempre inferenza – servirci di ciò che
già conosciamo per apprendere qualcosa che ancora non conosciamo.
Usiamo come dati empirici ciò che già conosciamo. Ciò che, invece,
vogliamo conoscere è l’insieme delle nostre ipotesi e teorie.
L’ipotesi dovrebbe portare a previsioni che possono essere testate
attraverso l’esperimento o l’osservazione. Queste previsioni
specificherebbero sostanzialmente le prove che dovrebbe essere
trovate al fine di testare o falsificare un’ipotesi. Una buona ipotesi sarà
in grado di creare varie previsioni, permettendoci, così, di testarla in
modo rigoroso.
Le buone ipotesi sono basate sulle variabili. Ogni ricerca dovrebbe
usare almeno 3 tipi di variabili:
Variabile esplicativa (indipendente) – la causa ipotizzata in un
rapporto causa-effetto
Variabile dipendente – il fenomeno che vogliamo spiegare: il
risultato in una relazione causa-effetto
Variabili di controllo – potenziali altre cause dello stesso risultato.
Step 5. Testare le previsioni con osservazioni o esperimenti che
possono essere riprodotti
Gli scienziati, per verificare un’ipotesi, operano una sistematica
comparazione tra i livelli della variabile indipendente e quelli della
variabile dipendente in ogni caso differente, cercando di stabilire se i
cambiamenti nella variabile indipendente (causa) generano
cambiamenti consistenti nella variabile dipendente (effetto). Se
effettivamente è così, allora il test suggerirà che c’è una relazione
causa-effetto.
Step 6. Analizzare i dati e trarre conclusioni con l’intento di
accettare, rifiutare o modificare l’ipotesi
Step 7. Ripercorrere step 4,5 e 6 fino a che non ci saranno
discrepanze tra osservazioni/esperimenti e ipotesi. L’ipotesi
diventa teoria, quando si raggiunge la coerenza.
Una dettagliata conoscenza delle risorse per guidare gli istruttori nel
presentare l’argomento è offerta nell’Annesso 1 .

      Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
      costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
      autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
      delle informazioni ivi contenute.
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GUIDA PER LA       Il tema di questa lezione è caratterizzato da un alto livello di astrazione,
COM UNI CAZI ONE
SCIENTIFICA PER
                   che richiede solide capacità logiche e analitiche. Se la sessione di
GLI I NSEGN ANTI   esercitazione è breve, per gli studenti potrebbe essere difficile cogliere
                   e capire tutto. Presenta il materiale teorico in modo chiaro e semplice,
                   che non lasci spazio ad ambiguità, ma senza sconvolgerne il senso o
                   semplificarlo tanto da renderlo fuorviante. Concentrati sull’uso di
                   esempi. Gli esempi dati nel testo introduttivo sono indirizzati agli
                   studenti con ottime competenze STEM. Se, però, tieni questa lezione a
                   studenti privi di tali competenze, potresti aver bisogno di scegliere
                   esempi dall’aspetto meno scientifico (come il semplice esperimento sui
                   piani di irrigazione; vedi pag. 8 dell’introduzione teorica).
                   -Non essere solo un altro insegnante- non insegnare e basta. Condividi
                   con gli studenti la tua passione per la scienza. Questo, in genere,
                   potrebbe implicare raccontargli come sei approdato alla scienza o
                   perché ti piace fare scienza.
                   -Stabilisci una relazione più intima con gli studenti. Generalmente,
                   questo implicherebbe dire loro qualcosa su di te o fare battute durante
                   l’attività.
                   -Quando è possibile, fa’ esempi che dimostrino quanto la scienza sia
                   importante e quanto influenzi la vita stessa degli studenti. Fa’ ciò anche
                   nella parte teorica (l’attività pratica è tutta incentrata su questo).
                   -Cerca di suscitare curiosità negli studenti verso la scienza- di’ qualcosa
                   sul futuro (In un futuro prossimo, le nostre case saranno
                   completamente diverse…), qualcosa di misterioso (Chissà cosa
                   potremmo scoprire, se iniziassimo a fare ricerche…).
                   -Potresti provare a sfidare i tuoi studenti a ricordare e poi diffondere
                   qualcosa di quello che hanno imparato, divulgando qualche fatto
                   scientifico che non è molto conosciuto o molto strano, inaspettato o
                   semplicemente adatto ad essere condiviso su Facebook (ad esempio,
                   nella parte dove spieghi cos’è un’ipotesi, potresti fare cenno a qualche
                   sorprendente ipotesi di cui hai sentito parlare).
                   -Se fai delle presentazioni, fa’ attenzione a includere immagini e forme
                   (cercando di creare asimmetria nella pagina, per richiamare
                   l’attenzione), piuttosto che un lungo elenco puntato. Delle belle
                   immagini Creative Commons possono essere scaricate da Flickr
                   (https://www.flickr.com/). Quando usi gli elenchi puntati, dedica
                   sempre una slide a solo un concetto o messaggio e non elencare mai
                   più di 5-6 punti. Usa una dimensione carattere che non sia inferiore a
                   28.
                   -Se è necessario utilizzare i grafici, cerca di limitarne l’uso a quelli a
                   bolle (sono più facili da intuire rispetto a quelli a barre), a quelli a barre
                   con solo poche barre, ai grafici a torta o ciambella e sottolinea il
                   messaggio principale usando un carattere maggiore.

                         Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                         costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                         autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                         delle informazioni ivi contenute.
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Scheda di pianificazione della lezione

OBIETTIVO                 Obiettivo chiave: introduci gli studenti al metodo scientifico, ponendo
                          l’accendo sui concetti principali e sul modo e i passaggi per organizzare
                          la                                                                ricerca.

SETTING                   -La lezione può avere un’ottima riuscita in una classe di massimo 25
                          alunni. Durante questa fase, tutti gli studenti rimangono nello stesso
                          spazio, senza formare gruppi o squadre.
                          -Non ci sono particolari requisiti da seguire per l’organizzazione dello
                          spazio
                          -La durata di questa fase è di 45 minuti.

LUOGO                     Aula scolastica
DELL’INTERVENTO/
LEZIONE

POSSIBILE                 Gli studenti universitari possono partecipare all’attività come co-
P ARTE CIP AZIONE
DI STUDENTI
                          relatori (presentando parte dell’intervento). La partecipazione di
UNIVERS I TARI            giovani studenti universitari dovrebbe avere un effetto positivo sugli
NELL’ATTIVITÀ             alunni, poiché allevierebbe la tensione generata dalla difficoltà
                          percepita della materia in esame.

TEMPISTICHE E             Fase        Descrizione della fase                                              Tempo
RIEPILOGO
                          no.                                                                             assegnato
                          1           Benvenuto e Descrizione                                             1 min.
                                      Presentazione del docente
                          2           Spiegare la differenza tra la conoscenza 5 min
                                      scientifica e non scientifica.
                                      Presentazione del docente
                          3           Il metodo scientifico: dallo step 1 al 3                            5 min.
                                      Presentazione del docente
                          4           Il metodo scientifico: dallo step 4 al 7                            24-29 min
                                      Presentazione del docente
                          5           Dibattito e domande di chiarimento                                  10-15 min

                                 Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                                 costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                                 autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                                 delle informazioni ivi contenute.
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Scheda dell’attività pratica/ sperimentazione

OBIETTIVO                Obiettivo chiave: consentire agli studenti di applicare il metodo
                         scientifico in autonomia, sviluppando una relazione su come risolvere
                         e identificare i problemi.

SETTING                  -da 10 a 25 alunni (una normale classe) organizzati in gruppi di 5 o 7.
                         Ogni gruppo prova a identificare un problema e poi fornirne una
                         spiegazione e soluzione possibili. In alternativa, può essere presentato
                         (presumibilmente dal docente) lo stesso problema a tutti i gruppi e
                         nella fase successiva ogni gruppo lavora sulla spiegazione.
                         - Lo spazio dovrebbe essere diviso in modo che i diversi gruppi
                         possano lavorare a una distanza tale tra di loro per poter essere
                         produttivi e comodi. Il docente dovrebbe raggiungere facilmente tutti i
                         gruppi. Se questi sono in stanze separate, le stanze dovrebbero essere
                         vicine fra di loro.
                         -Idealmente, dovrebbe essere assegnato almeno un facilitatore a ogni
                         gruppo (il compito del facilitatore è adatto agli studenti universitari e
                         agli insegnanti che accompagnano i gruppi di studenti).
                         -La durata di questa fase è di minimo 45 minuti.

LUOGO E                  Luogo: aula scolastica
M ATE RI ALE
                         Materiale: lavagna a fogli mobili, fogli, penne e possibilmente post-it
                         per organizzare il lavoro nei gruppi; le lavagne mobili sono necessarie
                         per l’ultima fase.
                         Per sessioni di esercitazione più lunghe, gli studenti potrebbero essere
                         incoraggiati a lavorare su presentazioni elettroniche per le loro
                         soluzioni o relazioni scritte. É necessario che ci sia almeno un
                         computer o tablet per gruppo.

POSSIBILE                Gli studenti universitari possono prendere parte all’ attività come
P ARTE CIP AZIONE
DI STUDENTI
                         facilitatori di gruppo. È importante che siano stati precedentemente
UNIVERS I TARI           preparati per l’implementazione dell’attività, così da sapere cosa fare e
NELL’ATTIVITÀ            per poter facilitare il lavoro e l’interazione fra i gruppi di studenti di
                         scuola                                                         secondaria.

CONTENUTO                Durante questa fase gli studenti partecipanti sono incoraggiati a
DELL’ATTIVITÀ
P R ATI C A
                         identificare un problema che la loro comunità si trova ad affrontare o
                         che affronterà in un futuro prossimo e valutare come il metodo
                         scientifico possa aiutarli a capire e rispondere al problema.
                         Il problema potrebbe riguardare questioni ambientali, come la
                         riduzione delle emissioni di carbonio; un lago altamente inquinato;
                         disastri naturali e come questi possano essere evitati o addirittura
                         predetti; e la sanità pubblica nelle scuole (come ridurre la propagazione
                         dell’influenza nei mesi invernali), etc.

                               Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                               costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                               autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                               delle informazioni ivi contenute.
13

                L’idea di base è che gli studenti affrontino il problema utilizzando il
                metodo scientifico, ad esempio individuando dei modi, per
                comprendere e possibilmente risolvere il problema, che siano
                modellati sulla forma di ipotesi testabili.
                É richiesto agli studenti di creare una breve relazione/piano di lavoro
                su come affronterebbero il problema in un modo che sia in linea con il
                metodo scientifico. Questa relazione può essere sia orale che scritta, a
                seconda del tempo assegnato per l’esercitazione. La relazione orale
                deve essere sotto forma di una breve presentazione, in cui sia
                preferibile usare la lavagna a fogli mobili per illustrare e sviluppare
                idee. La relazione scritta potrebbe prendere la forma di una proposta
                fatta alle autorità locali; un articolo per la stampa locale; o una
                presentazione con slide.
                Vedi Annesso II per il modello di attività pratica: Bullismo a scuola
                (scienze sociali).

TEMPISTICHE E   Fase        Descrizione della fase                                              Tempo
RIEPILOGO
DELL’ATTIVITÀ
                no.                                                                             assegnato
P R ATI C A
                1           Sintesi                                                             3-5 min.
                            Il docente deve comunicare agli studenti
                            l’obiettivo dell’attività e come dovranno
                            attuarlo. Gli studenti devono capire cosa gli
                            viene richiesto di fare.
                            Il docente dovrebbe concentrarsi sul
                            presentare il piano di lavoro, soffermandosi
                            su come seguire i passaggi del metodo
                            scientifico.
                2           Descrizione di un problema del mondo                                Up to 5
                            reale da affrontare                                                 min.
                            O
                            Coinvolgere gli studenti in dibattiti per
                            trovare una soluzione ad un problema
                            comune
                            O
                            Dare del tempo a ogni gruppo per
                            stabilire il problema da voler affrontare
                            Nota: coinvolgere gli studenti in dibattiti
                            per stabilire un problema comune può
                            richiedere molto tempo. Gli istruttori
                            sono tenuti a prendere in considerazione
                            questo aspetto in fase di pianificazione
                            dell’attività.
                3           Formazione del gruppo                                               2 min.

                       Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                       costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                       autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                       delle informazioni ivi contenute.
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4        Lavorare in gruppi                                                  15 min.
         Il personale universitario/gli studenti o gli
         insegnanti accompagnatori attuano come
         facilitatori. Il docente lavora, a turno, con
         ogni gruppo.
5        Presentazione dei risultati di ogni gruppo Up to 5
         La presentazione dovrebbe porre l’accento su min. per
                                                        gruppo,
         ipotesi alternative, il test di verifica e le
                                                        max. 10
         soluzioni proposte (se pertinenti). Gli
                                                        min. in
         studenti dovrebbero essere incoraggiati a
         presentare del materiale visivo (presentazioni totale
         elettroniche o disegni su lavagna a fogli
         mobili).
6        Riflessioni e discussione                                           10 min.
         Il docente invita gli studenti di scuola
         secondaria a riflettere su come hanno
         compreso e usato il metodo scientifico. Gli
         studenti sono anche invitati a giudicare i
         risultati degli altri gruppi sulla base del
         metodo scientifico.

    Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
    costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
    autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
    delle informazioni ivi contenute.
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Annex I: Knowledge Resource

                                THE SCIENTIFIC METHOD
                 Editor: Gergana Cisarova-Dimitrova, European Center for Quality, Bulgaria

 SCIENTIFIC KNOWLEDGE VS. NON-SCIENTIFIC KNOWLEDGE

                                  “Smart people (like smart lawyers) can come up with very good explanations for
                                  mistaken points of view."
                                  Richard Feynman, Physicist
 In order to understand the scientific method, we first need to consider the non-scientific way of
 gaining knowledge. All of us – scientists and non-scientists – need knowledge. All of us need to
 “know” things in our daily lives. We all decide, several times a day, that something is true or false.
 The difference between the scientists and the non-scientists is the source of knowledge and the
 process through which knowledge is gained. A scientist and a non-scientist would typically need
 very different “proofs” and would typically go through a very different reasoning process before
 they accept an explanation or a statement as true or false.
 Non-scientists use many sources of knowledge but most of them – such as beliefs and intuition –
 are subjective, unverifiable, ineffective and sometimes plain wrong. Suppose Anna strongly
 believes that eating one apple per day will keep her healthy. She wants to prove that this is indeed
 true. What would be a solid proof?
 Surely, her personal belief is not any proof at all. Indeed, her classmate Peter thinks that apples
 contain too much sugar and are not so good for health. Instead, he believes he should eat
 broccoli to be healthy. Who is right?
 Anna and Peter decide to collect the opinions and beliefs of others, count them, and so find if there is a
 consensus on the apple-broccoli dilemma. They go around school asking other students what they
 think. If they find out that more students believe apples are healthier, does this consensus prove
 that Anna is right? Probably not. How will Anna explain why some people nevertheless believe
 broccoli is healthier? How will Anna and Peter know when they have counted enough opinions
 to now conclude that they know the truth? And why would they ask only students; should they
 not ask also teachers, parents or even passers-by?
 Anna and Peter therefore decide to look for the opinion of “knowledge authorities”. They both sit
 on the Internet looking for articles from doctors, nutrition experts or public health officials. Is
 this a good way to find evidence for their claims? Not really. While Anna finds 100 articles
 praising the health benefits of apples, Peter finds other 100 articles that say similar things about
 broccoli. Experts, politicians and other knowledgeable individuals (or institutions) that claim to
 be “knowledge authorities” usually have more information and experience but they may also have
 a personal stake in getting their view to be accepted. For example, how can we be sure that the
 article that praises the health benefits of apples has not been sponsored by a big company that
 wants to convince people to buy more apple juice? To make things worse, even widely accepted
 “authoritative” views often turn out to be wrong. Let us not forget that for centuries everyone –
 including the world’s brightest minds – claimed that the Earth was the center of the universe.
 Anna and Peter agree to look for stronger evidence by making casual observations. Anna (who has
 been eating an apple a day) observes that during the last one year she was ill less often than Peter
 (who has been eating broccoli every day). She claims on this basis to have solved the apple-
 broccoli dilemma. Peter disagrees and claims that Anna has selected her observations so that they
 would prove her belief. Peter says Anna has counted only the times when they were so sick that

                                     Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                                     costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                                     autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                                     delle informazioni ivi contenute.
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   they had to stay in bed and skip classes, but she has overlooked the number of times when they
   felt unwell but did not skip classes. He says she has also conveniently disregarded the fact that
   Peter lives in a bigger family and is thus in close contact with more people who can transmit a
   virus. If Peter had to fight more viruses than Anna during the year, then apples and broccoli were
   never on an even playing field. Anna has also forgotten that she regularly takes vitamin
   supplements while Peter doesn’t. Could these supplements have helped apples improve her
   health?
   Still unable to agree on who is right, Anna and Peter decide to use informal logical reasoning to
   support their claims. Peter refers to the Vitamin C content of apples and broccoli and reasons
   that broccoli is better because it has more Vitamin C, which is known to be good for health.
   Anna counter-reasons that apples have phytonutrients and flavonoids, which bring their own
   health benefits. In fact, such informal reasoning would always be prone to a great number of
   fallacies and inconsistencies. There may be fruits and vegetables with better vitamin and mineral
   content scores than apples and broccoli. There are many different vitamins and minerals that
   have been associated with improved health and the health benefits of their combination in apples
   or broccoli may be impossible to measure through “reasoning”. Anna and Peter may also fail to
   account for many other factors such as the absorption rate of minerals and vitamins from apples
   and broccoli. There is no direct causality between a higher intake of a particular vitamin or
   mineral and general health, etc.
   This – initially simple – example shows the complexity of the knowledge gaining process. Casual
   observation can be a good place to start when looking for clues about phenomena that interest
   us. Logical reasoning is also a good place to start when finding possible explanations. But neither
   casual observation nor logical reasoning alone are enough for gaining reliable, consistent and
   unbiased knowledge. How then, could humankind ever get an accurate representation of the
   world and accurate understanding of the phenomena around us?

   S CIE NCE AND THE S CIE NTI FIC M E THOD

                                  “Truth has nothing to do with the conclusion, and everything to do with the
                                  methodology.”
                                  Stefan Molyneux, podcaster and YouTuber
   During the process of research, scientists collect measurable empirical (observable) evidence
   through observation or an experiment based on a hypothesis, with the ultimate aim to support
   or contradict a theory. The application of the scientific method usually involves several steps.
 Step 1
   Making an observation about a phenomenon

 Example
   The scientific world has observed that the number of children diagnosed with autism has been
   increasing dramatically since the 1990s. In the 1970s and 1980s, around one in 2,000 children was
   diagnosed with autism spectrum disorder. In contrast, 2018 data released by the Center for
   Disease Control and Prevention suggests that 1 in 59 children in the US have autism.
 Step 2
   Asking the research question – determine what you want to know
   Scientists have to follow certain rules when defining their research question:
            The research question should concern something that is important in the real world
                                     Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                                     costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                                     autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                                     delle informazioni ivi contenute.
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             Even if the research question relates to some important real-world phenomenon, it
              always needs to also make a contribution to existing scientific knowledge. This ensures
              that the efforts of the individual scientist are part of the collective scientific endeavor
              that helps the development of humankind. It also ensures that scientists are aware of
              what others have done before them
             The research question should better avoid normative questions and questions that
              depend on particular cultural values1
             The research question should be specific and concrete. If initially the research
              question is too broad, it is advisable to divide it in elements, focus it and narrow it
              down.
 Example
   In our example, having observed the increasing rate of autism diagnosis among children,
   researchers are trying to answer an important question: What is causing this increase?
 Step 3
   Inventing a tentative explanation of the observation (the answer to the research
   question), called a hypothesis. In the exact sciences, the hypothesis often takes the form of a
   causal mechanism or a mathematical relation.
   A hypothesis is a testable prediction or a proposed (usually causal) relationship between
   phenomena that tentatively answers the research question. It can be formulated as a
   “if…then…” statement. A key word here is “testable”. The hypothesis is meant to be tested and
   carries no assumption of truth.
 Example
   In our example, while scientists are still grappling with the explanation, they have already
   formulated several hypotheses, including:
       -    The incidence of autism is rising due to an environmental cause, such as exposure to
            pesticides or mercury
       -    The incidence of autism is rising due to the increasing ages of mothers and fathers,
            related to the fact that people nowadays delay childbearing until they are older
       -    The incidence of autism is not rising; it is only the incidence of diagnosis that is rising.
            Children nowadays are not more likely to be autistic; they are simply more likely to be
            diagnosed with autism than they were before. The rise in the incidence of diagnosis is
            related to increased awareness of the condition, increased medical surveillance and
            broadening of the definition of autism.
                For advanced or ambitious students
                                                                                          “This isn’t right. It isn’t even wrong”
                                                                                           Attributed to Wolfgang Pauli, physicist
                A hypothesis is only scientific if it complies with two important requirements:
                          The hypothesis has to be empirically testable: it should be possible
                           to collect empirical or physical evidence or observations that will either

   1 This requirement has been disputed in the social sciences. However, for mainstream social science research, this
   still remains a sensible rule.

                                         Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                                         costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                                         autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                                         delle informazioni ivi contenute.
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                          support or contradict the predictions derived from this hypothesis
            Example
              In the example above, a working hypothesis is that the mother’s exposure to
              pesticides during pregnancy is increasing the child’s risk of developing autism. The
              researchers, focusing on a manageable number of research participants (mothers and
              their children), have made sure that they can collect data on the location of the
              mothers’ homes, the location of pesticides application sites, the types of pesticides
              applied and the timing and frequency of their application, as well as the medical data
              on the children. A hypothesis for which no concrete empirical evidence could be
              collected would not be a good one. For example, if we hypothesize that mothers
              who worry a lot during pregnancy are more likely to have children with autism, we
              would find ourselves unable to generate objective empirical evidence to determine
              how much each mother worried during pregnancy and thus the research would be
              questionable.
                       The hypothesis should be falsifiable: The hypothesis should be
                        formulated in such a way that it can in principle be rejected through
                        empirical research or experiments. If it is not possible to reject a
                        hypothesis, then it does not allow scientists to test it and it cannot
                        contribute to the advancement of science. A hypothesis that is able to be
                        wrong would be precise and narrow. Hypotheses that contain truisms,
                        broad statements, tautological statements, normative assertions or
                        statements derived from values and beliefs, do not have a place in
                        science.
            Example
              Let us assume that our hypothesis is: “No human being can live forever”. Anyone
              trying to disprove our hypothesis will need to observe all human beings forever. So,
              falsifying this statement will take forever. In fact, proving this statement is also not
              possible because we can only point to lack of evidence that someone has ever lived
              forever. But, again, in order to be sure that this lack of evidence proves our
              statement, we have to observe all human beings forever. While it is in all probability
              true, this hypothesis does not belong to science. It is not a matter of investigation or
              research.
              A falsifiable hypothesis can read for example: “Human beings die before they reach
              the age of 130 years”. To prove it, we can examine life expectancy statistics and
              show that all people for whom statistics is available died before the age of 130. As
              soon as someone finds a human being who is 131 years old, this hypothesis will be
              proven wrong. Like with the unfalsifiable statement above, we will never be able to
              prove this falsifiable statement with absolute certainty because we cannot have
              statistics for all people who have ever lived and will ever live in the future. But the
              hypothesis can be regarded as belonging to science and as a valid one, because it has
              never been disproved even though it can be disproved.

 Step 4
   Making predictions derived from the chosen hypothesis

                                   Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                                   costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                                   autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                                   delle informazioni ivi contenute.
19

   The scientific method always involves inference - using what we already know to learn something
   that we do not yet know. What we already know we use as empirical data. What we want to know
   is the subject of our hypotheses and theories.
   The hypothesis should lead to predictions that we can test through experiment or observation.
   These predictions would basically specify the evidence that we need to find in order to prove or
   falsify a hypothesis. A good hypothesis will be able to generate many predictions, and it will be a
   good one because it will allow us to test it rigorously (KKV 1994: 11-19).
 Example
   In our example, one of the alternative hypotheses is that the mother’s exposure to pesticides
   during pregnancy is increasing the child’s risk of developing autism. If the hypothesis is valid, we
   would expect that the children of mothers who lived near agricultural areas where pesticides were
   used would be more likely to be diagnosed with autism than the children of mothers that lived in
   environmentally clean areas or in cities. Moreover, we would expect that the closer the homes of
   the mothers are to the pesticide area, the higher the incidence of autism among their children will
   be.
        For students interested the social sciences
     => Additional example
        The ‘democratic peace theory’ hypothesizes that democratic countries rarely or never go to
        war with each other, but are likely to go to war with non-democratic countries. In order to
        prove or disprove this hypothesis, we need to collect historical data about the incidence of
        war. For the data to support the hypothesis, it should for example show:
                  a very low rate of incidence of armed conflict between democratic countries
                   and a relatively high rate of incidence of armed conflict between non-
                   democratic and democratic countries
                  countries have been less likely to engage in armed conflict with another
                   democracy during the periods when they were governed as a democracy and
                   more likely to do it during the periods when they were not democracies.
        If actual historical data fits these predictions, the hypothesis would be supported. If actual
        historical data contradicts these predications, the hypothesis would be rejected.

 Step 5
   Testing the predictions by observations or experiments that can be reproduced
   Step 6
   Analysing the data and drawing conclusions with the goal to accept or reject the
   hypothesis or to modify it

       Variables
   Good hypotheses are based on variables. The variable is the aspect of reality that we study. Every
   research should make use of at least three types of variables:
             Explanatory (independent) variable – the hypothesized cause in a causal
              relationship
             Dependent variable – the phenomenon that we want to explain: the outcome in a
              causal relationship
                                    Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                                    costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                                    autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                                    delle informazioni ivi contenute.
20

          Control variable(s) –potential other causes of the same outcome. We will discuss
           them below.
         For advanced or ambitious students
         Good research would consider not just the dependent, independent and control
         variables, but also:
                   Intervening variable(s) – phenomena that are an inextricable part of the
                    causal explanation. The problem with these phenomena is that they bring
                    additional complexity as they may be affected by other causes, too.
                   Condition variable(s) – phenomena that are prior conditions for the causal
                    relationship to happen (van Evera, 1997: 11)
     Example
         Assume that we hypothesize the following: “Large national markets bring economies of
         scale which increase the profit of foreign investors. In this way, large market size
         contributes to attracting more foreign direct investment in the national economy”. The
         independent variable here is market size. It is the cause of changing levels of foreign
         direct investment. The level of foreign direct investment in the country is the dependent
         variable. Economies of scale will be an intervening variable (they are part of the
         explanatory mechanism). At the same time, there are several preconditions for the causal
         relationship to work, e.g. stable political situation in the country, country’s openness to
         international trade and investment, etc. If those preconditions were not met, most
         foreign investors would not invest in the country regardless of the size of its market.

     Data
Data always relates to the variables that we have chosen to study. The variable is a measurable
concept constructed by the researcher, and it is called “variable” because it will take different
values in different cases (van Evera, 1997: 10). In quantitative research, these values would be
numeric, such as size, distance, share, degree, etc. In qualitative research, the values can be
descriptive (e.g. level of development, degree of dependence, category or type). In both styles of
research, however, it holds that researchers should avoid variables that are difficult to measure or
observe2.
Scientists collect data by recording the different values of the variables in a preselected number of
cases. Depending on what they are studying, the cases could be individuals, cells, physical
substances, countries, firms, economic sectors, geographical regions, cities, time series, events,
etc. (KKV 1994, 51). The data can be collected by observation of what is happening in the real
world or by conducting experiments. What is important is that the chosen cases are relevant to
the phenomenon that scientists are examining and that they are sufficient in number. The
number of cases is crucial for judging the validity of the conclusions because a hypothesis that
holds in a small number of cases is more likely to be wrong than a hypothesis that holds in a large
number of cases.

2 Social science research faces much more serious issues of measurability and observability of the variables than
research in the natural sciences. Social science research involves studying variables that are not directly observable and
cannot be measured directly or quantified (ideological or religious beliefs, perceptions of policymakers, consumer
preferences, etc.). In such situations, it is the task of the researchers to come up with an observable or measurable
indicator (a manifestation) of the phenomenon they study (e.g. ideological beliefs in the society can be determined
through voting patterns, perceptions of policymakers can be determined on the basis of their public statements or
interviews, etc.). Tacking this issue is an essential part of the work of the social scientist.

                                         Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                                         costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                                         autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                                         delle informazioni ivi contenute.
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        Using data on the dependent and the independent variables to test the hypothesis
   In order to test a hypothesis, scientists make a systematic comparison between the levels of the
   independent variable and the levels of the dependent variable in each different case, trying to
   determine whether changes in the independent variable (the cause) are bringing a consistent change in the
   dependent variable (the outcome). If this is indeed the case, then the test would suggest that there is a
   causal relationship.
   It is important that the research or the experiment is constructed so that the values of the
   independent variable change across the cases. If the independent variable remains the same, it
   would be impossible to show that it is causing the outcome. However, if the dependent variable
   (the outcome) changes across cases in which the independent variable (the cause) remains the
   same, this means that something else is causing the outcome.
 Example
   In our example, several studies have been carried out in which researchers used pesticide-use
   reports and compared autistic children with non-autistic children, noting whether their mothers
   lived near agricultural chemical application sites or not. The participants have been categorized
   into zones depending on the distance between the mother’s home and the application site or
   depending on the types of pesticides applied (see for example, Shelton et al. 2014; Samson, 2007).
   The units they studied were a particular number of children, some of whom were diagnosed with
   autism and others who were not diagnosed with autism. The dependent variable was “diagnosis
   of autism”. The independent variable was “exposure to pesticides during prenatal development”
   (measured by the distance between the home of the mother to a pesticide application site and the
   frequency of pesticide application).
   The hypothesis would be strongly supported if it turns out that within the group of autistic
   children, most of the mothers lived near a pesticide application site, while within the group of
   non-autistic children most of the mothers lived far from such a site. The stronger the association,
   the more substantial the impact of the independent variable would be. If within the autism group
   90% of the mothers lived near a pesticide application site, then the impact of pesticides can be
   argued to be very strong. If within the autism group only 60% of the mothers lived near a
   pesticide application site, then the impact would not be that strong.
              For the curious
              In our example, most of the studies concluded that the children of mothers who lived
              near agricultural chemical application sites had higher risk of autism. For example, one
              of the studies has concluded that pregnant women who live within 1.5 km of
              agricultural land where chemical pesticides are applied experience a 60% increased risk
              of having an autistic child or a child with developmental delay. The risk was shown to
              be higher the closer the mother lived to an application site. Different types of
              pesticides were shown to have different effects, also depending on when during the
              pregnancy the exposure happened: organophosphates exposure during the last 3
              months of pregnancy and chlorpyrifos exposure in the 4th, 5th and 6th month of
              pregnancy were shown to be most closely associated with increased risk of autism
              (Shelton et al., 2014).

              For students in the natural or exact sciences
              In the natural or exact sciences, researchers often use controlled experiments to test
              the hypothesis. In a controlled experiment, the researcher essentially manipulates the

                                      Il sostegno della Commissione europea alla produzione di questa pubblicazione non
                                      costituisce un'approvazione del contenuto, che rifletteesclusivamenteil punto di vista degli
                                      autori, e la Commissione non può essere ritenutaresponsabileper l'uso che può essere fatto
                                      delle informazioni ivi contenute.
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