When Ancient Epistemology Meets Augmented Reality: Designing a STEM–Catur Pramana Digital Pop-Up Book for Elementary Science

Nelle classi di tutta l'Indonesia, le lezioni di scienze si affidano spesso pesantemente a libri di testo pieni di parole e immagini piatte e bidimensionali. Sebbene questo approccio insegni i fatti, può avere difficoltà a rendere concreti i concetti astratti o a mostrare agli studenti come funziona realmente il pensiero scientifico. Allo stesso tempo, gli educatori sono sempre più interessati a come la cultura locale possa aiutare gli studenti a connettersi con le materie scolastiche. Nell'isola di Bali, dove la filosofia induista modella la vita quotidiana, esiste un modo tradizionale di intendere come sappiamo cosa sia vero. Questo sistema, noto come Catur Pramana, suddivide la conoscenza in quattro percorsi distinti: l'osservazione diretta attraverso i sensi, l'inferenza logica, il confronto con ciò che è già noto e la fiducia nelle testimonianze attendibili di esperti o testi. La domanda posta dai ricercatori era se questi antichi modi di conoscere potessero fare più di essere solo contenuti culturali interessanti; potrebbero essi effettivamente strutturare il modo in cui i bambini apprendono la scienza moderna?

Un team di ricercatori provenienti da università di Bali e dell'Indonesia ha deciso di rispondere a questo quesito costruendo un nuovo tipo di strumento didattico. Hanno progettato un libro pop-up digitale che combina scienza, tecnologia, ingegneria e matematica con i quattro modi tradizionali di conoscere. Invece di trattare la cultura come un argomento separato da memorizzare, hanno utilizzato la filosofia come scheletro per l'intera lezione. Ad esempio, quando gli studenti imparano sulla crescita delle piante, vengono guidati nell'osservare direttamente le piante, il che si allinea al percorso tradizionale della percezione diretta. Quando costruiscono un piccolo modello di serra, stanno praticando l'ingegneria confrontando il proprio lavoro con una guida visiva, rispecchiando il percorso del confronto. Quando usano strumenti per misurare la crescita o trarre conclusioni sul motivo per cui un germoglio si piega in una certa direzione, stanno interagendo con la tecnologia e l'inferenza. Infine, il libro fornisce spiegazioni chiare e video da fonti attendibili, rappresentando il percorso della testimonianza. Per rendere queste lezioni vivaci, il team ha aggiunto la realtà aumentata, una tecnologia che permette agli studenti di puntare un dispositivo verso la pagina per vedere oggetti tridimensionali fluttuare davanti a loro, consentendo loro di esaminare elementi come semi o forze da ogni angolazione.

I ricercatori hanno seguito un processo accurato per creare e testare questo libro. Hanno prima costruito un prototipo senza le funzioni di realtà aumentata e lo hanno testato in quattro scuole elementari pubbliche a Bali. Ottantasei studenti e quindici insegnanti hanno utilizzato il libro durante le lezioni regolari, dove l'insegnante proiettava le pagine su uno schermo e guidava la classe attraverso le attività. Dopo questa prova, il team ha raccolto feedback per migliorare il design, aggiungendo gli elementi tridimensionali della realtà aumentata e unificando lo stile visivo con una mascotte coerente vestita con abiti tradizionali balinesi. Questa versione finale è stata poi revisionata da sei esperti: tre specialisti in educazione scientifica e curricolo, e tre esperti in media digitali e tecnologia. Gli esperti hanno controllato se la scienza fosse accurata, se il libro si adattasse al programma scolastico e se la tecnologia funzionasse fluidamente. Hanno anche valutato quanto bene il libro integrasse i quattro modi tradizionali di conoscere con le quattro materie principali dello STEM.

I risultati hanno dimostrato che il design era un successo promettente, sebbene non privo di aree che necessitavano di miglioramento. Gli esperti hanno valutato il libro finale come moderatamente valido, il che significa che era un prodotto solido e utilizzabile. Sono rimasti particolarmente colpiti dal design visivo, notando che i colori, il layout e il testo erano facili da leggere e attraenti. Gli insegnanti e gli studenti che avevano testato il prototipo precedente hanno inoltre trovato il libro pratico e coinvolgente. La maggior parte degli studenti ha riferito di aver gradito l'uso del libro e di essersi sentita motivata ad apprendere, mentre gli insegnanti hanno trovato facile la gestione delle lezioni. Tuttavia, gli esperti hanno anche evidenziato specifiche debolezze. Hanno ritenuto che il libro non si allineasse perfettamente con la struttura ufficiale del programma scolastico e che le parti del libro che richiedevano agli studenti di fare progettazione ingegneristica o lavorare con schemi matematici fossero le meno sviluppate. Inoltre, la stabilità degli oggetti tridimensionali della realtà aumentata è stata valutata più bassa rispetto ad altre caratteristiche, suggerendo che la tecnologia a volte faticasse a rimanere stabile sui dispositivi utilizzati nelle scuole.

Lo studio conclude che è possibile utilizzare un sistema di conoscenza locale e antico per organizzare il modo in cui i bambini apprendono la scienza moderna, piuttosto che usarlo solo come una storia o un dato di sfondo. I ricercatori hanno scoperto che accoppiare i quattro modi balinesi di conoscere con scienza, tecnologia, ingegneria e matematica ha creato un'esperienza di apprendimento coerente che insegnanti e studenti hanno trovato utile. Tuttavia, essi avvertono con cautela che questo studio ha solo dimostrato che il design era fattibile e pratico; non ha misurato se il libro abbia effettivamente migliorato i punteggi dei test degli studenti o approfondito la loro comprensione dei concetti scientifici. Le funzioni di realtà aumentata, che erano la parte più innovativa del progetto, non sono state testate completamente con gli studenti in classe perché la prova è avvenuta prima che venissero aggiunte. I ricercatori suggeriscono che il lavoro futuro dovrebbe concentrarsi sul perfezionamento delle attività di ingegneria e matematica, sull'assicurarsi che la tecnologia funzioni in modo affidabile sui dispositivi scolastici e sul testare il libro con studenti in grado di operarlo autonomamente in piccoli gruppi. In definitiva, questo lavoro offre un nuovo percorso per l'istruzione, mostrando che il modo in cui una cultura intende la verità può aiutare a dare forma alla struttura stessa di una lezione di scienze.