Stem, una sfida per l'Italia

La necessità di investire in formazione scientifica

Con circa 29 laureati ogni 100 giovani tra 25 e 34 anni, l’Italia è il penultimo paese dell’Unione europea per quota di laureati. Un dato che, pur in crescita (erano il 21,1% nel 2011), è ancora lontano dalla media europea (40,5%) e superiore solo a quello della Romania (24,9%).

In Italia pochi laureati e pochi in materie scientifiche.

È in questo quadro generale che deve essere osservata la quota di giovani laureati in materie scientifiche, anch’essa molto distante dalla media europea. A livello Ue, sono circa 21 ogni 1.000 i giovani laureati in materie come scienze, matematica, informatica, ingegneria. In Italia sono 16,4 ogni mille persone tra 20 e 29 anni. Una proporzione distante dalla media Ue, ma soprattutto dal livello dei maggiori paesi europei.

In Francia e nel Regno Unito sono oltre 25, in Germania 24,4 e anche in Spagna e Polonia superano quota 20. Come per l'indicatore generale sulla percentuale di tutti i laureati, anche la quota di quelli Stem è progressivamente cresciuta nel nostro paese.

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Fino al 2016 erano stabilmente sotto quota 14%, per poi crescere attorno al 15% (2017 e 2018) fino al 16,4% attuale. Un incremento che tuttavia non riesce ancora a colmare il divario rispetto agli altri maggiori paesi europei. Rispetto al 2016 la Francia ha segnato un aumento di 2 punti, il Regno Unito 3,6, la Germania oltre 4.

La bassa quota di laureati in materie collegate con le scienze teoriche e applicate chiama in causa due aspetti.

Un approccio nuovo alle Stem può suscitare passione e interesse negli studenti.

In primo luogo, la necessità di appassionare e interessare i ragazzi alle discipline scientifiche. Una bassa quota di laureati in queste materie è infatti solo il sintomo conclusivo di un percorso di studi in cui troppo spesso vengono rigettate, perché percepite come troppo teoriche, astratte o lontane dalla vita quotidiana. In questo senso l'approccio Stem si pone prima di tutto come un nuovo metodo didattico in grado di avvicinare - fin dall'infanzia - alla scienza attraverso le sue applicazioni concrete. Con un metodo laboratoriale, interattivo e caratterizzato dalla cooperazione con i compagni e l'insegnante.

-13 il calo del punteggio degli studenti italiani nelle prove di scienze Ocse-Pisa tra 2015 e 2018. Si tratta di uno dei cali maggiori tra i paesi partecipanti.

L'altro aspetto da tenere presente è una conseguenza del precedente. Ovvero la necessità di migliorare gli apprendimenti degli studenti nelle materie scientifiche. Se pochi giovani arrivano a laurearsi in questi campi, è essenziale intervenire sulle lacune che possono svilupparsi lungo il percorso di studi, dalle primarie alle superiori. Si tratta di un elemento centrale per il nostro paese, difatti messo al centro anche dal piano nazionale di ripresa e resilienza.

(...) la nostra scuola primeggia a livello internazionale per la forte base culturale e teorica. Senza perdere questa eredità, occorre investire in abilità digitali, abilità comportamentali e conoscenze applicative.

- Piano nazionale di ripresa e resilienza (2021)

L'importanza di tenere insieme la preparazione umanistica e artistica con la conoscenza di scienze e tecnologie.

Questo documento, cui saranno improntate le politiche pubbliche dei prossimi anni, traccia una diagnosi complessiva del nostro sistema educativo. Cui viene riconosciuto - anche nel confronto internazionale - il ruolo nella formazione complessiva degli studenti. Con la necessità in parallelo di investire nell'apprendimento di competenze scientifiche, anche dal lato applicativo, nelle abilità digitali e nelle nuove competenze necessarie per una società in costante trasformazione tecnologica.

Esigenze con cui l'approccio Stem si concilia perfettamente. Sia perché si caratterizza per un metodo didattico innovativo, in grado di consentire una multidisciplinarietà trasversale alle diverse materie. Sia perché pensato proprio per conciliare l'apprendimento teorico con lo sviluppo di competenze pratiche. Integrando una solida preparazione culturale con capacità quali problem solving, abilità numeriche, mentalità scientifica.

Ma qual è l'attuale livello di competenze degli studenti nelle materie scientifiche?

La competenze scientifiche nel confronto internazionale

La bassa quota di laureati in discipline come matematica, informatica, scienze e ingegneria ha la sua radice in un livello di apprendimento inferiore in queste materie rispetto alle medie internazionali, a partire dalla scuola.

Tra i 15enni, il dato italiano è molto distante dalla media Ocse in scienze (468 Italia, 489 paesi Ocse), mentre è sostanzialmente allineato in matematica. Se però si isolano solo i membri Ocse europei, la distanza appare più ampia. In questo contesto l'Italia è terzultima nei test di scienze e tra le ultime 7 in matematica.

In scienze il dato italiano (468 punti) è molto lontano dai maggiori paesi europei, come Regno Unito (505), Germania (503), Francia (493). Uscendo dal confronto continentale, la distanza appare ancora più ampia con altri membri Ocse quali Giappone (530 punti), Corea del Sud (519), Canada (518).

21 punti di distanza dell'Italia dalla media Ocse in scienze.

Nei test di matematica, il risultato medio italiano (487 punti) è inferiore a quello di Regno Unito (502), Germania (500) e più vicino a quello francese (495). Allargando il confronto ai paesi extra-europei, Giappone e Corea del Sud sono ancora ai primi posti con rispettivamente 527 e 526 punti.

In entrambe le discipline quindi il dato italiano è più basso rispetto a quello conseguito dai partner. A cambiare molto, tuttavia, è l'andamento nel tempo. Per quanto riguarda la matematica, il punteggio medio nel nostro paese è aumentato tra il 2006 e il 2009, per poi rimanere stabile dopo il 2009. Alla fine degli anni 2000 è stato quindi recuperato parte del grande divario che ci separava dagli altri maggiori paesi Ue.

Una distanza ancora non azzerata ma comunque inferiore a quella registrata nei test di scienze. In questo ambito si è assistito ad un netto peggioramento nel corso degli anni. Se tra 2006 e 2012 il livello di competenza era cresciuto nel nostro paese di quasi 20 punti (da 475 a 494) negli anni successivi tale miglioramento non si è consolidato come avvenuto per la matematica.

In una tendenza al calo che riguarda anche altri paesi, spicca il dato italiano: -26 punti tra 2012 a 2018, di cui 13 persi dal 2015. Nel confronto Ocse si tratta di uno dei decrementi più ampi registrati.

A ciò si aggiunga che in Italia solo il 3% degli studenti sono top performer in scienze, contro una media Ocse del 7%. Si tratta della quota di giovani che raggiunge i livelli massimi nei test (5 e 6). Chi li raggiunge è in grado di applicare in modo creativo e autonomo le conoscenze scientifiche a una grande varietà di situazioni, anche non familiari. Ovvero le caratteristiche cruciali di un approccio innovativo alle Stem.

In Italia la separazione tra materie umanistiche e scientifiche resta forte.

Le difficoltà di introdurre questo tipo di approccio si possono rilevare anche attraverso un altro dato. Solo il 26,7% dei top performers in lettura lo sono anche in matematica e scienze. Questo significa che gli studenti più bravi sul versante umanistico, solo in poco più di un caso su 4 possiedono anche elevate competenze in matematica e nelle scienze. Nel confronto internazionale si tratta di un dato molto basso, sensibilmente inferiore alla media Ocse del 36,3%.

Ma anche lontano dagli altri maggiori paesi europei: Francia (36,2%), Regno Unito (40%) e Germania (45,4%). In quest'ultimo paese, quasi uno studente su 2 se bravo in lettura consegue ottimi risultati nelle materie scientifiche e matematiche. Per non parlare di nazioni asiatiche come Corea del Sud (49%) e Giappone, dove la quota di alunni top performers in lettura che lo sono anche nei test matematici raggiunge il 58%. Tra i paesi non membri ma comunque partner Ocse, da segnalare il dato della Cina (aree di Pechino, Shanghai, Jiangsu, Zhejiang) dove la quota supera l'80%.

Nel percorso di studi i divari con i benchmark internazionali si allargano.

È interessante confrontare questi dati - riguardanti gli studenti 15enni - con quelli delle classi di età ancora più giovani, approfonditi dall'indagine Timss (Trends in international mathematics and science study) del 2019.

Si tratta dello studio condotto ogni 4 anni da Iea sugli alunni di quarta elementare (grado 4) e terza media (grado 8).

Tra i bambini delle scuole elementari, a fronte di un punteggio in matematica superiore alla media internazionale, solo il 4% raggiunge i livelli più avanzati (media Timss 7%). Stessa tendenza nelle scienze (punteggio medio 510 punti, contro una media di 500) ma solo il 3% è ai livelli più alti (la metà della media Timss, 6%).

Tra i ragazzi di terza media, il punteggio medio non è più superiore, ma in linea con le medie internazionali, sia in matematica che in scienze. Inoltre in entrambe le materie la quota di chi raggiunge i parametri più elevati è quasi la metà della media Timss.

4% degli alunni italiani di terza media si colloca nel benchmark avanzato in scienze (media internazionale 7%).

Questi dati mostrano quanto sia cruciale per il nostro paese la sfida di introdurre nuovi sistemi didattici nello studio delle materie Stem. Una sfida che, per un paese con forti differenze educative interne come il nostro, deve partire da una analisi della situazione a livello territoriale.

L'impatto dei divari regionali e sociali

Quanto i divari negli apprendimenti, anche delle materie Stem, si allarghino nel corso degli studi è chiaramente visibile confrontando i punteggi medi degli studenti nei test Invalsi in ciascuna area italiana, dalle scuole primarie alle superiori.

In seconda elementare le distanze nei risultati in matematica sono più contenute, anche se emerge già una prevalenza del centro-nord sul mezzogiorno. Un divario di 5 punti tra l'area del paese con i risultati più elevati e quella con il dato più basso, che diventano 13 in quinta elementare (203,7 punti nel nord-ovest contro 190,7 nella macroarea sud e isole).

In terza media il divario raggiunge i 24,4 punti: 209,4 è il punteggio rilevato nel nord-est contro i 185 per sud e isole. In entrambi gli anni delle superiori rilevati la distanza tra territori nei risultati di matematica si attesta sui 33 punti. Il gap tra l'Italia nord-orientale, e in generale centro-settentrionale, e la parte meridionale del paese diventa ancora più ampio.

L'altro aspetto da sottolineare è che divari territoriali negli apprendimenti in matematica si rilevano in tutti i percorsi di istruzione dopo la terza media. In particolare raggiunge i 38 punti proprio nei licei scientifici e i 35 negli istituti tecnici. Ovvero proprio i canali che nel nostro sistema educativo dovrebbero essere più orientati verso le Stem.

In tutti i percorsi di istruzione, comunque, l'Italia settentrionale raggiunge risultati in matematica sistematicamente superiori a quelli rilevati nel mezzogiorno. Un dato chiaramente visibile dall'approfondimento in chiave regionale.

Tra i ragazzi di seconda superiore, a fronte di una media nazionale di 203 punti nei test di matematica, raggiungono quota 220 sia la provincia autonoma di Trento (224) che il Veneto (220). Ai primi posti anche Friuli Venezia Giulia (218), Lombardia (217) e Emilia Romagna (214).

Solo una regione del mezzogiorno (Abruzzo) raggiunge la media nazionale. Molto lontane da quota 200 soprattutto Sardegna (182), Calabria e Sicilia (184) e Campania (188).

Dati che portano a considerare il ruolo della condizione sociale della famiglia. Come tutti i rendimenti nelle competenze, anche quelli in matematica appaiono infatti condizionati dalla condizione familiare. Da questo punto di vista, infatti, la fascia socio-economico-culturale della famiglia di origine risulta essere troppo spesso un predittore dei risultati conseguiti dagli alunni.

Tra gli studenti di seconda superiore provenienti dalle famiglie più avvantaggiate, quasi un terzo (31,7%) raggiunge il livello di competenza più elevato in matematica. Tra quelli svantaggiati, tale quota scende all'11,4%. Al contrario, tra chi viene da una famiglia di condizione più bassa, quasi il 23% si attesta sui livelli di competenza più bassi (contro il 6,4% dei più avvantaggiati).

I divari nelle competenze numeriche attraverso i dati nelle città

Per un quadro più approfondito delle tendenze territoriali nelle materie Stem, è essenziale valutare e confrontare il livello degli apprendimenti anche in chiave locale.

Un primo confronto possibile è quello dei risultati in competenze numeriche da parte degli studenti 15enni, nei test Invalsi, nei singoli capoluoghi. A fronte di una media nazionale di 200 punti, in poco più della metà dei comuni considerate questo dato viene raggiunto o superato. Ma è interessante confrontare la loro distribuzione territoriale.

Tra i 15 capoluoghi con gli apprendimenti medi più elevati in competenze numeriche, nessuno si trova nel mezzogiorno. Spiccano diverse città dell'Italia nord-orientale: ai primi posti si collocano infatti Trento (222,61), Treviso (221,16), Vicenza (220,32), Pordenone (220,1), Bologna (217,91), Belluno (217,7). Ma anche capoluoghi lombardi, come Bergamo (217,33), Monza (217,05), Sondrio (216,7).

Campobasso, 28esima in Italia, è prima tra i capoluoghi meridionali per competenze numeriche.

Al contrario, le 15 città con minori apprendimenti nelle competenze numeriche sono tutti comuni del sud o delle isole. Spiccano 4 centri, capoluoghi attuali (o passati) di province sarde: Sanluri (138,92), Carbonia (148,14), Oristano (151,6) e Tempio Pausania (159,96). Seguono Cosenza (164,78), Cagliari (171,93), Messina (172,37), Olbia (172,47), Siracusa (172,72), Crotone (173,3), Catania (173,53).

Negli ultimi 15 posti compaiono anche le 2 maggiori città del mezzogiorno: Palermo (175,11) e Napoli (175,12). Oltre a Campobasso, gli altri centri meridionali a superare la media nazionale di apprendimenti numerici sono Benevento (206,09) e Lanusei (ex capoluogo della provincia dell'Ogliastra, in Sardegna, 204,16).

3 i capoluoghi del mezzogiorno che superano la media nazionale di apprendimenti numerici.

Una spaccatura evidente nelle competenze numeriche, base delle discipline Stem, che è cruciale confrontare con l'impatto della povertà nei diversi territori. Come già rilevato, infatti, è forte la relazione tra i 2 fenomeni: bassi risultati in matematica (e in generale nei test scolastici) e deprivazione familiare.

E in effetti, se si isolano le 38 città dove la quota di famiglie in potenziale disagio economico supera la media nazionale, ben 36 (quasi il 95%) mostrano anche livelli di competenze medio-bassi. Uniche eccezioni, le già citate Benevento e Lanusei. I due centri, sebbene in base a quanto rilevato nel censimento mostrassero rispettivamente il 3,7% e il 2,7% di famiglie in disagio, hanno conseguito competenze numeriche superiori alla media nei test Invalsi 2017.

Parallelamente, quando la quota di famiglie in disagio è inferiore alla media, si rilevano competenze numeriche medio-alte nel 75% dei casi.

Non è tuttavia infrequente il caso di apprendimenti numerici medio-bassi pur in presenza di una quota contenuta di famiglie in disagio. È il caso di 20 comuni, concentrati soprattutto nel centro del paese, e in particolare in Toscana, tra Lazio e Abruzzo e in Sardegna.

Una tendenza che ricorda come l'investimento sulle Stem riguardi l'intero paese. E come non possa essere slegato da un investimento complessivo in educazione e istruzione. Come già approfondito, la chiave dei metodi didattici innovativi risiede proprio nella capacità di integrare e migliorare gli apprendimenti in tutti gli ambiti. Del resto, il rendimento degli studenti nelle diverse materie tende ad essere correlato. Nei territori dove i risultati medi in matematica sono più alti, sono più alti anche quelli in italiano, segnalando quindi la necessità di una lettura olistica - e non settorializzata per discipline - del sistema educativo.

Allo stesso tempo, come visto nel confronto internazionale, un limite attuale dell'Italia è proprio la bassa quota di alunni bravi in italiano che non raggiungono risultati altrettanto buoni in scienze e matematica. Un tema generale, ma che ribadisce, indirettamente, la necessità di ridurre i divari di genere negli apprendimenti nel nostro paese. Più che in altri paesi Ue, in Italia le ragazze - complice la persistenza di stereotipi di genere - sono sistematicamente più brave dei ragazzi nelle competenze alfabetiche, mentre restano più indietro su quelle legate alle Stem.

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I contenuti dell'Osservatorio povertà educativa #conibambini sono realizzati da openpolis con l'impresa sociale Con i Bambini nell'ambito del fondo per il contrasto della povertà educativa minorile. Mettiamo a disposizione in formato aperto i dati utilizzati nell'articolo. Li abbiamo raccolti e trattati così da poterli analizzare in relazione con altri dataset di fonte pubblica, con l'obiettivo di creare un'unica banca dati territoriale sui servizi. Possono essere riutilizzati liberamente per analisi, iniziative di data journalism o anche per semplice consultazione. Le fonti dei dati sulle competenze sono Invalsi e Istat (statistiche sperimentali).

Foto credit: stem.T4L (Unsplash) - Licenza