LA FISICA FRA I BANCHI DI SCUOLA!

La tematica portante del prossimo Carnevale della Fisica, ovvero l'edizione n.38 (che verrà curata, il prossimo 30 dicembre, da Walter Caputo sul blog Risparmiare, fare, guadagnare in tempo di crisi), è "l'insegnamento della Fisica nelle scuole superiori".
Nel presente post vorrei compiere appunto delle riflessioni personali a riguardo.
La fisica è considerata dai più una materia ostica e noiosa.
Essa risulta difficile allo studente che si approccia per la prima volta ad essa probabilmente a causa della molta matematica alla sua base.
E sì, il linguaggio della fisica è proprio la matematica, quello che può aiutarci a capire i meccanismi dell'intero Universo.
Ritengo che togliere l'approccio matematico alla Fisica studiata nelle scuole superiori sarebbe sbagliato, ma, allo stesso tempo, penso che non si debba, come generalmente si fa (soprattutto a causa di programmi stringenti che impongono una tipologia di insegnamento ben preciso), presentare la fisica ai ragazzi come un potpourri di formule da imparare a memoria!
Tra l'altro, queste formule, a volte, non sono neanche così rigorose, dato che vengono affrontate senza avere a disposizione strumenti matematici efficaci come il calcolo differenziale ed integrale.

Quando infatti i ragazzi (ovviamente parlo in generale) iniziano lo studio della fisica, generalmente al 3° anno delle superiori, essi sono padroni solamente dell'algebra elementare, della geometria (euclidea) e di qualche altro concetto matematico.
Potrebbe, secondo me, essere utile introdurre già prima del 5° anno l'abc (senza spingersi pertanto nel dettaglio) del calcolo differenziale, presentando il concetto di limite, di derivata (e le sue regole fondamentali) e magari anche di integrale in modo chiaro e semplice (tali strumenti consentono di lavorare direttamente sulle formule, favorendo uno studio ragionato delle leggi fisiche rispetto a uno studio di tipo mnemonico).
D'altronde, per fornire un semplice esempio, il fondamentale concetto fisico di velocità si basa sul calcolo differenziale.
La velocità istantanea è la derivata della spazio (o meglio della posizione) rispetto al tempo o, detto in altri termini, il limite della velocità media quando l'intervallo di tempo diventa infinitesimale (cioè tende a zero) o, in parole ancora più semplici, la velocità di un corpo in un preciso istante di tempo.
Ma non è sicuramente questa la cosa più importante!
Per far davvero capire ed apprezzare la Fisica bisognerebbe trattarla facendo ricorso a moltissimi esempi tratti dalla quotidianità e dalla realtà che ci circonda.

 
Giusto per fare un esempio, nel post "Entropia ed entalpia: le basi termodinamiche della termochimica" ho cercato di illustrare l'importante concetto di entropia non soltanto basandomi sulla pura formulazione matematica, ma prendendo come riferimento pure i soldatini giocattolo o un piatto di spaghetti!
L'altro aspetto fondamentale sarebbe trattare la fisica ricollegandosi alla sua storia e ai suoi personaggi.
Sarebbe importante far capire agli studenti che quelle formule scritte non sono nate per caso, ma sono il frutto di secoli e secoli di studi, ricerche e fatica da parte di svariati scienziati e, talvolta, sono legate persino a simpatici episodi.
Riporto un significativo passo (riguarda la matematica, ma si può considerare efficace anche per quanto concerne la fisica) da Il teorema del pappagallo di Denis Guedj:

"Come tutti gli studenti del mondo, Jonathan si era imbattuto più di una volta nella figura di Talete, ma ogni volta il professore aveva parlato loro del teorema, non dell'uomo; d'altra parte, durante le lezioni di matematica non si parlava mai di esseri umani. Di tanto in tanto si sentiva echeggiare un nome: Talete, Pitagora, Pascal, Cartesio, ma era soltanto un nome, per l'appunto, come quello di un formaggio o di una stazione del metrò. Non si parlava neppure di dove o quando era avvenuto un certo episodio: le formule, le dimostrazioni, i teoremi finivano sulla lavagna come se nessuno li avesse creati, come se esistessero da sempre, alla stessa stregua delle montagne o dei fiumi, sebbene anche le montagne non fossero lì da sempre. E si arrivava al punto che i teoremi avevano un'aria atemporale ancor più delle montagne e dei fiumi. La matematica non era né storia né geografia né geologia. Ma allora che cos'era?" 

Dunque sarebbe decisamente importante focalizzarsi anche sul lato storico-divulgativo della fisica oltre che su quello puramente matematico (bisognerebbe trovare un giusto equilibrio tra le 2 prospettive).
I professori potrebbero raccontare ai loro studenti le interessanti vicende relative ad Archimede, Galileo, Newton, Galvani, Volta, Maxwell, Boltzmann, Faraday, Planck, Bohr, Einstein, Feynman e tanti tanti altri.
Sarebbe opportuno seguire un'impostazione cronologica che permetta man mano di scoprire le leggi che descrivono la realtà e capire gli eventi che hanno portato alle suddette.
Un altro punto importante sarebbe introdurre la fisica moderna, che rappresenta certamente la parte più affascinante e, soprattutto, sorprendente di questa meravigliosa disciplina scientifica.

Perché non discutere in classe (senza entrare nel dettaglio matematico) del gatto di Schrödinger, del principio di indeterminazione di Heinsenberg, dell'entanglement, dei principi della relatività, della curvatura dello spazio-tempo, dei viaggi nel tempo, del multiverso, dei buchi neri, della teoria delle stringhe e chi più ne ha più ne metta?

Inoltre, si potrebbero leggere (ogni tanto) in classe dei passi tratti da libri di divulgazione scientifica (ormai nelle librerie se ne trovano centinaia) o articoli provenienti da riviste scientifiche oppure da magnifici blog (come quelli che partecipano ai Carnevali!).
Un'ultima cosa: a mio giudizio, si dovrebbe sistemare meglio l'organizzazione delle materie nelle varie tipologie di scuola superiore.
Mi sembra inammissibile che al liceo scientifico si dia più spazio a discipline umanistiche, come il latino, piuttosto che alla fisica, ridotta a "materia secondaria".
Gli studenti che scelgono il liceo scientifico dovrebbero trovarsi, coerentemente con il termine "scientifico" presente nella denominazione della tipologia di scuola, di fronte a un maggior numero di ore di lezione dedicate alla matematica, alla fisica, alla chimica e alle varie scienze; attualmente mi sembra che sia tutto il contrario!
Alcune di queste idee illustrate sono probabilmente un po' utopistiche, ma forse qualcuna è effettivamente realizzabile!