mercoledì 26 dicembre 2012

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!

6 commenti:

  1. Ottimo post! Speriamo in futuro sia davvero realizzabile l'idea di introdurre il calcolo differenziale già nei primi anni di liceo.

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    1. Lo spero davvero, Sandro!
      Colgo l'occasione per farti tanti tanti Auguri di Buone Feste!!!
      Leonardo

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  2. Non credo tu abbia proposto nulla di utopistico, anzi... (sull'insensatezza del latino fino al V liceo scientifico con me sfondi una porta aperta).
    Io la penso esattamente come te sui vari punti affrontati. Ma sai quale è il bello? Il bello è che in molti la pensano come noi, moltissimi! Ma le cose rimangono sempre lì ferme. Come mai nessuno fa nulla?
    E' dura sgretolare le varie resistenze che circolano nell'ambiente Scuola, ci sono interessi più o meno trasparenti e ognuno tira l'acqua al suo mulino. Purtroppo a bere quell'acqua poi siamo noi studenti. Mah!!!

    Approfitto per farti gli auguri di buone feste.
    Un saluto
    Marco

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    1. Purtroppo il mondo della scuola italiana è molto rigido, radicato su fondamenta che non subiscono trasformazioni in positivo, ma che rimangono invariate nel tempo, intangibili da niente e nessuno.
      Ci vorrebbe una sorta di rivoluzione per cambiare le cose in atto.
      I suggerimenti elencati nel post risultano un po' utopistici in quanto difficilmente applicabili nell'attuale sistema scolastico.
      La fisica (specialmente al liceo scientifico) necessiterebbe innanzitutto di più ore di lezione a disposizione, ma, come detto, si preferisce dare spazio a discipline come il latino o la letteratura di ogni tipo tranne che quella scientifica! ;)
      Inoltre, bisognebbe stravolgere totalmente i programmi attuali, ricchi di nozioni e formule da imparare a memoria e totalmente vuoti di concreta e affascinante fisica, di storia della fisica e così via.
      Come giustamente affermi, coloro che ci rimettono sono gli studenti (io stesso ci sono passato pochi anni fa), sia gli appassionati che desiderano approfondire gli argomenti ma non trovano riscontro nella scuola, sia i ragazzi comuni, che continuano a ritenere le materie scientifiche ostiche, noiose e inutili.

      Ricambio gli auguri di Buone Feste!!!! :)
      Un salutone!!!
      Leonardo

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  3. Mi trovo in sostanziale accordo su quanto scritto, in particolare la questione del latino allo scientifico (e lo dico pur avendo avuto la fortuna di fare tanta fisica e matematica fin dal primo anno con i primi rudimenti di calcolo differenziale all'inizio della terza), tuttavia, quando poi all'università ho incontrato molte persone che han ricevuto aneddoti più che insegnamenti, ho notato quanto questo possa diventare pericoloso. L'approccio divulgativo, che è ben più difficile (ne parlo in uno dei post sul mio blog con tag scienza), ti può dare una visione d'insieme, un invito, l'aneddoto sullo scienziato o sulla scienzata è sicuramente affascinante e ti fa, per così dire, sedere a tavola. Tuttavia deve passare il messaggio, in questo invito a cena, che la cena è ciò che viene dopo, che Feynman era un mattacchione ma i calcoli li faceva, con operoso sudore, come tutti gli altri. Al liceo, dacché i primi rozzi strumenti matematici erano stati messi a nostra disposizione, ho sempre visto le leggi fisiche con un certo rigore (per quanto possibile) ma soprattutto avendo ben chiaro che quello che vedevamo era una piccola parte, un'immagine semplificata. Questo approccio ha incuriosito ben 6 di noi al punto da farci fare fisica e altri 3 matematica (più un numero imprecisato di ingegneri). Non nascondere la bellezza di una legge limitandola a degli aneddoti, esaltandola con l'eleganza formale e rendendo noto che c'era molto altro andando avanti ci ha dato quello che dovrebbe dare ogni insegnamento a prescindere dalla disciplina: la curiosità. Questo serve, a mio avviso, più di tutte le rivoluzioni nell'organizzazione degli insegnamenti.

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    1. Innanzitutto, grazie per questo interessante commento!
      La tua visione la trovo sicuramente corretta e non posso che concordare col fatto che l'insegnamento dovrebbe suscitare la curiosità degli studenti.
      Il problema sta nel come stimolare tale curiosità: non credo che, escludendo casi eccezionali, l'attuale insegnamento della fisica nella scuola italiana permetta alla maggioranza degli studenti di riscontrare la bellezza di tale disciplina.
      Non tutti riescono purtroppo a coglierla!
      Come già scritto nel post, bisognerebbe cercare un giusto equilibrio tra la componente divulgativa e quella puramente matematica dell'insegnamento. La bellezza delle formule è indiscutibile (più si conosce la matematica, più si può apprezzare il fascino delle leggi fisiche), ma non dovrebbe neanche mancare, almeno per quanto concerne l'insegnamento liceale, un "appiglio concreto" a cui ancorarsi, qualcosa che catturi l'attenzione anche di quelli che asseriscono: "quanto è noiosa la fisica", "non ci ho mai capito niente", ecc.
      Questa è anche la "filosofia" della maggior parte dei miei post su questo blog: utilizzare un approccio che risulti simultaneamente storico-tecnico-divulgativo (ergo, senza trascurare l'importanza delle formule) per raccontare un concetto fisico, un teorema matematico, ecc.







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