politecnico di torino tesi di laurea
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POLITECNICO DI TORINO Facoltà di Ingegneria Co rso d i Lau rea in In g eg n eria Elettro n ica TESI DI LAUREA Modalità di insegnamento della Fisica nei Licei Scientifici: indagine sulle competenze dello studente liceale, ideazione e gestione di lezioni e laboratori Relatore: Prof. Angelo Tartaglia Co-relatrice Prof.ssa Elena Tresso Candidato Piero Scotto Luglio 2002 2 Sommario Il primo scopo di questo lavoro è indagare sulle competenze scientifiche dello studente liceale, attraverso: • l’analisi statistica fornita dalla letteratura esistente (Istat, Censis, Eurispes, Doxa, ecc.); • lo studio dei test d’ingresso al Politecnico di Torino “incrociata” con gli esiti di esami di Fisica I e Fisica II; • la somministrazione di un questionario agli studenti “maturandi” dei licei scientifici torinesi per verificare ulteriori aspetti utili per la terza fase del progetto. Come si vedrà, non pare inesatto affermare che tali competenze, perlomeno rispetto alle attese, sono diminuite, negli ultimi anni, e sembrano limitate ed insufficienti soprattutto per quanto riguarda Fisica. Anziché ricorrere ad una o più iniziative per il recupero, all’interno delle università, potrebbe essere più efficace e più razionale intervenire prima che gli studenti escano dagli istituti superiori, fornendo quel bagaglio minimo di informazioni e competenze adeguate per proseguire più agevolmente gli studi nelle facoltà scientifiche, ovvero per vivere con una maggiore consapevolezza nella società attuale. Il secondo obiettivo è relativo all’analisi teorica di possibili approcci didattici utili per determinare un significativo incremento della motivazione e dell’interesse per la fisica, una migliore comprensione delle macchine elettriche ed elettroniche d’uso quotidiano (in particolare per quanto riguarda i princìpi), un’efficace demolizione di quel bagaglio di concezioni erronee che ostacola un razionale e corretto approccio alle discipline scientifiche. Abbiamo, pertanto, selezionato alcuni metodi didattici che parevano particolarmente adatti e rispondenti al raggiungimento dei nostri scopi. Il terzo e principale obiettivo è quello di mettere alla prova, sul campo, tali procedure, realizzando moduli sperimentali nei licei scientifici di Torino, sviluppando aspetti della fisica dell’elettrostatica e dell’elettromagnetismo, mettendo in gioco le competenze e il metodo di lavoro dell’ingegnere elettronico. I risultati sono stati ragionevolmente raggiunti. Pur non avendo dimostrato quale fosse la reale efficacia delle strategie didattiche adottate, laddove si è operato, abbiamo ottenuto consensi e aperto un varco verso la collaborazione con alcuni tra i più disponibili insegnanti di fisica dei licei scientifici torinesi. 3 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici Indice Introduzione ........................................................... .............................. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................... 1 Analisi di documentazione statistica relativa al sistema scolastico italiano 1.1 Premessa 1.2 La scuola non peggiora 1.3 Gli studenti del 2000 sono più impreparati 1.4 Scarso interesse per la scienza 1.5 Carenza di computer 1.6 L’ingegnere trova lavoro 1.7 Da dove vengono i futuri Ingegneri 1.8 Cosa interessa ai giovani diplomati 1.9 Attitudini e motivazioni a confronto 1.10 Che aria tira tra gli insegnanti ....................................... ............................................................ .............................. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 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.................................................................................................................................................................................................................................................. .......................................................................................................................................................................................................................................................................... 1.10.1 Scuola pubblica e privata 1.10.2 Chi deve giudicare gli insegnanti .............................................................................................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................................................................................ 1.11 La preparazione scientifica fornita dalla scuola media superiore è insufficiente 1.12 Conoscenze di base e metodo di studio: che cosa determina l’insuccesso 1.13 Sintesi delle principali informazioni statistiche rilevate .............................. ........................................................... ............................................................................................................................................ 2 Analisi dei test d’ingresso al Politecnico di Torino (2000-2001) 2.1 Breve descrizione del test d’ingresso. Dati disponibili 2.2 Analisi dei dati del 2001 ......................................................................................... .......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 Risultati del test globale 2001 per tutti gli studenti Risultati del test globale 2001 per tutti gli studenti dei licei scientifici italiani Confronto “studenti dei licei scientifici italiani”/“studenti di tutta Italia” Risultati del test globale 2001 per gli studenti dei licei scientifici torinesi Confronto “studenti dei licei scientifici torinesi”/”studenti licei scientifici italiani” ......................................................................................................................................................................... .................................................... .......................................................................... ...................................................................... 2.3 Analisi dei dati del 2000 e del 2001 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 ............................. .................................................................................................................................................................................................................................................... Risultati del test globale 2000 e 2001 per tutti gli studenti dei licei scientifici torinesi Risultati nell’area “fisico-chimica” 2000-01 per gli studenti dei licei scientifici torinesi Risultati nell’area “matematica” 2000 e 2001 per gli studenti dei licei torinesi Confronto area “matematica”/area “fisico-chimica” 2000 e 2001 ...................................... .............................. ................................................................. ........................................................................................................... 2.4 Confronto risultati per liceo di provenienza ................... ................... ................ ................... ................... ................... ................... ................... ................... .............................. 2.4.1 Confronto risultati area “fisico-chimica” 2000 e 2001 per liceo di provenienza 2.4.2 Confronto risultati area “matematica” 2000 e 2001 per liceo di provenienza 2.4.3 Confronto risultati aree “matematica” e “fisico-chimica” raggruppate .................. .............................. ................. ................... ....................... ................. ................... ................... .............................. 2.5 Conclusioni sull’analisi dei test d’ingresso 2.6 Dati di confronto “test ingresso”/”esami di fisica” 2.7 Considerazioni finali ................... ................... ................. ................... ................... ................... ................... ................... ................... ................................. ................. ................... ................... ................... ................... ................... ................... ................... .................. ................... ................... ................... ................. ................... ................... .................. ................... ................... ................... ................... ................... ................... ................... ..................................... 4 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Un questionario somministrato nei licei scientifici di Torino L’ipotesi iniziale La preparazione del questionario La fase di co-istituzione Il campione e la somministrazione del questionario Il trattamento e l’elaborazione dei dati I risultati ...................................................................................................... .................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. 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................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................ .............................................. 3.6.1 Area scientifica 3.6.2 Area umanistica 3.6.3 Area parascientifica ................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................ 3.7 Interpretazione dei dati elaborati .................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 3.7.1 Confronto cultura umanistica – cultura scientifica 3.7.2 Il rapporto con le pseudoscienze ................................ ........................................................................................................................................... ....................................................................................................... .......................................................................................................................................... 3.8 Conclusioni 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 .................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................ ............................................ Teorie e modalità didattiche Premessa Didattica multimediale Teorie sull’apprendimento. Le diverse prospettive Com’è insegnata la fisica e con quali risultati Altre strade per “fare” fisica. Il fattore tempo Cenni sulla valutazione della qualità della didattica Approcci didattici ............................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................ .................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........... ............................................................. ...................................................................................................... ............................................................................................................................. ........... 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............................................................................................................................. ........... ............................................................. 4.7.1 Approccio storico-umanistico e narrativo 4.7.2 Approccio sperimentale e pseudoeuristico 4.7.3 Approccio pratico pragmatico 4.7.4 Approccio collaborativo 4.7.4.1 La cooperazione educativa: breve excursus 4.7.4.2 La cooperazione educativa alla luce delle nuove tecnologie 4.7.4.3 La classe “trasversale” 4.7.5 Approccio ludico e creativo 4.7.6 Approccio “parascientifico” 4.7.6.1 Mancanza di metodo scientifico e irrazionalismo 4.7.6.2 Metodo scientifico e pseudoscienze 4.7.6.3 Rischi dell’approccio “parascientifico” 4.7.6.4 Educare al senso critico 4.7.6.5 Scienza e onestà intellettuale 4.7.6.6 Scienza e metafisica 4.7.6.7 Esperienze in campo scolastico 4.7.6.8 Scienza e pseudoscienza: temi a confronto 4.7.7 Approccio interdisciplinare ........... ........................................................................................................................... ........... ............................................................. ................................................................................................................................... ........... ............................................................. ....................................................... ............................................................................................................................. ........... ............................................................. ................................................................................ ............................................................................................................................. ........... ............................................................. 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.......................................................................................................................... ........... ............................................................. 4.8 Conclusioni. Verso l’approccio quantitativo 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 ............................................................................................................................... ........... ............................................................. I moduli sperimentali Le ipotesi e gli obiettivi iniziali La risposta degli istituti Il campione e le “condizioni sperimentali” Descrizione generale dei moduli sperimentali Descrizione del modulo I .............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ........... ....................................... ................................................................................. ............................................................................................................................. ........... ...................................... ...................................................................................................................... ............................................................................................................................. ........... ....................................... ................................... ........................................................................................................................... ........... ....................................... ................................... ........................................................................................................ ........... ....................................... ...................................................................................................................... .................................................................................................................. ........... ....................................... 5.5.1 Descrizione della prima lezione ........................................................................ ............................................................................................................................. ........... ....................................... Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 5.5.2 5.5.3 5.5.4 5.5.5 5.5.6 Alcuni risultati relativi alla prima lezione Descrizione della seconda lezione Alcuni risultati relativi alla seconda lezione Descrizione della terza e della quarta lezione Alcuni risultati relativi alla terza e alla quarta lezione ............................................................................. ........... ...................................... .................. .......................................................... ................................................................................................................ ........... ...................................... .................. .......................................................... ........................................................................ ........... ...................................... .................. .......................................................... .......................................................... ........... ...................................... .................. .......................................................... 5.6 Alcuni giudizi degli studenti 5.7 Conclusioni .............................. ........... ...................................... .................. .......................................................... ............................ ........................................................................................................................ ........... ...................................... .................. .......................................................... ....................................................................................................... ......................................................................................................................... ........... ...................................... .................. .......................................................... Conclusioni Appendice I Appendice II Appendice III Appendice IV Appendice V Appendice VI Appendice VII ................................................................................................................... ......................................................................................................................... ........... ...................................... .................. .......................................................... .............................................................................................................................. ......................................................................................................................... ........... ...................................... .................. .......................................................... Bibliografia ...................................................................................................................... ....................................................................................................................... ........... ...................................... .................. .......................................................... ................................................................................................................... ......................................................................................................................... ........... ...................................... .................. .......................................................... .................................................................................................................. ......................................................................................................................... ........... ...................................... .................. .......................................................... ................................................................................................................ ......................................................................................................................... ........... ...................................... .................. .......................................................... .................................................................................................................. ......................................................................................................................... ........... ...................................... .................. .......................................................... ................................................................................................................. ......................................................................................................................... ........... ...................................... .................. .......................................................... ................................................................................................................... ......................................................................................................................... ........... ...................................... .................. .......................................................... 5 6 Introduzione Nel corso dei miei studi universitari al Politecnico di Torino ho assistito a due grandi cambiamenti nell’ambito della didattica: il miglioramento degli strumenti formativi (forte incremento di libri e dispense realizzati dagli stessi docenti) e lo “snellimento” di molti corsi base. Inoltre il carico didattico richiesto alle nuove generazioni di Ingegneri appare significativamente ridotto. Tutto ciò ha diverse ragioni, ma indubbiamente risulta essere anche una conseguenza del livello culturale decrescente delle matricole. Questa sensazione è largamente diffusa tra i docenti universitari. Ecco cosa scrive il prof. Lucio Russo1: “Per giudicare come si sono modificate le conoscenze di fisica negli anni [...] può essere significativo riportare il risultato di un “test d’ingresso” cui sono stati sottoposti due volte, nel 1987 e nel 1994, gli studenti dell’università di Roma “La Sapienza” iscritti al primo anno dei corsi di laurea in fisica e in scienze biologiche. I quesiti proposti riguardano semplici questioni di fisica classica ed erano alla portata di chiunque possedesse nozioni quali il principio di inerzia, la conservazione dell’energia o la legge di gravitazione; in ogni caso non era richiesta alcuna conoscenza non inclusa nei programmi delle scuole secondarie. Le 338 matricole del corso di laurea in fisica che si prestarono all’esperimento nel 1987 risposero correttamente solo nel 43% dei casi. Va ricordato che si trattava di studenti del glorioso dipartimento erede della Scuola di Enrico Fermi. [...] Gli stessi quesiti sono stati riproposti a 250 matricole di fisica nel 1994, ottenendo il 26% di risposte corrette. Evidentemente in 7 anni il livello delle conoscenze di fisica degli studenti liceali, che già era basso, è crollato. Si può pensare, d’altra parte, che i nuovi studenti posseggano una preparazione del tutto adeguata al ruolo di consumatori ai quali la nuova scuola li ha preparati.” Questa ridotta preparazione di base determina gravissime conseguenze. In un rapporto del Censis riportato dal prof. Giancarlo Gasperoni2 si legge che su 517 studenti che si iscrivono all’università, 178 si laureano (cioè il 34,4% degli iscritti), 339 abbandonano. Analizzando statistiche più recenti, si vede come la percentuale dei laureati rispetto agli iscritti sia in aumento, negli ultimi anni, con un 37,1% del 1998 e un 40% nel 19993; Tali risultati non possono essere ritenuti soddisfacenti, come si evince dalla tabella intitolata “La febbre del sistema universitario, a.a. 1999-20004” 1 Lucio Russo, Segmenti e bastoncini. Dove sta andando la scuola? Milano, Universale Economica Feltrinelli, 2000 Giancarlo Gasperoni, Il rendimento scolastico. Bologna, Il Mulino 1977 3 Censis. 35° rapporto sulla situazione sociale del Paese 2001, Milano, Franco Angeli, novembre 2001, pag.79 4 Censis. Op. cit. pag. 79 2 7 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici La "febbre" del sistema Universitario, a.a. 1999-2000 (valori percentuali) Iscritti al primo anno che abbandonano nel primo trimestre di frequenza Immatricolati che non superano alcun esame nel corso del primo anno di iscrizione Matricole che lasciano l'Università nel corso del primo anno Iscritti complessivi che non hanno superato esami nel corso dell'a.a. 1999/2000 Totale degli iscritti fuori corso Laureati fuori corso nel 1999 7,7 25,5 21,3 24 44 93,3 A cosa è dovuta una così evidente débâcle? Cerchiamo di restare in ambito scientifico. Gabriele Cecchi nel proprio lavoro di tesi dal titolo “L’insuccesso in matematica al primo anno di Università: un’indagine sperimentale”5 avendo seguito 110 matricole alle prese con l’esame di Istituzioni di Matematica del Corso di laurea di Biologia a Pisa, individua, nelle conclusioni della propria indagine, tre cause di insuccesso, legate ai seguenti aspetti: - i requisiti, o meglio le conoscenze, forniti dalle scuole medie superiori - l’efficacia del ciclo di apprendimento (saper studiare) - situazione personale generale Per quanto riguarda il primo punto egli sostiene: “Ai ragazzi del liceo scientifico, in genere non mancano le conoscenze, ma manca l’abitudine di porsi di fronte ai problemi in modo produttivo, in particolare con spirito libero, svincolato cioè da ciò che si ritiene che il professore e/o l’esaminatore pretendano.” Quali sono le conoscenze scientifiche di base degli studenti provenienti dai licei scientifici torinesi che si iscrivono all’università e, in particolare, al Politecnico? Hanno competenze scientifiche inferiori a quelle umanistiche? Hanno fatto propri i presupposti elementari del pensiero scientifico e razionale? Ho cercato di dare una risposta a queste tre domande somministrando un questionario a circa 1400 studenti di 18 licei scientifici pubblici e privati di Torino; gli studenti, iscritti al V anno, prossimi all’esame di Maturità, hanno contribuito al raccoglimento di indicazioni utili sia per verificare le loro competenze scientifiche in senso lato, sia, soprattutto, per preparare e gestire moduli didattici sperimentali relativi ai fenomeni elettromagnetici ossia ad una buona parte del programma che, al V anno, dovrebbe essere studiato nei licei scientifici. Qualora anche la nostra analisi statistica ci rivelasse che, come molti sostengono, la scienza “sta perdendo colpi” e sta diventando sempre più inaccessibile, in particolare, ai giovani, con conseguenze inimmaginabili6, quali potrebbero essere le soluzioni che l’ingegnere, utilizzando il proprio know how, sarebbe in grado di offrire? Le risposte potrebbero essere molteplici anche se, non necessariamente, tutte adeguate o consigliabili in termini di costi-benefici. Per altro se esiste una vera e propria caduta libera del pensiero scientifico, (e, in particolare, della fisica) oltre a chiedersi le ragioni, sarebbe utile meditare sul perché le strategie adottate sin qui per arginare il fenomeno, non sono state efficaci o lo sono state solo parzialmente. Ho avuto modo di constatare, nei numerosi incontri avuti con gli studenti liceali, come la fisica, dal loro punto di vista, sia una materia poco comprensibile, noiosa, lontana dal loro mondo. Naturalmente esistono le eccezioni, ma da quanto sopra dovrebbe sorgere spontanea la domanda: 5 Gabriele Cecchi, L’insuccesso in matematica al primo anno di università: un’indagine sperimentale. Università degli studi di Pisa, Corso di laurea in matematica, 2 marzo 1999 6 come sostiene il prof. Tullio Regge a proposito del diffondersi di atteggiamenti irrazionali nella presentazione del libro del prof. Silvano Fuso dal titolo “Paranormale o normale?” edizioni Cicap 1999 8 la didattica della fisica può essere migliorata e resa più efficace se ci si pone dalla parte degli studenti e si cerca di vederla con i loro occhi e attraverso le loro esperienze? Questa domanda, da un lato, richiederebbe una solida esperienza nel campo della psicologia cognitiva e delle scienze dell’educazione e della formazione, dall’altro, una serie di strumenti, tecniche e competenze che dovrebbero far parte del background culturale di un Ingegnere. Il tutto andrebbe verificato sul campo e dovrebbe produrre risultati, in qualche modo, misurabili. Per evitare di affidarsi a teorie sulla didattica “ingenue” basate semplicemente sull’esperienza e sul buon senso7 occorre analizzare ed essere informati sul pensiero specializzato riguardante l’apprendimento. Non poteva bastare, dunque, la conoscenza degli argomenti di fisica che avrei introdotto nei moduli, né degli strumenti elettrici, elettronici ed informatici che avrei utilizzato, ma occorreva uno studio, non superficiale, del pensiero specializzato in materia di formazione e scienze cognitive che fosse un costante riferimento e, in un certo senso, avvalorasse le strategie adottate nei moduli didattici sperimentali. Vediamo, in conclusione di questa premessa, i presupposti principali da cui sono partito per tentare di fornire una risposta, certamente limitata e non esente da difetti, al problema dello scarso interesse nei confronti della fisica. 1. l’insegnamento non può prescindere dal discente; occorre analizzare la realtà culturale e gli interessi di quest’ultimo, abbandonando la pretesa di superiorità intellettuale che può solo isolare l’insegnante, accrescere il divario con l’allievo, rendere il canale di comunicazione estremamente inefficiente. Secondo il costruttivismo di Bruner, “l’apprendimento corrisponde alla ricerca di significato; di conseguenza deve partire da temi interessanti e motivanti per lo studente”8. Inoltre, “per insegnare in modo efficace occorre comprendere il modello mentale che gli studenti usano per capire il mondo, e le assunzioni che supportano tale modello”9 2. “L’apprendimento è intrinsecamente multidisciplinare”10. Un possibile approccio, allora, è quello che affronta i fenomeni fisici in un contesto storico, sociale e culturale. 3. Occorre “focalizzare gli sforzi nella creazione di nuovi significati, modificare l’approccio formativo in modo dinamico in risposta al feedback degli studenti, promuovere il dialogo fra studenti e stimolare i processi di analisi e di sintesi”11. Un problema che mi si è presentato nel tentativo di valutare correttamente la risposta degli studenti era legato alla distinzione di quanto essi apprendevano durante la lezione sperimentale e di quanto essi potevano elaborare e studiare a casa. Il rischio era quello di attribuire in modo arbitrario “qualità” ad un mio intervento, non potendo “misurare” l’impegno extrascolastico. Di conseguenza, al termine della lezione stessa, occorreva misurare la risposta degli studenti. Non solo, ma si dovevano valutare le conoscenze che i discenti già possedevano prima della lezione sugli stessi argomenti del test finale. Per poter produrre una risposta su un campione di studenti non troppo esiguo, occorreva proporre la medesima lezione a tutti: la qual cosa, semplice all’apparenza, era molto difficile da realizzare. Come si può ritenere di aver replicato 7 questo è quanto sostengono i professori Muzio Gola (Ingegnere e docente al Politecnico di Torino) Adriana Luciano (docente di Sociologia all’Università di Torino), autori, con la collaborazione di altri esperti di formazione, del testo “Insegnare all’Università. Formazione dei docenti e qualità della didattica”, Utet Torino, 1999. 8 Gola – Luciano Insegnare all’università,Torino, Utet Università, 1999 p. 34 9 op. Cit. p. 35 10 op. Cit. p. 35 11 op. Cit. p. 35 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 9 esattamente la stessa lezione? E’ relativamente facile falsificare12 una simile pretesa, a meno che non si utilizzi del materiale (filmati) che è per tutti lo stesso. L’uso di filmati ha, naturalmente, scopi didattici intrinseci e non è un semplice artificio per poter replicare esattamente13 un esperimento. 4. Secondo le teorie di Vygotsky14, “l’apprendimento deve avvenire in contesti significativi e non avulsi dalle situazioni concrete che lo studente dovrà affrontare in futuro”. Questo potrebbe giustificare un approccio “contromano” rispetto al consueto procedere della didattica della fisica15 che, di norma, parte dai princìpi più semplici, li sviluppa logicamente, e dà, ove possibile, esempi di applicazione di detti princìpi. Tale procedere presenta certamente vantaggi, tuttavia, può non rispondere a molti quesiti relativi alla realtà esterna e, quindi, può lasciare una latente sensazione di non comprensione del mondo tecnologico circostante, nonché una certa ignoranza di base. Ecco perché può essere interessante partire dall’oggetto fisico (ad esempio un apparecchio elettrico, una pila od un altro oggetto d’uso quotidiano) per affrontarne lo studio stimolando la curiosità anche attraverso test, giochi, domande trabocchetto, che disarmino lo studente, incuriosendolo e attraendolo su percorsi nuovi, ma, nel contempo, familiari. 5. Come compendio dei precedenti punti sembra interessante la conclusione inerente le basi fisiologiche dell’apprendimento dei già citati Gola e Luciano16: “In generale la scuola favorisce il modo di imparare tipico dell’emisfero sinistro, insistendo sull’acquisizione di capacità logiche e verbali, e non stimola a sufficienza l’emisfero destro, sottovalutando l’estetica, la creatività e la sensibilità. Questo modello [right brain/left brain thinking, n.d.r.] pone in rilievo la necessità di interventi formativi più bilanciati, in grado di stimolare entrambe le modalità di apprendimento”. Da quanto precede si intuisce che ho dovuto effettuare alcune scelte per sviluppare, soprattutto, quegli aspetti normalmente negletti dalla didattica tradizionale, cercando di operare una misurazione dei risultati ottenuti con varie tecniche e strategie. Ho seguito una linea che si basava sui seguenti punti: • dare ampio spazio ad esperimenti realizzati durante le lezioni17; • tutti gli studenti dovevano vedere bene quanto stavo facendo18. Ho ripreso gli esperimenti con videocamera e li ho inviati all’ingresso video di TV o di videoproiettori; • gli esperimenti dovevano essere semplici, estremamente economici, facilmente riproducibili da chiunque, particolarmente divertenti o particolarmente utili; • mostrare filmati divertenti e stimolanti che cercassero un canale di comunicazione audiovideo con il mondo degli studenti adolescenti che avevo di fronte19; 12 secondo Popper un’affermazione scientifica per essere tale deve poter essere falsificabile. Si veda in proposito, ad esempio, Karl R. Popper I due problemi fondamentali della teoria della conoscenza Milano, EST, 1977 13 esattamente è un termine troppo forte; ho cercato di realizzare lezioni molto simili, pur rimanendo nel contesto scolastico e non rimovendo gli studenti dal loro “habitat” 14 Gola – Luciano Insegnare all’università,Torino, Utet Università, 1999 p. 37 15 E non solo della fisica, ovviamente 16 Gola – Luciano Insegnare all’università,Torino, Utet Università, 1999 p. 45 17 “si impara più e meglio se è breve l’intervallo di tempo tra la presentazione della teoria e la sua applicazione” tesi n. 23 de “Le 60 tesi del Comitato Paritetico per la Didattica” 18 la tesi n. 25 afferma che “Fatti tecnici elementari, come visibilità ed udibilità, sono molto importanti” 19 Gola e Luciano sostengono, a proposito di comunicazione efficace, che “occorre suscitare «empatia», termine che potremmo oggi tradurre con feeling. Questa rapporto nasce dalla capacità di chi emette il messaggio di coinvolgere nel profondo chi lo riceve” Pag. 89. I medesimi parlano anche di “combinazione di stimoli razionali e di rapporto interpersonale, basato su affetto e disponibilità” ... con “l’obiettivo che tutte le informazioni che raggiungono il discente diventino conoscenza” pag. 39. Per inciso gli autori prendono spunto dallo psicologo israeliano Feuerstein. Penso che qualsiasi valido educatore debba giungere a queste conclusioni. Don Bosco, per esempio, sosteneva: 10 • utilizzare oggetti della vita quotidiana, spiegarne il funzionamento ed i principi fisici. Gli oggetti dovevano comparire fisicamente e non essere “raccontati”; • dovendo introdurre principi e teorie fisiche, tracciavo un quadro storico sociale che mostrasse quali fossero le conoscenze precedenti, le difficoltà in cui si trovavano gli sperimentatori, i pregi ed i limiti del loro lavoro; • descrivere sia aspetti significativi sia aneddotici dei personaggi più interessanti, mettendo in luce la loro umanità. Per quanto concerne i criteri di valutazione ho proposto all’inizio e alla fine di ogni incontro lo stesso questionario in modo da valutare l’efficacia delle tecniche utilizzate. Spesso ho richiesto agli studenti commenti scritti e valutazioni sintetiche di quanto stavo facendo. In tutti gli incontri ho discusso con gli studenti ed ho risposto alle domande che, alcuni gruppi in particolare, mi ponevano. Gli incontri ed i risultati ottenuti hanno fornito risposte interessanti su possibili percorsi didattici: non certo la contrapposizione alla didattica tradizionale, ma possibili sviluppi da essa integrabili o, anche, percorsi autonomi non scolastici per sviluppare quegli aspetti storico – sociali e ludici della fisica che potrebbero essere di sostegno nel favorire un maggiore interesse nei confronti di questa disciplina. «Amate le cose che amano i giovani» (Si veda a tal proposito Don Bosco Il sistema preventivo Leumann (Torino) Elledici, 2000) Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 11 CAPITOLO 1 Analisi di documentazione statistica relativa al sistema scolastico italiano 1.1 Premessa Per poter interagire efficacemente con un sistema complesso che si evolve nel tempo può essere utile analizzarne la dinamica, in modo da ricavare, con processi induttivi o deduttivi, utili indicazioni sugli interventi che andranno messi in atto. Le ipotesi che nascono da sensazioni personali, magari condivise da molti altri soggetti, circa un possibile basso livello delle competenze scientifiche ed una condizione di costante peggioramento delle stesse, potrebbero essere date per scontate, per ovvie, basandosi su una sorta di accordo collettivo. Scattare un’istantanea su alcune competenze scientifiche, come è stato fatto con il questionario che verrà analizzato nel capitolo 3, non dà informazioni sull’evoluzione di un processo di presunto peggioramento, né rende edotti su chi o cosa stia, eventualmente, peggiorando. Se vi fosse un costante regresso andrebbe analizzato nel dettaglio per capire, o tentare di capire, le cause di tale involuzione: questo interesse per così dire, eziologico, non parte da una mera curiosità, né da un pregiudizio, bensì dalla volontà di comprendere un fenomeno per poter intervenire con efficacia, avendo sufficientemente chiare le cause ed il loro “peso” relativo. Andremo ad analizzare materiale, per lo più legato alla ricerca sociale, relativo a diversi temi connessi alla didattica e cercheremo di farci un’idea di quali siano i dati più interessanti che abbiamo a disposizione. Cercheremo di sintetizzare gli aspetti più significativi che emergono da questa “raccolta” di dati, consapevoli sia della loro portata limitata, sia del fatto che, in molti casi, più che chiudere in modo soddisfacente un dato argomento, aprono la strada ad ulteriori sviluppi ed approfondimenti. Alle presunte certezze non sufficientemente corroborate dai dati sperimentali, sostituiremo, cartesianamente20, ragionevoli dubbi. 20 Il riferimento è chiaramente al celebre Dubito ergo cogito, cogito ergo sum di Descartes. 12 1.2 La scuola non peggiora Potremmo iniziare il nostro studio a partire da un lavoro dell’Istituto Carlo Cattaneo di Bologna nell’analisi riportata dal sociologo Giancarlo Gasperoni21. «All’inizio degli anni novanta l’Istituto Cattaneo aveva avviato un programma di ricerca permanente su “Rendimento scolastico e istruzione secondaria superiore in Italia”. Nell’ambito di quel programma, nel 1993 è stata condotta un’indagine su un campione nazionale studenti all’ultimo anno della scuola media superiore. [...] Nella primavera del 1999 l’Istituto Cattaneo – grazie al sostegno della Compagnia di San Paolo di Torino – è tornato nelle stesse scuole di allora per replicare l’indagine. Poiché ci si è avvalsi delle stesse tecniche, è possibile fare confronti attendibili fra le due rilevazioni. Come nel 1993, la ricerca ha interessato gli indirizzi più qualificanti e quantitativamente rilevanti del nostro ordinamento scolastico: i licei classici e scientifici e gli istituti tecnici commerciali e industriali (per un totale di oltre 7.000 diplomandi, 365 classi terminali e 93 istituti). La ricerca si è concentrata su molte dimensioni dell’esperienza scolastica, alcune delle quali non fanno registrare grandi cambiamenti. Ad esempio, gli studenti che arrivano in fondo agli studi liceali continuano ad avere genitori relativamente ben istruiti e con ottime posizioni occupazionali, mentre i diplomandi degli istituti tecnici continuano a provenire da famiglie di estrazione sociale inferiore. Qui ci soffermeremo soltanto su tre risultanze: la regolarità degli studi, il tempo dedicato allo studio e le prestazioni su una prova strutturata di apprendimento. I percorsi “accidentati”. Il carattere più o meno “accidentato” del percorso scolastico riflette la capacità dell’alunno di raggiungere gli obiettivi prefissati dalle autorità scolastiche (nonché la capacità degli operatori scolastici di mettere l’alunno in condizione di realizzarli). Idealmente, ogni studente dovrebbe guadagnarsi la promozione alla fine di ogni anno scolastico. Invece sappiamo che molti studenti possono incappare in incidenti di percorso poco gravi (obbligo a sostenere esami di riparazione a settembre oppure a frequentare i corsi di recupero, almeno fino a qualche anno fa; promozione con debito formativo; trasferimento ad altra scuola) o molto gravi (bocciatura, con obbligo di ripetere l’anno scolastico). Quel che forse può sorprendere il lettore è quanto siano diffusi questi percorsi accidentati: come si vede dalla fig. 1, il percorso accidentato costituisce la norma più che l’eccezione. Peraltro, occorre tenere conto che la ricerca fotografa la condizione soltanto degli studenti arrivati in fondo al ciclo; la situazione sarebbe ancora peggiore qualora si tenesse conto dei tanti che abbandonano la media superiore prima del quinto anno. Non solo: ma l’incidenza dei percorsi accidentati è aumentata rispetto alla precedente indagine del 1993, così come è diminuita l’incidenza di diplomandi che hanno collezionato ripetenze. Questo probabilmente dipende da una maggiore propensione dei ragazzi con difficoltà scolastiche a perseverare negli studi, grazie all’introduzione della soluzione “dolce” del debito formativo, ma forse anche da una maggiore indulgenza degli insegnanti. Tempo dedicato allo studio. Studiare a casa è forse l’attività che più contribuisce a determinare un elevato profitto scolastico, in quanto significa aumentare la quantità di tempo dedicata all’apprendimento, sottoporsi a una disciplina e coinvolgere i genitori nell’istruzione dei figli. Diversi studi suggeriscono che studiare a casa attenua significativamente le differenze di prestazioni dovute all’estrazione sociale. Quali sono i risultati della ricerca dell’Istituto Cattaneo? Gli alunni degli istituti tecnici si impegnano relativamente poco (in termini di tempo) nello studio a casa (fig. 2); 21 Giancarlo Gasperoni, http://www.cattaneo.org/italiano/comunicati/12lug00.html, La scuola peggiora, si impara meno, (articolo pubblicato su “Il Sole-24 Ore" del 12 luglio 2000) Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 13 vi si dedica molto più tempo, di converso, nei licei, e specie nei classici. Si possono stimare le seguenti medie settimanali: 9 ore negli industriali; 12 ore nei commerciali; 13 ore e mezza negli scientifici; 14 ore e mezza nei classici. Rispetto alla rilevazione del 1993 i diplomandi studiano circa due ore in meno alla settimana. Si tratta di una contrazione molto significativa se si considera che soltanto sei anni separano le due rilevazioni. I livelli di apprendimento. Un tratto distintivo dell’indagine dell’Istituto Cattaneo riguarda la somministrazione di una prova strutturata di apprendimento (che indaga unicamente settori e contenuti disciplinari comuni ai quattro i tipi di scuola). Come già nel 1993, i liceali realizzano i punteggi più elevati (fig. 3). Ancora più interessante, e preoccupante, è il fatto che in ciascuno dei quattro indirizzi di studio i livelli di preparazione sono diminuiti rispetto alla precedente rilevazione. Insomma, i diplomandi studiano meno e sanno meno, nonostante il livello medio delle votazioni all’esame di maturità sia aumentato. Questo declino potrebbe essere l’effetto di una partecipazione più ampia ai processi formativi secondari, tale da coinvolgere ragazzi che qualche anno fa avrebbero semplicemente interrotto gli studi, ma rappresenta comunque un campanello d’allarme per chiunque sia interessato alla qualità dell’istruzione impartita nelle nostre scuole. [...] Nella precedente indagine dell’Istituto Cattaneo (Diplomati e istruiti, di Giancarlo Gasperoni Bologna, Il Mulino, 1996) i risultati più salienti riguardavano i seguenti aspetti: – profili sociali nettamente differenziati per categoria di scuola: le professioni e i titoli di studio dei genitori dei diplomandi presentavano una distribuzione decisamente squilibrata verso il basso negli istituti tecnici e, di converso, verso l’alto nei licei. – differenze significative nei percorsi scolastici: ad esempio, in relazione al giudizio con cui si è conseguita la licenza di scuola media inferiore, vi è una netta prevalenza del giudizio “ottimo” nei licei e dei giudizi “buono” e “sufficiente” negli istituti tecnici. – il carattere più accidentato dei percorsi scolastici nell’ambito dell’istruzione tecnica era testimoniato dalla forte diffusione di rinvii a settembre e di ripetenze. – differenze nei livelli di apprendimento nelle diverse categorie di scuola: a livello complessivo, il liceo scientifico presentava i risultati migliori; in generale, è piuttosto ampio il divario tra i licei da una parte e gli istituti tecnici dall’altra. – differenze nei livelli di apprendimento a seconda dell’area geografica: in generale, si osservava una relativa arretratezza del Meridione, specie per quel che concerne i licei classici e gli istituti tecnici industriali.» 14 figura 1. Percorsi scolastici seguiti dai diplomandi nel 1993 e nel 1999, per tipo di scuola. Fonte Istituto Cattaneo. Immagine elaborata da Piero Scotto figura 2. Tempo dedicato allo studio in una settimana media dai diplomandi nel 1993 e nel 1999, per tipo di scuola Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 15 figura 3. Risultati della prova strutturata: punteggi medi complessivi (su una scala 0-100) Dall’analisi sopra riportata sembrerebbe che, in media, i ragazzi studino meno che in passato e che le loro performance peggiorino. Una causa importante, secondo Gasperoni, potrebbe essere collegata all’incremento della base studentesca. Ecco cosa riporta Pierfrancesco Majorino riprendendo un rapporto ISFOL 98/9922: «Negli ultimi anni si è assistito a un diffuso processo di scolarizzazione che ha avuto l’effetto di innalzare il complessivo livello formativo della popolazione italiana, riducendo il divario con gli altri paesi evoluti. Certo, se presi in valore assoluto alcuni dati evidenziano il permanere di alcune zone d’ombra ma se analizzati sulla scia degli anni precedenti incoraggiano un moderato ottimismo. Secondo una stima basata sugli attuali tassi, oltre il 95% della popolazione giunge a concludere il ciclo di istruzione obbligatoria, ottenendo così la licenzia media. Agli inizi degli anni novanta lo stesso tasso era dell’88%. Prosegue il processo di “espansione” della scuola secondaria superiore : ormai più dell’82% dei giovani vi si iscrive, quando agli inizi degli anni novanta era poco più del 68%. Ancora, le stime per l’annualità 1998/99 lasciano prevedere un innalzamento del tasso all’84%. [...] Un altro importante indicatore del processo di scolarizzazione è fornito dal tasso di maturità relativo alla scuola secondaria superiore : oltre il 72% di quanti si iscrivono consegue il diploma di maturità, contro il 51% dei primi anni novanta.» Che le strategie antidispersione abbiano determinato un abbassamento del livello medio è quanto sostenuto dalla VII Commissione Cultura, Scienza e Istruzione23. «[...]La terza considerazione generale (che può essere considerata come cautela aggiuntiva nella lettura dei trend positivi di fine secolo) è che l’aumento indubbio della scolarità sembra comportare - e probabilmente nel breve termine non può non comportare - un abbassamento delle capacità medie della popolazione scolastica nel suo insieme” [...] Su scala nazionale qualcosa può essere inferito in questa direzione dalla citatissima percentuale del 45 per cento di alunni diplomati nella scuola dell' obbligo con la qualifica di "sufficienti.» I dati e le osservazioni sopra riportate farebbero pensare che l’unica o la principale causa del significativo peggioramento sia ascrivibile all’aumento percentuale della popolazione scolastica. 22 http://www.librobianco.it/documenti/Ricerca_Pierfrancesco_Majorino_Giovani_I_numeri_i_una_nuova_generazi one.doc Giovani: I numeri di una nuova generazione. 23 Indagine conoscitiva sul problema della dispersione scolastica. Documento prelevato dal sito del Provveditorato agli Studi di Torino http://www.to2000.it/provvto/files/doc/doc_esperienze (seduta di mercoledì 19 gennaio 2000) 16 In altri termini si sono convinti – o forse costretti – a studiare anche coloro che per diverse ragioni, soprattutto sociali, non avrebbero proseguito gli studi. Saremmo, dunque, di fronte ad una schiera di studenti, poco motivati o meno “intelligenti”? O entrambe le cose? Sostenere che le fasce meno abbienti o, se si preferisce, che i “figli dei più poveri” si presentino meno “intelligenti”, qualunque siano le definizioni di intelligenza che si intende utilizzare (per lo più di tipo linguistico o logico-matematico24) mi pare poco probabile e, comunque, andrebbe dimostrata con lunghi ed approfonditi studi. Un dato che non verrà sufficientemente evidenziato è quello relativo alle lezioni di supporto o “ripetizioni” impartite agli studenti: non sappiamo se, e in che misura, questa forma di educazione integrativa sia diffusa e se venga utilizzata con prevalenza dalle classi più abbienti. Gli unici dati utili a mia disposizione sono quelli ricavati da un rapporto Istat25 (tabella 1) che valuta, per l’anno 2000, la spesa media sostenuta dalle famiglie per lezioni private, e una inchiesta estrapolata da un secondo rapporto Istat26 (tabella 2) dove viene chiesto ad un campione di 3026 famiglie italiane se i figli studiano con “persone retribuite”. Quest’ultima statistica, poco significativa in quanto il campione era relativo a genitori i cui figli frequentavano scuole elementari, medie e superiori, non evidenzia un significativo impatto delle lezioni private. Più interessante è l’aiuto di tipo prettamente “materno” nello studio e nello svolgimento dei compiti. tabella 1 24 si veda Formae mentis. Saggio sulla pluralità dell’intelligenza di Howard Gardner Istat. Italia in cifre 2001 reperibile al sito http://www.istat.it/Anumital/italia2001/italia2001.pdf 26 Vittoria Buratta e Linda L. Sabbadini (Istat), Organizzazione e funzionamento della scuola: quanto la conoscono e che cosa ne pensano i protagonisti, reperibile al sito http://www.edscuola.com/archivio/norme/bertagna_istat.pdf 25 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 17 tabella 2 Potrebbe essere, dunque, una questione di mancanza di motivazione, forse neppure, o non solo, collegabile al livello culturale ed economico della famiglia di provenienza. O, forse, si potrebbero trovare, tra le cause, eventuali incapacità ed inadeguatezze del sistema scolastico. La sensazione che non sia la scuola ad essere peggiorata traspare da una indagine Istat27 (figura 4 e tabella 3) del 1999 su un campione di 24.000 famiglie. 36,6 40 30 24,9 16 20 19,7 10 0 sta migliorano Resta uguale Sta peggiorando Non so figura 4. Giudizio sull’andamento del sistema scolastico. (Valori percentuali. Persone di 15-64 anni. Anno 1999 per 100 persone con le stesse caratteristiche) In prevalenza vi è la sensazione di un miglioramento. In particolare, sia insegnanti sia studenti sono più propensi a ravvisare un miglioramento piuttosto che un peggioramento. 27 Il giudizio dei cittadini sulla scuola Istat e MPI .Dal sito www.edscuola.it 18 tabella 3. Valutazione del sistema scolastico Il dato sopra riportato è interessante, ma incompleto. Occorre poi ricordare quanto le sensazioni siano condizionate da una serie di complessi fattori psicologici. Un’altra statistica Istat28 (tabella 4) conferma i dati positivi sulla qualità della “scuola” secondo le opinioni dei protagonisti. In una scala da 1 a 10 la qualità dell’istruzione riceve una valutazione più che lusinghiera. tabella 4. Valutazione della qualità dell’istruzione 1.3. Gli studenti del 2000 sono più impreparati Siamo di fronte ad un dato contraddittorio: il sistema scolastico sembra migliorare sia per gli insegnanti sia per gli studenti, ma il “livello qualitativo” degli studenti sembra decrescere. Forse il metodo di insegnamento non è efficace? Non si è adeguato alla rapida evoluzione degli ultimi anni? O vi sono altre cause? Richard Feynman, premio Nobel per la fisica nel 1965, oltre 25 anni fa sosteneva29 che «Grandi scuole di pensiero propugnano stupendi metodi per insegnare la letteratura, la matematica, e 28 Vittoria Buratta e Linda L. Sabbadini (Istat), Organizzazione e funzionamento della scuola: quanto la conoscono e che cosa ne pensano i protagonisti, reperibile al sito http://www.edscuola.com/archivio/norme/bertagna_istat.pdf Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 19 così via: ma se ci fate caso l’erudizione peggiora col tempo, o comunque non migliora; nonostante gli insegnanti, in tutti quei campi, continuino un giorno dopo l’altro ad impiegare questi metodi stupendi. [...] Una maestra che abbia buone (ma personali) idee su come insegnare a leggere è costretta dal sistema scolastico ad applicare altri metodi, se non addirittura a convincersi che il proprio metodo non può essere quello giusto.» Casi di didattica ritenuta insoddisfacente si posso ritrovare anche andando molto indietro nei tempi, molto prima della scolarizzazione di massa. Vittorio Alfieri definisce “pedanteschi e mal fatti” gli studi che intraprese (1758) all’Accademia di Torino. Ecco cosa scrive30 lo scrittore e poeta astigiano: «Tirandomi così innanzi in quella scoluccia, asino, fra asini, e sotto un asino, io vi spiegava il Cornelio Nipote, alcune egloghe di Virgilio, e simili; vi si facevano certi temi sguaiati e sciocchissimi; si traducevano le Vite di Cornelio Nipote, ma nessuno di noi, e forse neppure il maestro, sapeva chi si fossero stati quegli uomini di cui si traducevan le vite, né dove fossero i loro paesi, né in quali tempi, né in quali governi vivessero, né cosa si fosse un governo qualunque. Tutte le idee erano o circoscritte, o false, o confuse; nessuno scopo in chi insegnava; nessunissimo allettamento in chi imparava. Erano insomma dei vergognosissimi perdigiorni; non c’invigilando nessuno; o chi lo faceva, nulla intendendovi. Ed ecco in qual modo si viene a tradire senza rimedio la gioventù.» L’associazione “scuola di massa – abbassamento del livello culturale medio” lascia perplessi. Sarebbe interessante scoprire quando è iniziato codesto peggioramento e riguardo a quali aspetti. Con certezza si può affermare che le conoscenze umane sono progressivamente aumentate e sempre più velocemente: ogni individuo, almeno nel mondo industrializzato, va verso una specializzazione sempre più forte. Questo fatto, inevitabilmente, comporta un divario più ampio ed insormontabile tra le conoscenze - anche solo di base – e la cultura che il singolo individuo può acquisire. I saggi ed i sapienti del passato potevano avere una cultura assai approfondita in un mondo di analfabeti e semianalfabeti, relativamente ad un limitato numero di fonti e di “saperi”. Quando si spingevano ad interpretare il mondo fisico che li circondava, formulavano, non di rado, teorie ingenue e spesso errate, almeno dal punto di vista dell’uomo del XXI secolo. L’abbassamento del livello culturale medio generale potrebbe anche essere una conseguenza dell’aumento rapido ed inarrestabile della cultura stessa; nella società delle telecomunicazioni l’impressionante incremento di stimoli, informazioni, notizie (quelle “culturali” sono, di norma le meno “urlate”) determina un sorta di innalzamento del “rumore” di fondo: questo potrebbe rendere i segnali educativi più disturbati e meno incisivi. 1.4 Scarso interesse per la scienza Quanto detto in conclusione del precedente paragrafo, dovrebbe essere un problema di tutto il mondo industrializzato. Eppure l’ipotesi del peggioramento del sistema scolastico italiano e dell’inferiorità del popolo italico è affermata, senza ombra di dubbio, da chi più di altri può incidere sulle sorti culturali del nostro Paese. L’attuale ministro alla Pubblica Istruzione Letizia Moratti31 ha recentemente dichiarato: «Affrontiamo la complessità di questa situazione, con la consapevolezza di disporre ormai di margini di tempo sempre più ristretti per scongiurare il progressivo decadimento del nostro sistema educativo e formativo. 29 Cargo Cult Science di Richard Feynman, discorso inaugurale apertura anno accademico 1974-75 Caltech Pasadena 30 CEDE, Osservatorio Nazionale sugli Esami di Stato, http://www.cede.it/ones/nulla_dies/15_nulla_dies.htm Alfieri: asino, fra asini (tratto da V. Alfieri, Vita, Garzanti, Milano, 1997, pagg. 27-28) 31 Dichiarazioni programmatiche del Ministro Letizia Moratti. (7a Commissione Camera e Senato 18 e 19 luglio 2001) 20 Come vi è noto, i dati di una recente indagine dell’OCSE condotta nell’area dei paesi industriali denunciano, nonostante il basso numero di alunni per docente (un insegnante ogni dieci alunni contro la media OCSE di 1 su 15), il fatto che il 65,5% della popolazione adulta non supera il secondo livello alfabetico. L’Italia risulta ventunesima nella preparazione scientifica dei suoi studenti e ventitreesima in quella matematica. Il costo per studente della scuola italiana è più alto del 15% rispetto alla media europea. Eppure, soltanto il 40% della popolazione adulta ha un diploma di scuola secondaria, contro il 61% della Francia e l’84% della Germania. I tassi di dispersione universitaria restano da noi i più alti d’Europa: Negli ultimi 40 anni su quasi 10 milioni di giovani che si sono rivolti all’università, i laureati sono stati poco meno di 3 milioni.” Oggi, a fronte di facoltà universitarie che producono tassi di disoccupazione crescente, l’Italia vede aumentare progressivamente la carenza di profili professionali legati alle tecnologie informatiche e della comunicazione, settore che negli Stati Uniti produce ormai un quarto della ricchezza nazionale.” Progressivo decadimento del sistema educativo e formativo, costi elevati rispetto ai risultati e grande dispersione sembrano problemi che il Belpaese ha in relazione agli altri partner industrializzati. Il dato che più ci interessa è quello relativo alla eventuale scarsa preparazione scientifica. Tale “impressione” è ribadita da altre fonti. Alberto Ronchey32 sottolinea il disamore per la scienza: «Finora, in Italia solo il 16 per cento della popolazione universitaria si laurea nelle discipline scientifiche, in Francia il 31, in Germania il 38. È incredibile che ancora sia così poco diffusa, tra noi, la considerazione per le sconfinate prospettive del sapere scientifico dopo le accelerate scoperte sui fronti avanzati della ricerca negli ultimi decenni. [...] Ma ritornando alla questione iniziale, ossia la scarsità in Italia dei laureati nelle discipline scientifiche, l’increscioso fenomeno è spiegabile non solo risalendo a certi connotati della comune cultura convenzionale33, ma spesso alle scarse disponibilità d’impiego nei laboratori pubblici e privati. Oggi, per esempio, il Cnr può dedicare alla ricerca biogenetica meno di 2 miliardi [di lire, N.d.R] l’anno. Per tutta la ricerca scientifica in Italia, come ha segnalato il governatore Fazio, s’investe l’1,03 per cento del Pil, contro il 2,32 della Germania, il 2,2 della Francia, il 2,77 degli Usa, il 2,91 del Giappone. Partiti, governi, legislatori e pubblici ammonitori disputano su tutto ma non sulla vitale questione, mentre si annuncia una gravosa ipoteca sul futuro e il mondo nuovo può caderci addosso.» Da altre fonti appare evidente lo scarso interesse per la ricerca scientifica34. «Fughe di cervelli, scarsità di risorse, disoccupazione intellettuale e nepotismo. E' questa la situazione del sistema scientifico in Italia fotografata dall' ultimo rapporto Censis[1999]. I dati mettono in evidenza le mancanze italiane in termini di risorse e performance. La spesa totale per ricerca e sviluppo è pari all' 1,05 per cento del prodotto interno lordo (Pil). Contro il valore 32 Alberto Ronchey, Un mondo nuovo ci cade addosso, http://www.ossimoro.it/p32.htm, Corriere della Sera 13 luglio 2000 33 forse l’autore fa riferimento alle teorie di Croce e Gentile. A questo proposito si veda, tra gli altri, Tullio Regge, Le verità della scienza e le mezze “verità” della filosofia crociana, Le Scienze n.362, ottobre 1998 oppure Silvano Fuso, Scienza e filosofia. Le implicazioni filosofiche delle scoperte scientifiche, e-book disponibile sul sito http://utenti.lycos.it/fusosilv «[...] Benedetto Croce, tipico esponente di questo tipo di filosofia, nel 1951 così si esprimeva: "le scienze naturali e le discipline matematiche, di buona grazia, hanno ceduto alla filosofia il privilegio della verità, ed esse rassegnatamente o addirittura sorridendo confessano che i loro concetti sono concetti di comodo e di pratica utilità, che non hanno niente da vedere con la meditazione del vero» ripreso da B. Croce, Indagini su Hegel e schiarimenti filosofici, Laterza, Bari 1967 (p.283) 34 http://www.galileonet.it/archivio/news/20001203_art.html In Italia la scienza va a ribasso 1 Dicembre 2000 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 21 medio del 2,23 per cento degli altri paesi europei. La spesa per la ricerca nelle imprese è pari allo 0,57 per cento del Pil, contro l'1,54 per cento del resto d'Europa. Estremamente basso anche il numero dei ricercatori, rispetto a paesi come Finlandia, Stati Uniti, Giappone, Francia e Germania. Per non parlare poi dei risultati scientifici: la domanda di brevetti risulta pari all'1,2 per cento, contro una media del 5,3 per cento a livello europeo. E, infine, per gli articoli scientifici e tecnici, l'Italia dimostra la peggiore performance nell'ambito dei paesi considerati.» Analizziamo ulteriormente il fenomeno con dati molto recenti, quelli del 35° rapporto Censis sulla situazione sociale del Paese 200135. «La maggior parte delle analisi prodotte concordano sul fatto che l’Italia non è ancora in grado di ricoprire un ruolo adeguato nei processi di innovazione tecnologica e di avanzamento del sapere scientifico, continuando a permanere nei posti più bassi delle graduatorie stilate nelle molteplici occasioni di indagine e confronto a livello nazionale e internazionale.». In questo rapporto viene confrontato quell’1% del Pil dedicato alla spesa in ricerca con il 2,18% della Francia, il 2,3% circa della Germania, il 2,84% degli Stati Uniti ed il 3,06% del Giappone. «In un quadro di sintesi la Commissione attribuisce al nostro Paese alcuni punti di debolezza, come la scarsa spesa pubblica in ricerca e sviluppo, l’insufficiente efficacia del sistema di istruzione, la carenza di brevetti in tecnologie avanzate, la mancanza di diffusione delle finanze innovative.» 1.5. Carenza di computer Un aspetto che ci interessa analizzare riguarda la dotazione informatica nel raffronto con l’Unione Europea36 (tabella 5). Tabella 5 La dotazione informatica delle scuole europee. Confronto Italia - Unione Europea, 2001 UE Italia (valori percentuali) Numero di studenti per computer 12 18 Numero di studenti per computer collegato a internet 24 46 scuole collegate ad internet 89 89 scuole in cui li studenti hanno accesso ad internet 80 80 scuole con un indirizzo di posta elettronica (*) 91 91 scuole con una pagina web 49 42 scuole con rete interna Intranet 53 67 computer con meno di 3 anni di età 51 59 computer donati alle scuole da privati 15 8 Emergono, tra i dati negativi, un numero più elevato di studenti per computer, soprattutto se con accesso ad Internet. Interessante è notare la bassa percentuale di donazioni di personal computer da parte di privati. Sono invece aspetti positivi, superiori alla media UE le scuole con rete L.A.N. e la “giovinezza” dei computer. Altri dati mostrano che l’Italia è in linea con i Paesi europei. Almeno così pare ... Sarà interessante verificare le statistiche relative all’utilizzo della posta elettronica nei licei scientifici torinesi; il fatto di possedere un indirizzo non implica anche l’uso del sistema di comunicazione E-mail; gli altri dati sul parco macchine informatiche non sono, ipso facto, aspetti sicuramente positivi. 35 36 Edizione Franco Angeli, Novembre 2001 (pagg. 59-133) 35° rapporto Censis 2001 22 Dalla tabella che segue (tabella 6), infatti, l’unico aspetto in controtendenza è l’uso più limitato (il 73% rispetto alla media europea) del computer da parte degli insegnanti. Tabella 6 L'utilizzo del computer nelle scuole europee. Confronto Italia-UE, 2001 Insegnanti che utilizzano il computer UE Italia 65 68 Insegnanti che utilizzano il computer collegato ad internet 36 32 Ore di utilizzo del computer da parte degli insegnanti (media settimanale) 2,6 1,9 Ore di utilizzo di computer collegati ad internet da parte degli insegnanti (media settimanale) 0,7 0,5 Insegnanti, non utilizzatori di internet, che dichiarano di ritenerlo non rilevante ai fini dell'insegnamento 22 17 A tale proposito ecco cosa scrive Marco Gasparetti37: «I docenti italiani non hanno preclusioni nei confronti delle nuove tecnologie didattiche sottolinea Francesco Pira, docente all' Università di Trieste - e, addirittura, ci sono gruppi all' avanguardia in Europa.» Vedremo che questo dato risulta confermato da una successiva elaborazione. «Semmai maestri e prof non hanno avuto un quadro di riferimento e spesso sono stati abbandonati a se stessi. O, peggio, hanno dovuto sopportare la dittatura di tecnocrati o venditori che, mascherati da educatori, hanno cercato di vendere computer e software infischiandosi della didattica38.» A tal proposito ho riscontrato che tutti i testi (che ho visionato) relativi alla patente europea del computer ECDL riportano come unico riferimento software una sola grande società americana, la Microsoft: senza entrare nel merito, il fatto non può non suscitare qualche perplessità! Per altro non tutti concordano sulla bontà della patente europea. «Io sono molto preoccupato - dice Marco Guastavigna, professore di Lettere all' Istituto Beccari di Torino -. Invece di avviare una riflessione sugli ambiti disciplinari dove il computer e Internet possono essere importanti per la didattica, si pensa alla patente europea di informatica, ovvero a test tecnici per far conoscere un po' il computer. Insomma, è come se si insegnasse a qualcuno a guidare un' auto senza spiegargli a che cosa serve39.» «Ciò che mi fa più paura realmente non è la carenza di computer ma il disagio fortissimo degli insegnanti - spiega Pier Cesare Rivoltella, docente di Metodi e tecniche delle interazioni educative all' università Cattolica di Milano -. Hanno bisogno di formazione, si sentono indietro rispetto ai colleghi di altri paesi Europei. Anche Antonio Calvani, docente di Tecnologie dell' istruzione e dell' apprendimento all' Università di Firenze e tra i massimi esperti in Italia, ammette l' arretratezza italiana. La preparazione informatica media degli insegnanti italiani è al di sotto della media europea spiega Calvani -. E tutto questo nonostante l' Italia abbia recuperato una parte del gap negli ultimi dieci anni, grazie anche alle intuizioni di Lombardi e Berlinguer. Abbiamo gravi difficoltà nelle strutture, c' è una grossa carenza di servizi di supporto e gli insegnanti si trovano spesso da soli alle prese con problemi tecnici40». Le indicazioni riportate dal ministro Moratti trovano conferma nella tabella 7, relativa al sistema universitario. Va detto che la situazione sta cambiando e che sono state introdotte, almeno al Politecnico di Torino, una serie di iniziative atte a contrastare il fenomeno sotto indicato. 37 Marco Gasparetti, I nostri insegnanti bocciati in informatica, tratto da Il Corriere della Sera del 7-2-2002 e reperibile al sito: http://www.remida21.it/istituzionale/news/rassegna_07_02htm.htm 38 Gasparetti 2002 39 idem 40 sempre tratto da Gasparetti 2002 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici Tabella 7. La "febbre" del sistema Universitario, a.a. 1999-2000 (valori percentuali) Iscritti al primo anno che abbandonano nel primo trimestre di frequenza Immatricolati che non superano alcun esame nel corso del primo anno di iscrizione Matricole che lasciano l'Università nel corso del primo anno Iscritti complessivi che non hanno superato esami nel corso dell'a.a. 1999/2000 Totale degli iscritti fuori corso Laureati fuori corso nel 1999 23 7,7 26 21 24 44 93 Il 26% degli studenti non supera alcun esame al primo anno, il 21% delle matricole abbandona dopo pochi mesi. Chi arriva al termine del corso di studi (dato del 1999) è nel 93,3% dei casi fuori corso. Eppure «L’innalzamento del livello di istruzione medio di un paese ha un effetto fortemente positivo sulla crescita economica e maggiore [fino a 4 volte] di un incremento dell’investimento sul capitale fisico come i macchinari, le attrezzature, le infrastrutture. Secondo alcune elaborazioni effettuate di recente dall’Ocse, l’incremento di un anno nel livello medio di istruzione della popolazione in età lavorativa produce sul lungo periodo un aumento del prodotto pro-capite compreso tra il 3,8% e il 6,8%.»41 Il livello degli investimenti in ricerca e sviluppo che negli ultimi anni si aggirava attorno all’1% del PIL è destinato a raddoppiare – almeno secondo le dichiarazioni programmatiche formulate dal Ministro Moratti il 18-19 luglio 2001. Infatti leggiamo che «Con tutte le azioni che il Governo porrà in essere nel quinquennio, la spesa complessiva italiana in ricerca e sviluppo si allineerà agli standard quantitativi e qualitativi dei principali paesi europei (2% del PIL), venendo così a corrispondere agli indirizzi formulati dal Parlamento Europeo.» 1.6 L’ingegnere trova lavoro Le preoccupazioni per la non adeguata preparazione scientifica del popolo italico nei confronti dei partner europei e la volontà di investire molto di più in ricerca sono elementi significativi e degni di nota. Per quanto ci interessa più direttamente, se introduciamo un dato statistico (tabella 8) sulla posizione occupazionale dei laureati, relativo all’anno 199942, ci rendiamo conto di un miglior risultato dei laureati in Ingegneria rispetto a tutte le altre facoltà. Tabella 8 Laureati del 1995 per condizione occupazionale nel 1998 gruppo di corsi di laurea lavorano cercano lavoro Ingegneria 91,7 5,5 Economico-statistico 82,7 13,9 Architettura 81,5 15,4 Agrario 80,4 16,3 Chimico-farmaceutico 79,0 14,0 Politico-sociale 77,8 20,0 Insegnamento 77,1 20,1 Scientifico 76,8 16,0 Linguistico 70,3 26,7 Psicologico 66,4 28,7 Letterario 62,8 33,6 41 42 Fonte Ocse, Economic outlook, 2001 (35° rapporto Censis pag. 86) Istat, Rapporto sull’Italia, Edizione 2000, Il Mulino Bologna, pag. 105 24 Geo-biologico Giuridico Medico 55,1 54,5 50,7 38,8 37,1 16,9 La facoltà di Ingegneria stacca nettamente le altre come livello occupazionale. Stranamente viene presa in considerazione relativamente poco, come vedremo. 1.7 Da dove vengono i futuri Ingegneri Concentriamo la nostra attenzione su un’altra tabella (9) del 35° rapporto Censis. Tabella 9. Distribuzione degli immatricolati al corso di laurea e di diploma per facoltà e titolo di studio posseduto (valori percentuali) 1999-2000 titolo di studio Liceo Istituto Istituto Istituto Liceo Liceo Altri titoli Facoltà Altri titoli professionale tecnico magistrale scientifico classico linguistico stranieri Agraria 10,4 40,4 2,7 34,2 7,9 1,1 2,4 0,9 Architettura 0,9 29,8 1,2 38,2 11,1 0,8 15,4 2,6 Economia 4,2 46,5 1,7 33,6 8,1 2,3 1,9 1,7 Farmacia 5,7 12,6 3,8 48,4 19,5 2,1 3,2 4,7 Giurisprudenza 3,5 29,7 5,1 26,1 28,1 2,8 3,3 1,4 Ingegneria 2,5 39,7 0,4 47,9 6,4 0,7 1,4 1,0 Lettere e filosofia 4,8 16,5 10,4 25,5 25,0 8,3 8,0 1,5 Lingua e letterature straniere 4,0 20,8 7,5 23,2 10,9 26,7 4,4 2,5 4,2 17,1 3,1 49,0 17,5 2,4 3,1 3,6 10,4 16,0 7,9 34,1 21,2 2,0 4,3 4,0 5,0 13,7 15,5 33,2 22,4 4,8 3,6 1,6 5,0 34,0 5,5 27,9 16,2 6,8 3,1 1,5 7,6 18,7 25,9 21,0 13,3 4,5 8,5 0,6 5,3 27,1 3,7 46,1 11,5 1,8 3,1 1,4 5,0 37,4 2,7 45,2 6,4 1,0 1,2 1,0 Sociologia 4,9 21,7 8,0 29,5 22,8 5,7 7,1 0,4 Totale 4,8 28,7 6,5 33,1 16,4 4,4 4,5 1,7 Medicina veterinaria Medicina e chirurgia Psicologia Scienze politiche Scienze dell'educazione Scienze informatiche Scienze statistiche Come si vede una percentuale elevata degli iscritti ad Ingegneria (47,9%) proviene dai licei scientifici italiani. Il liceo scientifico fornisce un’alta percentuale di iscritti anche a tutte le altre Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 25 facoltà scientifiche (Architettura, Farmacia, Medicina, Scienze informatiche e statistiche). La tipologia del diploma di Maturità scientifica si presta particolarmente bene a far affluire i propri studenti all’Università, non essendo un diploma facilmente “spendibile” nel mondo del lavoro. 1.8 Cosa interessa ai giovani diplomati A fronte di questi dati è utile analizzare come si dirigono gli interessi personali degli studenti degli istituti superiori, attraverso un’indagine statistica su un campione di 6671 studenti italiani (2706 provenienti da licei scientifici) svolta nel periodo marzo 2000 - marzo 2001 da Christian Elevati del centro di Orientamento Alpha Test43. Se si analizzano i valori medi di “interesse emerso” (tabelle 10 e 11) si vede chiaramente come l’area scientifica e l’area dell’Ingegneria siano di interesse relativamente basso, in generale, e relativamente basso per i licei scientifici (scala 0-5). tabella 10 43 L’orientamento universitario negli ultimi due anni di scuola superiore. Indagine statistica, sito www.alphatest.it 26 tabella 11 Il dato mostrerebbe un interesse verso il settore Ingegneria inferiore a quello mostrato per le aree linguistico letterarie, umanistiche e sociologico-pscicopedagogiche: il che sembra un controsenso, a maggior ragione in un liceo scientifico, soprattutto valutando le richieste del mercato. E’ rilevante il fatto che, se si analizza la tabella globale (qui non riportata) e si divide il punteggio di 1,13 tra maschi e femmine si riscontrano i valori di 1,55 per i maschi e 0,77 per le femmine. Le giovani invece prediligono (1,92 contro 0,98) l’area linguistico letteraria e (2,42 contro 1,21) l’area sociologico-pedagogica. 1.9 Attitudini e motivazioni a confronto Continuando ad analizzare quegli aspetti più significativi per il nostro ambito di ricerca, scopriamo per 6 aree attitudinali (così classificate: verbale, numerica, logica, ragionamento astratto, meccanico-spaziale e generale) che i risultati migliori vengono, in media, ottenuti dagli studenti dei Licei scientifici, superati soltanto, di stretta misura, nell’attitudine verbale, dagli studenti dei Licei classici (tabella 12). tabella 12 L’analisi mostra (tabella 13) come le attitudini decrescano passando dal Nord al Sud. Altro elemento significativo riguarda la differenza tra maschi e femmine: in ogni area prevalgono i maschi. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 27 tabella 13 Nel questionario (si veda il capitolo 3) proposto agli studenti dei Licei scientifici torinesi otteniamo un dato in linea con quest’ultimo, anche se le domande erano più a carattere culturale che non attitudinale. Una ulteriore tabella (non riportata), relativa alla motivazione allo studio mostra come, sotto questo profilo siano gli studenti dei Licei classici a prevalere. Il dato è coerente con quanto elaborato dall’Istituto Cattaneo, relativamente al “tempo dedicato allo studio in una settimana media dai diplomandi nel 1993 e nel 1999, per tipo di scuola” Confrontiamo i due dati (tabella 14): tabella 14 Confronto motivazione scolastica/ore di studio Liceo Classico Liceo Scientifico Altro liceo Istituto tecnico motivazione allo studio (punteggio in centesimi), Alpha test 54,4 48,9 53,4 44,1 ore di studio settimanali (valori medi), statistica Istituto Cattaneo 14,5 13,5 --- 10,5 Se si analizza la differenza tra maschi e femmine relativamente alla motivazione allo studio, sono queste ultime a prevalere con un punteggio di 54,7 centesimi contro 43,6 centesimi dei maschi. L’analisi Alpha test prosegue con il metodo di studio valutato secondo sette categorie (tecniche di studio, gestione del tempo e della programmazione, capacità di concentrazione, partecipazione alle attività didattiche, modalità di prendere appunti, capacità di sintesi e di schematizzazione, ripasso e controllo dell’efficacia dello studio). In tutte le categorie prevalgono i licei classici seguiti dagli altri licei (tabella 15). 28 tabella 15 Per quanto riguarda le aree geografiche, scendendo verso il Sud, si nota un progressivo miglioramento (tabella 16). tabella 16 Come già visto per la motivazione, anche per il metodo di studio ottengono migliori risultati le femmine rispetto ai maschi (tabella 17). tabella 17 Per concludere con i dati più significativi elaborati da Christian Elevati, troviamo l’abilità nel “problem solving” dove gli studenti dei licei classici ottengono risultati migliori degli studenti dei licei scientifici (56,6 contro 54,7) con la stessa prevalenza del Sud (57,4) rispetto al Centro (53,4) e al Nord (53,0). Non vi sono, invece, differenze rispetto al sesso. 29 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici In definitiva l’autore sintetizza quanto segue. «I dati riportati da questa analisi consentono di evidenziare informazioni utili alla progettazione e alla realizzazione di attività didattiche. Lo “studente medio” possiede una scarsa consapevolezza dei propri interessi di studio reali e preferisce i corsi di laurea mediamente meno apprezzati dal mondo del lavoro, soprattutto per quanto riguarda le studentesse. Il fatto che la motivazione allo studio sia superiore al Centro-Sud e nelle studentesse potrebbe dipendere dal fatto che si tratta di categorie le quali devono affrontare maggiori difficoltà rispetto ad uno studente maschio del nord Italia per potersi affermare da un punto di vista sociale e professionale (minore facilità nel reperimento delle informazioni utili alla scelta, minori opportunità di studio e di lavoro, ecc.). D’altro canto, i risultati della presente ricerca consentono anche di individuare gli studenti nei quali la motivazione allo studio è più bassa (come si è visto, per lo più coincidenti con gli studenti che possiedono maggiori attitudini allo studio, fatta eccezione per gli studenti degli Istituti professionali). Appare chiaro che rimotivare allo studio è un altro dei delicati compito che la scuola può e deve assumersi». 1.10 Che aria tira tra gli insegnanti In tutta questa analisi non ci siamo dimenticati di coloro che, in fin dei conti, sono tenuti a capire, educare, orientare i giovani: gli insegnanti. Il lavoro che andremo ad analizzare si intitola “Dietro la cattedra: il mondo della scuola visto dai docenti” ed è a cura dell’Eurispes44. Attraverso un campione di circa 1000 insegnanti vengono affrontati essenzialmente quattro temi: il ruolo della scuola, il livello di prestigio sociale degli insegnanti, il livello della scuola pubblica nei confronti di quella privata, la valutazione dell’insegnamento. Il primo aspetto (ruolo della scuola) viene sintetizzato dalla tabella 18: tabella 18 In che misura l'istituzione scuola è chiamata ad assolvere i seguenti compiti? - Anno 2002 COMPITI Valori percentuali Trasmettere cultura Preparare al lavoro Formare buoni cittadini Favorire la socializzazione Trasmettere valori PER NULLA 2,7 0,4 POCO 2,3 19,1 3,4 1,5 4,6 ABBAST. MOLTO 30,2 38,9 27,5 28,6 22,5 NON RISPOSTA 61,8 33,2 63,0 64,1 67,6 5,7 6,1 6,1 5,8 4,9 TOTALE 100 100 100 100 100 Risulta che formare al lavoro non è l’obiettivo primario della scuola (sono stati intervistati docenti di ogni ordine e grado). Passando al prestigio sociale ed ai motivi di soddisfazione ed insoddisfazione degli insegnanti, ecco le due tabelle seguenti (19 e 20). 44 Eurispes sito http://www.edscuola.com/archivio/statistiche/cattedra.html (4 marzo 2002) 30 Tabella 19 Motivi di soddisfazione e insoddisfazione dell'insegnante - Anno 2002 (val %) Motivi Soddisfazione Insoddisfazione Non risposta Totale Lo stipendio è motivo di … I rapporti con i colleghi sono motivo di ... I rapporti con gli studenti sono motivo di ... Le strutture/dotazioni scolastiche sono motivo di ... 4,6 40,1 72,5 14,1 22,9 45,8 100,0 100,0 79,0 4,6 16,4 100,0 16,8 33,6 49,6 100,0 Piuttosto elevate le percentuali di soddisfazione per i rapporti con gli studenti, molto meno quelle relative ai rapporti con i colleghi. Gli insegnanti sono ampiamente insoddisfatti per la remunerazione e, in parte, per le strutture/dotazioni scolastiche. tabella 20 Livello di prestigio sociale attribuito alla professione dell'insegnante - Anno 2002 Livello di prestigio sociale Valori % Basso 26,7 Medio-basso 50,4 Medio-alto 14,5 Alto 0,4 Non risposta 8,0 Totale 100,0 Il prestigio sociale è giudicato basso o medio-basso. Altre tabelle (21, 22, 23, 24) ricavate da un’indagine Istat45 (campione: 3.445 docenti, 1791 studenti, 2223 madri, 1848 padri) mostrano i motivi di soddisfazione ed insoddisfazione degli insegnanti. tabella 21 45 Vittoria Buratta e Linda L. Sabbadini (Istat), Organizzazione e funzionamento della scuola: quanto la conoscono e che cosa ne pensano i protagonisti, reperibile al sito http://www.edscuola.com/archivio/norme/bertagna_istat.pdf Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici tabella 22 tabella 23 tabella 24 31 32 Gli insegnanti sono soddisfatti del rapporto con gli studenti, insoddisfatti dalle relazioni con i colleghi, delusi dalla scarsa considerazione finale e mal retribuiti: questi dati sono in linea con la statistica Eurispes. Emergono altri aspetti interessanti: l’inadeguatezza delle strutture, l’eccessiva burocrazia e le difficoltà organizzative. Queste tabelle mostrano un significativo disagio della categoria degli insegnanti, di cui si dovrà tener conto ogni volta che si esprimeranno valutazioni o proposte. Per quanto riguarda la loro remunerazione cerchiamo di capire quanto tale fattore possa incidere, indirettamente o direttamente, sulla qualità del servizio prestato e sulle aspettative degli studentiutenti. Il documento da cui trarremo le informazioni è stato realizzato dal Ministero della Pubblica Istruzione46. tabella 25 E’ interessante notare come, per una buona parte della carriera, gli insegnanti italiani delle scuole medie inferiori e superiori percepiscano i medesimi stipendi, mentre la media UE favorisce i secondi. I numeri ci dicono che l’insegnante italiano è pagato meno dei colleghi europei. 46 Ministero della Pubblica Istruzione, Andamento delle retribuzioni del personale insegnante 1993 – 2000, Novembre 2000, sito http://www.edscuola.com/archivio/statistiche/retr93_00.pdf Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 33 tabella 26 Le tabelle 25 e 26 mostrano come gli stipendi degli insegnanti italiani siano significativamente più bassi, soprattutto a fine carriera. Analizzando i dati in percentuale notiamo come ad inizio carriera un insegnante di scuola superiore percepisca una retribuzione inferiore al collega “medio” europeo del 10% e come, a 15 anni di carriera (momento in cui le capacità e l’esperienza sono presumibilmente elevate) si arrivi a punte del 23% in meno (tabella 27). Tabella 27 Retribuzione oraria in $ U.S.A. Anno 1998 carriera Italia UE differenza inizio 34,5 38,4 10,2% 15 anni 42,1 54,7 23,0% fine 54,1 69,1 21,7% 34 tabella 28 Se prendiamo in considerazione alcuni Paesi europei vediamo come (tabelle 28 e 29) solo la Grecia retribuisca meno dell’Italia gli insegnanti delle scuole superiori. Persino Portogallo e Spagna (in questo Paese il dato riferisce un 34% in più) sono più generosi. tabella 29 retribuzioni annuali in dollari USA nelle scuole secondarie superiori a 15 anni di carriera Italia Francia Germania Grecia Inghilterra Spagna Giappone USA 15 anni 25.773 29.615 43.307 24.337 38.010 34.547 41.225 35.455 in più (%) 14,9% 68,0% -5,6% 47,5% 34,0% 60,0% 37,6% Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 35 tabella 30 Se confrontiamo le ore di lezione effettivamente svolte in aula (tabella 30), per le scuole superiori, troviamo un valore più ridotto, per l’Italia, rispetto alla media Europea (612 su 636) di un 4%, decisamente scarso per giustificare gli stipendi modesti. In definitiva, da questi dati, emerge come il trattamento economico degli insegnanti sia motivo di malumore. Che questo possa incidere sulla qualità del loro lavoro è tutt’altra questione. 1.10.1 Scuola pubblica e privata Ritorniamo al rapporto Eurispes: vi è un terzo elemento interessante: «il 70% dei docenti italiani giudica la scuola pubblica ed i contenuti formativi superiori a quella privata.» Una tale valutazione andrebbe, almeno, ponderata in base al campione utilizzato. Nel prossimo capitolo vedremo come, a Torino, non si possa sostenere, genericamente, tale posizione, a meno di fare un uso scorretto dei dati statistici: in base ai test di ingresso 2000-2001 vi è una certa distribuzione delle risposte degli studenti di licei pubblici e privati senza che si possa affermare che i primi sono migliori dei secondi o viceversa. 1.10.2 Chi deve giudicare gli insegnanti Per quanto riguarda la valutazione del lavoro degli insegnanti: «La valutazione viene considerata utile soprattutto in quanto strumento per migliorare la qualità dell'insegnamento. In relazione al tempo l'insegnante di inizio secolo propende per una valutazione ex post e in itinere, piuttosto che una valutazione ex ante volta ad assolvere una funzione selettiva. L'insegnante italiano accetta una valutazione incentrata sulla produttività, su un prodotto didattico fatto di gradimento da parte dell'utenza, ricchezza di contenuti didattici (preferibilmente multidisciplinari) e così via. Il giudizio dovrebbe essere formulato in assenza di dislivello gerarchico (valutazione orizzontale espressa da chi svolge la medesima professione) vengono 36 quindi tendenzialmente escluse sia le valutazioni di carattere top-down sia le valutazioni di tipo bottom up (studenti giudici dei loro docenti47). Secondo la statistica Istat48 (tabella 31), il 20,6% degli studenti è molto soddisfatto del rapporto con i propri docenti, mentre un 13,2% lo è poco. Soltanto il 3,1% non è per nulla soddisfatto degli insegnanti. La maggior parte dei giovani intervistati è abbastanza soddisfatto. tabella 31 1.11 La preparazione scientifica fornita dalla scuola media superiore è insufficiente Non sorprende, dopo l’analisi dei dati statistici, e forse dalle sensazioni di molti docenti universitari, quanto afferma Gianni Fochi49: «I miei allievi non trovano ostacoli tanto grossi in nozioni e concetti da università, quanto in quelli che figurano anche all'inizio dei programmi dei licei. Viene spontaneo in chi è abituato dal mestiere scientifico a trarre ipotesi dai fatti, un nesso con gli anni di scuola precedente.» Poi Fochi indica tre aspetti che nello studio della chimica costituiscono una grave mancanza di nozioni che dovrebbero essere note dalle scuole superiori (le potenze, soprattutto quelle ad esponente negativo, i logaritmi e, persino, le equivalenze, un argomento che si sviluppa alle scuole elementari). Sembra tuttavia segnalare un problema culturale più generale. Infatti termina: «Chi vorrebbe una preparazione scientifica migliore ha dunque ragione in pieno. Tuttavia tali esempi clamorosi vanno di pari passo con il non sapersi esprimere in un italiano comprensibile. Nei compiti all'università io presento solo esercizi di calcolo chimico, lasciando le altre verifiche alla prova orale. Qualche studente, fra un'equazione e l'altra, si lancia però in dissertazioni non richieste, prive di capo e coda, ma in compenso ricche d'oltraggi alla grammatica.» A proposito di preparazione scientifica, anzi, proprio in relazione al corso di Fisica Generale per gli studenti di Fisica dell’università La Sapienza di Roma, il prof. Andrea Frova50 riporta due studi condotti a Roma e a Como. 47 è interessante notare come da statistiche precedenti, gli insegnanti non fossero soddisfatti dei rapporti con i colleghi, mentre lo erano di quelli con gli studenti, dai quali, tuttavia, non vorrebbero essere giudicati ... 48 Vittoria Buratta e Linda L. Sabbadini (Istat), Organizzazione e funzionamento della scuola: quanto la conoscono e che cosa ne pensano i protagonisti, reperibile al sito http://www.edscuola.com/archivio/norme/bertagna_istat.pdf 49 Scuola Normale di Pisa (docente di chimica): il riferimento è all’articolo de Il Sole 24 ore del 17-4-2001 “ E nelle facoltà si immatricolano studenti sempre più impreparati” 50 http://web.tiscali.it/cpf_boscovich/fallimento.html, “Il fallimento dell' insegnamento della Fisica nella scuola secondaria”. Possiamo ritrovare le stesse statistiche e la stessa interpretazione in Lucio Russo, Segmenti e bastoncini. Dove sta andando la scuola? Milano, Universale Economica Feltrinelli, 2000. Il fisico Lucio Russo cita proprio l’indagine di Frova. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 37 Ecco quanto afferma: «Da anni, il corso di Fisica Generale che si tiene per gli studenti in Fisica all'Università La Sapienza va gradualmente semplificando i suoi contenuti, per l'impossibilità di presupporre negli allievi le basi più elementari del sapere scientifico. Non tanto basi nozionistiche, quanto dinamica mentale, capacità di riflettere, congetturare e proporre. [....] Almeno nel nostro Dipartimento, questa situazione è lamentata dalla maggioranza dei colleghi. Non si tratta soltanto di impressioni: la qualità degli esami è in discesa, e i voti, adeguandosi alle circostanze, divengono sempre meno significativi. Tangibile è, in particolare, il calo negli esiti delle prove d'esame scritte, che pure non sono più difficili di un tempo. [....] È prevedibile che, sulle affermazioni fatte, troveremo schiere di scettici, se non di dissenzienti, e dunque sarà bene spostarsi subito sul terreno dei fatti. I fatti sono un test che è stato fatto su un ampio numero di matricole il loro primo giorno in un'aula universitaria di Fisica. Un test che si è rivelato oltremodo significativo, soprattutto perché è stato ripetuto con esiti drammaticamente aggravati, a distanza di pochi anni. Stessa università, stesse scuole di provenienza, stesse domande, stessi criteri di valutazione da parte degli scrutatori. Al test, svolto per la prima volta nel 1988, furono sottoposti 338 studenti di Fisica [....]. Per un confronto, furono separatamente esaminati anche 220 studenti di Scienze Biologiche [....]. Il test prevedeva venti domande, quasi tutte di meccanica elementare, per rispondere alle quali non si richiedeva il possesso di nozioni formali, ma piuttosto la capacità di osservazione e di analisi di fenomeni semplici, molti di carattere quotidiano, e soprattutto la comprensione almeno intuitiva dei loro aspetti essenziali. Il test è stato ripetuto [....] sei anni più tardi. È stato applicato esclusivamente a studenti di Fisica [....]. È il confronto tra le risultanze odierne e quelle di sei anni fa, oppure tra gli studenti di Fisica d'oggi e quelli di Biologia d'allora (ma anche il livello davvero preoccupante cui sono pervenuti alcuni, anche nello stesso uso della lingua italiana), che getta lunghe ombre sullo stato della funzione preparatoria delle medie superiori [....]. [Dopo aver riportato e commentato i venti quesiti del test e le risposte fornite dagli studenti, l'articolo presenta una tabella riassuntiva da cui emerge la seguente percentuale di risposte 'accettabili': nel 1988: 43% per i fisici, 33% per i biologi; nel 1994: 32% (solo fisici).] Che dire? Gli studenti di Fisica d'oggi [....] restano appena vicini al livello dei biologi del 1988, e pesantemente al di sotto dei loro colleghi di un tempo. [....] Ai tempi delle turbolenze autonome, si pensava di aver toccato il fondo. Invece, non sembrano esserci limiti al peggioramento. A parte l'effetto dell'indotto sociale, leggi e riforme hanno fatto, e stanno facendo, danni difficilmente riparabili. Il graduale svilimento dell'esame di maturità, per esempio, ha avuto riflessi deleteri sull'intero arco degli studi. La scuola media superiore è scesa al livello di quella statunitense, un lusso che non possiamo permetterci, non disponendo, a livello universitario, di mezzi e strutture paragonabili a quelli americani. [....] Urge un recupero delle funzioni formanti della scuola media, urge arrestare il suo strisciante declino. In qualsiasi disciplina, non soltanto la Fisica, si produrranno danni irreversibili, destinati a tradursi in un ulteriore deterioramento del sistema e della sua scala di valori. [....]» Il dato, sia pur circondato da un pessimismo forse eccessivo, è in linea con quanto già analizzato in precedenza. 38 Per quanto concerne l’affermazione circa un regresso della scuola superiore italiana ai livelli di quella statunitense, concetto sostenuto anche da Lucio Russo51, troviamo un forte disaccordo da parte di Francesco Antinucci52 che dirige la sezione Processi Cognitivi e Nuove Tecnologie dell’Istituto di Psicologia del CNR. Non siamo, per il momento, interessati a sviluppare ulteriormente questo aspetto, sia perché coinvolge il campo delle teorie sulla didattica, che verrà affrontato in seguito, sia perché non avendo a disposizione dati statistici da parte di Antinucci non è questa la sede opportuna. Andrea Frova prosegue riportando uno studio condotto al Politecnico di Milano. «Queste note sono tratte da una relazione del prof. Giovanni Tonzig, collaboratore del prof. Alfredo Dupasquier che insegna Fisica Generale presso la sezione di Como del Politecnico di Milano. A 344 iscritti al primo anno di ingegneria è stato proposto, ai primi di Marzo del '96, lo stesso test svolto nell' '88 e nel '94 dagli universitari di Roma. La percentuale di risposte 'accettabili' è risultata del 36%. L'aver racimolato qualche punto percentuale in più rispetto a Roma '94 potrebbe anche essere per Como un discreto risultato, tenuto conto tra l'altro che a Como è proporzionalmente molto più elevata la presenza di allievi provenienti da istituti tecnici (e le statistiche del test di Roma mostrano chiaramente che il risultato di tali allievi è in media di molto inferiore a quello degli allievi provenienti dai licei). Resta il fatto che il quadro appare anche a Como assolutamente desolante, ai limiti del surreale. Lasciamo pure stare tutti gli altri, guardiamo solo le risposte degli studenti che le commissioni di maturità hanno premiato col voto massimo, il 60: è un pazzesco campionario di nefandezze sull'ABC della Fisica. In alcuni casi, prima ancora che i fondamenti della Fisica sembrano calpestati i diritti del senso comune. Come quando un '60' riesce a sommare forze con velocità... e un altro forze con energia... e un terzo crede che se una palla di gomma rimbalza sempre meno in alto è perché la pressione atmosferica la schiaccia verso il basso... e un quarto, che sta pensando a una palla lanciata verticalmente verso l'alto, è convinto che nel punto più alto la palla non è soggetta ad alcuna forza... e un quinto pensa che se si toglie l'aria si toglie anche la gravità... e per un sesto (ma forse è solo un buontempone che aveva voglia di straparlare) il fatto che un satellite può ruotare a lungo attorno alla Terra solo se è abbastanza lontano dalla superficie terrestre si spiega con "la forza elettromagnetica delle particelle elettriche elementari"... Ciliegina sulla torta: chi ha fatto il test migliore? Un ragazzo del classico, che ha risposto in modo corretto, semplice e intelligente a tutte le domande (tranne l'ultima, risultata inaccessibile e pertanto esclusa dalla statistica sia a Roma che a Milano). Che cosa ha preso costui all'esame di maturità? 36, il voto minimo. E il secondo in classifica? Un ragazzo proveniente da un Istituto Tecnico. Voto d'esame: 37. Quanti hanno risposto all'ultima domanda? Uno solo su 344. Provenienza: Istituto Tecnico. Voto alla maturità: 36. Chi ci capisce qualcosa è bravo. Alcuni ragazzi (il test era rigorosamente anonimo) hanno lasciato scritta qualche considerazione personale. Uno dei più simpatici, alla domanda "se la Terra ruota, come mai le nuvole e tutto quanto è sospeso nell'aria non restano indietro?" risponde correttamente, come molti altri: "Perché la Terra è coperta dall'atmosfera che ruota insieme". Ma aggiunge: "Altrimenti chissà che folate!". Un altro invece ha scritto parole che lasciano l'amaro in bocca: 51 Lucio Russo, Segmenti e bastoncini. Dove sta andando la scuola? Cap. 4.2 Il modello americano pag. 60 e seguenti 52 Francesco Antinucci, La scuola si è rotta. Perché cambiano i modi di apprendere, Laterza, Roma – Bari, 2001 pag. 86-90 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 39 "Purtroppo non ho fatto il liceo scientifico e la Fisica non l'ho mai studiata!!! Le risposte [che dovevano essere brevemente giustificate] non hanno motivazione perché non sapevo cosa scrivere. Abbiate pietà per me e per chi si trova nelle mie stesse condizioni".» Senza voler anticipare i risultati di un mio studio su un gruppo di studenti del Politecnico di Torino alle prese con un esame di Fisica, posso ritenere che la supplica di quello studente non liceale non è andata inascoltata: in effetti, dalla mia analisi, non si vede differenza tra coloro che hanno conseguito la maturità scientifica e coloro che hanno un altro tipo di maturità: anzi c’è una leggera prevalenza di coloro che non hanno la maturità scientifica, nel miglior esito dell’esame di Fisica. 1.12 Conoscenze di base e metodo di studio: che cosa determina l’insuccesso Per concludere questa raccolta di dati statistici vorrei analizzare alcuni aspetti relativi all’insuccesso al primo anno di Università in Matematica tratti da un lavoro di tesi di Gabriele Cecchi, presso l’Università di Pisa53. Citando Vinicio Villani (1980) in presentazione del Syllabus per l’Unione Matematica scrive: «i docenti universitari constatano una forte disomogeneità e uno scadimento di anno in anno più pronunciato nel livello di preparazione degli allievi provenienti dalle scuole secondarie [Nil sub sole novum, N.d.R.], questi a loro volta lamentano la mancanza di raccordi tra preparazione scolastica secondaria e corsi universitari [...]» Il Cecchi osserva: «La statistica in generale [...] ci dà risposte insoddisfacenti. Lo studentenumero può essere solo bravo se si laurea e non bravo se non si laurea entro il limite imposto nello studio. Non c’è, o almeno, non affiora, una risposta veramente didattica a questo problema: una risposta cioè veramente pertinente all’insegnamento delle varie discipline. Ad un fenomeno globale (ritardi ed abbandoni) si dà una risposta globale (orientamento e riordino strutturale); dando quasi l’impressione che il malfunzionamento universitario sia semplicemente causato dagli studenti incapaci di scegliere, incapaci di crescere, incapaci di studiare, incapaci di frequentare l’Università [...]». Il Cecchi, che seguirà 110 ragazzi alle prese con il corso di Istituzioni di Matematica (per Biologi) a Pisa, tenta di spostare l’attenzione sui casi singoli per valutare con più consapevolezza le cause di successo e di insuccesso. Nonostante la perplessità di fronte ai dati statistici globali e, forse, un po’ troppo generici che il medesimo aveva a disposizione, evidenzia alcune statistiche interessanti che qui riprendiamo ( tabella 32). «La preparazione presunta e quella effettiva sono significativamente differenti. Gli studenti dei licei scientifici rispondono a quesiti di matematica meglio di altri studenti, ma peggio di quanto si attendano insegnanti della scuola superiore e docenti universitari.» 53 Gabriele Cecchi, L’insuccesso in matematica al primo anno di università: un’indagine sperimentale. Università degli studi di Pisa, Tesi di laurea in Matematica, 1999 (facilmente reperibile con un modesto pagamento per i diritti di consultazione al sito www.tesionline.it) 40 tabella 32 Il Cecchi propone vari questionari; i più interessanti, a mio avviso, sono quelli sulle metodologie di studio e un test di ingresso sulle conoscenze e su alcune attitudini di partenza degli studenti: la conclusione sulle conoscenze mostra come gli studenti provenienti dai licei scientifici partano avvantaggiati. Tralasciando tabelle numeriche e dati intermedi – sono molte ed hanno un senso solo se analizzate nel dettaglio – sono interessanti le conclusioni. «Sono davvero pochi i successi [18 su 110] fra i ragazzi che, nel mese di dicembre, seguivano il corso di Istituzioni di Matematica per il corso di Laurea in Biologia [a Pisa].» Le cause principali di insuccesso sarebbero dovute a: • i requisiti, o meglio le conoscenze, forniti dalle scuole medie superiori; • l’efficacia del ciclo di apprendimento (saper studiare) • situazione personale generale. «Seguendo gli studenti del nostro campione abbiamo visto che sia fra coloro che ottengono buoni punteggi in un test di ingresso sui requisiti, sia tra coloro che ne ottengono di meno buoni, ci sono successi ed insuccessi. [...] In particolare è stato sorprendente riuscire a determinare un ben delimitato gruppo di studenti nel quale si sarebbero poi trovati tutti coloro che effettivamente hanno superato l’esame nell’ambito dell’anno accademico. Quindi [...] dobbiamo concludere che l’efficacia e la consapevolezza del ciclo di apprendimento è determinante forse anche più del bagaglio di conoscenze di base che lo studente si porta dietro dalle scuole medie superiori. [...] Non abbiamo trovato invece casi opposti, ovvero casi in cui il successo sia arrivato a dispetto di un ciclo di apprendimento difettoso e magari aiutato da una grande passione per la materia o da qualche imprecisato fattore emotivo. Abbiamo potuto vedere che se il ciclo di apprendimento non funziona bene il successo non arriva, che si venga dallo scientifico oppure no, che piaccia la matematica oppure no, che si abbia paura dell’esame oppure no. [...] Il proprio bagaglio culturale conta parecchio nello sviluppo della carriera universitaria [...] ma non è il fattore principale, quello discriminante.» Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 41 1.13 Sintesi delle principali informazioni statistiche rilevate Le informazioni messe in evidenza ci portano a formulare una serie di ipotesi54 che può essere utile raggruppare. Altre analisi e altri dati potrebbero, certamente, fornire ulteriori indicazioni e mostrare aspetti che ci sono sfuggiti. Ecco cosa emerge: 1. Gli studenti che arrivano in fondo agli studi liceali continuano ad avere genitori relativamente ben istruiti e con ottime posizioni occupazionali (Istituto Cattaneo). 2. I percorsi “accidentati”(bocciature, debiti formativi, ecc...) nelle scuole superiori sono particolarmente frequenti (Istituto Cattaneo). 3. l’aumento della scolarità sembra comportare un abbassamento delle capacità medie della popolazione scolastica (VII Commissione Cultura Scienza Istruzione, Provveditorato agli Studi di Torino). 4. I diplomandi, negli ultimi anni, hanno ridotto il tempo dedicato allo studio. Ogni anno che passa studiano circa 20 minuti in meno a settimana (circa due ore in meno alla settimana nell’arco di 6 anni, che corrisponde al 10% per i licei scientifici) (Istituto Cattaneo). 5. La sensazione che non sia la “scuola” ad essere peggiorata traspare da due indagini Istat del 1999 (rispettivamente su un campione di 24.000 famiglie, e di 9300 tra docenti, studenti e genitori). 6. Si evidenzia uno scarso interesse per la scienza e le facoltà scientifiche (Moratti, Ronchey, Alpha test), soprattutto per le studentesse (Alpha Test), nonostante le migliori prospettive di lavoro (Moratti, Censis, Istat). 7. I giovani dotati di maggiori attitudini provengono dai licei scientifici del Nord Italia e sono maschi. Gli studenti dei licei classici sono più operosi (Istituto Cattaneo, Alpha test). Sia nei licei scientifici che nei classici sono le ragazze ad impegnarsi maggiormente (Alpha test). 8. Per quanto riguarda il metodo di studio prevalgono i licei classici sugli scientifici, le ragazze sui ragazzi, gli studenti del Sud su quelli del Nord (Alpha test). 9. Gli insegnanti italiani sono tra i meno pagati, fino al 23% in meno della media europea. Tra i partner europei spicca il 68% in più della Germania, il 47% dell’Inghilterra, il 34% della Spagna. Solo la Grecia si colloca dietro l’Italia (dati Ministero della Pubblica Istruzione, Novembre 2000). Coerentemente sono insoddisfatti della loro retribuzione e sentono di avere un prestigio basso o medio-basso (dati Eurispes e Istat). 10. L’Italia, negli ultimi anni, ha investito in Ricerca e Sviluppo circa l’1% del PIL contro valori doppi o tripli di altri partner europei (Censis). Le previsioni del ministro Moratti puntano verso un allineamento al 2% nel quinquennio 2001-2006. 11. La dotazione di computer è inferiore alla media europea; tuttavia il parco macchine è più recente e sottoutilizzato dagli insegnanti (dati 35° rapporto Censis 2001). 54 una raccolta di studi e di lavori di ricerca in campo sociale come quella utilizzata, sia per l’eterogeneità, sia per l’assenza di controllo sui dati originari, sia per la mancanza di eventuali approfondimenti e “controricerche” non può “costituire un insieme coordinato di atti ed operazioni, sorretti metodologicamente e mirati al raggiungimento di una verità di natura empirica”. Globalmente vanno considerate soltanto ragionevoli ipotesi di partenza. 42 12. I dati sul sistema universitario mostrano come (nel 1999) il 26% degli studenti non supera alcun esame al primo anno, il 21% delle matricole abbandona dopo pochi mesi e chi arriva al termine del corso di studi è nel 93,3% dei casi fuori corso. 13. Vari studi (Frova, Tonzig, Cecchi) evidenziano un significativo decremento della preparazione delle matricole universitarie (studenti di Fisica, Biologia). 14. Tuttavia, Cecchi sostiene, utilizzando uno studio dettagliato su 110 matricole, che l’efficacia e la consapevolezza del ciclo di apprendimento è determinante forse anche più del bagaglio di conoscenze di base che lo studente si porta dietro dalle scuole medie superiori. 15. Vari studi (Cecchi, Alpha test) evidenziano come gli studenti con migliori attitudini siano, in media, meno motivati. I meno dotati riescono a recuperare il gap con un metodo di studio migliore e con un maggiore impegno. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 43 CAPITOLO 2 Analisi dei test d’ingresso al Politecnico di Torino (2000-2001) 2.1 Breve descrizione del test d’ingresso. Dati disponibili In 19 università italiane per l’ammissione alla Facoltà di Ingegneria occorre affrontare un test di ingresso costituito da 90 domande suddivise in 6 aree tematiche. I risultati – una media tra voto conseguito alla maturità e punteggio conseguito alla prova - possono venire utilizzati per fini selettivi. Il punteggio è pesato, per ciascuna delle aree tematiche, sui 10 migliori risultati. Dalla “Guida alla prova di ammissione per la Facoltà di Ingegneria” si legge che «l’elaborazione statistica dei risultati conseguiti nei test e la sequenza degli esami sostenuti, su un campione di migliaia di studenti, fornisce un’ottima correlazione fra graduatoria e profitto. Il 60% degli studenti che hanno completato con successo gli studi giungendo alla laurea quinquennale, nella prova di ammissione si era classificato nel primo terzo della graduatoria, il 30% nel secondo terzo; il restante 10% nell’ultimo terzo della graduatoria55.» Le sei aree-tematiche56 sono le seguenti: • logica (15 domande), • comprensione verbale (15 domande), • matematica 1 (15 domande), • scienze fisiche e chimiche 1 (20 domande), • matematica 2 (10 domande), 55 56 Guida alla prova di ammissione per la facoltà di Ingegneria, anno 2000, pag. II Le aree matematica 1 e 2 sono raggruppate in “matematica” e analogamente per scienze fisiche e chimiche 1 e 2 44 • scienze fisiche e chimiche 2 (10 domande). Per ogni domanda sono previste 5 possibili risposte di cui una sola corretta. Viene assegnato 1 punto per ogni risposta corretta, 0 per ogni mancata risposta e –1/4 per ogni risposta errata. «Le domande di logica e comprensione verbale sono volte a saggiare le attitudini dei candidati piuttosto che accertare acquisizioni raggiunte negli studi superiori. Esse non richiedono, quindi, una specifica preparazione preliminare57.» Un esempio di domanda per quanto riguarda l’area logica è la seguente (n. 2, test ingresso 2000): Un’auto percorre 20.000 km nel corso di un lungo viaggio. Per ridurre i consumi le cinque ruote vengono cambiate con regolarità. Quanti chilometri avrà percorso ogni gomma alla fine del viaggio? A. 4000 B. 15000 C. 10000 D. 5000 E. 16000 Per quanto riguarda l’area di comprensione verbale vi sono tre brevi testi seguiti ciascuno da 5 domande. Per l’area matematica un tipico quesito è il seguente (n. 50, test ingresso 2000): Il polinomio x3 + 3x2 – 4x è divisibile per A. x3 B. x + 2 C. x + 4 D. x + 1 E. x – 4 Una tipica domanda dell’area fisico-chimica è la seguente (n. 60, test ingresso 2000): Una batteria da 12 V della “capacità” di 100 Ah viene connessa ad una resistenza di 120 Quanto tempo impiega la batteria a scaricarsi ? A. 1,2 s B. 1 ms C. 3,6· 103 s D. 3,6· 106 s E. 1,2· 102 s Per quanto riguarda i nostri scopi siamo essenzialmente interessati all’elaborazione e all’interpretazione dei dati relativamente all’area “fisico-chimica” per cercare di estrarre, dall’analisi dell’unità di tipo semiaggregato (o semi-ecologico58), informazioni utili al nostro lavoro. 57 Guida alla prova di ammissione per la facoltà di Ingegneria, anno 2000, pag. XII Indicatori individuali sono quelli che forniscono un vettore riga per ogni individuo dal quale si possono analizzare le singole risposte. L’indicatore si definisce ecologico o aggregato se fornisce unità a “base territoriale” (Cipolla, p. 388). Nel nostro caso abbiamo a disposizione vettori riga con colonne “aggregate” per aree tematiche. Ci ritroviamo un solo dato per ciascuna delle 4 aree tematiche: “logica” (15 domande = 15 colonne, senza eventuali controlli di errore), “comprensione verbale” (15 domande), “matematica” (25 domande), “scienze fisiche e chimiche” (30 domande). 58 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 45 Va da sé che ci troviamo dinanzi ad almeno due limitazioni significative: la fase di coistituzione59 parte da ipotesi assai diverse dalle nostre, che sono più tese a comprendere un fenomeno nella sua portata, piuttosto che a produrre una graduatoria individuale. Pertanto, dovremo cercare di estrarre i dati relativi a ciò che ci interessa. Poi, per quanto concerne il trattamento dei dati, esso è sia condizionato dalle scelte compiute in fase di co-istituzione dell’informazione elementare (soprattutto per la tipologia dei quesiti) sia dalla risultanza di una elaborazione già compiuta che permette solo un’analisi globale per aree tematiche e non ci concede un controllo più focalizzato sulle singole risposte60. 2.2 Analisi dei dati del 2001 Analizziamo ora una sintesi dell’elaborazione effettuata. I dati sono relativi al 2001. 2.2.1 Risultati del test globale 2001 per tutti gli studenti Il grafico (figura 1) è relativo al test d’ingresso - Ingegneria - del 2001, per tutti gli studenti (3452 soggetti) provenienti da tutto il mondo (gli stranieri sono solo poche unità). Sulle ascisse vi sono 20 suddivisioni che rappresentano i dati che rientrano nei raggruppamenti ottenibili con la formula "ARROTONDA(risultato test/50, con nessun decimale) + 1". Se ad esempio il risultato - compreso tra 0 (vi sono rari risultati negativi, trascurati) e 1000 ottenuto globalmente sul test relativo alle 90 domande fosse 189, esso verrebbe inserito nel “ventile” così ottenuto: 189/50 = 3,78 che, arrotondato all’intero più vicino dà 4 a cui va sommato 1 per ottenere 5. Se il punteggio fosse 226, verrebbe inserito nel “ventile” 5+1=6 e così via... Chi ha totalizzato meno di 25 punti viene inserito nel “ventile” 0+1=1, chi ha totalizzato 970 nel “ventile” 19+1=20. Non vi sono valori superiori. Sulle ordinate vi è la percentuale per ogni area di risposta. 59 Si veda in proposito "Il ciclo metodologico della ricerca sociale"di Costantino Cipolla (pag. 67 e segg.) I dati sono stati forniti dal dott. Accattino in formato elettronico, i libretti (cartacei) che riportano le domande 2000 e 2001 sono stati forniti dal prof. Massimo Rossetto 60 46 16% 15% Dati relativi ai test di ingresso al Politecnico di Torino. Anno 2001. Studenti di tutta Italia 14% 13% 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 19 20 figura 1 2.2.2 Risultati del test globale 2001 per tutti gli studenti dei licei scientifici italiani I dati sono relativi ai soli (1695 studenti) provenienti dai licei scientifici di tutta Italia. 16% 15% Dati relativi ai test di ingresso al Politecnico di Torino. Anno 2001. Studenti di tutta Italia, ma solo provenienti da licei scientifici 14% 13% 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 1 figura 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 47 2.2.3 Confronto “studenti dei licei scientifici italiani”/”studenti di tutta Italia”61 figura 3 La sovrapposizione mostra la miglior prestazione degli studenti dei licei scientifici rispetto a tutti gli studenti italiani (licei scientifici compresi). I primi (curva rosso-fucsia, zona evidenziata in grigio) si distribuiscono più sulla parte destra del grafico, ottenendo punteggi, in media superiori. 2.2.4 Risultati del test globale 2001 per gli studenti dei licei scientifici torinesi (457 studenti) 61 in realtà vi sono anche 22 studenti (stranieri) che hanno sostenuto la maturità all’estero 48 16% Dati relativi ai test di ingresso. Anno 2001. Studenti provenienti da licei scientifici torinesi 15% 14% figura 4 13% 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2.2.5 Confronto “studenti dei licei scientifici torinesi”/”studenti licei scientifici italiani” figura 5 Dal confronto tra i risultati ottenuti dagli studenti dei licei scientifici torinesi (curva blu con zona azzurra sottostante) e quelli ottenuti dagli studenti dei licei scientifici italiani non si notano particolari differenze. In effetti la media ottenuta dai licei torinesi è MST = 9,50, contro la media 49 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici degli scientifici italiani MSI = 9,5562. La media italiana (tutti gli istituti) si attestava attorno al valore MI = 8,15. Risulta dunque che, mentre è marcata la differenza tra i licei scientifici e gli altri istituti, i licei torinesi (il 27% di tutti i licei) non sono superiori alla media dei licei italiani. Queste indicazioni sono coerenti con quanto evidenziato da altre statistiche analizzate nel capitolo precedente (Istituto Cattaneo, Alpha Test): si riscontano risultati migliori tra coloro che provengono dal liceo scientifico. Il confronto licei torinesi/licei italiani non mostra una sostanziale differenza; il dato non può essere confrontato con quello presentato dalla statistica Alpha test, in quanto essa riportava la distinzione tra Nord, Centro e Sud. 2.3 Analisi dei dati del 2000 e del 2001 Nei prossimi 4 paragrafi vedremo un’analisi dei dati relativi ai test d’ingresso del 2000 e del 2001, riuniti insieme. 2.3.1 Risultati del test globale 2000 e 2001 per tutti gli studenti dei licei scientifici torinesi Nel grafico che segue sono riportati i dati relativi agli studenti provenienti dai licei scientifici di Torino (pubblici e privati) che hanno sostenuto il test di ingresso nel 2000 e nel 2001 (891 soggetti). La media è di 9,49 sostanzialmente coincidente con la sola media per il 2001. 16% 15% Dati globali. Anni 2000-01. Studenti provenienti da licei scientifici pubblici e privati di Torino 14% figura 6 13% 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2.3.2 Risultati nell’area “fisico-chimica” 2000-01 per gli studenti dei licei scientifici torinesi Nel grafico (figura 7) si analizzano i risultati nei licei scientifici torinesi 2000 -2001 per la sola area “fisico-chimica”. Ora, sulle ascisse, sono riportate 24 fasce discrete, in quanto, mentre nel test globale, non vi erano, nei licei torinesi, valori negativi, per quanto riguarda le 30 domande di fisica e chimica, il 4,4% ha ottenuto un punteggio negativo inferiore a -25. Si hanno pertanto le corrispondenti fasce: 62 medie calcolate sui “ventili” con incertezza (di 1 unità) sull’ultima cifra. I valori sono arrotondati alle prime due cifre decimali 50 -175/-125 punteggio -3 percentile 1 -125/-75 punteggio -2 percentile 2 -75/-25 punteggio -1 percentile 3 -25/+25 punteggio 0 percentile 4 ... 925/975 punteggio 19 percentile 23 975/1025 punteggio 20 percentile 24 La curva perde la connotazione gaussiana e pare assomigliare alla carica e scarica di un condensatore: i valori si addensano nelle fasce più basse ed il valore medio delle risposte è di MF = 6,035 (fascia 10, punteggio di circa 295). I quasi 900 studenti rispondono esattamente, in media, al 30% delle domande63. E' interessante notare come 58 studenti su 891 pari al 6,5% ottiene meno di zero (si ottiene 0 se non si risponde ad alcuna domanda) (fasce 1,2,3 e parte della 4), ma l’11% dà, in media, meno di una risposta corretta su 30. 16% 15% Fisica. Anni 2000-2001. Tutti i licei scientifici torinesi. V. M. 6,035 14% 0 13% figura 7 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2.3.3 Risultati nell’area “matematica” 2000 e 2001 per gli studenti dei licei torinesi Per comprendere la portata del risultato precedente, vale la pena analizzare i risultati dell’area matematica (25 domande). Il grafico (figura 8) mostra una curva assimilabile approssimativamente ad una gaussiana con valor medio MM = 8,652 (punteggio di circa 433) che rappresenta una performance superiore del 43% rispetto al valore MF = 6,035 di fisica. 63 si confrontino tali valori con quelli delle statistiche Frova e Tonzig 51 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 16% 15% 14% 0 13% Matematica. Anni 2000-2001. Tutti i licei scientifici. V. M. 8,652 figura 8 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2.3.4 Confronto area “matematica”/area “fisico-chimica” 2000 e 2001 figura 9 Il confronto grafico (figura 9) mostra una significativa differenza tra i risultati ottenuti nell’area “fisico-chimica” (curva verde con zona sottostante arancione) rispetto all’area “matematica” (curva blu). 52 2.4 Confronto risultati per liceo di provenienza 2.4.1 Confronto risultati area “fisico-chimica” 2000 e 2001 per liceo di provenienza Per cercare di interpretare quanto risulta dai grafici si possono analizzare i risultati in base al liceo di provenienza. Naturalmente questo confronto ed i successivi vanno interpretati per quello che rappresentano, ovvero la media dei risultati ottenuti nei test di ingresso al Politecnico di Torino, nelle relative aree, negli anni 2000 e 2001 dagli studenti provenienti dai licei scientifici del capoluogo piemontese. Benché possibile, un confronto tra le categorie “licei pubblici - licei privati” porterebbe ad un risultato concettualmente errato, in quanto una tale distinzione “medierebbe” licei privati i cui studenti hanno risultati brillanti (in senso relativo) con licei privati la cui finalità è più vicina al recupero anni. Analogamente si riscontra che studenti provenienti da licei pubblici diversi hanno performance sensibilmente dissimili. tabella 1 LICEO CATTANEO GOBETTI GALILEO FER. EINSTEIN S. GIUSEPPE MAJORANA VALSALICE SOCIALE SEGRE' FAA DI BRUNO G. BRUNO COPERNICO VOLTA MAZZARELLO ROSMINI PLANCK PADANO MARGARA CAIROLI media fisica 00-01 7,294 6,958 6,901 6,830 6,294 6,224 6,222 6,211 5,962 5,938 5,860 5,690 4,766 4,667 4,227 4,214 2,842 2,833 2,364 scaglione p.to max 20 6,9 6,9 6,9 6,9 6,2 6,2 6,2 6,2 5,8 5,8 5,8 5,8 4,7 4,7 4,2 4,2 2,8 2,8 2,8 Le differenze sono notevoli64: si va da un gruppo di licei che si attesta intorno a 6,9, seguito da un altro gruppo intorno a 6,2 (ancora sopra la media) sino a precipitare ad un gruppetto che si attesta intorno a 2,8. I dati sono, comunque, tutti relativi ai licei scientifici, i quali ottengono risultati superiori alla media di tutti gli istituti che forniscono studenti “maturi”. Quanto rappresentato nella tabella precedente può essere visualizzato mediante istogrammi (figura 10). Gli istituti in rosso ed in rosa hanno partecipato (attivamente e blandamente, rispettivamente) ai moduli sperimentali di fisica, effettuati tra febbraio e marzo 2002. 64 in azzurro sono indicati i licei privati, in giallo quelli pubblici 53 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 10 9 figura 10. Licei scientifici torinesi. Area “fisico-chimica”. Anni 2000-2001 8 7 6 5 4 3 2 1 CAIROLI MARGARA PADANO PLANCK ROSMINI MAZZARELLO VOLTA COPERNICO G. BRUNO FAA DI BRUNO SEGRE' SOCIALE VALSALICE MAJORANA S. GIUSEPPE EINSTEIN GALILEO FER. GOBETTI CATTANEO 0 2.4.2 Confronto risultati area “matematica” 2000 e 2001 per liceo di provenienza Qui si analizzano i risultati ottenuti, per quanto riguarda matematica. Ci sono alcune differenze rispetto a fisica. Sei licei si attestano a valori molto vicini, intorno a 9,7, poi si scende gradualmente passando ad un gruppo a 9,2, poi a 8,6 poi a 8,2. Infine altro piccolo salto sino a 7,2, fino a precipitare a 5, a 4 e anche a 2. Nell’istogramma (figura 11) sono indicati in giallo i licei pubblici, in azzurro quelli privati. 10 figura 11. Licei scientifici torinesi. Area “matematica”. Anni 2000-2001 9 8 7 6 5 4 3 2 1 MARGARA PADANO CAIROLI PLANCK MAZZARELLO FAA DI BRUNO VOLTA SEGRE' ROSMINI EINSTEIN G. BRUNO COPERNICO S. GIUSEPPE GOBETTI MAJORANA CATTANEO VALSALICE GALILEO FER. SOCIALE 0 54 LICEO SOCIALE GALILEO FER. VALSALICE CATTANEO MAJORANA GOBETTI S. GIUSEPPE COPERNICO G. BRUNO EINSTEIN ROSMINI SEGRE' VOLTA FAA DI BRUNO MAZZARELLO PLANCK CAIROLI PADANO MARGARA tabella 2 MEDIA fisica 00-01 9,789 9,750 9,741 9,709 9,612 9,563 9,294 9,230 8,709 8,566 8,364 8,154 7,338 7,156 4,933 4,214 4,000 3,895 2,000 scaglione (p.to max 20) 9,5-9,7 9,5-9,7 9,5-9,7 9,5-9,7 9,5-9,7 9,5-9,7 9,2 9,2 8,6 8,6 8,2 8,2 7,2 7,2 5 4 4 4 2 L’istogramma e la tabella 2 mostrano come nei primi tre posti si inseriscano due licei privati, ma anche come gli ultimi cinque, nettamente distaccati, siano istituti a pagamento. 2.4.3 Confronto risultati aree “matematica” e “fisico-chimica” raggruppate In un’unica tabella (3) ecco raccolti i dati di matematica e fisica ed il dato somma “matematica + fisica”65. LICEO CATTANEO GALILEO FER GOBETTI SOCIALE VALSALICE MAJORANA S. GIUSEPPE EINSTEIN COPERNICO G. BRUNO SEGRE' FAA di BRUNO ROSMINI VOLTA MAZZARELLO PLANCK PADANO 65 p.mat. 4 2 6 1 3 5 7 10 8 9 12 14 11 13 15 16 18 tabella 3 MATE p. fis. 9,709 1 9,750 3 9,563 2 9,789 8 9,741 7 9,612 6 9,294 5 8,566 4 9,230 12 8,709 11 8,154 9 7,156 10 8,364 15 7,338 13 4,933 14 4,214 16 3,895 17 FIS 7,294 6,901 6,958 6,211 6,222 6,224 6,294 6,830 5,690 5,860 5,962 5,938 4,227 4,766 4,667 4,214 2,842 MATE+FIS 8,501 8,325 8,260 8,000 7,981 7,918 7,794 7,698 7,460 7,285 7,058 6,547 6,295 6,052 4,800 4,214 3,368 Legenda: su campo giallo sono indicati i licei pubblici, su campo azzurro quelli privati; “p.mat.” e “p.fis.” indicano la posizione in cui si è collocato il liceo nella rispettiva categoria; MATE e FIS riportano i punteggi in matematica e fisica; MATE+FIS indica il risultato globale di matematica e fisica 55 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici CAIROLI MARGARA 17 19 4,000 2,000 19 18 2,364 2,833 3,182 2,417 Istogramma (figura 12) relativo alla tabella precedente. 9 Licei scientifici torinesi. Area “matematica” e “fisico-chimica”. Anni 2000-2001 8 7 6 figura 12 5 4 3 2 1 MARGARA CAIROLI PADANO PLANCK MAZZARELLO VOLTA ROSMINI FAA DI BRUNO SEGRE' G. BRUNO COPERNICO EINSTEIN S. GIUSEPPE MAJORANA VALSALICE SOCIALE GOBETTI GALILEO FER CATTANEO 0 2.5 Conclusioni sull’analisi dei test d’ingresso Pare proprio che le competenze dell’area “fisico-chimica” siano le più trascurate nei licei scientifici, almeno dai risultati dei test di ingresso: le attese della Commissione che prepara, ogni anno, le domande (attualmente per 19 Università) potrebbero essere eccessive in relazione alle conoscenze di fisica e chimica richieste nei licei scientifici. O, viceversa, le capacità e la cultura scientifica degli studenti potrebbero essere carenti. O entrambe le cose. Forse, nei licei scientifici, si focalizzano le energie molto più su Matematica e si tende a trascurare Fisica; per quanto riguarda Chimica, tale disciplina viene svolta, di solito, al IV anno, ma non avendo le risposte alle singole domande, non possiamo inferire conclusioni utili. Le graduatorie riguardanti gli studenti dei licei torinesi, essendo relative a circa 900 giovani, per gli anni 2000 e 2001, sono sufficientemente significative, ma, in tutta evidenza, né definitive, né base adeguata per un giudizio sulla qualità della didattica svolta in quei licei. Il dato resta comunque globale e fornisce una visione da un particolare punto di vista. Se si volesse entrare nel dettaglio, si scoprirebbero, probabilmente, tutta una serie di fattori (classi sperimentali di vario tipo, differenze legate ai quartieri di Torino, alle leve studentesche, e naturalmente alle scelte personali dei docenti, nonché, in ultima analisi, alla qualità della didattica) che potrebbero rendere la stessa classificazione “per liceo” insoddisfacente: questo è un po’ il limite intrinseco di ogni statistica. Non ci è possibile estrarre un dato circa la variazione del livello culturale medio essendo l’arco di due anni troppo breve. 56 2.6 Dati di confronto “test ingresso”/”esami di fisica” Quali conseguenze hanno i modesti risultati conseguiti soprattutto nell’area “fisico-chimica” sulle performance scolastiche degli studenti alle prese con un esame di Fisica? Per cercare di rispondere, analizziamo brevemente i dati forniti dal prof. Angelo Tartaglia del Dipartimento di Fisica, incrociandoli con i risultati dei test di ingresso (anno 2000). L’analisi verte su 3 appelli estivi del 2001 (14-9-2001: 12 persone; 17-9-2001: 51 persone; 23-7-2001: 11 persone)66. tabella 4 STUDENTI VOTO P TEST VENTILE superano 43 22,9 491,9 9,72 non superano 31 11,6 479,2 9,58 totale 74 486,5 9,66 P SCI 385,4 375,4 381,2 VENT FIS % LIC. SC. MATUR 7,65 53,5% 88,21 7,48 54,8% 81,68 7,58 54,1% 85,92 TABELLA 4. Vengono analizzati 74 studenti che, tra luglio e settembre 2001, sostengono gli esami di Fisica I o Fisica II. Gli studenti sono prevalentemente di sesso maschile (69). Relativamente agli appelli considerati, 43 superano l’esame, 31 non arrivano alla sufficienza. Le altre colonne hanno i seguenti significati: * VOTO indica il voto medio conseguito; * P TEST indica il punteggio medio ottenuto al test di ingresso (anno 2000) * VENTILE indica il “ventile” in cui tali punteggi medi si trovavano * P SCI indica il punteggio medio ottenuto al test di ingresso sulle domande di Fisica e Chimica * VENT FIS indica il “ventile” per quanto riguarda le domande di Fisica * % LIC. SC. rappresenta la percentuale di studenti provenienti dai licei scientifici * MATUR indica il voto medio conseguito alla maturità (per coloro che avevano sostenuto l’esame di maturità con votazione in sessantesimi si è convertito il numero in centesimi). La differenza tra i punteggi conseguiti ai test di ingresso tra coloro che superano l’esame e coloro che vengono bocciati è assai esigua (inferiore al 2%). Più marcata è, invece, la differenza, se si osserva il voto di maturità. Non si vede difformità tra coloro che hanno conseguito la maturità scientifica e coloro che hanno un altro tipo di maturità: anzi c’è una leggera prevalenza di coloro che non hanno la maturità scientifica, nel miglior esito dell’esame. Queste considerazioni continuano a valere se si analizzano i dati relativi agli studenti che superano l’esame con votazione superiore a 24/30 (tabella 5). superano totale 66 tabella 5 STUDENTI VOTO P TEST P SCI 15 26,6 492,6 391,1 74 486,5 381,2 % LIC. SC. 53,3% 54,1% MATUR 90,47 85,92 il numero di allievi ingegneri considerato è ben maggiore, ma soltanto una minima parte soddisfa al criterio di aver sostenuto il test di ingresso nel 2000. Molti lo hanno sostenuto nel 1999, ma non abbiamo i dati dei test di ingresso, tutti quelli che lo hanno sostenuto nel 2001, sosterranno i primi esami di Fisica nel giugno del 2002 (dati non ancora disponibili al momento) Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 57 Vi è un risultato migliore da parte di coloro che hanno conseguito una valutazione più alta alla maturità; gli studenti provenienti da licei scientifici (54,1%) non ottengono risultati migliori, neppure sotto questo profilo: superano l’esame con un voto medio-alto 15 studenti (media voti 26,6) che costituiscono il 53,3% dei provenienti da licei scientifici. E’ pur vero che i numeri sono molto piccoli e l’analisi va presa con la dovuta cautela. TABELLA 6. superano non superano totale STUDENTI VOTO P TEST 43 22,9 491,9 31 11,6 479,2 74 486,5 tabella 6 P LOG 577,1 569,3 573,9 % P LOG 0,57% -0,79% P COMP % P COMP 598,8 0,79% 587,6 -1,10% 594,1 Ci si potrebbe chiedere se i 43 studenti che superano l’esame abbiano ottenuto un miglior risultato nelle aree di “logica” (P LOG) e di “comprensione verbale” (P COMP) nei test di ingresso; anche qui non si evidenzia nessuna correlazione significativa. Le percentuali (% P LOG e % P COMP) indicano rispettivamente: PLOG −1 PLOG PCOMP −1 PCOMP essendo PLOG , PCOMP i valori medi globali. Le differenze, ad esempio, per quanto concerne il test nell’area “logica”, tra chi supera l’esame (PLOG medio 577) e tutti gli studenti considerati (PLOG medio globale 574) sono estremamente piccole. 2.7 Considerazioni finali Sembrerebbe, almeno da queste informazioni, prendere corpo un’azione di “equalizzazione” che riduce le differenze iniziali degli studenti. In effetti, vi sono pre-corsi e corsi di recupero che hanno proprio lo scopo di innalzare il livello di conoscenza e competenza degli studenti inizialmente più svantaggiati. Gli stessi esami di Fisica I e Fisica II presentano percentuali di successo molto più elevate che in passato. Ciò è dovuto a molteplici ragioni: riduzione dei programmi, possibilità di sostenere due esami (ridotti) separati per la prima e la seconda parte del corso seguito (con registrazione di due voti), miglioramento della qualità della didattica, almeno dal punto di vista del materiale a disposizione degli studenti. Non vanno però dimenticati gli aspetti che emergevano dalle analisi statistiche del capitolo precedente, che non sono certamente in contraddizione con quanto da noi ottenuto. L’analisi di Christian Elevati (Alpha test) mostrava come gli studenti più svantaggiati palesassero un maggiore impegno (specie le studentesse) e sviluppassero un metodo di studio più efficace, e, contemporaneamente, quelli più dotati o più preparati godessero, in un certo senso, degli interessi accumulati nella loro carriera precedente, probabilmente senza sforzarsi troppo. Il lavoro di Cecchi portava a concludere che l’elemento discriminante per il successo o l’insuccesso al primo anno di Università, nel corso di Istituzioni di Matematica a Pisa, fosse legato più al “ciclo di apprendimento” e meno al “bagaglio culturale”. Nel prossimo capitolo analizzeremo un terzo gruppo di dati statistici che evidenzieranno altri aspetti utili per la fase di ideazione e di realizzazione di lezioni, laboratori sperimentali e 58 materiale didattico. Tra la raccolta e l’analisi di dati statistici e le risposte concrete nell’ottica di promuovere un miglioramento delle competenze e delle motivazioni degli studenti liceali nel triennio del liceo scientifico (ed in particolare alle competenze sulla fisica “elettrica” tipiche del V anno), quindi tra l’analisi dei dati e l’operare concreto, vi è tutta una fase di interpretazione e di teorizzazione che dovremo esplicitare, anche avvalorandoci delle tesi degli esperti dei vari settori che, inevitabilmente, siamo andati e andremo a toccare: sociologico, psicologico (soprattutto psicologia cognitiva), pedagogico, economico, legislativo e, naturalmente, epistemologico. Gli aspetti economici (ottimizzazione, per esempio) ed epistemologici (metodo scientifico, misurazione, modellizzazione) non sono estranei alla cultura dell’Ingegnere: trattandosi di didattica della Fisica (soprattutto) nella V liceo scientifico, neppure le competenze relative all’oggetto didascalico sono ignote, in particolare per chi “dimora” nel settore dell’Elettronica e dell’Informazione67. Tuttavia l’aspetto più caratterizzante è connesso al metodo sperimentale che costituisce la vera chiave di volta di tutta la struttura: è lì che si mette in gioco l’Ingegnere, forse più di altre figure professionali, fondamentali ed irrinunciabili per i rispettivi contributi, ma meno portate a gestirne gli aspetti pratici e tecnologici. Se è vero che «l’intera conoscenza dell’umanità raddoppia ogni 7-8 anni e che il 7% delle conoscenze diventano obsolete nel giro di un anno»68 non ci si può permettere neppure di isolarsi e procedere con il geniale piglio dell’”esperto” che, ignorando e, a volte, disprezzando le altre culture, finisce, col proprio presuntuoso individualismo, per non giungere ad alcun contributo degno di una qualche utilità. La sperimentazione in campo didattico, sia per l’importanza enorme che riveste - o dovrebbe rivestire – nella nostra società, sia per la varietà di aspetti e di connessioni che va a stimolare, richiede la collaborazione, e anche la rivalutazione69, di altre figure professionali. Queste considerazioni, oltre a chiarire la mia posizione metodologica, anticipano e giustificano una serie di passaggi legati alla collaborazione con il corpo docente, con i presidi (o, se si preferisce, i “dirigenti scolastici”) e con gli studenti. Le richieste di cooperazione, rivolte a queste categorie, non costituiscono una semplice ed inevitabile necessità, ma un elemento caratterizzante l’intero progetto nella sua specifica finalità. In altre parole, lo studio di aspetti logistici (disponibilità di aule, laboratori, strumentazione), organizzativi (disponibilità ed interesse da parte dei dirigenti scolastici, degli insegnanti e degli studenti, loro tempistiche e modalità) ed economici (costi di determinati interventi di tipo formativo, soprattutto in prospettiva), è un elemento che interviene e caratterizza, pesantemente, la stessa progettazione ed ideazione delle lezioni e dei laboratori. 67 il settore dell’Ingegneria dell’Informazione comprende le aree elettronica, informatica e telecomunicazioni come riporta Antonio Calvani nel Manuale di tecnologie dell’educazione (Edizioni ETS, Firenze, 1999, II edizione) 69 mi riferisco soprattutto ad insegnanti e ricercatori 68 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 59 CAPITOLO 3 Un questionario somministrato nei licei scientifici di Torino 3.1 L’ipotesi iniziale Prima di addentrarsi nelle tecniche e nelle strategie educative per cercare di fornire un possibile e specifico contributo, da parte dell’ingegnere elettronico, alla didattica della fisica nella quinta classe del liceo scientifico, pareva utile, se non necessario, cercare una risposta ai quesiti a cui si è accennato in premessa. Quali sono le conoscenze scientifiche di base degli studenti provenienti dai licei scientifici torinesi che si iscrivono all’Università e, in particolare, al Politecnico? Hanno competenze scientifiche inferiori a quelle umanistiche? Hanno fatto propri i presupposti elementari del pensiero scientifico e razionale? Ho cercato di fornire una risposta a queste tre domande (e ad altre connesse alle precedenti70) somministrando un questionario a circa 1400 studenti di 18 licei scientifici pubblici e privati di Torino; gli studenti, iscritti al V anno, prossimi all’esame di Maturità, hanno contribuito al raccoglimento di indicazioni utili sia per verificare le loro competenze scientifiche in senso lato, sia, soprattutto, per preparare e gestire moduli didattici sperimentali relativi ai fenomeni elettromagnetici, ovvero ad una buona parte del programma che, al V anno, dovrebbe essere studiato nei licei scientifici. Come si vedrà l’uso del condizionale è d’obbligo. Questi dati, successivamente elaborati, hanno fornito un quadro sufficientemente chiaro dell’attuale situazione scolastica della nostra realtà locale: essi sono stati utilizzati, più che per considerazioni generali, per meglio focalizzare gli interventi successivi in linea con dubbi, lacune, interessi manifestati dagli studenti. Come vedremo, vi erano quesiti utili per sviluppare gli aspetti legati alla sicurezza elettrica (ad esempio relativamente ai pericoli connessi all’elettricità ed ai campi elettromagnetici), all’uso corretto e consapevole delle nuove tecnologie (dal “telefonino”, ad internet, al computer) per quelli che sono i contenuti fisici e, non ultimo, all’impatto ambientale (entrando nello specifico dei rifiuti tecnologici: dalle pile, ai monitor, allo “smog elettrico e magnetico”). Come abbiamo messo in evidenza nel capitolo 2, i licei scientifici di Torino non si discostano molto da quelli di tutto il Paese, e, con cautela, ritengo che le informazioni raccolte siano, almeno in parte, generalizzabili. 70 Come ad esempio: “Quali sono gli aspetti della fisica che ritieni più importanti ?” 60 3.2 La preparazione del questionario I quesiti scelti rimandavano ad un’ipotesi operativa o a parte di essa. Come si è già accennato, le domande proposte avevano come principale scopo quello di ricavare utili informazioni per la preparazione di laboratori e lezioni sperimentali, i cui “programmi” erano già stati delineati: si trattava di comprendere e soppesare meglio alcune variabili. Ho, dunque, cercato di tradurre ogni variabile rilevante (contenuta in dette ipotesi) in una o più domande. La prima ipotesi riguardava il possibile divario tra la cultura “umanistica” e quella “scientifica”. Come si è visto la dicotomia esiste, ma quand’anche non fosse così la distinzione potrebbe avere utilità di natura logica: questo spiega il motivo di alcuni quesiti di tipo letterario. Cinque domande (D1, D2, D3, D4, D6) ineriscono il programma di Fisica dell’ultimo anno. In particolare la D4 vuole analizzare quale sia la consapevolezza sui rischi connessi alla corrente elettrica; la D5 vuole valutare se lo studente ricorda alcune importanti conseguenze del primo principio della termodinamica (IV anno) e se ha nozioni di chimica “pratica”. Tre domande sono relative alla cultura letterario-filosofica; due si riferiscono a nozioni (importanti secondo lo scrivente) di Storia/Educazione Civica. Queste ultime 5 domande vorrebbero “pesare” il questionario, con il dichiarato obiettivo statistico principale. Le domande D10, D11, D12, D13, D14, D15 sono quesiti “a rotazione”, e ne compaiono solo tre alla volta. Questa scelta è stata fatta per evitare di valutare la cultura umanistica sempre sugli stessi 3 test. Vi sono poi quesiti relativi ad aspetti della cultura civica o letterario-“religiosa” e di biologia. Per verificare se gli studenti avessero fatto propri i presupposti elementari del pensiero scientifico e razionale sono state utilizzate altre 5 domande che avevano il compito di constatare quale fosse il rapporto con l’irrazionale e le pseudoscienze. 3.3 La fase di co-istituzione Secondo la “theory ladenness” i fatti osservati ed i dati raccolti sono, in un certo senso, influenzati dalle ipotesi pregresse, o come scrive Karl Popper “noi non possiamo vedere e osservare i nostri oggetti se prima non abbiamo idee attorno ad essi”71 che richiama a quanto sottolineato da Immanuel Kant72 che non è possibile pensare a un qualsiasi oggetto reale in termini di essenza, in modo disgiunto dalla nostra esperienza su di esso. La ricaduta pratica di tali principi fa sì che il ricercatore determini, almeno in parte, gli esiti di una ricerca in quanto egli parte da convinzioni teoriche personali ed utilizza determinati strumenti metodologici per portare avanti il processo di acquisizione delle informazioni. La co-istituzione dell’informazione di base è sicuramente la fase più delicata di tutto il ciclo metodologico, perché “è nell’impostazione iniziale della ricerca che si compiono le scelte veramente discriminanti, dalle quali non è più possibile, in seguito, transigere. [...] Ogni ricercatore deve essere, quindi, consapevole di ciò che perde o che guadagna nel compiere delle 71 Popper, Miseria dello storicismo, Feltrinelli Milano, 1975. Si veda pag. 27 e seguenti e pag. 53 e seguenti. Popper afferma, tra l’altro che le “previsioni sociali esatte sono impossibili” (pag. 27) 72 concetto ribadito in “Critica della ragion pura” e, soprattutto, nei “Prolegomeni ad ogni futura metafisica che si presenterà come scienza”, Universale Laterza, Roma – Bari, 1979. Il tema affrontato nei Prolegomeni è quello della Critica della Ragion Pura (possibilità e limiti della conoscenza umana) tenendo conto delle risultanze a cui era pervenuta la critica di Hume: non già allo scopo di mandare in congedo la metafisica, ma di fondarla criticamente. I prolegomeni sono scritti “per i maestri di domani” (für Künftige Lehrer). Si veda il paragrafo 57 pag. 118 e seguenti. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 61 scelte; in altre parole, si tratta di abbandonare la tradizionale convinzione che esista un solo modo legittimato al fare scienza, un modo migliore degli altri, e che un qualsiasi risultato sia scientifico solo perché ha seguito una procedura legittimata a decretarlo come tale. Non esistono, infatti, un metodo o soluzioni tecniche ideali, buoni per tutte le stagioni, al contrario è l’oggetto di ogni ricerca, e il contesto nel quale è calato, è il miglior bilancio metodologico tra costi e benefici, a determinare la scelta degli strumenti di indagine da utilizzare.”73 Nel mio caso si trattava di raccogliere informazioni sufficienti per non partire da gravi pregiudizi nell’impostare i moduli didattici sperimentali, pregiudizi basati su opinioni e sensazioni personali al più condivise con una ristretta minoranza (o anche con un’ampia maggioranza, si sarebbe sempre trattato di interpretazioni personali). Tali informazioni più che dare un quadro veritiero della cultura dello studente liceale, prossimo alla maturità scientifica dell’anno 2000, dovevano rispondere a requisiti di concreta “spendibilità” all’interno di un determinato lavoro già programmato nelle linee generali per modificare, se era il caso, alcuni aspetti particolari. Inoltre la scelta del numero e del tipo di domande a risposta chiusa o a scala rispondeva alla necessità di trattare i dati in modo standard con metodi informatici, da un lato, e di richiedere un tempo limitato (al più 20 minuti) per il loro completamento da parte degli studenti, dall’altro. Il campione non rappresenta un universo in miniatura dei licei scientifici torinesi, ma li rappresenta tutti, o quasi, nei loro componenti delle classi quinte, presenti nel giorno e nell’ora della somministrazione. Spesso gli studenti non sapevano in anticipo della mia indagine statistica per cui coloro che, eventualmente, fossero stati assenti, lo erano per motivi certamente casuali (malattia, indisposizione, assenza strategica nel caso di compiti in classe o interrogazioni). Il fatto di considerare tutti gli studenti, almeno in linea di principio, faceva ritenere opportuno non portare via troppi minuti dalle rispettive lezioni: per questa ragione mi sono accontentato di poche domande articolate in maniera da recare una informazione ampia e tale da discriminare facilmente le risposte casuali. 3.4 Il campione e la somministrazione del questionario 73 Francesca Cremonini, Il ciclo metodologico dell’informazione scientifica in Cipolla 1998 pag. 68-69 62 Il questionario è stato proposto nel periodo che va dal 7-5-2000 al 8-6-2000, pochi giorni prima degli esami di Maturità. A parte qualche inevitabile difficoltà di organizzazione dovuta al periodo “caldo” non ho, tranne in rari casi, incontrato particolari resistenze da parte di presidi od insegnanti, che anzi, in generale, si sono prodigati per favorire il mio lavoro. Hanno aderito all’iniziativa i seguenti Licei Scientifici di Torino: LICEO Cairoli privato Cattaneo pubblico Copernico pubblico Einstein pubblico Faa di Bruno privato G. Bruno pubblico G. Ferraris pubblico Gobetti pubblico Madre Mazzarello privato Majorana pubblico Margara privato Padano privato Rosmini privato S. Giuseppe privato Segrè pubblico Sociale privato Valsalice privato Volta pubblico La scelta di essere presente, di distribuire personalmente i questionari, di controllarne lo svolgimento e di ritirare gli elaborati, è certamente più efficace di altre possibili forme di somministrazione mediate dalla collaborazione di insegnanti e presidi. A questo proposito ecco cosa scrive il Cipolla74: «I questionari con intervistatore presente costituiscono la condizione ottimale nelle ricerche sociologiche (diverse da quelle statistiche o da affrettati e superficiali sondaggi di opinione) perché la presenza dell’intervistatore garantisce meglio la completezza e la correttezza tecnica della compilazione.» Per la somministrazione del questionario ho posto particolare cura nello spiegare, con parole semplici, il tema della ricerca e come il campione dovesse rappresentare in modo esaustivo i licei scientifici di Torino. Infatti, solo un piccolo liceo privato, il Max Planck, per diverse ragioni, sulle quali non è il caso di addentrarsi, non ha aderito all’iniziativa. Va detto che la scelta di presentarsi in tutti i licei torinesi garantiva almeno due vantaggi: 74 Costantino Cipolla, Il ciclo metodologico della ricerca sociale, F. Angeli, Milano 1998 pag. 160 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 63 1. non occorreva determinare un campione rappresentativo, operando scelte ed ipotesi, almeno in parte arbitrarie, che potevano non garantire l’effettivo livello culturale medio degli studenti; 2. si potevano incontrare molto docenti, in realtà scolastiche non omogenee, raccogliere i loro diversi punti di vista, ipotizzare collaborazioni future. Tornando alla proposizione del questionario, ho garantito l’anonimato non richiedendo agli studenti alcun dato anagrafico ed ho spiegato come le domande fossero formulate per una raccolta di informazioni; inoltre ho fatto in modo che non fossero percepite come “un test d’esame o una indagine poliziesca”75. Ho cercato, poi, di ridurre i margini di ambiguità e di interpretazione soggettiva. Infine, ho concluso il questionario con tre domande “aperte”, relative ai gusti personali, domande che, in subordine, avevano il ruolo di rispondere alla “soggettività insoddisfatta” dell’intervistato76 causata dalla natura impersonale e standardizzata del questionario. Un possibile rischio connesso alla raccolta delle informazioni era legato alla non contemporaneità dei questionari, proposti nell’arco di un mese nei licei torinesi. Dall’analisi e dall’elaborazione dei risultati non ho ravvisato differenze significative dovute alla non contemporaneità della raccolta. Mi ero imposto di non lasciare copia dei questionari – né prima, né dopo - a docenti e presidi che ne avessero fatto richiesta, e così è stato. Non ritengo, dunque, ragionevole l’ipotesi di una qualche diffusione di notizie sulle domande. Per quanto riguarda le risposte date dagli studenti, ho constatato, dai colloqui avuti, che qualche classe non aveva ancora terminato alcuni argomenti di fisica toccati dal test; questo può avere inciso in senso peggiorativo. Come pure negativamente va annotata qualche situazione particolare di “fine ora”, che ha determinato una risposta più affrettata ai test, specie alle ultime due o tre domande (sui gusti personali). Normalmente venivano concessi 20 minuti. A compensazione va detto che, talvolta, nonostante la mia presenza (e spesso anche quella di un docente) e la caratteristica anonima del questionario, ho riscontrato suggerimenti e copiature tra gli studenti. Il grado di attendibilità delle risposte risulta, anche grazie una certa ridondanza dell’informazione in definitiva, molto buona. Naturalmente, vi sono, qua e là, punti migliorabili e domande che, avrei potuto formulare meglio; ho, tra l’altro, ritenuto opportuno modificare radicalmente una domanda dopo i primi due incontri (dei 18) in quanto di eccessiva complessità. Ho valutato di una certa utilità il far ruotare alcune domande, troppo semplici ovvero troppo complesse, per inquadrare meglio le conoscenze degli studenti: i test non avevano come obiettivo principale la produzione di un’arbitraria e generica statistica, bensì la raccolta di dati preliminari ad uno specifico e ben definito programma di lavoro. Questo spiega la difficoltà di quesiti, assolutamente “fuori programma”, che trattano di argomenti centrali nella successiva preparazione dei laboratori e delle “lezioni” sperimentali. Per una valutazione delle singole domande, per aree tematiche, con commenti, osservazioni, riferimenti ai quesiti dei test di ingresso al Politecnico, si rimanda all’appendice I. 3.5 Trattamento ed elaborazione dei dati 75 76 Cipolla 1998 pag. 155 Cipolla 1998 pag. 143 64 La grande mole di dati raccolti (oltre 50.000 risposte, senza contare le indicazioni pervenute dalle 3 domande sui "gusti" dello studente) è stata riversata su personal computer ed elaborata con MS Excel®. Il trattamento e l’elaborazione dei dati raccolti sono, come si è già osservato, condizionati dalle scelte compiute in fase di co-istituzione dell’informazione elementare: vi erano domande con molte possibili risposte, oppure solo con due (tre nel caso di nessuna risposta): poiché non utilizzavo tecniche a lettura ottica si trattava di introdurre a mano i dati e, conseguentemente effettuare verifiche di plausibilità dei valori e controlli di congruenza. 3.6 I risultati 3.6.1 Area scientifica D1. Oggi viviamo in una società in cui le telecomunicazioni hanno una importanza enorme. Tra le invenzioni più importanti della storia dell'uomo vi è, certamente, la radio. Ma chi l'ha inventata ? A. Henry Bequerel ed i coniugi Pierre e Marie Curie che meritarono un Nobel nel 1903 B. James Clerk Maxwell intorno al 1905 totale maschi femmine 1,30% 1,10% 1,54% 1,37% 0,97% 1,84% Enrico Fermi negli anni 1909-1910 Guglielmo Marconi tra il 1895 ed il 1901 5,79% 69,68% 4,41% 72,41% 7,07% 66,67% E. Benjamin Thompson nei laboratori Bell tra il 1915 ed il 1918 4,27% 4,41% 4,15% F. Heinrich Rudolf Hertz tra il 1913 e il 1915 6,37% 6,48% 6,30% G. H. Cecil Frank Powell nel 1901 Nessuno dei precedenti. E' stata inventata da una équipe americana nel 1901 2,53% 2,62% 2,46% 3,55% 3,59% 3,53% N. Non risponde 5,14% 4,00% 6,45% C. D. campione: 1382 studenti (725 maschi, 651 femmine, 6 non specificano) D2. Individua l'unica affermazione falsa tra le seguenti: totale A. 8,90% 8,41% 9,52% 4,63% 4,97% 4,30% 18,89% 21,10% 16,44% 16,57% 15,59% 17,67% 30,61% 32,00% 29,19% 10,06% 9,24% 11,06% 10,35% 8,69% 11,83% Un campo magnetico variabile crea un campo elettrico B. Un campo elettrico variabile crea un campo magnetico C. Le onde elettromagnetiche sono trasversali e la loro velocità di propagazione nel vuoto è uguale a quella della luce D. L'intensità del campo elettrico si misura in V/m (volt al metro) E. L'intensità del campo magnetico si misurava in F/m (farad al metro) F. L'intensità del campo magnetico nel S.I. oggi si misura in tesla N. Non risponde maschi femmine campione 1382 studenti (725 maschi, 651 femmine, 6 non specificano) D3. Individua l'unica affermazione vera tra le seguenti: totale maschi femmine 65 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici A. La corrente elettrica si misura in coulomb 8,83% 9,06% 8,50% 7,08% 7,07% 7,17% C. La corrente di 1 coulomb equivale al passaggio di 1 15,91% ampere in 1 secondo 15,98% 15,50% D. L'unità di misura della resistenza elettrica è l'ohm e 54,10% dell'intensità di corrente l'ampere 54,53% 54,00% E. La legge di Coulomb stabilisce che V = R I 7,88% 7,99% 7,67% F. Non risponde 6,21% 5,38% 7,17% B. La tensione elettrica si misura in volt, nome che deriva dal fisico americano Brian D.Volt campione 1257 studenti (651 maschi, 600 femmine, 6 non specificano) D5. Esercizio. Una lampadina a filamento da 100 W, alimentata con 220 V, è percorsa da una corrente di: totale maschi femmine A. Il calcolo è I = 220/100 =2,2 A 15,20% 19,59% 10,45% B. C. Il calcolo è I = 220 x 100 = 22 kA Il calcolo è I = 100/220 = 0,454 A 3,40% 10,71% 3,59% 12,97% 3,23% 8,14% D. Non sono in grado di rispondere alla domanda. E. Non si può rispondere alla domanda. Manca il dato sulla resistenza elettrica. F. Una lampadina da 100 W deve essere alimentata a 100 V, altrimenti si brucia. 36,11% 31,03% 41,63% 16,43% 18,48% 14,13% 3,84% 3,59% 4,15% N. 14,33% 10,76% 18,28% Non risponde campione 1382 studenti (725 maschi, 651 femmine, 6 non specificano) ELETTRICITA' "DOMESTICA" Il campione è costituito da 1382 studenti (725 maschi, 651 femmine, 6 non specificano) D4A. La corrente elettrica nelle nostre case, anche se può costituire un pericolo per la salute, non è mai mortale TOTALE MASCHI FEMMINE VERO 14,80% 16,59% 12,83% FALSO 78,36% 77,88% 79,17% Non so 6,84% 5,53% 8,00% RISPOSTA D4B. Gli impianti elettrici realizzati negli ultimi anni, con il dispositivo differenziale (salvavita), sono assolutamente sicuri e non comportano rischi per le persone TOTALE MASCHI FEMMINE RISPOSTA VERO 50,51% 50,48% 50,23% FALSO 30,90% 34,21% 27,50% Non so 18,60% 15,31% 22,27% 66 D4C. Una tensione di 10.000 volt può essere mortale, mentre una di 120 volt è innocua TOTALE MASCHI FEMMINE VERO 15,92% 20,41% 10,91% FALSO 54,49% 62,62% 45,47% Non so 29,59% 16,97% 43,63% RISPOSTA D4D. Una corrente continua a parità di valore è più pericolosa di una corrente alternata TOTALE MASCHI FEMMINE VERO 29,52% 33,10% 25,65% FALSO 25,69% 26,48% 24,58% Non so 44,79% 40,41% 49,77% RISPOSTA D4E. Le nostre pile derivano tutte da quella inventata dal fisico italiano Volta e presentata a Napoleone Bonaparte TOTALE MASCHI FEMMINE 34,01% 37,24% 30,72% FALSO 41,24% 41,93% 40,25% Non so 24,75% 20,83% 29,03% RISPOSTA VERO D4F. Il contatore presente nelle nostre case misura l'energia elettrica che consumiamo RISPOSTA VERO TOTALE MASCHI FEMMINE 79,67% 80,69% 78,49% FALSO 11,43% 12,00% 10,75% Non so 8,90% 7,31% 10,75% D4G. Le spine degli apparecchi elettrici debbono avere sempre lo spinotto centrale relativo alla "terra", altrimenti, tali apparecchi, possono essere pericolosi TOTALE MASCHI FEMMINE RISPOSTA VERO FALSO 59,19% 15,48% 63,17% 19,45% 54,69% 11,21% Non so 25,33% 17,38% 34,10% D4H. Il dispositivo differenziale in un appartamento può anche non essere presente purché l'impianto sia fatto bene e vi sia una buona messa a terra TOTALE MASCHI FEMMINE VERO FALSO 15,34% 40,23% 16,28% 46,07% 14,29% 34,10% Non so 44,43% 37,66% 51,61% RISPOSTA 67 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici CHIMICA "DOMESTICA" Il campione è costituito da 1382 studenti (725 maschi, 651 femmine, 6 non specificano) D6A. E' possibile trasformare integralmente lavoro meccanico in calore RISPOSTA VERO TOTALE MASCHI FEMMINE 30,90% 29,38% 32,57% FALSO 54,92% 57,52% 51,92% Non so 14,18% 13,10% 15,51% D6B. La soda caustica (Na OH) è un pericoloso acido RISPOSTA TOTALE MASCHI FEMMINE VERO FALSO 42,91% 43,45% 42,40% 29,45% 32,55% 25,81% Non so 27,64% 24,00% 31,80% D6C. Il pH indica la concentrazione di "ioni idrogeno" in una soluzione RISPOSTA VERO TOTALE MASCHI FEMMINE 54,12% 55,45% 52,84% FALSO 26,99% 26,62% 27,50% Non so 18,89% 17,93% 19,66% D6D. La candeggina è una soluzione acquosa che contiene ipoclorito di sodio (Na Cl O) RISPOSTA VERO TOTALE MASCHI FEMMINE 25,33% 25,24% 25,35% FALSO 16,21% 18,21% 14,13% Non so 58,47% 56,55% 60,52% BIOLOGIA Il campione è costituito da 963 studenti (497 maschi, 462 femmine, 4 non specificano) D9. Di seguito sono indicate 6 patologie di cui 3 hanno una TOTALE connessione certa con il fumo da sigaretta. Quali ? MASCHI FEMMINE A. Bronchite cronica 92,11% 92,56% 91,77% B. C. Meningite Cancro polmonare 3,43% 98,13% 4,43% 98,59% 2,16% 98,05% D. Infarto del miocardio 67,19% 66,20% 68,18% E. Calcoli (calcolosi) renali 2,60% 3,02% 2,16% F. Miosite eosinofilica 20,66% 20,72% 20,78% N. Non risponde 15,89% 14,49% 16,88% IL TRANSISTOR 68 Il campione è costituito da 419 studenti (228 maschi, 189 femmine, 2 non specificano) D8A. Il transistor è un dispositivo realizzato con materiali semiconduttori e può servire per "regolare" l'intensità di corrente RISPOSTA VERO TOTALE 32,46% MASCHI 37,28% FEMMINE 26,46% FALSO 18,38% 19,30% 17,46% Non so 49,16% 43,42% 56,08% D8B. I microprocessori nei computer sono costituiti da migliaia di transistor RISPOSTA VERO TOTALE 41,29% MASCHI 46,49% FEMMINE 34,92% FALSO 13,13% 17,54% 7,94% Non so 45,58% 35,96% 57,14% D8C. Senza l'invenzione del transistor noi non avremmo computer portatili come quelli attuali. I personal computer ed i telefoni cellulari sarebbero molto più grandi e costosi RISPOSTA VERO TOTALE 51,31% MASCHI 60,53% FEMMINE 40,74% FALSO 9,31% 11,40% 6,88% Non so 39,38% 28,07% 52,38% D8D. Il transistor può essere realizzato con elementi tetravalenti come il germanio e il silicio RISPOSTA VERO TOTALE 31,26% MASCHI 45,18% FEMMINE 14,29% FALSO 6,92% 8,77% 4,76% Non so 61,81% 46,05% 80,95% D8E. William Shockley è tra gli inventori del transistor nel 1947 e ha meritato un premio Nobel nel 1956 RISPOSTA VERO TOTALE 10,50% MASCHI 10,96% FEMMINE 10,05% FALSO 8,11% 11,84% 3,70% Non so 81,38% 77,19% 86,24% 3.6.2 Area umanistica 69 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici D10. Indica chi ha scritto "La critica della ragion TOTALE pura" MASCHI FEMMINE A. Hegel 5,18% 5,08% 5,16% B. Kant 93,61% 93,53% 93,80% C. Marx 0,24% 0,15% 0,34% D. Schopenhauer 0,16% 0,15% 0,17% N. Non risponde 0,81% 1,08% 0,52% 1236 649 581 CAMPIONE D11. Chi è l'autore del "De vulgari eloquentia" TOTALE MASCHI FEMMINE A. Cicerone 37,79% 34,25% 41,17% B. Dante Alighieri 58,63% 61,75% 55,67% C. Giambattista Vico 1,27% 1,69% 0,83% D. Benedetto Croce 0,72% 0,77% 0,67% N. Non risponde 1,59% 1,54% 1,67% D15. Chi è l'autore del "De republica" TOTALE MASCHI FEMMINE A. Cicerone 93,60% 94,59% 92,16% B. Dante Alighieri 3,20% 2,70% 3,92% C. Giambattista Vico 0,00% 0,00% 0,00% D. Benedetto Croce 1,60% 1,35% 1,96% N. Non risponde 1,60% 1,35% 1,96% & $ 03 , 2 1 !#"$ %'& $( ! D13. Indica chi ha scritto il trattato politico "Il TOTALE Principe" MASCHI FEMMINE A. Giambattista Vico 1,28% 0,00% 2,48% B. Torquato Tasso 1,28% 2,68% 0,00% C. Francesco Guicciardini 0,85% 1,79% 0,00% D. Niccolò Machiavelli 95,73% 93,75% 97,52% N. Non risponde 0,85% 1,79% 0,00% !*!#" & $ 03 , 2 1 & " ) !#"+! 70 D14. Indica chi ha scritto il "Decameron" TOTALE MASCHI FEMMINE A. Francesco Petrarca 2,69% 4,23% 0,90% B. Ludovico Ariosto 0,41% 0,38% 0,45% C. Dante Alighieri 0,00% 0,00% 0,00% D. Giovanni Boccaccio 96,07% 94,62% 97,74% N. Non risponde 0,83% 0,77% 0,90% D12. Indica chi ha pubblicato nel 1632 il "Dialogo TOTALE sopra i due massimi sistemi del mondo" MASCHI FEMMINE D. Cartesio 18,27% 17,72% 19,00% E. Hobbes 3,83% 3,96% 3,43% F. Galileo 63,70% 65,27% 62,01% G. Leibniz 8,77% 9,32% 8,18% N. Non risponde 5,43% 3,73% 7,39% Area “civico-umanistica” 71 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici D16. L'affermazione: "Omnia munda mundis" TOTALE MASCHI FEMMINE A. E' di Cicerone dedicata alla moglie Tullia. Significa: " 27,71% Tutto ciò è di questo mondo" 26,35% 29,45% B. E' di Don Abbondio (rivolto a Renzo) ne "I Promessi 15,36% Sposi". Significa "Son tutte le cose di questo mondo" 11,61% 19,74% C. E' di S.Paolo (Paolo di Tarso) nella "Lettera a Tito" e 15,06% significa "Tutto è puro per i puri" 18,98% 10,68% D. E' di Paolo VI nell'enciclica "Rerum novarum" e significa 17,32% "Tutto ciò è di questo mondo" ' 17,00% 17,15% E. E' una frase in latino maccheronico di Totò che non 11,75% significa nulla (nel film Ladri di biciclette) 16,71% 6,15% N. 12,80% 9,35% 16,83% 664 353 309 Non risponde CAMPIONE D17. L'affermazione: "Qualunque fatto doloso o colposo che cagiona ad altri un danno ingiusto, obbliga colui TOTALE MASCHI che ha commesso il fatto a risarcire il danno" FEMMINE A. E' l'art. 31 della Carta Costituzionale italiana 11,14% 10,48% 11,99% B. E' un articolo del Codice Civile 60,86% 63,17% 59,06% C. E' la traduzione di una legge americana che non esiste 5,99% nell'Ordinamento Giuridico Italiano 5,91% 5,85% D. E' una nuova direttiva comunitaria che anche l'Italia 0,97% dovrà recepire entro il 31-12-2000 1,08% 0,88% E. 8,22% 8,33% 8,19% 12,81% 11,02% 14,04% 718 372 342 N. Nessuno dei precedenti Non risponde CAMPIONE D18. Il 28 agosto 1963 venne pronunciata la seguente frase: "I have a dream ... that my four little children will one day live in a nation where they will not be judged by the color of their skin but by the content of their character TOTALE MASCHI FEMMINE !" ovvero "Io ho un sogno: che un giorno i miei quattro bambini possano vivere in un paese dove si viene giudicati non per il colore della pelle, ma per il valore del carattere!" . Sapresti indicare chi ne è l'autore ? A. Martin Luther King a Washington 64,62% 64,97% 64,52% B. Malcom X ad Harlem 14,47% 16,41% 12,14% C. "Mahatma" Gandhi a Nuova Delhi 2,24% 1,52% 3,07% D. Bobby Seale a Oakland 0,65% 0,55% 0,77% E. Mohammed Alì a Louisville 1,37% 1,52% 1,23% F. Nelson Mandela a Johannesburg 10,49% 10,34% 10,75% N. Non risponde 6,15% 4,69% 7,53% 1382 725 651 CAMPIONE 72 3.6.3 Area parascientifica AREA ASTROLOGICA campione 1257 studenti (651 maschi, 600 femmine, 6 non specificano) D19. Leggi o ascolti il tuo oroscopo ? Mai Raramente Tutte le settimane 2-3 volte a settimana Tutti i giorni non risponde 24,02% 53,47% 8,25% 7,67% 6,44% 0,14% totale 39,30% 53,67% 5,20% 6,73% 5,81% 0,15% maschi 9,89% 52,88% 10,99% 8,52% 7,01% 0,14% femmine RISP. D20 : Cosa pensi di maghi, veggenti e cartomanti ? TOTALE MASCHI FEMMINE Indica una sola risposta. A In genere sono persone dotate di poteri particolari 1,59% 1,24% 2,00% B Sono tutti imbroglioni o ciarlatani 52,60% 61,79% 42,09% Alcuni hanno le capacità di prevedere il futuro, ma 28,51% molti sono imbroglioni 20,55% 37,63% C D Non ho ancora una idea precisa 12,81% 11,86% 13,82% E Altro commento 3,33% 3,45% 3,23% N Non risponde 1,16% 1,10% 1,23% D21. Ritieni che l’astrologia abbia un fondamento RISP. ed un effettivo riscontro nella nostra vita? Indica TOTALE MASCHI FEMMINE una risposta. A Sì, perché esiste da migliaia di anni 3,90% 4,61% 3,17% B Sì, perché si basa su influenze spiegabili con le 6,05% leggi di gravitazione universale 5,22% 6,83% C Non so, ma ho riscontrato personalmente che 22,04% funziona 20,12% 24,00% D No! Non esiste alcuna significativa: questo scientificamente 54,69% 37,67% E Sì! Esiste una forte influenza da parte di alcuni pianeti sul nostro comportamento. La scienza non 15,27% è ancora riuscita a spiegare come 9,98% 21,17% N non risponde 5,38% 7,17% influenza astrale è dimostrabile 46,46% 6,28% AREA “POTERI DELLA MENTE” Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 73 Il campione è costituito da 1257 studenti (651 maschi, 600 femmine, 6 non specificano) D22. Indica se la seguente affermazione è vera o falsa. In caso di dubbio seleziona la voce NON SO. A. Il "cervello" è un apparato molto complesso e non è stato ancora compreso, in maniera completa, come funzioni. Esistono individui dotati di facoltà psichiche (telepatiche e telecinetiche) che solitamente la gente normale non possiede. RISPOSTA TOTALE MASCHI FEMMINE VERO 64,84% 63,13% 66,67% FALSO 18,77% 21,04% 16,33% Non so 16,39% 15,82% 17,00% B. Esistono casi di telepatia tra gemelli, scientificamente documentati. RISPOSTA TOTALE MASCHI FEMMINE VERO 48,29% 45,16% 51,83% FALSO 15,99% 19,05% 12,83% Non so 35,72% 35,79% 35,33% C. Alcuni individui riescono a concentrare le loro energie psichiche e spostano piccoli oggetti a distanza RISPOSTA TOTALE MASCHI FEMMINE VERO 27,05% 27,96% 26,17% FALSO 37,87% 39,78% 35,67% Non so 35,08% 32,26% 38,17% D. Non esistono casi di telepatia che si siano verificati in ambiente controllato scientificamente. Le conoscenze attuali non prevedono che l'uomo possa comunicare con il pensiero RISPOSTA TOTALE MASCHI FEMMINE VERO 42,48% 47,62% 36,83% FALSO 20,29% 20,74% 19,83% Non so 37,23% 31,64% 43,33% E. Il nostro "cervello" si basa su impulsi elettrochimici e non si può escludere una comunicazione a distanza. Esistono casi di telepatia che la scienza non sa spiegare. RISPOSTA TOTALE MASCHI FEMMINE VERO 49,72% 50,23% 49,33% FALSO 10,26% 13,21% 7,17% Non so 40,02% 36,56% 43,50% 74 AREA PREVISIONE DEL FUTURO, LEVITAZIONE, PRANOTERAPIA Il campione è composto da 1257 studenti (651 maschi, 600 femmine, 6 non specificano) D23. A. Ritieni possibile che certi individui riescano a "levitare", cioè a rimanere sospesi nell’aria con la sola forza del pensiero ? RISPOSTA TOTALE MASCHI FEMMINE Sì 16,95% 15,35% 19,05% No 68,26% 70,18% 66,14% Non so 14,80% 14,47% 14,81% D23. B. Ritieni possibile che si possa prevedere il futuro utilizzando varie tecniche (carte, pendolino, sfera di cristallo) ? RISPOSTA TOTALE MASCHI FEMMINE Sì 9,79% 7,46% 12,70% No 77,33% 81,58% 72,49% Non so 12,89% 10,96% 14,81% RISPOSTA TOTALE MASCHI FEMMINE Sì 26,73% 25,88% 27,51% No 21,00% 25,44% 15,34% Non so 52,27% 48,68% 57,14% D23. C. Pensi che la pranoterapia sia efficace ? 3.7 Interpretazione dei dati elaborati «L’interpretazione delle analisi condotte sui dati, per quanto esistano percorsi schematizzati e codificati per la sua realizzazione, è strettamente legata alla capacità dello studioso di vedere le caratteristiche e le tendenze del fenomeno sociale indagato attraverso la sintesi offerta dalle informazioni elementari77». «Interpretare significa andare oltre l’evidenza dei dati, dotare di senso elementi tra loro disgiunti, elementi di per sé calati in un orizzonte parcellizzato e, in quanto tali, semplici veicoli di informazione che, al contrario, se vengono tra loro connessi secondo una prospettiva ben precisa (interpretativa) costituiscono conoscenza78.» Per quanto concerne l’associazione tra variabili, Francesca Cremonini ne “La lettura dei dati statistici”79, riporta un paradossale esempio di uno dei più importanti studiosi di metodologia di tutti i tempi, Paul Lazarsfeld80. 77 Francesca Cremonini op. cit. pag. 80. Cipolla, Epistemologia della tolleranza p. 1429 citato in Cipolla, Il ciclo metodologico della ricerca sociale a p. 83 79 Cipolla 1998 pag,. 393 78 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 75 «Osservare che nelle zone in cui vi è un alta concentrazione di cicogne nascono più bambini può indurre l’errata convinzione che siano le cicogne a portare i bambini, mentre la relazione acquista un senso se s’introduce come variabile interveniente una distinzione tra zone rurali e urbane, all’interno delle quali scompare la relazione tra cicogne e bambini, e si evidenzia il fatto che le zone rurali sono sia quelle con la più alta presenza di cicogne, che quelle nelle quali nascono più bambini.» Il rischio di relazioni spurie, cioè di legami fittizi tra due variabili, che può portare a conclusioni errate anche se tecnicamente corrette richiede un lavoro interpretativo, di attribuzione di senso, per garantire un reale incremento conoscitivo. La tipologia di domande proposte e la distinzione tra maschi e femmine può, per esempio, far sostenere correlazioni possibili solo grazie ad un ridotto numero di quesiti. Avanzare interpretazioni categoriche sui dati raccolti è molto lontano dai miei obiettivi; questa inchiesta potrebbe, semmai, aprire la strada ad ulteriori e più elaborati lavori di approfondimento e verifica di quanto sembrerebbe affiorare. I limiti di applicabilità di quanto è emerso ed «il principio fondamentale che nessun ciclo [metodologico di ricerca sociale, n.d.R.] è mai chiuso in se stesso, ottiene risultati definitivi, perviene ad enunciare una verità ultima81» debbono trattenerci dall’asserire una qualche teoria conclusiva. Quanto dirò di qui in avanti, a livello di interpretazione dei dati raccolti, andrebbe preso più come un’analisi parziale che come un preciso e definitivo risultato ermeneutico. 3.7.1 Confronto cultura umanistica – cultura scientifica Se si guardano molte delle tabelle rappresentate nelle pagine precedenti si ha la sensazione che la cultura scientifica sia un optional persino nei licei scientifici (come nell’intera società), ma senza che quella umanistica ne tragga beneficio. Considererò solo i quesiti più generali, che meglio di altri specifici (alla realizzazione dei moduli, come si è detto), danno una rappresentazione significativa su domande relative ad argomenti del corso di studi. Tra le domande letterario-filosofiche, considerando le D10-D15, il miglior risultato (96% di risposte corrette) viene raggiunto sul Decameron di Boccaccio, mentre il peggiore (58%) viene ottenuto sul “De Vulgari Eloquentia” di Dante Alighieri. Per quanto concerne le domande scientifiche, considerando, anche qui, quelle non troppo specifiche, e cioè D1, D2, D3, D4 (ma solo A,C,E,F) D6 (A,B,C,), il miglior risultato è sull’invenzione della radio da parte di Marconi (con quasi il 70%), mentre tra le peggiori troviamo la D5 sul calcolo della corrente in una lampadina da 100 W (11%), la D6A (sulla possibilità di trasformare il lavoro integralmente in calore, 31%) e la D6B (sul fatto che la soda caustica NaOH fosse o meno un pericoloso acido, 29%). A parte il quesito su Marconi, le altre domande si possono trovare nei test di ingresso al Politecnico, e non sembrano né eccessivamente complicate, né fuori dai programmi e dai Piani per l’offerta formativa. Raggruppando i quesiti menzionati si ottiene: “HUMANITAS” MASCHI 80 corrette 1710 errate 427 tabella 1 non risponde 38 corrette 78,6% errate non risponde 19,6% 1,7% Lazarsfeld Paul Felix “L’interpretazione delle relazioni statistiche come operazione di ricerca”, in Metodologia e ricerca sociologica. Il Mulino, Bologna, 1967 81 Francesca Cremonini op cit. 76 FEMMINE totale “SCIENTIA” MASCHI FEMMINE totale 1495 3205 corrette 3235 2695 5930 414 841 errate 2479 2089 4568 44 82 tabella 2 non risponde 683 973 1656 76,5% 77,6% 21,2% 2,3% 20,4% 2,0% corrette 50,6% 46,8% 48,8% errate 38,8% 36,3% 37,6% non risponde 10,7% 16,9% 13,6% Le percentuali globali mostrano un netto divario tra cultura umanistica e cultura scientifica: per quest’ultima il 49% di risposte esatte contro il 37% di risposte errate mostra come le conoscenze, se ci sono, non si possono ritenere consolidate. Un dato scaturisce dalla quasi totalità delle risposte: le ragazze tendono a non rispondere (o a rispondere Non so) con più facilità dei ragazzi. Questi ultimi ottengono, globalmente, migliori risultati delle colleghe, anche se, per lo più, con scarti minimi; ciò è coerente con quanto ottenuto da Christian Elevati (Alpha test pag. 17 ) 3.7.2 Il rapporto con le pseudoscienze Una cultura scientifica relativamente scarsa favorisce, o comunque non ostacola, la simpatia verso gli oroscopi e l’astrologia. Si potrebbe pensare a semplici ed innocui passatempi: eppure è significativo che il 37,6% delle ragazze (contro il 20,5% dei ragazzi), prossime alla maturità scientifica, ritenga che alcuni maghi, veggenti e cartomanti siano in grado di prevedere il futuro. Si tratta di 265 ragazze su 651 . Meno del 50% di 1257 ragazzi ritiene che non esistano influenze astrali “significative”. Un 6% ritiene che tali influenze esistano e si possano spiegare con le leggi della fisica, un 15% pensa che certamente esistano anche se la scienza non è stata ancora in grado di fornire una spiegazione a tali fenomeni. Il 22% dichiara di aver constatato un effettivo riscontro dell’astrologia sulla propria vita. Un 4% la ritiene valida perché sempre esistita. Operiamo un confronto con una indagine Doxa82 del 1998. Riprendiamo la domanda 21 e riuniamo le risposte A,B, E nel sì, C nel forse e D nel no. Otteniamo una significativa convergenza dei risultati con una evidente prevalenza dei sì e dei forse dagli intervistati di sesso femminile. tabella 3 Q2000. Ritieni che l’astrologia abbia un fondamento ed un effettivo riscontro nella nostra vita? si forse no non so totale 25% 22% 46% 6% maschi 20% 20% 55% 5% femmine 31% 24% 38% 7% DOXA 1998. Credi nei fondamenti dell' astrologia? si poco no non so totale 31% 22% 44% 3% 82 Doxa, Astrologia e oroscopi, chiromanzia e cartomanzia http://www.doxa.it/italiano/inchieste/oroscopi/testo.html Anno LII - N. 15-18 (9 Novembre 1998). Il campione era costituito da 1.169 persone, rappresentativo di tutta la popolazione italiana dai 15 anni in su. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici maschi femmine 24% 38% 20% 24% 53% 35% 77 3% 3% Anche certi presunti poteri della mente affascinano i giovani. Il 65% del campione ritiene che esistano individui dotati di poteri telepatici e telecinetici. La telepatia tra gemelli è scientificamente documentata per il 48% di loro. Il 50% contro il 10% (il 40% non si pronuncia) crede nell’esistenza di casi di telepatia che la scienza non saprebbe spiegare. Le cose vanno meno bene per la levitazione (solo il 17% la ritiene possibile). Una medicina alternativa come la pranoterapia sulla quale circa il 52% non si pronuncia, fa schierare il 27% a favore ed il 21% contro. Operiamo un’altra riflessione con l’ausilio di una statistica riepilogativa Doxa; come si vede vi è una netta differenza tra maschi e femmine, una diminuzione della credibilità nei confronti di tre pseudoscienze, con l’aumentare dell’età, ma non si distinguono differenze significative a seconda delle diverse categorie economico-sociali. La percentuale di persone che attribuiscono consensi ad astrologia, chiromanzia e cartomanzia è decisamente alta, soprattutto tra i giovani e le donne. tabella 4 - Sintesi della credibilità attribuita ad astrologia, chiromanzia e cartomanzia credono Totale uomini per sesso donne 15-34 anni 35-54 anni per età oltre 54 anni superiore per mediocategoria superiore economico- mediosociale inferiore inferiore 39 33 45 44 40 credono poco 24 23 25 25 24 non credono 37 44 30 31 36 32 23 45 39 31 30 36 25 39 41 25 34 40 17 43 Anche nel nostro questionario abbiamo registrato una forte attrazione nei confronti dei poteri magici, della telepatia, dell’astrologia, della levitazione e del paranormale in generale. I dati superano le previsioni più pessimistiche: siamo a pochi giorni dall’esame di maturità scientifica e non sembra che la scuola, la famiglia, la società, abbiano fornito adeguate basi per quanto concerne il pensiero razionale e scientifico. Le possibili soluzioni (da noi proposte) nel tentativo di migliorare la situazione, relativamente ai licei scientifici, verranno approfondite nel prossimo capitolo. L’aver inquadrato il problema in modo sufficientemente preciso, ci permetterà di evitare ipotesi basate su mere supposizioni, congetture e, comunque, senza riscontri significativi. 3.8 Conclusioni 78 L’analisi delle risposte fornite da studenti liceali prossimi alla maturità mostra limitate ed insufficienti competenze scientifiche. Ad esse si affianca una forte simpatia per tutto ciò che è la pseudoscienza: non pare vi sia un pensiero critico sufficientemente sviluppato, soprattutto nelle ragazze. Quest’ultimo è un risultato che si evince, oltre che dalla nostra, da tutte le indagini analizzate: non sembra si possa parlare di “luogo comune”. Un numero elevato di studenti, soprattutto di sesso femminile, non sceglierà facoltà scientifiche e, solo raramente, potrà avere contatti di un certo peso con il mondo della scienza. Ciò dovrebbe far prendere in seria considerazione i rischi di questo stato di cose, anche in considerazione del fatto che sono pochi i canali attraverso i quali i giovani potranno ricevere (o partecipare ad) una educazione alla razionalità ed al pensiero scientifico. Dovrebbe essere fornito loro, prima che escano dagli istituti superiori, quel bagaglio minimo di informazioni e competenze adeguate per vivere consapevolmente nella nostra società. A coloro che vorranno entrare nelle facoltà scientifiche, si dovrebbe fornire anche basi più solide e complete di chimica e di fisica. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 79 CAPITOLO 4 Teorie e modalità didattiche 4.1. Premessa Abbiamo già espresso la convinzione che l’ingegnere possa fornire il proprio specifico contributo nell’ambito della didattica scientifica. Prima di proseguire dobbiamo porci alcune domande83: • Quali sono le finalità del progetto didattico? • Quali esperienze educative sono più adatte a conseguirle? • Come si possono concretamente organizzare queste esperienze? • In quale modo è possibile verificare se le finalità sono state raggiunte o no? Le finalità del progetto didattico: che cosa insegnare. • In questo ambito ci occupiamo di fisica, in particolare della fisica dell’elettrostatica e dell’elettromagnetismo: oltre a fornire un’idea, sufficientemente chiara, di cosa siano l’elettricità e i campi magnetici, vorremmo che si sviluppasse il senso critico e la comprensione del metodo scientifico. Il progetto è rivolto agli studenti del IV e V anno dei licei scientifici, organizzati in piccoli gruppi (classi non rigide), meglio se in orario extrascolastico. In che modo? • Utilizzeremo diversi approcci didattici in aggiunta a quello “tradizionale”: essi dovrebbero contribuire a fornire una visione della scienza a 360°. Si parlerà di approccio: 1. storico-umanistico e narrativo (storia della fisica e aspetti sociali) 2. sperimentale e “pseudoeuristico” (facili esperimenti, riproducibili dallo studente) 3. pratico pragmatico (fisica negli oggetto d’uso quotidiano) 83 Le domande sono quelle che propose Ralph Tyler negli anni ’30; sono state riprese e sviluppate nel dopoguerra negli Stati Uniti: l’obiettivo principale era quello di rendere più trasparenti e comparabili l’attività e l’efficacia degli insegnamenti: tale approccio diede vita alla cosiddetta “tassonomia degli obiettivi didattici” Si veda Antonio Calvani, Manuale di tecnologie dell’educazione, Edizioni ETS, Firenze, 1999 (II edizione) pag. 141 80 4. 5. 6. 7. collaborativo (collaborazione - tra gruppi di studenti ed insegnanti) ludico e creativo (curiosità intellettuale e creatività) “parascientifico” (scienza e parascienza a confronto) interdisciplinare (della “contaminazione” di altre discipline come storia e filosofia). • Come si organizzano le esperienze? Con l’aiuto di chi? L’ipotesi è quella di interagire con tutti coloro che hanno a che fare con la didattica, gli insegnanti, i genitori, gli studenti, il tessuto sociale ... • Come verificare se si sono raggiunti gli obiettivi? Occorre utilizzare un criterio per misurare le cognizioni e le metacognizioni acquisite. E’ essenziale sviluppare all’interno delle lezioni stesse, un metodo di “controreazione” per correggere e migliorare i risultati ottenuti, una continua verifica delle strategie adottate. I metodi proposti – in parte passati al vaglio di una prima sperimentazione ricognitiva nei moduli didattici sperimentali – non esauriscono gli approcci possibili, né si contrappongono alla lezione “canonica” (frontale, con ausilio di lavagna o lucidi, con obiettivi di tipo “quantitativo”). Non si vogliono negare o ignorare altri sistemi didattici che, evidentemente, rispondono a metodologie consolidate, ma si desidera offrire forme integrative, non necessariamente nuove, di fare scuola, soprattutto avvalendosi di strumentazione elettronica ed informatica. 4.2 Didattica “multimediale” Tra gli approcci che indicheremo, non si parlerà di “didattica multimediale”, in quanto l’utilizzo di molti media è, in un certo senso, implicito, direi quasi ovvio; ci si troverà di fronte, semmai, al problema di quali mezzi utilizzare, di volta in volta, per rispondere efficacemente agli obiettivi da raggiungere: verranno allora analizzati una serie di fattori (costi, opportunità, efficacia) che vorrebbero prescindere dalle preferenze (legate alle conoscenze) del docente. Quest’ultimo dovrebbe essere aperto ad acquisire “competenza” nelle tecniche che non conosce, in un continuo sviluppo e crescita personale84. Questo non vuol dire che basta creare «effetti speciali» per “conquistare la fiducia, la mente, la volontà”85 degli allievi. Secondo Bertolini il formatore dovrebbe essere un manipolatore virtuoso nel senso che: «egli mette in contatto, crea transazioni, provoca attenzioni tra ciò che c’è già e ciò che potrebbe esserci. In questo, è sicuramente un prestigiatore; dal momento che, se abile, riesce a far apparire ciò che prima non c’era. Ma a differenza dell’impostore da baraccone, ha l’onere di spiegare il trucco – durante o alla fine della mediazione – e di cambiare il suo pubblico: Non solo di stupirlo e intrattenerlo»86. «L’insegnamento non è un semplice trasferimento di nozioni dal docente al discente, ma un processo di costruzione di una nuova conoscenza attraverso l’attiva partecipazione di tutte le parti coinvolte»87. L’attività progettuale dell’Ingegnere e dell’esperto in tecnologie dell’educazione potrebbe rendere «più probabile il prodursi di eventi che favoriscono il conseguimento della finalità didattica: l’ambiente formativo che interessa è un ambiente artificiale in cui vengono collocati 84 l’affermazione è autoriferita Piero Bertolini e Guido Armellini, Sulla didattica, La nuova Italia, Scandicci (FI), 1994 p. 15 86 in Piero Bertolini e Guido Armellini, Sulla didattica, La nuova Italia, Scandicci (FI), 1994: La manipolazione. Vizi e virtù della didattica come tecnica dell’ingannare a fin di bene (di Duccio Demetrio) 87 Muzio Gola - Adriana Luciano Insegnare all’Università. Formazione dei docenti e qualità della didattica, Torino, Utet, 1999 p. 31 85 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 81 particolari dispositivi che, a mo’ di dadi truccati, modificano il corso casuale degli eventi, rendendo più probabili alcune direzioni di svolgimento e non altre»88. 4.3 Teorie sull’apprendimento. Le diverse prospettive Ci si ritrova, inevitabilmente, ad invocare le teorie sull’apprendimento: quale sperimentazione in campo didattico può ignorare i meccanismi noti o supposti che riguardano l’apprendimento? La visione dell’Ingegnere potrebbe essere limitata e, forse, avvilita nei risultati pratici ottenibili a causa di una scarsa competenza pedagogica; “Chi viene da una formazione tecnico-scientifica tende a vedere i problemi della formazione come una sottospecie dei problemi della comunicazione e a fare un uso eccessivo di formalismi ...”89 Tuttavia questo limite non vuol dire lasciare il campo a chi viene dalla pedagogia che può, a sua volta, essere in difetto a causa di “scarsa famigliarità con apparati scientifici e tecnologici riportabili ad una formazione eminentemente umanistica; residui culturali, ad esempio di derivazione idealistica, che portano a contrapporre attività spirituali ad attività pratiche con scarsa considerazione per le seconde; paura di disumanizzazione, disgregazione, frammentazione, dinanzi alla pervasività dei media (ad es. della televisone)”. Si potrebbero analizzare divergenze o meglio, punti di vista differenti anche tra i pedagoghi e gli psicologi, tra questi ultimi e gli psichiatri. Ma allora anche i fisici teorici e gli ingegneri possono interpretare la didattica della fisica in modo differente. Poi coloro che sono tenuti a gestire ed indirizzare le risorse pubbliche, cioè i politici, possono analizzare i possibili interventi da una posizione ancora diversa. Chi difende gli interessi economici delle varie categorie e associazioni di insegnanti avrà una visione critica nei confronti di proposte che richiedano ulteriore impegno da parte dei docenti, soprattutto se non corrisposto da adeguata remunerazione (ma non solo per questa ragione) ... Si finisce per non trovare alcuno specialista nel campo della didattica e tutta la ricerca educativa nel suo insieme, rischia di uscirne depauperata, ridotta alla contrapposizione di diversi punti di vista, sempre più lontana dalle trasformazioni reali del nostro tempo. «La professionalità docente è frutto di competenze largamente trasversali (quelli dell' area di scienze dell' educazione: ad esempio pedagogia, metodologia e didattica gen erale, sociologia dell' educazione, psicologia, antropologia, legislazione scolastica, cultura dell' organizzazione, tecniche della comunicazione etc.), ma deve, al tempo stesso, poggiare su una solida preparazione specialistica disciplinare».90 EfR EUDFºM G FQ PDNU Ecco come si esprime Howard Gardner: «Secondo me l’educazione è troppo importante per essere lasciata ad un qualsiasi gruppo di persone, sia esso formato dagli insegnanti di classe, dal consiglio di circolo o di istituto, dal ministero o dalla comunità scientifica. [...] Essa rientra propriamente nei compiti della più vasta comunità delle persone informate.»92 Naturalmente il rischio di non avere adeguata competenza in qualche campo, o in molti campi, esiste ed è innegabile. Per non rimanere immobilizzati, realizzando poco o nulla, non resta che collaborare, senza pregiudizio, confrontando ed arricchendo le proprie competenze, soprattutto 88 Antonio Calvani, Manuale di tecnologie dell’educazione, Edizioni ETS, Firenze, 1999 (II edizione) pag. 197 Antonio Calvani, Manuale di tecnologie dell’educazione, Edizioni ETS, Firenze, 1999 (II edizione) p.45-46 90 A.I.F. www.aifonline.it/ 91 L’aforisma è di Ippocrate: lunga è l’arte, breve la vita 92 Howard Gardner, Sapere per comprendere, Feltrinelli, Milano, 2000 (pag. 61) 89 82 sulla base di un’analisi “scientifica” dei risultati, per condividere quella sorta di intelligenza collettiva che permette alle persone di “scambiare il loro sapere, cooperare”93. Rendersi conto della propria ignoranza, della propria limitatezza, è assolutamente inevitabile, ma si trasforma in fase operativa, in una continua apertura verso qualsiasi forma di cultura, senza disprezzo o pregiudizi94. Oggi esistono potentissimi mezzi che favoriscono le strategie di collaborazione: vi è una relativa facilità nel reperire testi, riviste, documentazione, sfruttando le risorse che ci offrono le telecomunicazioni e, soprattutto, internet. Possiamo poi scambiare idee ed esperienze tramite la posta elettronica. Queste considerazioni portano, inevitabilmente, alla presentazione dello stato dei lavori ed alla discussione di limiti, difficoltà, strategie attraverso una delle forme meno invadenti che si conoscano: la creazione di un sito internet e lo scambio di idee mediante la posta elettronica. 4.4 Com’è insegnata la fisica e con quali risultati Come anticipato in premessa, abbiamo schematicamente individuato 7 approcci didattici. Essi vanno intesi come sviluppi integrativi al metodo classico di insegnamento della fisica nei licei scientifici. La “norma” prevede 3 ore a settimana, che costituiscono il 10% del totale95. Durante il quinto anno l’insegnante dispone di circa 80 ore per sviluppare il programma, dedicando spazio al laboratorio (ma piuttosto raramente, in media) e alle verifiche (interrogazioni e compiti in classe). Il tempo a disposizione, forse, non permette di sviluppare metodologie didattiche diverse dall’analisi dei principi e delle leggi fisiche, con l’ausilio della matematica e dalla verifica di tali leggi mediante problemi elementari in cui, per lo più, si introducono (meccanicamente, purtroppo) formule e unità di misura. Il rischio di tale impostazione didattica è quello di perdere di vista le ragioni di certe formulazioni matematiche, quasi cadessero dall’alto: il discente, spesso, impara a memoria qualche formula, qua e là, ma gli sfugge una visione globale dei fenomeni, del come e del perché si sia arrivati a tali “regole”. Inoltre, raramente, riesce ad associare i principi studiati al mondo circostante. Sente lo studio della fisica come qualcosa di lontano dalle proprie esperienze e dal proprio mondo, qualcosa di dogmatico che si deve studiare, ma non discutere né approfondire. Questa disamina non vuole essere una critica sterile o ingenua. Il tempo a disposizione è poco, anche per la rielaborazione di quanto visto in classe: seguire strade diverse spesso significa non svolgere il programma, o svolgerlo in parte, il che non pare ammissibile né per chi prosegue gli studi iscrivendosi a facoltà scientifiche, né per gli altri. Inoltre l’approccio logico matematico non è in discussione. Tutto sommato la maggior parte degli insegnanti fa del proprio meglio, anche se, naturalmente, esistono situazioni discutibili... A tal proposito ricorderei una sorta di ammonimento di un riconosciuto esperto nel campo delle scienze dell’educazione, il già citato Howard Gardner96: «Le scuole, se non più in generale l’educazione, sono istituzioni intrinsecamente conservatrici. E io, in larga misura difendo il loro conservatorismo. Ci sono metodi didattici che hanno conosciuto un’evoluzione secolare e che possono vantare molti pregi; al contrario troppe pratiche alla moda si rivelano inconsistenti, se non addirittura inutili o dannose. La sperimentazione didattica non è mai stata completamente 93 Pierre Levy "L' intelligenza collettiva " http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/l/levy.htm Parigi European IT Forum, 04/09/95 94 Il riferimento è, tra gli altri, all’analisi del matematico Piergiorgio Odifreddi: “Culture: una nessuna, centomila” reperibile al sito http://www.vialattea.net/odifreddi/culture.htm , febbraio 1997 95 Negli orari settimanali tradizionali, al quinto anno, il carico didattico è di 30 ore, almeno. Spesso il numero di ore passa a 31 o 32 nelle classi “sperimentali” 96 Howard Gardner, Sapere per comprendere, Feltrinelli, Milano, 2000 pag. 40 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 83 abbandonata, ma ha avuto per lo più carattere marginale. E’ vero che l’ultimo secolo ha visto importanti esperimenti pedagogici ideati da educatori carismatici come Maria Montessori, Rudolf Steiner, Shiniki Suzuki, John Dewey e A.S. Neill. Le loro iniziative hanno avuto un successo notevole e certamente potrebbero impressionare il nostro ipotetico visitatore del 1900 [Gardner fa l’esempio di un uomo trasportato dal 1900 ad oggi, N.d.R.], ma hanno inciso in misura relativamente superficiale sulle grandi istituzioni educative del mondo contemporaneo.» 4.5 Altre strade per “fare” fisica. Il fattore tempo Prima di proporre altre strade, bisognerebbe analizzare dove collocare eventuali interventi integrativi. Vorrei sottolineare che tutto quanto viene proposto in questo lavoro non vuole tentare di sostituirsi alle lezioni svolte in classe: non già per ragioni di umiltà o di sudditanza, bensì perché chi scrive non ritiene logico credere di migliorare le conoscenze di una materia o di una branca del sapere, mantenendo inalterato l’impegno degli studenti e sostituendo un metodo, ritenuto miracoloso ad un metodo che pare fallimentare o poco efficiente. Il rischio non è tanto quello di non migliorare le cose, ma di peggiorarle. La prima obiezione che si può portare ad una richiesta in orario extracurricolare è ben espressa dalle parole di un docente di chimica97: « L' unica perplessità che ho iguarda r la collocazione delle attività in orario extrascolastico. Capisco benissimo le motivazioni di questa scelta, ma, tutto sommato, i ragazzi trascorrono già molto tempo sui banchi. Un ulteriore appesantimento dell' orario potrebbe creare una sorta di ifiuto. r Molto meglio sarebbe se tale progetto venisse portato avanti dagli stessi insegnanti di discipline scientifiche in orario curricolare. Mi rendo conto però delle difficoltà pratiche di attuazione». Naturalmente l’osservazione è legittima. Resto convinto che occorra intervenire fuori dell’orario scolastico, vincendo la concorrenza di videogiochi e di tutta una serie di passatempi non troppo “utili” mostrando come la scienza sa essere più divertente e appassionante di tanti pseudodivertimenti. Come mostrano le statistiche viste in precedenza pare che i ragazzi studino, progressivamente, di meno: come utilizzano il tempo che, forse, dovrebbero dedicare allo studio e cosa preferiscono fare nel tempo libero? Almeno teoricamente il tempo dovrebbe esistere. Altra questione sarà vincere al concorrenza. Ecco cosa riporta il noto giornalista e divulgatore scientifico torinese Piero Angela98: Ventiquattromila ore libere. Rimane da dire, naturalmente, che il compito di formare e di educare non appartiene più soltanto alla scuola o all’università. Perché, come si diceva all’inizio, l’apprendimento ormai deve continuare per tutta la vita. E sono sempre più necessarie nuove forme di insegnamento. Anche l’informazione svolge, del resto, un grande ruolo: giornali, riviste, libri, radio e televisione. Le videocassette o i videodischi, in particolare, diventeranno probabilmente un nuovo strumento pieno di potenzialità. Anche per la scuola. 97 il Prof. Silvano Fuso. La frase riportata fa parte di una recente intervista che l’insegnante ligure mi ha, recentemente, rilasciato. 98 Piero Angela, Quark Economia, Milano, Garzanti, 1986 Cap. XIII – Scuola e dintorni. Quando nel 1986 Piero Angela scriveva quanto riportato, non poteva certo immaginare, almeno nel dettaglio, alcuni sviluppi della società e della scuola. Negli ultimi anni si sono visti importanti passi significativi per rendere la scuola più “moderna”: sono sorti laboratori di informatica, si sta tentando di rendere le singole scuole autonome ed efficienti, lasciando libertà per le attività extrascolastiche. Dal mio punto di vista si è capito abbastanza bene quali possano essere le potenzialità del computer e, ultimamente, anche di Internet. Anche per le lingue straniere si ha una maggiore sensibilità. Tuttavia, il quadro generale delle scuole medie superiori (mi riferisco essenzialmente ai Licei) evidenzia un certo imbarazzo di fronte alle nuove tecnologie e ai nuovi media. Per non parlare di altri aspetti (ad esempio legati all’economia e al diritto) che sono praticamente ignorati. 84 Qualcuno ha fatto, in proposito, un curioso calcolo. In un giorno ci sono 24 ore, in un anno 365 giorni. Moltiplicando 24 x 365 si arriva ad una cifra di poco inferiore alle 8800 ore all’anno. Di queste noi ne spendiamo circa la metà (circa 12 ore su 24 al giorno) per dormire e mangiare. Ce ne avanzano quindi 4400. Uno studente passa a scuola circa 1000 ore all’anno. Supponiamo che altre 1000 le impieghi per i trasporti e per fare i compiti: ne rimangono 2400. Ciò significa che in 10 anni (tra i 15 e i 25 anni) un giovane ha a disposizione 24.000 ore libere. Cosa deve fare in questo «monte ore» (oltre ad andare a spasso e a divertirsi)? E’ infatti proprio in questi spazi che può preparare e coltivare la sua flessibilità mentale […] Probabilmente esiste una finestra temporale in cui collocare opportunamente i nostri interventi. Tutto sta a vedere se i giovani, tali finestre, le vogliono aprire: possiamo cercare di convincerli, ma sarebbe meglio evitare di costringerli. Una larga fetta del monte ore sopraccitato, si distribuisce nel periodo estivo: da metà giugno a metà settembre, il giovane studente liceale passa da una media di 43 ore settimanali99 a valori quasi nulli (forse con un picco nei giorni di settembre che precedono l’inizio del nuovo anno scolastico; per gli studenti che superano l’esame di maturità le cose non stanno in maniera molto diversa, anche se il periodo di pausa va da luglio a fine settembre, o anche ottobre). Vi sono poi periodi, durante l’attività scolastica, meno intensi, in cui lo studio a casa è ridotto (per poi ritrovarsi in certe settimane dell’anno, soprattutto nel mese di maggio, sottoposti – non senza qualche responsabilità – ad un vero e proprio tour de force)100. Come vedremo nel prossimo capitolo, i primi tentativi concreti di collocarsi in orario extrascolastico, tra dicembre e marzo hanno avuto esiti tutt’altro che brillanti. In linea di principio il tempo esiste, ma vi sono una serie di problematiche che vanno risolte. Altri fattori Tra gli altri fattori con cui dovremo confrontarci vi sono: 1. far conoscere l’iniziativa, adeguatamente a docenti, dirigenti scolastici, famiglie e, naturalmente, a studenti; 2. valutazione dei costi e chi li dovrà (o vorrà) affrontare101; 3. sviluppare materiale e risorse didattiche collaborando con insegnanti, istituzioni, enti locali e privati. Il secondo punto ha interesse solo per gli sviluppi futuri. Per quanto riguarda il primo ed il terzo, nel prossimo capitolo si analizzeranno i risultati ottenuti e si valuteranno le ipotesi migliorative. 4.6 Cenni sulla valutazione della qualità della didattica «La “qualità” della didattica evidentemente dovrebbe avere a che fare con la bontà dei risultati del processo di istruzione e apprendimento. [...] I metri [ di valutazione] devono essere più 99 Ovvero 30 dell’orario scolastico + 13 (dalla statistica Cattaneo) Potrebbe essere interessante ed utile approfondire queste tempistiche. Qui mi limito ad una analisi basata sulla mia esperienza personale e su quella di molti studenti e conoscenti. 101 Nell’ambito della tesi tutta la sperimentazione ed i moduli sono stati effettuati a costo nullo per le scuole interessate. Così come nullo, in termini di spesa, è stato il contributo del Politecnico (che, invero, ha fornito un’aula multimediale e la collaborazione di docenti, primi fra tutti i miei relatori). Il solo ad investire in termini di tempo e di risorse (acquisto di materiale e di attrezzature quali una videocamera digitale ed un computer con scheda di acquisizione video per la realizzazione di filmati) è stato il candidato all’esame di laurea, cioè io. 100 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 85 d’uno, perché - come è accettato da tutti - la qualità è multidimensionale, essa sta negli occhi dell’osservatore, gli osservatori da accontentare sono di più tipi ed hanno esigenze diverse.»102 Potremmo distinguere gli osservatori in gruppi interni (docenti e studenti) ed esterni (chi mette le risorse: Stato, finanziatori, famiglie... e chi attende di utilizzare nel lavoro le persone formate: datori di lavoro, ecc ). «La raccolta di dati sulla qualità della didattica e la formulazione di indicatori si accompagna a aspettative di miglioramento; la valutazione deve condurre a risultati tangibili altrimenti diventa un adempimento rituale di interesse nullo»103. Le procedure di valutazione dovrebbero cogliere 4 aspetti chiave: 1. obiettivi e Piano dell’Offerta Formativa: chiarezza e coerenza degli obiettivi, validità rispetto a documentate esigenze esterne (mondo del lavoro, facoltà scientifiche), pianificazione e coordinamento degli insegnamenti; 2. insegnamento e apprendimento: strategie di insegnamento in funzione dei contenuti e degli obiettivi di apprendimento, metodi di insegnamento in relazione ai processi di apprendimento, risorse a disposizione dell’insegnamento, indirizzamento dello studenti verso capacità di autoapprendimento; 3. supporto e verifica costante delle competenze attese e della loro coerenza con il processo di formazione e con le competenze stesse; 4. risultati degli studenti: qualificazione degli studenti all’ingresso, conoscenze ed abilità effettivamente acquisite, carriera scolastica e/o lavorativa successiva104. Per quanto riguarda la valutazione della qualità della didattica occorre far riferimento a tutte le componenti che hanno un ruolo: gli insegnanti: dovrebbero autovalutare con criteri non ambigui la bontà del loro • intervento formativo. Tale intervento dovrebbe, inoltre, essere valutato “in assenza di dislivello gerarchico105” da commissioni di docenti; gli studenti (perlomeno nel triennio delle scuole superiori) e le loro famiglie essendo i • fruitori di un servizio, esplicitamente progettato nel loro interesse; lo Stato ed i finanziatori del servizio; • l’università che accoglie gli studenti. • In particolare come osserva Crepet: « Occorre rinegoziare un patto tra famiglia e scuola ove ognuna assuma nuove competenze e obblighi. Nella nostra comunità è transitata una profonda trasformazione; [...] è urgente che la famiglia e la scuola si adeguino alle ricadute che queste trasformazioni hanno comportato»106. Andrebbero, probabilmente, inserite, nell’ambito della rinegoziazione, anche le altre componenti sopraccitate. Per quanto riguarda le lezioni sperimentali ho utilizzato: 1. un’autovalutazione della lezione e degli approcci didattici, basata sulle risposte fornite dagli studenti all’inizio e alla fine della medesima (senza interporre lo studio personale dello studente); 2. la valutazione/giudizio da parte degli studenti (con raffronto ad una lezione “media”) sia in forma sintetica (voto) sia in forma più analitica mediante osservazioni e valutazioni. Entrambe erano proposte in maniera anonima così da non influenzare il parere espresso. 102 Gola Luciano 1999, pag. XVII Gola Luciano 1999 pag. XXXIII (Tesi n. 49 del CPD) 104 Gola e Luciano, 1999 pag. XXXIV 105 si veda § 1.10.2 “Chi deve giudicare gli insegnanti” a pag. 25 106 Crepet 2000 pag. 62 103 86 Restano, ovviamente, molti altri sistemi di valutazione: l’approccio più proficuo (e naturale per l’ingegnere) dovrebbe portare al continuo miglioramento del prodotto offerto, con soddisfazione e vantaggi per tutte (o quasi tutte) le componenti della società coinvolte. 4.7 Approcci didattici Ammettiamo di poter superare le difficoltà evidenziate nei due precedenti paragrafi, il che, già in linea di principio, pare essere tutt’altro che semplice107. Definiamo una serie di “approcci metodologici” e diamone una sommaria giustificazione. Se si può estrapolare un leit motiv potremmo dire che si vuole attirare il giovane studente liceale nel mondo della scienza, facendo leva su tutti quegli aspetti, per tante ragioni trascurati, che potrebbero trasformare una disciplina difficile e poco interessante in un vero e proprio hobby108. In merito alla costruzione di nuovi campi di interesse per favorire la divulgazione e l’educazione scientifica, Torino è certamente all’avanguardia. Tra tutte le iniziative – e sono molte per fortuna – meritano un cenno, in quanto costituiscono fonti e riferimenti per il mio lavoro, la felice serie di conferenze GiovedìScienza condotte, ogni anno, da un altro eccellente giornalista scientifico torinese, Piero Bianucci, ed Experimenta, un parco scientifico che ogni anno propone temi di grande interesse, fornendo molteplici punti di vista109. Calvani, a tal proposito, si esprime in questi termini: « ... Rispetto alle attività tradizionalmente svolte dall’esperto di pedagogia sperimentale, di docimologia o di didattica (organizzare curricoli, unità didattiche, verificare sperimentalmente gli apprendimenti, ecc.), si richiedono interventi in ambiti nuovi. In molti casi infatti non ci si muove all’interno di coordinate già definite quali quelle rappresentate dal sistema scolastico esistente; ambienti educativi extrascolastici, di intrattenimento, ludoteche, formazione professionale, parchi didattico-scientifici e didattico-museali, editoria multimediale, software didattico, [...] modelli di apprendimento multimediale cooperativo, comunità di apprendimento, sono tra gli ambiti in cui si fa luce una richiesta più vivace.»110 4.7.1 Approccio storico-umanistico e narrativo Di recente su molti testi di Fisica adottati nei licei scientifici si vedono ampie digressioni sulla vita dei principali personaggi della Fisica. Quello che manca nel tentativo di umanizzare questa disciplina è una vera e propria storia (da esporre essenzialmente con filmati) che affronti le teorie 107 e, di fatto, si è dimostrato, nonostante il costo zero delle lezioni sperimentali (o chissà, proprio per questo!) effettivamente complicato 108 Tranne che per l’ultimo punto, non si intende erodere o portar via ore di lezione o di studio al discente. Naturalmente è irragionevole operare indipendentemente dalla scuola che il ragazzo frequenta. L’obiettivo resta educativo e andrebbe conseguito con rispettiva visibilità: si è verificato, già nelle rudimentali fasi sperimentali, un desiderio di sviluppare e approfondire i temi proposti da parte di alcuni studenti (e venivano coinvolti, e forse disturbati, gli insegnanti di fisica o di filosofia). Anche i docenti delle normali attività didattiche, inserendo compiti di recupero al pomeriggio o interrogazioni e terze prove simulate, hanno interagito negativamente sulla frequenza ai moduli sperimentali. Di questo genere di attività didattica dovrebbero avere notizia tutti i docenti e le famiglie. 109 Nel 2001 (quindicesima edizione) il tema era “La trasmissione dei pensieri. Odissea nella comunicazione”. Si veda l’omonimo opuscolo Utet, Torino, ottobre 2001 110 Antonio Calvani, Manuale di tecnologie dell’educazione, Edizioni ETS, Firenze, 1999 (II edizione) pag. 194 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 87 (anche quelle che si sono rivelate sbagliate) e le invenzioni scientifiche, inserendole in un contesto storico e sociale. Occorre procedere senza saltare momenti rilevanti, in maniera cronologica. Al contrario la fisica viene affrontata per argomenti: la Meccanica (Cinematica, statica, dinamica) in terza liceo, la Termodinamica (insieme all’acustica e all’ottica) in quarta, l’Elettromagnetismo in quinta. Questo approccio che ha, indubbiamente, dei vantaggi presenta uno schema preordinato e non rende l’idea di come si sia arrivati e perché alle varie scoperte ed invenzioni. Trascura proprio il lato più umano della fisica e della scienza. Nella comprensione di una legge fisica può essere invece interessante capire come ci si è arrivati, con quali ipotesi, con quali esperimenti, con quali effetti sulla società. In aggiunta il mondo della scienza è ricco di strani e, a volte buffi, personaggi e le scoperte scientifiche, non di rado, sono il frutto di combinazioni fortuite, da un lato e di eccezionali previsioni teoriche dall’altro: tutte le tipologie umane e le classi sociali vi sono rappresentate e - un elemento da non trascurare - le sofferenze e le difficoltà, i grandi onori ed il successo, che vari personaggi hanno incontrato nel tentativo di affermare le proprie idee. E non tutte erano buone: le imprecisioni, le interpretazioni erronee ed anche quelle disoneste, vanno mostrate agli studenti. «Fondamentale ed originale l'insistenza sulla necessità dello studio della vita degli uomini di scienza... Ed anche didatticamente accattivante. Le "favole" si ascoltano sempre volentieri.» Con queste parole lo psicologo Mauro Alfonso111, intervenendo nel dibattito sulla didattica affrontato sul sito internet, manifesta il suo consenso. Calvani parla di formato narrativo («illustrare una storia è il modo più efficace di presentazione»), ma ammonisce «a questo punto balzano subito agli occhi i rischi che si corrono su questa via; il principale è quello di un sostanziale cedimento del progetto d’istruzione dinanzi alle idiosincrasie dei soggetti, con la terminale riduzione dell’istruzione ad intrattenimento»112. Riportare la fisica su un ambito che richiama il vissuto ed i sentimenti personali (ad esempio di simpatia e antipatia) dello studente, che costruisce la propria conoscenza del mondo tramite l’analisi dell’esperienza personale, vuol dire seguire, almeno in parte, l’approccio costruttivista di Bruner (apprendimento intrinsecamente multidisciplinare, ricerca continua di significato, necessità di partire da temi interessanti e motivanti per lo studente)113. Di fatti ecco come si esprime Jerome Bruner: «[...] Non sto proponendo di sostituire alla scienza la storia della scienza. Sostengo invece che la nostra istruzione scientifica dovrebbe tener conto dei processi vivi del fare scienza, e non limitarsi ad essere un resoconto della “scienza finita” quale viene presentato nel libro di testo, nel manuale e nel comune e spesso noiosissimo “esperimento di dimostrazione”114». Peraltro la stessa impostazione vista per la fisica potrebbe valere per la matematica: Gabriele Lucchini115, sottolineando il bisogno di creare quella coscienza storica senza la quale nessuna cultura può incidere a fondo sulla personalità ribadisce che: «occorre che la matematica sia insegnata mettendone in evidenza i suoi aspetti umani; e quindi anche presentando gli uomini che di questa scienza si sono occupati durante i secoli e che hanno contribuito a costruirla». Enrico Smargiassi del dipartimento di Fisica teorica dell’Università di Trieste sottolinea, con le parole che seguono, i rischi di una scienza “disumanizzata”: «Temo che il modo in cui si insegna e si divulga la fisica ingeneri involontariamente dei forti pregiudizi: ci vengono presentate quasi solo le teorie e le idee che hanno avuto successo, con un'aria quasi di inevitabilità, e le altre sono trattate di sfuggita o ignorate. Il risultato è di dare l'impressione che tutte le "belle idee" 111 Mauro Alfonso, torinese di adozione, ha una lunga carriera come insegnante di Storia nelle scuole medie inferiori. 112 Antonio Calvani, Manuale di tecnologie dell’educazione, Edizioni ETS, Firenze, 1999 (II edizione) pag.175 e 178 113 si veda in Gola Luciano a pag. 34-35 114 Jerome Bruner, La cultura dell’educazione, Feltrinelli, Milano, 2001 pag. 140 115 Gabriele Lucchini, L’insegnamento della matematica e le nuove metodologie, Corso editore, Ferrara 1983 pag. 7 88 siano state coronate da successo, trascurando tutte quelle, e sono tante, che giacciono nella fossa comune delle teorie morte116». Silvano Fuso sostiene, esplicitamente, che un efficace antidoto contro il dogmatismo scientifico può essere l’utilizzo di un approccio storico: «Anziché limitarsi a insegnare le “teorie giuste” della scienza è didatticamente proficuo esaminare anche le “teorie sbagliate” formulate nel passato, per capire meglio le dinamiche interne che producono l’evoluzione della scienza. In tal modo, si fa comprendere il carattere dialettico che caratterizza la scienza, e in generale, la razionalità, e si evita il rischio di far apparire le affermazioni scientifiche statiche ed immutabili. Uno studio diretto delle dinamiche evolutive delle idee scientifiche può inoltre permettere di introdurre alcuni elementi di filosofia della scienza»117. Purtroppo invece «la totale assenza dell’epistemologia nell’insegnamento delle scienze caratterizza non solo la scuola secondaria ma anche l’università. Senza contare che un approccio storico consente ampie aperture interdisciplinari a tutto vantaggio di una visione unitaria della cultura e del superamento della tradizionale, e tutto sommato priva di senso, contrapposizione tra cultura umanistica e scientifica.»118 Da un punto di vista psicologico Nicola Peluffo119 sottolinea l’importanza di toccare i sentimenti in una narrazione: «Il detto latino “verba volant, scripta manent” si dovrebbe completare con il suo contrario ugualmente vero “verba manent, scripta volant”. Non sono certo il primo a fare queste affermazioni. Implicitamente lo sanno tutti e tra questi anche coloro che si occupano di insegnamento. L’adulto dimentica quello che legge e ascolta poco. La parola scritta è spesso priva di affetto e quindi non comunica. La parola detta conserva il suo affetto ma per penetrare sino alle basi del sistema difensivo che tende a neutralizzarlo deve toccare la parte più infantile dell’uomo, quella che ancora ascolta. La favola, la poesia, la canzone ne sono un esempio». Vedremo come l’approccio storico-umanistico e narrativo venisse utilizzato come substrato nei moduli sperimentali. Per portare un esempio concreto, se il tema base era “la storia dell’elettricità”, l’esperimento, la teoria, il principio fisico costituivano una sorta di digressione, di divagazione, ma anche di riflessione per capire dove volesse arrivare un Franklin, un Gray o un Romagnosi120. In aggiunta alla favola ed alla canzone (la musica pareva il sottofondo più adeguato per i filmati) anche il cartone animato, poteva amichevolmente ed ironicamente introdurre concetti scientifici e filosofici o semplicemente fissare l’attenzione su una disputa relativamente ad un tema particolarmente importante121. 4.7.2 Approccio sperimentale e pseudoeuristico Il racconto si ferma di fronte all’esperimento. Un’idea, una intuizione, una teoria cerca conferma in qualcosa che superi l’opinione: storicamente l’esperimento può essere casuale, non voluto, o teso a dimostrare tutt’altro. Spesso ci si pone nelle medesime condizioni in cui si trovava lo sperimentatore, si crea suspense. Lo studente non sa quale sarà l’esito e che cosa si scoprirà. Si può addirittura portarlo a credere, con una serie di ragionamenti e connessioni (logiche o no) che si dovrà ottenere un certo risultato: l’esperimento può invece far crollare l’edificio teorico costruito e porre una serie di nuove domande ai presenti. 116 Enrico Smargiassi, Un esempio di pseudofisica teorica: Cassani e la TOC. http://www.dft.ts.infn.it:6163/~esmargia/physics/werc.html 117 Silvano Fuso Realtà o illusione p. 231 118 Silvano Fuso Realtà o illusione p. 231 119 Nicola Peluffo, Riflessioni, definizioni ed ipotesi di ricerca, in Esperienze 2. Aspetti psicodinamici della ricerca didattica in psicologia sociale, Books’ store, Torino, 1976 pag. 3 120 Per i dettagli si veda il prossimo capitolo 121 ad esempio la diatriba tra Galvani e Volta sull’elettricità animale Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 89 Ecco cosa scrive, in proposito, il Prof. Fuso: «Almeno nelle prime fasi dell’insegnamento scientifico, il processo di astrazione e formalizzazione, sia pure successivamente indispensabile, deve essere limitato al minimo. L’allievo deve capire lo stretto legame tra affermazioni scientifiche e realtà. Per questo motivo un approccio sperimentale e induttivo ai problemi appare didatticamente proficuo. Inoltre gli allievi, di solito, trovano divertente l’attività di laboratorio e questo può sicuramente invogliarli allo studio delle discipline scientifiche.»122 L’esperimento dovrebbe esser particolarmente semplice e facilmente realizzabile con il minimo di strumentazione o, addirittura, senza alcuno strumento di laboratorio. La semplicità, sia nella terminologia utilizzata, sia nelle operazioni elementari con cui si rappresenta un fenomeno, aiuta la comprensione. «Non inseguire quindi l' ultima moda della tecnologia ma insegnare i principi di base. Per esempio, negli esperimenti di fisica io credo che sia essenziale non usare sempre e solo strumenti basati su una tecnologia estremamente raffinata perché impediscono poi al ragazzo di capire effettivamente cosa accade e gli sottraggono anche la possibilità di fare veramente delle misure.»123 A volte non ci si rende conto che un uso inopportuno della terminologia, pur essendo preciso e corretto, non aggiunge nulla di importante a ciò che si vuol far comprendere, ma porta fuori strada il discente. «I concetti sono nascosti da una cortina fumogena di parole, che mortifica la curiosità e uccide il desiderio di capire. Anche qui non penso che le idee essenziali siano così inaccessibili come appaiono. La difficoltà non è nei concetti, ma nel modo in cui sono espressi.»124 «Sono in molti a ritenere normale che una persona colta parli in modo difficile ed incomprensibile: altrimenti, se si fa capire che persona colta è? Il linguaggio oscuro è ancora percepito come un simbolo di prestigio e di potere. Ma è una trappola. Non ci si rende conto che dietro si nasconde un’incapacità di comunicare o qualcosa di peggio. C’è per esempio una sorta di complesso di inferiorità nei confronti di certi uomini di cultura, i quali, parlando in televisione, si esprimono in modo oscuro. Ma invece di dire: “Come sono stupido! Non capisco ...”, bisognerebbe dire: “ Come è stupido! Non riesce a farsi capire...” Non ci vuole molto per riuscire ad essere incomprensibili. Invece, è più difficile essere facili.»125 La vera conoscenza, l’effettiva capacità di comunicare un’idea, una definizione od un principio passano attraverso un linguaggio comprensibile e adatto allo studente. Ecco come si esprime il fisico e matematico francese Jules-Henri Poincaré: «In cosa consiste una definizione soddisfacente? Per il filosofo e lo studioso, una definizione è soddisfacente se è pertinente alle cose che definisce e solo a quelle; ecco quanto richiede la logica. Ma nell’insegnamento non è così: una definizione è soddisfacente solo se lo studente la comprende»126. La semplificazione, che dovrebbe valere per qualsiasi approccio didattico, non va confusa con la banalizzazione o con una mera sostituzione di termini “difficili” con altri più semplici: «Tradurre è un lavoro creativo non meccanico. Bisogna inventare una struttura adeguata che consenta di esporre un argomento complesso in modo graduale, per approssimazioni successive. 122 Silvano Fuso Realtà o illusione p. 231 Lucio Russo, Contro una scuola del consumo, http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/r/russo.htm Roma, 11/05/98 124 Piero Angela e Giuseppe Ferrari, Raccontare la scienza, Nuova Pratica Editrice, Milano, 1998 pag. 140 141 125 Piero Angela e Giuseppe Ferrari, Raccontare la scienza, Nuova Pratica Editrice, Milano, 1998 pag. 145-146 126 Henri Poincaré, citato in “Come vincere la paura della matematica” pag. 50 123 90 Occorre trovare il linguaggio adatto, che lo renda comprensibile e interessante, creare la metafora giusta, individuare l’esempio chiarificatore. Bisogna cogliere il nocciolo della questione, le relazioni fondamentali, senza perdersi nei dettagli ed è quindi necessario saper sfrondare, saltare ciò che è inutile, perché non si tratta di riportare pari pari quello che si è studiato, ma di rielaborarlo in una forma nuova, adatta a un destinatario diverso.»127 Un approccio di tipo sperimentale, per di più in un’ottica di interscambio e di collaborazione, rientra pienamente nei compiti di un insegnante di fisica, come risulta dal documento dell’Associazione per l’insegnamento della Fisica del prof. Perillo: «La formazione di base. Si dovrebbero privilegiare la dimensione laboratoriale e cooperativa degli interventi per consentire: la presentazione di esperienze, percorsi svolti, materiali prodotti da parte di colleghi; il confronto per piccoli gruppi su materiali e percorsi didattici, la loro sperimentazione, la loro produzione.»128 La semplicità degli esperimenti risponde, per altro, ad almeno due ulteriori vantaggi per l’insegnante: il costo modesto129 e la semplice e razionale130 riproducibilità dell’esperimento. Vi è infine un aspetto connesso a questo approccio. Il facile esperimento scientifico può, persino, essere attribuito come compito allo studente in una sfida che, all’apparenza è un gioco, ma nasconde un sottoinsieme del metodo sperimentale tracciato: l’approccio euristico, o come forse sarebbe più opportuno dire, pseudoeuristico o euristico-guidato. Una tale impostazione non è, certamente, una novità nel campo della scienza dell’educazione. I risultati di un metodo didattico fondato sulla scoperta delle leggi fisiche o matematiche, non sempre sono stati ritenuti efficaci. Occorre evitare di cadere in quelle ingenuità di tipo rousseauiano131 e accontentarsi di un opportuno equilibrio costituito, ogni tanto, da qualche piacevole, ma pilotata, scoperta. Il senso e gli ambiti in cui va inteso tale metodo sono chiariti, per quanto riguarda la matematica, da Lydia Tornatore: «... La funzione della scuola è qui di mediazione culturale, ..., una mediazione che si attui come selezione di esperienze e come organizzazione di un ambiente in cui il ragazzo trovi ciò che gli occorre per poterle elaborare, ivi compreso l’aiuto dell’insegnante. ...Lo scienziato e l’alunno di quinta classe, sono motivati dalla curiosità: sono attratti dall’avventura intellettuale. Parlando generalmente, la massima parte dei “teenagers” sono meno attratti da curiosità intellettuale astratta. ... Il termine scoperta va inteso in senso deweyano .. Rimane comunque il fatto che solo grazie al “metodo della scoperta” è possibile a qualunque livello insegnare più matematica, una migliore matematica, una matematica più rigorosa. ... Una volta che gli studenti abbiano raggiunto un insieme di principi mediante la scoperta, si chiede loro di vedere se alcuni di essi potevano essere previsti piuttosto che scoperti; la via per controllare questo è il ragionamento deduttivo»132. Per quanto concerne gli esperimenti più complicati o pericolosi - si pensi al celebre esperimento di Franklin con l’aquilone e la bottiglia di Leyda, ed il tentativo (fortunato) di “imbottigliare” 127 Piero Angela e Giuseppe Ferrari, Raccontare la scienza, Nuova Pratica Editrice, Milano, 1998 pag. 137-138 E. Perillo, La formazione, www.aifonline.it 129 la maggior parte degli esperimenti svolti durante i moduli aveva un costo di materiale inferiore ai 5 che volta veniva utilizzato un multimetro digitale o un tester analogico, strumenti che sono di norma presenti in tutti gli istituti e che comunque non costituirebbero un investimento particolarmente oneroso (poche decine di euro) 130 gli esperimenti venivano svolti su una normale cattedra, senza neppure la necessità di “migrare” in laboratorio 131 “non si comprende veramente se non ciò a cui si arriva da sé”, ovvero il mito per cui il ragazzo deve ricostruire per proprio conto la scienza, partendo da proprie dirette esperienze, la storia, partendo dall’esame di documenti, ecc ... 132 Lydia Tornatore, Roberto Maragliano e altri, Proposte didattiche. Insegnamenti matematici e scientifici. Esperienze di attività extracurricolare, Lydia Tornatore Il metodo della scoperta in matematica 128 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 91 l’elettricità del fulmine – essi possono essere opportunamente descritti, cercando sempre di evidenziare i concetti elementari, senza introdurre - o facendolo con cautela – interpretazioni e termini storicamente successivi133. Si sottolinea in questa sede, ma tale aspetto è assolutamente generale, lo sforzo nell’evidenziare i concetti elementari e nel mostrarli nella maniera più semplice possibile. Come insegna il grande poeta di Recanati, in questa semplicità consiste, anche se non sempre lo si riconosce, la vera superiorità e la vera maestria: «È curioso a vedere, che gli uomini di molto merito hanno sempre le maniere semplici, e che sempre le maniere semplici sono prese per indizio di poco merito.»134 4.7.3 Approccio pratico pragmatico La descrizione dei principi fisici connessi ad oggetti d’uso quotidiano è presente in modo significativo in numerosi testi di fisica di recente realizzazione: questo non implica che si possa dedicare abbastanza tempo a sviluppare i singoli argomenti. L’approccio da noi utilizzato è opposto a quello utilizzato dai libri di fisica, peraltro più che legittimo. Non si parte dal principio fisico e, incidentalmente, se ne mostrano le applicazioni pratiche, bensì si parte dall’oggetto d’uso quotidiano e se ne scoprono i principi fisici. Questo è coerente con quanto sostengono Muzio Gola e Adriana Luciano: «I docenti sviluppano il curriculum tenendo conto da un lato del “tema” centrale (cercando di legarlo il più possibile alla vita quotidiana degli studenti) e, dall’altro delle varie attività cognitive che intendono sviluppare»135. Come sostiene Andrea Mameli136 si verifica spesso uno scollamento tra la fisica studiata a scuola e la fisica degli oggetti quotidiani: «La mente dello studente viene spesso considerata come un recipiente da riempire di informazioni e concetti: forza, pressione, lavoro, conservazione della quantità di moto ... Questo modo arido può forse andare bene per gli studenti migliori per i quali è indifferente lo “stile” dell’insegnante, ma è probabilmente inutile per gli studenti meno abili. Nella maggior parte dei casi ci si rende conto che gli studenti, nello spiegare il mondo che li circonda, sembrano convivere con due paradigmi paralleli in conflitto tra loro: uno per la scuola e uno per la vita di tutti i giorni.» La visione di Mameli sembrerebbe negare una possibile rielaborazione di quanto appreso a scuola: non ritengo condivisibile una posizione drastica che proponesse, in alternativa all’esposizione di concetti e principi in forma matematica e quantitativa, altre forme di didattica, ritenendole migliori, basandosi su non ben precisati assunti. In definitiva, se lo studente non è spinto ad approfondire ed elaborare quanto lo circonda, difficilmente si potrà trovare un sistema più “potente”, che a parità di tempo dedicato alla disciplina possa generare molta più “conoscenza”. Si tratta, piuttosto, di comprendere con quali metodi si possa determinare, in primo luogo, un maggior interesse, una maggior curiosità, una migliore disponibilità nei confronti della fisica (ma il discorso può valere per qualsiasi altra disciplina) ed in secondo luogo una maggiore riflessione ed uno studio più approfondito dei concetti di forza, di pressione, di lavoro, ... 133 E’ pericoloso introdurre quelle spiegazioni che neppure lo sperimentatore aveva chiare. Per restare su Franklin, storicamente parlando, pare più opportuno mostrare le due teorie contrapposte, quella dualistica di Du Fay e quella del fluido unico di Franklin 134 Giacomo Leopardi, Zibaldone, Firenze 31 Maggio 1831 135 Muzio Gola - Adriana Luciano Insegnare all’Università. Formazione dei docenti e qualità della didattica, Torino, Utet, 1999 pag. 50 136 Andrea Mameli LibLab: un’applicazione interattiva nella didattica della Fisica. Università di Cagliari, Tesi di laurea in Fisica 1995 http://www.crs4.it/~mameli/JAVA/LibLab.html 92 Un altro aspetto relativo alla conoscenza, certamente non approfondita (ma dipende molto dalle apparecchiature e dal tempo a disposizione) della tecnologia è evidenziato da Lucio Russo, in particolare per quanto riguarda media e computer: «Il punto essenziale è, da una parte, usare le tecnologie in modo strumentale, per dei fini che siano esterni alle tecnologie stesse, quindi per l'apprendimento della matematica, della fisica, della storia, di tutti i contenuti che si ritiene essenziale trasmettere e, dall'altra, fornire delle conoscenze sulle tecnologie stesse. L'importante è che queste conoscenze non possono essere, almeno nella scuola secondaria, così dettagliate da contenere una descrizione del reale funzionamento degli apparecchi che i ragazzi stessi possono usare, ma questo non implica che non bisogna dare alcuna conoscenza, perché in questo modo si diffonde un atteggiamento magico verso la tecnologia137.» Lucio Russo sfiora un tema delicato: il rapporto razionale con la tecnologia. Una scarsa conoscenza delle macchine, della loro compatibilità reciproca e con gli esseri viventi, una visione fumosa della scienza (vista solo per gli aspetti applicativi, una sorta di Kochbuch138 come direbbe Croce), una acritica associazione “buono-naturale”, “cattivo-manipolato dall’uomo con la tecnologia e con la chimica”, un approccio emotivo, anziché razionale, ai problemi in cui versa il Paese o il pianeta possono, tutti insieme, far convergere verso scelte miopi o insensate. Il problema non è più solo quello di formare giovani con la prospettiva di un percorso di studi efficace, che li possa agevolare nella ricerca di un lavoro, ma di fornire un bagaglio di conoscenze che permetta loro di prendere decisioni consapevoli e utili alla collettività. L’analisi e l’approfondimento dell’oggetto quotidiano, non va, dunque, intesa in contrapposizione con lo studio della teoria, bensì come una miglior comprensione della teoria stessa, il cui studio è giustificato dal fatto che essa non fa parte di un mondo ideale (o almeno non soltanto), ma si manifesta concretamente intorno a noi. La posizione di Calvani chiarisce che «si cerca qui di uscire dal modello stesso della scuola tradizionale che valorizza l’apprendimento individuale, che non esplicita adeguatamente gli obiettivi, che propone conoscenza “inerte”, svincolata dai contesti reali, a favore di contesti che con il supporto delle nuove tecnologie consentano forme più articolate di condivisione e distribuzione delle conoscenze ed il superamento di tradizionali dicotomie (conoscenza teoricopratica, gioco-studio, scuola-extrascuola).»139 Peraltro il riferimento al quotidiano non è una novità. In un Decreto Ministeriale di 30 anni fa si legge: «Nella lezione [i docenti] dovranno ispirarsi alle più moderne vedute metodologiche che consigliano di ricorrere a tecniche di insegnamento diverse da quelle tradizionali, semplicemente espositive. E’ opportuno, pertanto stimolare, anche con l’uso di adeguati sussidi didattici, le motivazioni, lo spirito di ricerca e di inventiva degli alunni riferendosi, ove possibile, a casi concreti che rientrano nelle loro dirette esperienze»140. In “POF autonomie delle scuole ed offerta formativa” del prof. Giuseppe Bertagna141 si legge: «nella scuola non deve trovare considerazione univoca una particolare forma di intelligenza – in particolare quella analitica, prevalente nella cultura occidentale – ma occorre offrire occasioni di espressione anche alle intelligenze pragmatica e creativa.» 137 Lucio Russo, Contro una scuola del consumo, http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/r/russo.htm Roma, 11/05/98 138 B. Croce, Indagini su Hegel e schiarimenti filosofici, Laterza, Bari 1967 (p.283): il filosofo abruzzese, citando un autore tedesco, paragona le scienze ad un "Kochbuch", cioè ad un libro di cucina, la cui utilità è solamente pratica. citato da Silvano fuso in L'atteggiamento antiscientifico http://utenti.tripod.it/fusosilv/antiscientifico.htm 139 Antonio Calvani, Manuale di tecnologie dell’educazione, Edizioni ETS, Firenze, 1999 (II edizione) pag. 130 140 Decreto ministeriale del 3 maggio 1973 citato in Lucchini pag.10 141 Giuseppe Bertagna, Sergio Govi, Marisa Pavone, POF autonomie delle scuole ed offerta formativa, Editrice La scuola, 2001 pag. 246 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 93 Ma un’analoga riflessione ci proviene da un pedagogista svizzero, Enrico Pestalozzi142 (17461827), che già due secoli or sono, riteneva di fondamentale importanza il tener vivo lo stimolo ad apprendere, «operando sulla mente del fanciullo con elementi presi dalla realtà». 4.7.4 Approccio collaborativo Esistono numerosi studi che mostrano come i gruppi cooperativi, dove cioè i membri collaborano, ottengano risultati migliori dei gruppi competitivi, dove i membri sono in lotta reciproca per raggiungere un obiettivo. I ricercatori Harry Harlow, James McGaugh e Richard Thompson143 riferiscono che, avendo sperimentalmente creato due gruppi di cinque persone «i gruppi cooperativi erano in generale più produttivi, risolvevano i compiti semplici più rapidamente dei gruppi competitivi e davano garanzie più reali per la soluzione di compiti complessi. In questi gruppi esisteva più comunicativa ed i loro membri riferivano di avere minore difficoltà nella comprensione reciproca. Sarebbe difficile fare un quadro più roseo dello spirito di cooperazione». Nel già citato “POF autonomie delle scuole ed offerta formativa”144 troviamo: «L’attività di gruppo tra compagni. L’esigenza di superare il tradizionale modello di azione didattica, fondato sulla lezione condotta dal docente, affiancando ad esso il lavoro di gruppo fra allievi risponde a molteplici esigenze: favorire la formazione socio-affettiva; valorizzare gli apporti che l’attività di gruppo può offrire all’apprendimento, in termini di incremento della motivazione e di capacità di scoperta e di ricostruzione delle conoscenze; offrire maggiori spazi all’individualizzazione dell’insegnamento.» Come si è visto dalle statistiche (Istat) il rapporto con i compagni di classe è motivo di soddisfazione per la stragrande maggioranza degli studenti. Vi sono comportamenti che si evidenziano soprattutto nella fase adolescenziale; «in alternativa ai modelli adulti l’adolescente tende a ricercare il gruppo come confronto rassicurante coi suoi pari; e ciò lo porta ad adottare comportamenti conformi, spesso giudicati irritanti dagli adulti e criticati perché si discostano da quelli approvati nella società»145. Una didattica che dia spazio all’approccio collaborativo, deve tenere in grande considerazione gli interessi degli studenti e non forzare o imporre argomenti e dinamiche troppo rigide: si tratta di individuare nell’insieme degli interessi della classe (o delle classi) alcuni sottoinsiemi, utili per i progetti educativi, da sviluppare. Il favorire, all’interno della classe, atteggiamenti competitivi può portare lontano dagli obiettivi principali della scuola, come precisa Girio Marabini: «L' uomo diviso in tanti ruoli perde la sua identità : egli è poi costretto da una concorrenza degli altri che lo minaccia, ad imporsi con le proprie forze contro gli altri e a spese degli altri . L' uomo vive di se stesso e si serve degli altri per i suoi fini personali. Pensiamo all' interno dell' aula quante volte l' insegnante, ma anche gli stessi alunni, e gli stessi genitori, mettono a confronto l' attività dei singoli: se io stesso mi mettessi a confronto con un altro o sarei preso da orgoglio non collaborativo e dalla presunzione d' essere superiore, oppure abbandonerei ogni sforzo per migliorarmi e di superare i miei limiti. Dobbiamo invece assumere l' atteggiamento dell' atleta che corre contro i propri limiti.»146 142 (17 aprile 1819). http://www.sirio.regione.lazio.it/distretto41/html/medie/pag04_02.htm Harry Harlow, James McGaugh e Richard Thompson, Psicologia come scienza del comportamento, Edizioni Scientifiche e tecniche Mondadori, pag. 508 144 Bertagna, 2001 pag. 290 145 Chiara Marocco Muttini, Disagio adolescenziale e scuola, pag. 18 146 Girio Marabini, Maxima debetur puero reverentia, http://www.pavonerisorse.to.it/scuola_maestra/maxima.htm 143 94 De Kerckhove, direttore del Programma McLuhan di cultura e tecnologia e professore del Dipartimento Francese all’Università di Toronto (Canada) ha sviluppato una ricerca per comprendere come le tecnologie influenzano e influenzeranno la società. Egli ha promosso una nuova forma di espressione artistica, che unisce le arti, l’ingegneria e le nuove tecnologie di telecomunicazione. De Kerckhove sviluppa un tema di grande risonanza: l’intelligenza collettiva147, che si basa su principi di collaborazione e di comunicazione, soprattutto attraverso internet, con benefici comuni: «se le imprese hanno bisogno di scambiarsi informazioni è molto più semplice usare l’intelligenza collettiva per fare in modo che due distinti gruppi di lavoro capiscano cosa stanno facendo gli altri. Si tratta di riorganizzare il modo di lavorare. Ed è molto efficace nel mondo degli affari, molto utile per organizzare secondo distinte configurazioni tutti gli individui che lavorano in quei contesti. Inoltre è utile nella scuola: invece di ricorrere al solito professore che parla di volta in volta con i singoli studenti, si può moltiplicare l’intelligenza degli studenti nel lavoro di gruppo facendoli lavorare secondo schemi fisici e mentali completamente nuovi. Si può accelerare molto il processo di apprendimento degli studenti. Anche per i governi l’uso dell’intelligenza collettiva può essere molto utile date le difficoltà di collaborazione che esistono tra i diversi dipartimenti. Per esempio, spesso il Ministro degli Esteri non comunica con quello dell’Educazione. Se si riesce a far lavorare insieme i diversi dipartimenti attraverso l’intelligenza collettiva per ottenere soluzioni comuni a problemi comuni si possono ottenere risultati ottimi148». Pierre Levy, filosofo e ricercatore francese, che ha sviluppato un’analisi sull’intelligenza collettiva in un contesto antropologico, sostiene che: « entro qualche anno, è probabile [...] che il ruolo dell' insegna nte sia destinato a cambiare in quello di animatore dell' intelligenza collettiva nei suoi allievi. Dovrebbe incitarli ad apprendere, a sapersi orientare nella navigazione dentro questo nuovo spazio di conoscenze, incitarli a cooperare, stimolare il loro desiderio di apprendere, destare la loro curiosità. Gli insegnanti del futuro saranno manager della conoscenza e animatori, piuttosto che persone che detengono e impartiscono un sapere. Dovranno insegnare ai loro studenti come andarselo a cercare, perché quegli studenti, quegli allievi dovranno continuare a farlo per tutto il resto della loro vita sociale e professionale, e non ci sarà sempre un professore che li metterà davanti ad un' informazione bell' e pronta. Dunque, bisogna prepararsi ad un apprendimento continuo, e, per questo, bisogna usare strumenti idonei alla creazione di riflessi intellettuali e relazionali nuovi, cioè imparare ad apprendere dagli altri, a cooperare, a cedere le proprie conoscenze e a trasmetterle149.» 147 Derrick De Kerckhove "La mente umana e le nuove tecnologie di comunicazione" http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/d/dekerckh.htm Napoli, 23/06/95. Si vedano anche: Derrick De Kerckhove "Il «neo-barocco» digitale", http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/d/dekerc03.htm Firenze, 31/05/96 Roberto Maragliano "La multimedialità a scuola" http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/m/maragl03.htm Venezia, 07-03-1997 Pierre Levy "L' intelligenza collettiva " http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/l/levy.htm Parigi European IT Forum, 04/09/95 Pierre Levy "Evoluzione del concetto di sapere nell' era telematica " http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/l/levy02.htm Venezia, 07-03-1997 Pierre Levy "La comunicazione in Rete? Universale e un po' marxista" http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/l/levy03.htm Milano, 20/11/1997 Derrick De Kerckhove e Pierre Levy "Due filosofi a confronto. Intelligenza collettiva e intelligenza connettiva: alcune riflessioni" http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/d/dekerc05.htm Firenze - Mediartech, 27/03/98 Alberto Oliverio "Media e strutture mentali" http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/o/oliverio.htm Roma, 05/12/95 Alberto Abruzzese "Nuove tecnologie e nuove modalità d' insegnament o" http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/a/abruzz02.htm Venezia, 07-03-1997 148 Derrick De Kerckhove Eccoci nell' era delle psicotecnologie,(Bologna, 20/09/98) 149 Pierre Levy "Evoluzione del concetto di sapere nell' era telematica " http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/l/levy02.htm Venezia, 07-03-1997 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 95 Queste forme di collaborazione che portano ad approfondimenti multidisciplinari, vanno seguite ed indirizzate dall’insegnante, divenuto mediatore culturale; andrebbero, pertanto, superate, laddove esistano, tutte quelle divergenze tra insegnanti di discipline diverse. Come sottolinea un documento dell’A.D.I.150, «L'etica verso i colleghi è un aspetto delicato ed importante dell'etica professionale. Si rivolge al dovere ed all'impegno di ciascun docente di contribuire a costruire relazioni feconde, improntate al rispetto e basate su un forte spirito di collaborazione, capaci di superare i ritualismi della collegialità formale, alimentare lo scambio delle esperienze e delle idee, stimolare l'elaborazione e la produzione culturale, così da costruire una vera e propria comunità scientifica e professionale dei docenti.»151 Queste forme di collaborazione, agevolate dalla Rete, dovrebbero facilitare un miglior sfruttamento delle risorse, prodotte da innumerevoli iniziative, e, spesso disperse. Come sostiene Gloria Bernardi: «A fronte di questa ricchezza di iniziative e di esigenze della professionalità docente, c'è la difficoltà di trovare strumenti e procedure che consentano di mantenere memoria delle attività svolte, degli strumenti utilizzati nella pratica didattica, degli stessi prodotti del lavoro ed insieme di rendere leggibili all'esterno i diversi percorsi. In moltissimi casi anche le esperienze più significative, non trovano adeguati canali di diffusione, vanno disperse o rimangono patrimonio del gruppo che le ha realizzate.152» All’interno di questo lavoro si è proposto il sito internet, come centro di aggregazione per lo sviluppo della didattica scientifica, in un’ottica di collaborazione, condivisione delle esperienze e di progettazione di nuovi percorsi culturali153. Se le nuove tecnologie ed i nuovi media favoriscono e favoriranno l’approccio collaborativo, in varie forme e sviluppi, non si deve ritenere che, in campo didattico, questa rappresenti una novità. Tutt’altro. 4.7.4.1 La cooperazione educativa: breve excursus In questo paragrafo si vogliono analizzare alcuni risvolti “storico-sociali” relativi a possibili approcci collaborativi, con l’obiettivo di mettere in evidenza interessanti precedenti. Da una scheda riassuntiva di Elena Bonafede154 leggiamo come la cooperazione scolastica nasca in Gran Bretagna (Joseph Lancaster) e Spagna (Andrew Bell) alla fine del 1700 per ovviare alla carenza di maestri attraverso forme mutualistiche di collaborazione tra studenti (i più grandi insegnano ai più piccoli). Vi sono studenti che assumono il ruolo di “monitori” cioè alunni maestri che controllano un gruppo di 30 discenti: con questo sistema un solo insegnante controllava fino a 500 ragazzi. Questo approccio trae ispirazione dai principi della Rivoluzione Francese. In Italia si hanno, tra il 1816 e il 1819, variazioni sul tema: il docente fa lezione ai migliori e questi fanno da “maestrini” agli altri compagni. Verso la fine del 1800 in tutta Europa e negli Stati Uniti prende corpo il cosiddetto paidocentrismo, che è connotato dal mutuo insegnamento e dalla socializzazione tra i ragazzi. E’ il principio delle “scuole nuove” (new schools o écoles nuovelles) e del movimento denominato “attivismo”. In Svizzera, Adolphe Ferrière, afferma che è necessario rispettare e favorire negli allievi tutte le azioni ed i pensieri dettati dal loro slancio vitale, dato che gli interessi istintivi favoriscono nel fanciullo una maggiore motivazione ad apprendere e a partecipare alla vita scolastica. Egli rifiuta il modello tradizionale di scuola basata su programmi ed orari standard e 150 Associazione Docenti Italiani A.D.I., Le etiche professionali e il codice deontologico dei docenti, www.bdp.it/adi/ 152 Gloria Bernardi. Documentare la scuola, http://sraffa.interfree.it/alef/documentare/doc_documentare.htm 153 il sito in questione è: http://www.poli.studenti.to.it/~p.scotto/ 154 Antonio Calvani, Manuale di tecnologie dell’educazione, Edizioni ETS, Firenze, 1999 (II edizione) pag. 180-191 151 96 prestabiliti che costituiscono una forma di coercizione per i talenti propri di ciascun individuo, e propone una “scuola attiva”. Il belga Decroly nel 1907 pone in rilievo l’importanza dell’evoluzione affettiva del ragazzo, della simpatia (attrazione spontanea verso altre persone) e dell’istinto di gruppo. La scuola avrebbe una funzione orientativa con un ridotto intervento diretto da parte degli educatori. John Dewey è il padre dell’attivismo americano: «lo spirito individuale è incapace di operare e di svilupparsi da solo, ma ha bisogno di stimoli continui da parte di fattori sociali». In questo ambito si sviluppa il «metodo dei progetti»: la produzione di un giocattolo, lo studio di un monumento, il che porta ad un approccio multidisciplinare. Il lavoro di gruppo favorisce la coscienza sociale e la consapevolezza delle proprie capacità per il francese Roger Cousinet. Barthélemy Profit, ispettore scolastico francese, istituisce le prime cooperative scolastiche, soprattutto per ovviare alla scarsità di materiale dovuta alla prima guerra mondiale. George Prevot sottolinea che bambini e adolescenti che studiano in un ambiente scolastico fondato sui criteri della collaborazione sviluppano particolari virtù sociali, quali rispetto degli altri, dignità personale, obbedienza, disciplina, padronanza di sé, coraggio della propria opinione e senso di responsabilità. Un pedagogista “popolare” che farà scuola in tutta Europa è il francese Celestin Freinet (18961966). Egli sostiene che alla base della costruzione dell’intelligenza ci debba essere la cooperazione. Infatti aveva notato come negli allievi che operavano in comunità e che svolgevano attività manuali o intellettuali, vi fosse un aumento della motivazione e dell’interesse ad apprendere. Proprio quegli aspetti che oggi sembrano mancare nei giovani. In Italia Giovanni Lombardo Radice si oppone all’individualismo e alla competizione che, spesso, l’ambiente scolastico favorisce; egli rifiuta una educazione scolastica “standardizzata” e propone una figura di insegnante capace di adottare diversi accorgimenti e di assumere mezzi di volta in volta adeguati per aiutare ogni allievo a crescere secondo la propria personalità, attraverso forme di collaborazione orizzontale (tra allievi e tra insegnanti) e verticale (tra allievi ed insegnanti). 4.7.4.2 La cooperazione educativa alla luce delle nuove tecnologie Come si è brevemente accennato, la pratica collaborativa nasce e si sviluppa senza che le nuove tecnologie e le telecomunicazioni avessero un ruolo. Oggi sulla scia di recenti sviluppi nell’ambito del cognitivismo sociale (Vygostskij, Piaget, Bruner) è ribadita la cooperazione educativa, attraverso l’uso delle nuove tecnologie, per un apprendimento attivo, interattivo, “significativo” e condiviso. La possibilità di interagire a distanza potrebbe favorire quel lavoro di gruppo che raggiunge il suo scopo – secondo John Smith, dell’Università del Nord Carolina (USA) - «se realizza la costruzione di una intelligenza collettiva, il cui compito assegnato viene affrontato come se il gruppo fosse un unico organismo intelligente, costituito da una mente globale»155. Le nuove tecnologie informatiche possono modificare ed aumentare le dinamiche motivazionali presenti nella collaborazione orizzontale e verticale, come già ha osservato Lombardo Radice. Un esempio eclatante di intelligenza collettiva, fortemente caldeggiato dal prof. Angelo Raffaele Meo156 è relativo alla realizzazione ed al continuo miglioramento di sistemi operativi (S.O.) e di altro software, anche e soprattutto, per ragioni etiche157. 155 citato in Antonio Calvani, Manuale di tecnologie dell’educazione, Edizioni ETS, Firenze, 1999 (II edizione) pag. 190 156 Angelo Raffaele Meo, conferenza “tecnologia e solidarietà”. GiovedìScienza, Torino, 4-11-1999. Meo è docente di Sistemi per l’elaborazione dell’informazione al Politecnico di Torino 157 il S.O. più noto, a cui si fa riferimento, è certamente Linux. Le ragioni etiche di cui Meo si fa paladino sono connesse alla possibilità che i Paesi più poveri possano usufruire di “free software”, partecipare allo sviluppo del medesimo ( senza acquistare tutto dai paesi ricchi) e recuperare terreno in un campo che potrebbe rivelarsi di grande Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 97 4.7.4.3 La classe “trasversale” Un elemento interessante, che rientra pienamente nei nostri obiettivi, è la formazione di gruppi collaborativi sulla base degli interessi esplicitamente mostrati dagli studenti e non sulla rigida divisione in classi precostituite. «Il sistema di organizzazioni in classi ha avuto, per modello, l’organizzazione militare. Si basa sul postulato che si possa dirigere un gruppo di cervelli esattamente come un ufficiale dell’esercito ordina e dirige i movimenti di una compagnia di soldati»158. Una tale suddivisione in classi: • rovina gli scolari pronti e intelligenti perché devono rallentare la loro corsa per mantenersi al passo col mitico compagno “medio”159; • basandosi sulla media matematica, si rende impossibile l’istruzione per quasi la metà della classe. Quale metodo potrebbe essere più ottuso nei suoi postulati? Tuttavia esso ha durato ed è stato sopportato per secoli160. In linea con le posizioni moderate di Dottrens161 si ritiene che, a lato della lezione tradizionale, sia possibile una organizzazione per schede di lavoro (modulari), con la finalità di sviluppare percorsi formativi. Luigi Berlinguer, in un’intervista del marzo 1997 ha dichiarato: «Le classi rigide oggi hanno fatto il loro tempo. Abbiamo scritto, nella legge sulla autonomia, che la rigidità sia del numero di studenti in classe, sia dell' orario e dei programmi non esisterà più e che le scuole organizzeranno classi elastiche: gli studenti cambieranno classe a seconda del tipo di insegnamento. L’introduzione delle tecnologie è fondamentale a questo progetto perché consente interattività con sussidi didattici, tecnologici che permettono al docente di svolgere una funzione diversa rispetto a quella tradizionalmente esercitata»162. 4.7.5 Approccio ludico e creativo Tra i principi più significativi del modello brain-based learning vi è quello per cui l’apprendimento è stimolato dalle sfide ed inibito dalle minacce. Il feedback sull’apprendimento è migliore se proviene dal mondo reale e non da una figura carica di autorità, ed i migliori solutori di problemi sono quelli che si divertono nel risolverli. La scuola parrebbe inibire, spesso, la comprensione, ignorando o persino punendo i naturali processi di apprendimento del cervello. Altri principi enunciati da questa teoria riguardano la ricerca del significato163 (che è innata) e le emozioni che hanno un ruolo chiave nella ricerca del significato. Il modello right brain/left brain thinking sostiene che i due emisferi cerebrali controllano modi di pensare diversi e che ciascun individuo preferisce un ben determinato modo di pensare, e spesso privilegia uno dei due emisferi. Si evidenziano le seguenti distinzioni: aiuto per risolvere molte delle gravi problematiche del Terzo Mondo. La conoscenza diventerebbe la vera risorsa di queste popolazioni. 158 Antonio Calvani, Manuale di tecnologie dell’educazione, Edizioni ETS, Firenze, 1999 (II edizione) pag. 131 159 Ernst Christian Trapp nel 1780 (!) citato in Calvani pag. 131 160 Frederick Burk nel 1912, citato in Calvani pag. 131 161 Dottrens (1960) citato in Antonio Calvani, Manuale di tecnologie dell’educazione, Edizioni ETS, Firenze, 1999 (II edizione) pag. 132 162 Luigi Berlinguer Venezia, 07/03/97 "La riforma tecnologica della scuola" http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/b/berlingu.htm 163 che l’apprendimento corrisponda alla ricerca di significato e che quindi si dovrebbe partire da temi interessanti e motivanti per lo studente è uno dei principi fondamentali del costruttivismo di Bruner 98 Emisfero sinistro Pensiero logico Ragionamento sequenziale Pensiero razionale Capacità di analisi Ragionamento oggettivo Comprensione delle parti Emisfero destro Pensiero casuale Ragionamento intuitivo Pensiero olistico Capacità di sintesi Ragionamento soggettivo Comprensione del tutto «In generale la scuola favorisce il modo di imparare tipico dell’emisfero sinistro, insistendo sull’acquisizione di capacità logiche e verbali, e non stimola a sufficienza l’emisfero destro, sottovalutando l’estetica, la creatività e la sensibilità. Questo modello pone in rilievo la necessità di interventi formativi più bilanciati, in grado di stimolare entrambe le modalità di apprendimento.164» Gola e Luciano ritengono che «il formatore debba incoraggiare la curiosità intellettuale e la creatività»165 dell’allievo. L’analisi dei processi di comunicazione mostra come «la credibilità del docente (inteso come emittente) derivi anche dalla capacità di suscitare empatia (termine che potremmo tradurre con “feeling”). Questo rapporto nasce dalla capacità di chi emette il messaggio di coinvolgere, nel profondo, chi lo riceve166». Rumore Emittente Canale MESSAGGIO Ricevente FEEDBACK Si è già fatto cenno della metafora “insegnante prestigiatore”. Gli autori del testo sulla formazione dei docenti e sulla qualità della didattica pare si orientino su un’altra associazione, “insegnante-attore”: «La lezione può essere considerata come il momento più teatrale del mestiere di docente: ogni aula è un piccolo palcoscenico che ospita uno spettacolo e, come a teatro, le persone richiedono di stare bene, di divertirsi, di provare il piacere di essere stimolate. A chi non possiede l’ineffabile dote dello humor non è consigliabile tentare di essere divertenti ...»167 Naturalmente, se ci si pone dalla parte del discente le cose vanno proprio nella direzione indicata. Se riprendiamo la sezione “Le lezioni viste dagli studenti” con 6 delle 60 tesi del Comitato Paritetico per la Didattica168 possiamo leggere: • Tesi n. 22. Per trasmettere conoscenza, non utilizzare solo le lezioni: è una comunicazione unilaterale, specialmente con classi numerose, e la motivazione è bassa; le lezioni devono essere affiancate da metodi di insegnamento più attivi; • Tesi n. 27. I docenti, di ogni livello, devono possedere almeno le capacità e le conoscenze pedagogiche elementari, e si dovrebbe loro offrire un addestramento specifico. Mutatis mutandis, queste considerazioni potrebbe valere per qualsiasi approccio didattico. 164 165 I modelli menzionati si trovano all’interno del paragrafo Le basi fisiologiche dell’apprendimento di Gola e Luciano Muzio Gola - Adriana Luciano Insegnare all’Università. Formazione dei docenti e qualità della didattica, pag. 69 166 Gola Luciano 1999pag. 89 Gola Luciano 1999 pag. 107 168 www.polito.it/cpd, Politecnico di Torino, 1997 167 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 99 La valorizzazione della creatività diviene fondamentale per proteggere i giovani dai rischi a cui sono sottoposti, anche al di fuori della scuola: Paolo Crepet, psichiatra e sociologo sottolinea come sia l’eccesso di stimoli e il “superfluo” a deprimere la creatività e a rendere il giovane apatico e passivo. «La noia si apprende : la si può ben insegnare a un adolescente proteggendolo da tutto, colmandolo del superfluo, sottraendogli la voglia, la fantasia, la necessità di sperimentare il nuovo.»169 Inoltre, sempre a proposito di creatività, ribadisce: «se la scuola non sa come valutarla, i genitori rischiano di non apprezzarla nei figli, i quali a loro volta la riterranno del tutto marginale nella valutazione di sé.»170 La creatività per Gardner rappresenta un elemento cruciale ai livelli più alti delle conquiste intellettuali umane171. Il pensiero creativo (o laterale come lo definisce Edward De Bono) si integra a quello razionale: «Nell’educazione si è sempre posto l’accento sul pensiero logico consequenziale che secondo la tradizione è l’unico a fare un uso appropriato delle informazioni: la creatività viene vagamente incoraggiata come un dono misterioso. [...] Il pensiero laterale è generativo, il pensiero verticale è selettivo: scopo di entrambi è l’efficacia. [...] Il pensiero laterale è utile nel problem solving e nella generazione di nuove idee, ma non resta confinato in queste situazioni perché è parte essenziale del pensiero in generale172. Il pensiero laterale è come la retromarcia in un’automobile. Non si cercherebbe mai di guidare sempre in retromarcia. D’altro canto occorre disporne e saperla usare per poter fare manovra ed uscire da un vicolo cieco»173. Lo sviluppo della creatività è sostenuto dal fisico Tullio Regge, anche in situazioni di “svantaggio”: «Da alcuni anni sono state sviluppate tecniche che permettono di scoprire risorse inaspettate non solamente tra i disabili ma anche tra le persone normali. Una delle più note è dovuta a Feuerstein ed è stata sviluppata per ricondurre a vita normale i bambini ebrei scampati all’Olocausto. La scuola di Feuerstein in Italia oggi è nota anche per merito dell' Airh, una associazione ha come scopo la prevenzione degli handicap e che ha organizzato a Torino [...] un convegno sul recupero e il potenziamento dell' intelligenza. In questa occasione si parlerà dei risultati della scuola di Edward de Bono, un maltese che da anni si occupa del potenziamento della creatività umana. Penso che molti uomini politici italiani farebbero bene a seguire i corsi di de Bono174.» 4.7.6 Approccio “parascientifico” Per approccio “parascientifico” intendo un metodo di analisi delle pseudoscienze e dei misteri legati al paranormale che portino, con un’analisi razionale “indiretta” - cioè senza lanciarsi a spada tratta in una crociata nei confronti di tali “discipline” - ad uno sviluppo del metodo scientifico e del senso critico. Vi sono 5 aspetti sui quali vorrei porre l’attenzione: 169 Paolo Crepet, Non siamo capaci di ascoltarli. Riflessioni sull’infanzia e sull’adolescenza, Einaudi, Torino, 2001, pag. 77 170 Crepet pag. 13 171 Gardner Formae mentis pag. 43 172 Edward De Bono, Creatività e pensiero laterale, SuperBUR, Milano, 1999 pagg. 295-296 173 Edward De Bono, Creatività e pensiero laterale, SuperBUR, Milano, 1999 pag. 50 174 Regge Tullio Prevenire l' handicap. E se il bambino non è perfetto? Tra diagnosi prenatale e tecniche di recupero sito internet http://digilander.iol.it/arti2000/ts99/930324.htm 100 • • • • • le statistiche mostrano come siano lontani da una cultura scientifica e razionale persino gli studenti “maturi” dei licei “scientifici” e come, collateralmente, vi siano forti consensi nei confronti delle pseudoscienze (astrologia, telepatia, telecinesi, chiaroveggenza, pranoterapia); il paranormale, affascinante e misterioso, soprattutto per i giovani, risponde ad esigenze emotive: occorre evitare di contrapporre scienza e parascienza, ragione a “sentimento” in modo diretto ed esplicito; la distinzione tra ciò che è scientifico e ciò che non lo è (fino a prova contraria) non può essere dialettica e scaturire dal confronto di opinioni o interpretazioni o, peggio ancora, dal principio di autorità. Occorre seguire la strada della logica, dei principi di non contraddizione (aristotelico), di falsificabilità (popperiano), di accordo intersoggettivo (distinto da altri sistemi di accordo “democratici”). è doveroso mostrare anche quegli abbagli, quegli errori in buona ed in malafede, quelle teorie provenienti da ambiti scientifici, che si sono dimostrate errate, mostrando come, nella ricerca del “vero” onestà ed integrità scientifica, alla lunga, prevalgano sempre. L’onestà intellettuale e la capacità di autocritica sono valori da contrapporre alla ciarlataneria ed alle false promesse; occorre separare nettamente “scienza” e “fede”, “fisica” e “metafisica”. In linea con l’approccio indicato sono le posizioni di Lucio Russo (fisico, docente), Tullio Regge (fisico, docente) Silvano Fuso (fisico-chimico, docente) Piero Angela (divulgatore scientifico), Richard Feynman (fisico, premio Nobel) e Alberto Bertini (insegnante di scienze). Vediamone una sintesi. 4.7.6.1 Mancanza di metodo scientifico e irrazionalismo «La tendenza a rinunziare a trasmettere il metodo scientifico nelle scuole secondarie, limitandosi a informare su aspetti esteriori, soprattutto terminologici, della scienza contemporanea mediante una “divulgazione” superficiale, ha forse per principale scopo, ma certo come principale effetto, l’indurre un atteggiamento di reverente ammirazione per la scienza proprio in quanto è ritenuta incomprensibile. Si fornisce così un poderoso aiuto alla diffusione dell’irrazionalismo.»175 «Un discorso analogo, e per certi aspetti ancora peggiore, va fatto sulla fisica. C' è una rincorsa ad inserire, nei programmi della scuola secondaria, e questo almeno dagli anni ottanta in Italia, argomenti di fisica moderna come, per esempio, la meccanica quantistica. Nei manuali di fisica che hanno usato i miei figli, ad esempio, si parla di quark, buchi neri, big bang ma quello che non viene assolutamente trasmesso è il metodo scientifico. Un ragazzo che si iscrive all’università, in genere non sa giustificare il perché è stata introdotta l’ipotesi atomica, cioè non sa quali fatti vengono spiegati dall’ipotesi atomica, non sa qual è la fenomenologia corrispondente, il perché del modello, e perché il modello funziona; sa invece benissimo che l’atomo è costruito da un nucleo di elettroni, che il nucleo è formato da neutroni e protoni, sa che esistono i quark. Tutte queste conoscenze sono trasmesse in modo acritico e mnemonico, e questa conoscenza, di tipo acritico e mnemonico, sostituisce quel po’ di metodo scientifico, molto poco per quanto riguarda la fisica, che una volta era insegnato nelle scuole».176 175 Lucio Russo, Segmenti e bastoncini. Dove sta andando la scuola? Milano, Universale Economica Feltrinelli, 2000, pag. 38 176 Lucio Russo "Contro una scuola del consumo" http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/r/russo.htm Roma, 11/05/98 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 101 «Purtroppo se analizziamo il modo in cui le discipline scientifiche vengono tradizionalmente insegnate, ci rendiamo ben presto conto che molte delle caratteristiche che contraddistinguono la scienza non vengono affatto evidenziate. L’insegnamento appare sostanzialmente nozionistico e in qualche misura dogmatico. Gli aspetti metodologici ed epistemologici vengono preoccupatamente ignorati. Come pure è tenuto nascosto il processo storico che ha generato le conoscenze. I giovani allievi maturano l’idea che la scienza sia una sorta di catechismo da imparare a memoria per strappare la sufficienza al docente. I contenuti disciplinari assumono l’aspetto di lunghi elenchi di risposte, senza che gli studenti abbiano la minima idea di quali siano le domande cui esse si riferiscono. Le conoscenze scientifiche assumono agli occhi degli allievi un aspetto statico, essendo completamente ignorata la dinamica evolutiva che le ha generate. Nella stessa maniera gli studenti vengono tenuti allo scuro del dibattito e del confronto di idee che hanno portato allo sviluppo di certe concezioni. In poche parole la scienza appare ai giovani come un insieme di affermazioni dogmatiche, la cui origine non appare affatto chiara, molto spesso controintuitive, ma che bisogna comunque accettare in base ad un principio di autorità attribuito al tale scienziato, al libro di testo o all’insegnante.»177 «Il progresso tecnologico non è quindi strumento particolarmente selettivo, i mass media non riescono a diffondere la conoscenza scientifica ma in compenso sono mostruosamente efficienti nel propagandare miti e superstizioni. Giungiamo quindi al paradosso che, alla fine del XX secolo, sono più che mai diffuse le credenze ed i miti del paranormale e le superstizioni che l' illuminismo credeva di cancellare con la forz a della ragione. Il grande fisico e divulgatore Richard Feynman, recentemente scomparso, fu tra i primi a far notare come la cifra investita nella ricerca scientifica, all' apparenza cospicua, sia di molto inferiore al giro di affari legato alla predizione del futuro ed al paranormale. La parascienza non è stata abolita dalla tecnologia, anzi ne ha tratto profitto entrando in simbiosi con questa mostrando grande spirito imprenditoriale. I calcolatori vengono usati per compilare oroscopi e tabelle di bioritmi quanto mai richiesti. Il pericolo maggiore non è tuttavia rappresentato dal matrimonio occasionale tra tecnologia ed astrologia bensì dal sorgere di discipline nuove che sono di fatto ibridi tra la scienza ufficiale e miti di varia estrazione. L’astrologo o anche il cultore del paranormale usa il calcolatore con la stessa indifferenza ed ignoranza con cui usa l’automobile o il telefono. [...] Da alcuni anni mi sono reso conto che la separazione tra scienza ufficiale e gli ibridi non è così netta e che un diploma universitario o anche una onorata carriera scientifica non protegge dagli scivoloni. La visione scientifica degli ibridi è di regola settoriale e concentrata esclusivamente su pochi settori di alto richiamo pubblicitario senza alcun apprezzamento per il lungo e faticoso percorso fatto dai ricercatori e delle difficoltà che essi hanno superato per giungere a tali risultati. Più volte ho incontrato persone che rifiutavano nel modo più completo ed aprioristico la teoria dell’elettromagnetismo di Maxwell senza rendersi conto di essere letteralmente sommersi e condizionati da ritrovati tecnici, dal cellulare al fax fino al televisore, che non sarebbero mai stati inventati e commercializzati se non si conoscessero le equazioni di Maxwell.»178 4.7.6.2 Metodo scientifico e pseudoscienze «Può essere didatticamente utile affrontare il problema delle pseudoscienze: come accennavamo sopra, spesso agli occhi dei ragazzi appaiono egualmente incomprensibili ed estranee sia le 177 Silvano Fuso, Realtà o illusione?, p. 228 Tullio Regge, Prolusione su “scienza e società” Inaugurazione Anno Accademico Politecnico di Torino, 29 gennaio 1996 http://www.polito.it/organizz/docuffic/inaugurazione96/Regge.html 178 102 affermazioni scientifiche sia quelle pseudoscientifiche. Esaminare a fondo alcune pseudoscienze, evidenziarne le caratteristiche e le differenze rispetto alle “vere” scienze può essere estremamente utile per far comprendere la reale natura della scienza. Le pseudoscienze, come abbiamo più volte osservato sono spesso emotivamente attraenti. Questo può essere utilmente sfruttato dall’insegnante per accendere l’attenzione dei ragazzi e far loro comprendere l’importanza di una solida cultura scientifica per non cadere vittime di abbagli ed illusioni.»179 «Un approccio scientifico allo studio dei cosiddetti fenomeni paranormali coinvolge necessariamente diverse discipline: fisica, chimica, biologia, filosofia, psicologia. I ragazzi di solito manifestano un grande interesse nei confronti del paranormale. Tale interesse può essere utilmente sfruttato dal docente per coinvolgere maggiormente gli allievi nello studio delle discipline curriculari.»180 4.7.6.3 Rischi dell’approccio “parascientifico” «Naturalmente c' è un rischio, in questa smitizzazione de i fenomeni paranormali: quello di demolire qualcosa senza rimpiazzarlo con qualcos' altro di altrettanto attraente .»181 «Un astrofisico americano era solito iniziare i suoi corsi universitari di astronomia mostrando, con delle analisi statistiche, come le presunte correlazioni tra il carattere di una persona e il suo segno zodiacale siano del tutto immaginarie. Da qualche anno ha dovuto rinunciare a questa introduzione, che suscitava un coro di proteste. Gli studenti ritenevano infatti che non fosse “politicamente corretto” che uno scienziato negasse il valore dell’astrologia senza invitare degli astrologi e fornire loro eguali opportunità di convincere gli studenti.182» 4.7.6.4 Educare al senso critico «[...] Michael Faraday: "Ora, che cos’altro può sottendere ciò se non il fatto che la società, generalmente parlando, non solo ignora l’educazione al giudizio, ma ignora persino la propria ignoranza?". È piuttosto disarmante constatare che a distanza di oltre un secolo le parole di Faraday siano ancora drammaticamente attuali. Evidentemente le nostre istituzioni scolastiche non forniscono un’adeguata "educazione al giudizio". Nelle nostre scuole è oramai di moda parlare di educazione alla salute, alla legalità, alla mondialità, di educazione ambientale, sessuale, stradale ecc. Nessuno dei nostri legislatori ha mai pensato di introdurre una “educazione al senso critico” che, sicuramente, è prioritaria e trasversale rispetto a tutte le altre “educazioni”.»183 4.7.6.5 Scienza e onestà intellettuale Il grande libro della scienza, attendibile, ma non infallibile184, ci racconta non pochi episodi curiosi ed emblematici di fallimenti clamorosi e ci mostra aspetti di tipica debolezza umana: la 179 Silvano Fuso, Realtà o illusione. Scienza, pseudoscienza e paranormale, Edizioni Dedalo, Bari, 1999 pag. 232 Silvano Fuso, Paranormale o normale? Padova, CICAP, 1999, Pag. IX 181 Piero Angela, Viaggio nel mondo del paranormale, Garzanti (edizione Club), 1985 pag. 408 182 Lucio Russo, Segmenti e bastoncini, pag. 41 183 Silvano Fuso, commento a “Il sesto senso” di Massimo Polidoro Tratto da Scienza & Paranormale N. 32 e su http://www.cicap.org/articoli/at100236.htm 184 si vedano di Silvano Fuso Perché la scienza è attendibile (S&P , n. 18-VI, 1998 ) e Perché la scienza non è infallibile (S&P , n. 19-VI, 1998). 180 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 103 frode metrologica di Millikan185, il caso dei raggi N186 di Blondlot, le strane proprietà della “poliacqua187” sono esempi molto significativi. Richard Feynman parla di “Cargo Cult Science” quando si riferisce a “discipline” che seguono i precetti e le forme apparenti dell’indagine scientifica, ma alle quali manca soprattutto una cosa: «l’integrità scientifica. Un principio del pensiero scientifico che corrisponde essenzialmente ad una totale onestà, ad una disponibilità totale. Per esempio, quando si effettua un esperimento bisogna riferire tutto ciò che potrebbe invalidarlo, e non soltanto quello che sembra in accordo con le aspettative; le altre cause che potrebbero insomma originare gli stessi risultati. Bisogna riferire tutti i punti superati di precedenti esperimenti, e spiegare cosa sia avvenuto di nuovo (e come); ed accertarsi che anche gli altri possano capire che sono stati davvero superati.»188 4.7.6.6 Scienza e metafisica «Scienza e fede possono benissimo convivere a patto che ciascuna rimanga all' interno del proprio dominio. La fede deve limitarsi all' ambito prettamente metafis ico e non può interferire in ciò che può essere indagato empiricamente. Analogamente la scienza deve astenersi da ogni giudizio su tutto ciò che è tipicamente metafisico. I contrasti nascono inevitabilmente ogniqualvolta vi siano interferenze. I miracoli rappresentano l' esempio più evidente di tali interferenze. Essi, inevitabilmente, appartengono a forme primitive di religiosità e non sembrano differenziarsi molto dalle semplici superstizioni. Una religiosità evoluta, infatti, non ha bisogno di prove empiriche per sostenere una fede metafisica. Oltretutto il pretendere prove empiriche per sostenere affermazioni metafisiche appare piuttosto contraddittorio.» [...] «Se si vuol essere obiettivi, bisogna constatare che, a volte, purtroppo accade che alcuni esponenti del mondo scientifico facciano affermazioni imprudenti che possono avvalorare le accuse di scientismo e d’insensibilità ai valori rivolte loro dagli oppositori della scienza. Certi atteggiamenti di superiorità e d’indifferenza nei confronti delle problematiche etiche ed emotive non possono che danneggiare l' immagine che i non addetti ai lavori si costruiscono relativamente alla scienza. Il più bel modo di difendere la scienza ci sembra dunque quello di farla conoscere per quello che realmente è: un’entusiasmante avventura del pensiero, limitata a certi aspetti del reale, profondamente ricca di umanità e di slanci emotivi, ma saldamente retta dalla ragione e ancorata ai fatti189.» «Non mi danno fastidio gli astrologi, li prego solamente di non adornare l’astrologia con divagazioni pseudosceintifiche, tentando di darle una base logica e osservativa che non ha»190. 4.7.6.7 Esperienze in campo scolastico L’approccio “parascientifico” annovera precedenti scolastici, sviluppati con allievi di scuola media e biennio del liceo. Tra quelli documentati merita un cenno l’ipertesto “Mondi razionali e mondi irrazionali” realizzato alla scuola media statale Paolo Straneo di Alessandria191, il lavoro 185 http://www.pd.infn.it/~loreti/did/cargo.pdf di Maurizio Loreti docente di Fisica a Padova. Silvano Fuso "La scienza patologica: il caso dei raggi N", S&P n. 25-VII, 1999;. 187 Silvano Fuso. "La scienza patologica: il caso della poliacqua", S&P n. 26-VII, 1999 188 Richard Feynman, Cargo Cult Science (discorso inaugurale apertura anno accademico 1974-75 Caltech Pasadena) http://www.physics.brocku.ca/etc/cargo_cult_science.html 189 Silvano Fuso. Scienza, metafisica e valori. http://utenti.tripod.it/fusosilv/scienzaemetafisica.htm 190 Tullio Regge, Le meraviglie del reale, La Stampa, Torino, 1987 pag. 45 191 sito http://space.tin.it/scuola/elmancus/ricerca/indice.htm 186 104 di Alberto Bertini, insegnante di scienze presso la Scuola Media di Caprile di Alleghe (BL) “Insegnare scienze con il paranormale”192, e, anche, il sito su astrologia ed oroscopo193 di una classe II del Liceo Scientifico A. Pacinotti di La Spezia nell’anno scolastico 96-97. Indicative sono le osservazioni di Alberto Bertini: «Può sembrare strano, quasi un paradosso, ma, dopo varie esperienze, mi sono accorto che il mondo del "paranormale" [...] può essere un buon argomento da trattare per affrontare le scienze dal punto di vista scolastico. O meglio, dalla spiegazione e dallo smascheramento di alcuni trucchi pseudo-scientifici, si può dimostrare agli alunni che la realtà in cui vivono si basa su precise leggi fisiche che regolano tutte le nostre azioni quotidiane.» 4.7.6.8 Scienza e pseudoscienza: temi a confronto L’analisi di alcune pseudoscienze permette di studiare fenomeni e principi scientifici partendo da temi misteriosi e appassionanti per i ragazzi. Ecco alcuni spunti elaborati per i moduli sperimentali: Argomento pseudoscientifico Oroscopo Astrologia Telepatia Telecinesi Levitazione Pranoterapia Argomento scientifico correlato Analisi di affermazioni non sempre falsificabili, e, comunque, vaghe Legge di gravitazione universale (interpretazione quantitativa), precessione equinozi Come funzionano le telecomunicazioni: Hertz, Maxwell, Marconi, ... Energia cerebrale e codici di trasmissione Forze e gravità Magnetismo e “fluidi magnetici” La lista potrebbe essere molto lunga e comprendere anche l’analisi di quei prodotti tecnologici pubblicizzati, messi in commercio e ritenuti efficaci (come le recenti coccinelle che dovrebbero proteggere dai campi magnetici dei telefoni cellulari), o gli atteggiamenti irrazionali di politici o personaggi dello spettacolo nei riguardi di campi elettromagnetici, OGM (natura versus “chimica”) e molto altro. 4.7.7 Approccio interdisciplinare (della “contaminazione”) Un intervento che è possibile sviluppare per tentare di fornire una visione della scienza a 360°, senza sottrarre ore ad altre discipline e senza prolungare l’orario scolastico, è l’approccio interdisciplinare o della “contaminazione”. Con la collaborazione dei docenti di altre discipline, soprattutto umanistiche, si introducono elementi ed informazioni scientifiche; sono gli insegnanti stessi a trattare temi scientifici. Vediamo alcuni esempi: • Latino scientifico: traduzione dal latino di brani scientifici selezionati (Galilei, Galvani, Volta; Giovanbatista Beccaria, ecc ...): tra l’altro questa impostazione è, per così dire, biunivoca in quanto mostra come il latino sia stata una lingua fondamentale fino all’800, cioè per 25 secoli! • Lingue scientifiche: traduzione dall’inglese o dal francese di brani, come per il latino. 192 193 reperibile al sito http://www.cicap.org/articoli/a_sr02.htm http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Lab/9082/astrolog.html Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici • • • 105 Filosofia della scienza: si pensi a tutti i filosofi che si sono occupati di natura e di scienza, fino ai più recenti Poincaré, Pierce, Dewey, Bridgman, Kuhn, Lakatos, Feyerabend e Popper. Storia della scienza: impatto di alcune invenzioni sulla società, magia, spiritismo e metodo scientifico, ecc. Letteratura scientifica: da Dante194 ai contemporanei non mancano le connessioni ed i collegamenti tra letteratura italiana (e latina) ed il mondo della matematica, della chimica e della fisica. 4.8 Conclusioni. Verso l’approccio quantitativo Abbiamo considerato 7 possibili approcci didattici, valutandone le possibili applicazioni nella didattica della fisica. Un intervento, soprattutto nel triennio dei licei scientifici, dovrebbe, in sintesi, porsi come obiettivi: 1. incrementare la motivazione e l’interesse per la fisica, sollecitando quegli aspetti e quelle modalità più adatte e più vicine al mondo adolescenziale; 2. aumentare la comprensione della macchine d’uso quotidiano (apparati per telecomunicazioni, computer, ecc.) soprattutto per quanto riguarda i principi fisici; 3. smantellare quel bagaglio di concezioni erronee che ostacola un razionale e corretto approccio alle discipline scientifiche. I vari metodi analizzati, per strade diverse e con procedimenti di volta in volta differenti, non possono non convergere verso lo studio quantitativo dei fenomeni fisici. Gli studenti, dopo aver preso confidenza con una disciplina umanizzata, semplificata, resa interessante e vicina al quotidiano, sperimentata, ricca di correlazioni e profondamente onesta, sentiranno la necessità di andare oltre, di creare, di progettare, di prevedere un risultato. Si renderanno conto che il libro della scienza non si può intendere se non s’impara a comprenderne la lingua matematica con cui è scritto, senza la quale è impossibile capire i significati ed è soltanto un vano aggirarsi per un oscuro labirinto195... CAPITOLO 5 I moduli sperimentali 194 ad esempio la nota proprietà geometrica “O se del mezzo cerchio far si puote triangol sì ch' un retto non avesse” Paradiso Canto XIII 195 l’osservazione riprende abbastanza fedelmente un brano de “Il saggiatore” di Galileo Galilei 106 Introduzione La fase centrale di questo lavoro tratta l’ideazione, la progettazione, la realizzazione ed una prima valutazione di lezioni sperimentali basate sugli approcci descritti nel capitolo precedente. Un risultato importante che si vorrebbe conseguire è legato alla produzione di materiale didattico su supporti magnetici (nastri VHS) ed ottici (CD ROM). Questo permetterebbe, in linea di principio, di operare confronti e valutazioni sull’apprendimento, mettendo gli allievi nelle medesime condizioni (stessa lezione), migliorare la qualità del materiale in funzione delle risposte e, da un altro punto di vista, favorire la formazione distribuita, fondamentalmente non dipendente dal tempo o dallo spazio di un sistema di formazione, bensì rapportata alle necessità e possibilità dell’utente196. 5.1 Le ipotesi e gli obiettivi iniziali Ho proposto, dalla fine di ottobre 2001, ai 18 licei torinesi che già avevano aderito alla somministrazione del questionario del maggio 2000, moduli di fisica della durata di 8 ore ciascuno, suddivisi in 4 “lezioni sperimentali” secondo tre diversi argomenti: 1. Elettricità nella vita quotidiana 2. Le telecomunicazioni 3. Il computer ed internet Il periodo proposto agli istituti (dicembre 2001 – febbraio 2002) sembrava essere adeguato per il campione prestabilito di 9 gruppi di 12-16 studenti del IV e V anno. Pareva ragionevole ritenere che una iniziativa di collaborazione con il Politecnico, della quale si era anticipato nella primavera del 2000, potesse raccogliere il consenso di 120-150 studenti su una base stimata di circa 3000 unità. Occorre, infatti, osservare che periodi dell’anno scolastico successivi, appartenenti al II quadrimestre, si prestavano meno bene in quanto coperti maggiormente dall’attività di verifica (interrogazioni, compiti in classe, simulazioni di prove d’esame). 5.2 La risposta degli istituti Le ipotesi iniziali si sono dimostrate, nella fattispecie, ottimistiche. Nonostante l’informazione (mediante E-mail, lettere prioritarie, fax, telefonate ed incontri di persona) fosse, certamente, ridondante – come è riportato in Appendice II - e malgrado la presenza di un sito internet, realizzato con l’obiettivo di fornire ulteriori indicazioni e raccogliere suggerimenti, si è configurata una caratteristica comune: la “scarsa risposta” ai “messaggi scritti” (solo l’8% di risposte sia per le E-mail che per le lettere prioritarie, il 28% per i fax). Le telefonate e gli incontri di persona non hanno, nel concreto, dato risultati migliori: l’interesse mostrato dagli insegnanti era apparente, o forse si smorzava nell’arco di pochi giorni. 196 Calvani 1999 pag. 153 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 107 Come mostrato nel capitolo dedicato alle statistiche, la burocrazia è ritenuta, dagli insegnanti, uno dei punti dolenti del sistema scolastico. Fatto sta che molti di loro – contattati per telefono o di persona – hanno asserito di non aver ricevuto alcuna comunicazione da parte del preside o della segreteria didattica. Per le ragioni sopra indicate si sono determinati 3 inconvenienti: • a causa del ritardo con cui sono pervenute le adesioni, nonostante i solleciti, i moduli sono partiti a metà febbraio 2002, anziché a dicembre 2001; • le adesioni coprivano solo il 70% del campione previsto (circa 100 ragazzi) e ciò ha determinato la fusione del II e del III modulo; • i docenti offrivano, spesso, disponibilità durante l’orario scolastico e non al pomeriggio197. Su 17 licei198 con cui ho preso contatto, una buona parte non ha aderito all’iniziativa, come si evince dalla tabella 1, dove sono indicati i moduli preferiti, le classi di appartenenza (IV o V) e gli orari. tabella 1 LICEO MOD. CLASSE ORARIO Giordano Bruno I V Giovedì 12-14 (scolastico) M. Mazzarello I IV 11,40-13,30 (scolastico) Faa di Bruno I V 8-10/12-13,45 (scolastico) Copernico I V Mercoledì 13,40-15,30 (pomeridiano) Copernico II IV Martedì 13,40-15,30 (pomeridiano) Galileo Ferraris I-III IV-V Venerdì 14,40-16,20 (pomeridiano al Politecnico) + Valsalice ID. A B C D E F L’obiettivo, parzialmente raggiunto (6 gruppi contro i 9 previsti) e la scelta degli studenti che cadeva prevalentemente sul modulo I, ha determinato l’impostazione, cautelativa, che segue199: I II A B C D A B C' D' storia dell' elettricità fino a Coulomb storia dell' elettricità da Galvani ad Ohm sicurezza elettrica (prima parte) sicurezza elettrica (seconda parte) storia dell' elettricità fino a Coulomb storia dell' elettricità da Galvani ad Ohm campi elettromagnetici e telecomuncazioni magnetismo nei computer (CRT, hard disk, ecc...) Il secondo modulo (fusione di II e III) non sarà mai ultimato a causa di progressive defezioni determinate da svariate cause: C’ e D’ restano solo sulla carta. 197 L’iniziativa era partita in due direzioni: coinvolgere i docenti interessati che avrebbero a loro volta sensibilizzato gli studenti e informare direttamente questi ultimi con avvisi in bacheca e altro, in modo che potessero aderire, anche autonomamente. 198 il liceo Rosmini, che nel 2000 aveva una V con quasi trenta ragazzi, era dismesso 199 I e II sono i moduli, A, B, C, D sono le lezioni 108 Rimane in piedi il I modulo che, grazie alla scelta di far coincidere A e B anche con il II modulo, mi darà un numero soddisfacente di “spettatori” e mi permetterà di elaborare una statistica relativamente “affidabile”. 5.3 Il campione e le “condizioni sperimentali” Uno studio scientifico che si rispetti dovrebbe proporre a ciascuno dei gruppi che costituiscono il campione le stesse “condizioni al contorno”: niente di meglio, quindi, dell’utilizzo di filmati, da me realizzati, che perlomeno si svincolavano dall’estro didattico del momento. Gli orari diversi, le qualità audio-video differenti da istituto a istituto (si passava da sistemi costituiti da un TV e videoregistratore VHS a sistemi con proiettore di diversa luminosità) ed anche i diversi stati d’animo della classe (si pensi ad una classe che, il giorno seguente, avesse una simulazione di terza prova200) rendevano aleatorie le condizioni al contorno. Il campione studentesco avrebbe dovuto essere casuale per essere rappresentativo. Il fatto che alcuni docenti “iscrivessero” una intera classe favoriva questo aspetto, mentre la successiva selezione diretta ed indiretta di una parte degli allievi nuoceva alla rappresentatività. Mentre il questionario sulla didattica del maggio 2000 non soffriva di questo limite, nell’analisi del modulo sperimentale, il numero ridotto, le successive defezioni e le selezioni dei più interessati, può far tranquillamente affermare che non si tratta di un campione rappresentativo, ma semmai di un campione, “qualitativamente” superiore ad un generico campione rappresentativo. Per la verità, per ciò che concerne la prima lezione, quanto sopra vale solo in misura ridotta, dal momento che le selezioni sono avvenute dalla seconda lezioni in poi. Naturalmente, il fatto che gli studenti partecipanti non rappresentassero fedelmente lo studente medio, non ci pone alcun tipo di problema, a parte l’impossibilità di generalizzare i risultati ottenuti. 5.4 Descrizione generale dei moduli sperimentali Come già anticipato nel capitolo quarto, l’idea di base è quella di realizzare lezioni e materiale educativo di carattere scientifico (su fenomeni elettrici ed elettromagnetici, telecomunicazioni, computer, internet) che possa catturare l’interesse degli adolescenti, al di fuori dell’ambiente scolastico, per tentare di attrarli maggiormente verso la "scienza". Ho cercato di utilizzare poca algebra e poco formalismo matematico e di porre l’accento su quanto i ragazzi utilizzano quotidianamente, di parlare degli uomini geniali che sono dietro a scoperte ed invenzioni, di scherzare sulla scienza, svelando curiosità, trucchi, misteri ed errori. I diversi approcci didattici, oltre a cercare di correggere una serie di pregiudizi “scientifici”, e ad ingenerare un genuino interesse nei riguardi della fisica, convergevano verso l’approccio quantitativo, mostrando come, in ultima analisi, per dare una risposta non ambigua e superficiale ai molti interrogativi che (in maniera naturale) si presentavano, non vi fosse altra strada e si dovesse necessariamente pervenire ad una trattazione matematica dei dati sperimentali ed all’elaborazione di modelli, via via più raffinati, che potessero fornire spiegazioni accettabili. Una buona parte dei progetti, essenzialmente per quanto riguarda il II ed il III modulo, sono rimasti ad una fase di studio, spesso avanzato, o di progettazione. 200 tale eventualità si è verificata: la classe era ridotta a metà, legittimamente distratta da altri pensieri e congetture relative agli argomenti ed alle possibili domande della simulazione. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 109 Dei sette approcci descritti nel precedente capitolo è stato possibile sviluppare: 1. storico-umanistico e narrativo (ampiamente) [abbreviazione SUN] 2. sperimentale e “pseudoeuristico” (ampiamente201) [SPE] 3. pratico pragmatico (ampiamente) [PRA] 4. collaborativo (solo in parte, sia in senso verticale che orizzontale202) [COL] 5. ludico e creativo (ampiamente) [LUD] 6. “parascientifico203” (solo in un liceo, molto brevemente) [PAR] 7. interdisciplinare204 (non sviluppato) [INT] A volte, insieme alle tecniche descritte, si è utilizzato il metodo “tradizionale” della lezione frontale “ex cathedra” [trad], con esposizione orale con ritmi e durata in relazione alla natura dei contenuti205. 5.5 Descrizione del modulo I La “lezione” generica si sviluppa come segue: 1. (solo per la prima lezione) presentazione del sottoscritto, dichiarazione di intenti (lavoro sperimentale, nessun giudizio sui ragazzi, sperimentazione e parziale verifica di metodologie didattiche); 2. questionario con domande delle quali, in linea di massima, non avrebbero dovuto conoscere le risposte: un obiettivo importante che si cercherà di sviluppare riguarda la misura dell’efficacia delle singole parti della lezione attraverso una serie di domande 201 Ma non quello “pseudoeuristico” come già precisato nel capitolo quarto: collaborazione orizzontale (tra allievi e tra insegnanti), verticale (tra allievi ed insegnanti) 203 Era mia intenzione - ed ho raccolto materiale e documenti in abbondanza - spiegare la scienza (nella fattispecie la fisica dell’elettromagnetismo e le telecomunicazioni) passando attraverso il mistero e l’irrazionale. La telepatia poteva venir analizzata come un sistema di telecomunicazioni impossibile (fino a prova “scientifica” contraria), l’astrologia si prestava molto bene in quanto si sarebbe potuto scherzare sull’oroscopo degli studenti e dei grandi personaggi del passato. Poteva essere interessante verificare l’effetto della precessione degli equinozi sullo zodiaco ed anche l’introduzione del tredicesimo segno zodiacale, quello dell’ofiuco o serpentario. Mi sono fermato, provvisoriamente, alla risposta del dott. Camoretto dell’Osservatorio sperimentale di Arcetri che mi accennava alla linearità del fenomeno ... La pranoterapia che “utilizza un fluido magnetico generato dalle mani di persone particolarmente dotate” (almeno così dicono alcuni di coloro che la utilizzano) poteva essere interessante per l’analisi di questa forma sconosciuta di magnetismo. Un buon bagaglio culturale sui fenomeni paranormali mi deriva dalla associazione CICAP e dalla partecipazione al recente congresso nazionale svoltosi a Reggio Emilia ad inizio novembre 2001. Tutto quanto concerne il paranormale non sarà sviluppato nei moduli sperimentali, anche perché, in definitiva, svilupperò il solo modulo I. 204 ovvero di “contaminazione” di altre materie soprattutto umanistiche. La contaminazione è stata totale in senso inverso (latino, letteratura, filosofia, storia, arte, disegno sono entrate nelle mie lezioni) 205 Calvani 1999, Strategie di presentazione, pag. 149 202 110 opportune. Tale misura, in un certo senso, verrà ottenuta per differenza tra le risposte iniziali, che dovrebbero dare medie “casuali” e le risposte finali. Da questo punto di vista è opportuno formulare quesiti ai quali lo studente, inizialmente, non sappia rispondere. L’approccio è ludico, le domande-quiz sono, talvolta, ironiche. Si vuole porre l’attenzione su un certo numero di argomenti (leggeri e non) in una sorta di fase “destruens”206; 3. sviluppo dei vari temi secondo diversi approcci didattici e diverse strategie di presentazione; 4. questionario (identico a quello iniziale); qui si verifica, sempre con un approccio ludico207, quanto lo studente ricorda della lezione (fase “construens”); 5. ai fini di una verifica ulteriore della qualità della lezione vengono richiesti commenti scritti (giudizi analitici) oppure “ ”208 (giudizi sintetici). ´VWUDNRQ 5.5.1 Descrizione della prima lezione Nel primo incontro si parte dalle origini (storiche ed etimologiche) dell’elettricità209, quindi dall’ambra e dalla magnetite e vengono trattati quegli aspetti legati alla vita ed ai costumi dei personaggi della fisica che non trovano spazio nelle lezioni tradizionali. Tra i principali argomenti trattati (per ulteriori dettagli si veda l’appendice III): 1. L’elettricità ed i primi filosofi (Talete e Aristotele, in particolare) 2. Elettricità per strofinio (il filosofo Damascio ed i cavalli di Settimio Severo) 3. I primi trattati sul magnetismo (Epistola de magneta di Pierre de Maricourt) 4. Il rinascimento della scienza (Gerolamo Cardano e William Gilbert) 5. L’approccio quantitativo di Galilei (“Il saggiatore”) 6. Newton e la legge di gravitazione universale (per l’analogia con quella di Coulomb) 7. Le prime macchine elettrostatiche (von Guericke) 8. La bottiglia di Leida (esperimenti di Nollet) 9. I pericolosi esperimenti con i fulmini (Franklin e Richmann) 10. Gray, Beccaria e l’elettricità “superficiale” 11. Cavendish (capacità elettrica, forte impulso alla trattazione matematica) 12. Coulomb (bilancia di torsione e legge fondamentale dell’elettrostatica) Per la prima lezione ho utilizzato i metodi: • storico-umanistico e narrativo (“nascita” e faticosi sviluppi dell’elettrologia attraverso vicende, episodi, esperienze, geniali intuizioni inquadrate nei rispettivi periodi storicosociali: si pensi, ad esempio, alle teorie sull’attrazione magnetica ed elettrica di Girolamo Cardano, “medico e mago” del ‘500). Di particolare e fecondo interesse di questa fase è la nascita, timida ed incerta, della chimica e della fisica dall’alchimia e dalla magia naturale, che vengono via via abbandonate perché ritenute non più soddisfacenti al desiderio di capire il mondo circostante; 206 qui il riferimento richiama il filosofo Francesco Bacone [si veda ad es. Perone, Ferretti Ciancio, Storia del pensiero filosofico, SEI editrice, Torino, 1982] ed in particolare il Novum Organum dove il “metodo scientifico” procede per due tappe successive: la prima, pars destruens, è dedicata a sgombrare la mente umana da tutto ciò che può impedirle di raggiungere la “verità”; la seconda, pars construens, è dedicata a mostrare la via corretta, attraverso il metodo induttivo. Nel celebre lavoro baconiano si parla di “idola tribus, specus, fori, theatri”: oggi, a 400 anni di distanza, le imposture e le false credenze non mancano certo. 207 era prevista l’elaborazione dei dati raccolti e la produzione di classifiche a punti (per fattori di merito e di fortuna) da proporre nel sito internet. Non è stata poi completata questa procedura. 208 Ostrakon ovvero coccio, così ho denominato, con palese riferimento alla Grecia classica, un pezzetto di carta strappato alla meglio sul quale gli studenti davano una valutazione della lezione. 209 ENEL, Storia dell’elettricità, http://www2.enel.it/home/enelandia/storia_nj/menu.htm è il riferimento principale per la storia dell’elettricità Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici • • • 111 ludico e creativo: l’atteggiamento, nell’analisi del cammino verso una migliore conoscenza dei fenomeni elettrici, non è mai grave e troppo “serio”. La tecnica di esposizione è dialogico socratica210 con domande legate all’evolversi graduale della cultura “scientifica”. Teorie e constatazioni (come ad es. quella di Franklin sulla natura elettrica del fulmine) vengono, a volte, prese in giro e ridicolizzate – in quanto ci si pone sulla montagna dell’uomo moderno e si guarda giù – non certo per sminuirne il valore, ma per sottolineare quanto ciò che per noi può essere scontato ed ovvio ha richiesto forti e decise prese di posizione; sperimentale: alcune intuizioni ed esperimenti vengono ripetuti, opportunamente aggiornati, per poter essere riproducibili dallo studente con pochi mezzi. Semplici fenomeni di elettrostatica e di magnetismo ed i primi esperimenti di Gray211 su materiali conduttori si prestano molto bene alla sperimentazione in classe. pratico-pragmatico: gli oggetti d’uso quotidiano che sfruttano i principi di elettrostatica (attirare polvere e oggetti leggeri) e magnetismo (meccanismi di chiusura di ante e sportelli) non mancano. Descrizione della lezione. La storia dell’elettricità viene raccontata, negli episodi ritenuti più significativi ed interessanti, mediante brevi filmati realizzati con varie tecniche. Vengono, ad esempio, uniti spezzoni prelevati da trasmissioni televisive (Superquark, Rai Educational, TG Leonardo, disegni animati) a registrazioni effettuate con videocamera digitale e ad immagini fisse; particolarmente curati sono il testo scorrevole, le dissolvenze, i sottofondi musicali. Questi ultimi sono riferiti al periodo trattato (canti medioevali, Carmina Burana), ed anche all’idea che si vuole sviluppare ed evidenziare (brani di musica rock, come Heroes di David Bowie a sottolineare l’eroismo di Franklin, di Doppelmayer, di Richmann212). Una piccola parte della lezione è dedicata a brevi interventi (lezione frontale) per sviluppare e sottolineare certi momenti particolarmente importanti (l'elettricità si porta alla superficie dei conduttori formulata da Beccaria, ad esempio). Tra un video e l’altro, vengono esibiti alcuni frammenti di magnetite, calamite e bussole; viene mostrato il comportamento diverso di questi oggetti nei confronti di: plastica, pasta di grano duro, rame, alluminio, magnesio, ferro (di questi ultimi tre metalli ho preparato un campione di limatura ed evidenzio come soltanto quella di ferro venga attirata). Gli studenti si passano gli oggetti e verificano autonomamente le proprietà. Utilizzo una tecnica più semplice per il filmato finale: tante immagini (tratte da libri o dal web) scorrono e si sovrappongono con sottofondo musicale, ma senza commento. Ogni tanto metto in pausa il videoregistratore VHS ed espongo l’argomento213. Nel filmato sono presenti alcuni scorci di Torino (Gran Madre, Mole Antonelliana, Monte dei Cappuccini, vista sul Po. L’aspetto principale evidenziato inerisce il torinese (d’adozione) Giovanbatista Beccaria: cerco di esaltarne l’opera ed il contributo (scientifico e sociale). Oltre 210 Calvani 1999, pag. 150 «Gray sembra sia riuscito a fare scorrere, nel 1727, una corrente elettrica per quasi 300 metri, impiegando quello che può essere considerato il primo esempio di cavo, costituito da una matassa di fili bagnati sospesa con fili di seta ed isolata con vetro». Fonte: www2.enel.it\home\enelandia\storia_nj\ 212 Johan Gabriel Doppelmayer morì (1750) a causa di una scarica di una batteria di bottiglie di Leida, Richmann nel corso di ricerche sull’elettricità atmosferica a causa di un fulmine (1753) 213 La mancanza di commento all’interno del video sarà ritenuta da tutti negativa: questa tecnica non pare molto efficace (è una variante dinamica della lezione con l’ausilio di lucidi) 211 112 che dal libro di Segrè214 traggo i maggiori elementi bibliografici dalla conferenza del 20-1-2000 “La pila di Volta: due secoli ma non li dimostra” tenuta dal prof. Sigfrido Leschiutta Con due semplici esperimenti in diretta miro chiaramente a stupire lo studente. Il primo esperimento richiede un palloncino (che gonfio sul posto) un contenitore (uso una vaschetta per gelato, con un foro di circa 1 mm di diametro, tenuto chiuso da una vite). Riempio per 2/3 la vaschetta posta in alto (a circa 1,5 metri da terra) mediante un supporto di mia realizzazione che lascia la parte forata della vaschetta libera di lasciar fluire un filo d’acqua216. L’acqua viene introdotta con una bottiglia di plastica da 1,5 litri. Dopo aver riempito la vaschetta, tolgo la vite (che fa da tappo), pongo rapidamente la bottiglia sul pavimento sotto il foro, in modo che raccolga l’acqua che fuoriesce dal foro della vaschetta. Ho posto della carta assorbente nella zona intorno alla bottiglia, sul pavimento. A questo punto strofino sulla mia giacca di lana217 il palloncino e lo avvicino al flusso di acqua determinando una significativa, evidente, deviazione del flusso medesimo con stupore e “maraviglia” del pubblico. L’esperimento è un esempio emblematico della filosofia sperimentale da me adottata: facilità di esecuzione, non pericolosità, ripetibilità, economicità, effetto “stupore”, possibilità di discutere ed approfondire. Il secondo esperimento richiede risorse economiche maggiori. Cerco di ripetere l’esperienza di Gray: uno spago rudimentale è fissato tramite due connettori a “coccodrillo”. Mostro come un multimetro digitale non rilevi alcuna corrente elettrica se alimento il circuito con una pila da 4,5 V. Se immergo lo spago nell’acqua e poi lo estraggo, richiudendo il circuito ottengo una corrente GHOO¶RUGLQ G $ 6LPLOPHQW V V L KLXGHU FLUFXLW F O PDQ EDJQDW YHQJ percorso da una debole corrente di qualche decina di microampere218. Lo studente può anche non avere idea di cosa sia una corrente di pochi microampere: di certo dovrebbe intuire che non è pericolosa, da un lato, e che il nostro corpo è un discreto conduttore dall’altro, specie se è umido, sudato o bagnato. Questi concetti torneranno utili nelle ultime due lezioni. La seconda esperienza richiede una batteria, uno spago, due “coccodrilli” ed uno strumento (analogico o numerale) da utilizzare come microamperometro. Quest’ultimo, probabilmente, non la rende facilmente ripetibile in ambiente domestico. Si potrebbe pensare di costruirne uno artigianalmente ... 5.5.2 Alcuni risultati relativi alla prima lezione Per fornire una valutazione della lezione ho seguito tre diversi metodi: • una valutazione soggettiva, legata alle sensazioni personali, alla verifica di interesse e di partecipazione della classe; • i risultati dei questionari a cui hanno risposto i ragazzi: poiché viene proposto lo stesso questionario all’inizio ed alla fine si ricava una misura utile dell’efficacia dei metodi 214 il già menzionato Emilio Segrè Personaggi e scoperte della fisica classica. Da Galileo alla termodinamica, Mondadori, Milano, 2000 215 durante la conferenza tenutasi al teatro Colosseo di Torino nell’ambito della felice serie “GiovedìScienza” venne distribuito agli spettatori un breve intervento del prof. Leschiutta, intitolato “Franklin ed il Piemonte”. In tale relazione vi sono significativi riferimenti ad episodi di vita quotidiana e di una corrispondenza epistolare, inizialmente in latino, tra Franklin e Beccaria. Riporterò ai ragazzi l’osservazione relativa all’importanza di conoscere il latino: Franklin, ebbe difficoltà a rappresentare le proprie idee in Europa a causa di una limitata padronanza della lingua di Cicerone, ma venne in suo aiuto il frate scolopio di Mondovì 216 Ho empiricamente valutato varie strategie per effettuare al meglio l’esperimento, bottiglie ed altri contenitori, fori di dimensioni variabili... 217 a febbraio tale indumento era più che adatto, un po’ meno a marzo 218 percorso mano-mano: il valore che dipende da tanti fattori, oltre che dalla forze elettromotrice della batteria, dalla pressione del contatto, ecc. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici • 113 adottati. Naturalmente è una sorta di campionamento sugli aspetti ritenuti più significativi: non vi è una verifica della comprensione dei principi fisici attraverso esercizi numerici; Le opinioni ed i giudizi espressi, per iscritto, normalmente in forma anonima, dagli studenti. Valutazione soggettiva. In media i 6 incontri relativi alla prima lezione hanno avuto una partecipazione attiva ed interessata da parte dei vari gruppi. Come dimostrano anche i giudizi espressi dalla maggior parte degli studenti vi è stato un significativo gradimento degli esperimenti e dei filmati. Risultati dei questionari. Dall’analisi globale del campione (97 studenti) attraverso i due questionari si ottiene quanto espresso nella tabella 2: • la media iniziale è più alta della media “casuale” il che indica la conoscenza di alcuni argomenti, con differenze notevoli da gruppo a gruppo. Il valore 4,08 non è molto lontano dal valore “casuale” 3,00; • il risultato finale con una media di 8,75 risposte corrette su 10 può essere considerato soddisfacente, anche se migliorabile; • le risposte corrette alle domande sono, globalmente, 849 su 970 e vi sono 25 studenti (il 26%) che rispondono esattamente a tutte le 10 domande finali; • dall’analisi delle risposte alle singole domande si vede come due di esse abbiano ottenuto risultati mediamente scarsi in tutti i gruppi: è facile associare ad esse le fasi della lezione che vanno modificate in senso migliorativo. tabella 2 1^ lezione Iniziale(1) Finale(2) dif (2-1) 396 849 media "casuale" 3,00 3,00 media effettiva 4,08 8,75 453 4,67 Giudizi degli studenti. Ho raccolto due tipi di valutazioni, un voto su scala 0 –10 (chiedendo di prendere come valore di riferimento 6 la lezione media tra tutti gli insegnamenti che gli studenti seguivano) e un giudizio analitico sulla lezione. Il voto medio alla prima lezione è stato 7,62. Tra i giudizi espressi, oltre a qualche osservazione su come migliorare alcune parti dei filmati – che sono mediamente piaciuti, anche se uno studente li ha giudicati un po’ dispersivi e qualcun altro non ha gradito tutti i brani musicali di sottofondo – ho verificato un diffuso consenso sulla parte sperimentale. 114 5.5.3 Descrizione della seconda lezione Nel secondo incontro si parte dalle osservazioni dell’elettrofisiologo bolognese Galvani e dalla diatriba con Volta e si percorre un breve, ma significativo periodo (dal 1790 al 1840) con il solito approccio storico-narrativo di base. Tra i principali argomenti trattati (per ulteriori dettagli si veda l’appendice IV): 1. L’elettricità animale e le possibili interpretazioni (Galvani, Beccaria) 2. Alessandro Volta (vita, invenzioni e scoperte) 3. La pila di Volta (semplici esperimenti) 4. La studio della pila di Volta: la scoperta di Oersted (1819-1820) 5. La scoperta di Romagnosi (1802) che aveva anticipato quella del danese 6. Uno strano personaggio: Andrè Maria Ampére 7. Un genio “pregreeniano219”: Georg Simon Ohm e la sua legge Per la seconda lezione ho utilizzato i metodi: • storico-umanistico e narrativo (ho raccontato mediante filmati alcuni momenti della vita di Galvani e Volta, sottolineando il successo dello scienziato italiano e l’invenzione della pila nata per dimostrare le proprie teorie). Ho posto l’attenzione su determinati aspetti umani (l’età matura – 55 anni – dello scienziato comasco nel momento della sua grande scoperta-invenzione, lo “scippo” della scoperta di Romagnosi220, storicamente attribuita ad Oersted, certi connotati buffi e geniali di Ampére ed Ohm); • ludico e creativo: anche qui, come nella prima lezione, non mancano gli aspetti ludici; in particolare il fumetto sulla diatriba tra Galvani e Volta ed un filmato sulla IV equazione di Maxwell221; • sperimentale: ho mostrato come la realizzazione di semplici pile sia facile e divertente (ho utilizzato, tra gli altri, patate, limoni, e monete); come l’esperienza di Oersted sia ripetibile da chiunque e come la verifica della legge di Ohm non sia tanto difficile; • pratico-pragmatico: le pile sono utilizzate da tutti. Ho mostrato come si possa far funzionare una calcolatrice con una nostra pila a patata (elettrodi di rame e magnesio); • collaborativo verticale: un’allieva del liceo Giordano Bruno ha accettato l’idea di realizzare un fumetto su Volta ed ha prodotto 8 vignette su un canovaccio che le avevo spedito, aggiungendo un proprio contributo personale. Mi ha rispedito il tutto. Ho ripassato i disegni a china, ne ho creati di nuovi. Il fumetto finale è costituito da vignette rettangolari (con rapporto tra base e altezza 4/3) facilmente “filmabili” mediante videocamera ed inseribili in un video VHS (con relativo montaggio ed inserimento di opportune tracce audio)222. Gli aspetti positivi di una tale collaborazione sono molteplici. Occorre conoscere le vite dei due personaggi, bisogna, poi, inserire gli episodi in un contesto storico (Napoleone Bonaparte nel 1801) sociale (Napoleone userà le pile di Volta come sgabelli per raggiungere i libri più inaccessibili e come portavasi: che significato e che utilità pratica poteva, infatti, avere la pila nel 1801 ?). Galvani è rappresentato con amici durante un convivio in cui si beve vino della zona di Bologna (il Pignoletto: ricerca enologica). Insieme alle bottiglie con le rane, il fisiologo bolognese, conserva bottiglie di Leida e bottiglie con rospi (dal latino bufo, onis: ricerca linguistica). Restando al latino le rane, inizialmente libere e felici, si gonfiano e commentano sul rapporto di maggioranza o minoranza con un bue (con allusione alla “Rana e il Bue” di 219 il termine è stato utilizzato da Lord Kelvin, fonte: www2.enel.it\home\enelandia\storia_nj\ http://www.unitn.it/unitn/numero30/fisico.html è la fonte (Università degli Studi di Trento) 221 tale argomento avrebbe dovuto essere trattato solo nel modulo delle telecomunicazioni, ma è stato anticipato per poter sperimentare la risposta degli studenti relativamente alla memorizzazione di una formula. 222 Per ulteriori indicazioni si veda l’appendice V 220 115 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici Fedro223). Da questo progetto scaturisce, spontaneamente e, direi, inevitabilmente, una unica cultura non frammenti di culture che, spesso, procedono parallele e non si intersecano. E’ fondamentale il condimento di tutto ciò: l’ironia e, quindi, l’approccio ludico. Descrizione della lezione. Vengono presentati filmati sui personaggi sopraccitati. Merita una breve analisi la parte sperimentale, in quanto evidenzia qualche spunto di un certo interesse. L’esperimento sulla pila. La tecnica è la seguente: riprendo con una videocamera posta a circa 40 cm dalla cattedra una piccola area (dimensioni di un foglio A3) in cui sono presenti una patata (o un limone) e due monete. Collego ad esse un multimetro e misuro la forza elettromotrice (circa 0,5 V): se necessario ricorro all’ausilio dello zoom per ingrandire qualche particolare. L’effetto sorpresa non è tanto nei diversi potenziali misurati, quanto nel fatto che con una sola patata o con un limone (ma anche con l’acqua minerale, che, poco prima avevo utilizzato per dissetarmi) riesco ad alimentare una calcolatrice (alla quale avevo tolto la pila) e ad eseguire operazioni aritmetiche. I metalli sono il rame ed il magnesio che garantiscono valori superiori ad 1,5 V. Ecco che, anche senza un multimetro, non è difficile costruirsi a casa una pila come quella di Volta. I due metalli sono reperibili da un idraulico come prodotti di scarto. Mi sembra anche interessante l’idea di utilizzare una videocamera connessa all’ingresso video di un TV224. Essa permette di superare l’inconveniente di laboratorio “effetto ressa” dovuto al raggrupparsi degli studenti che cercano di veder qualcosa accerchiando il tavolo da lavoro. Si evita anche la presenza di una lavagna luminosa, molto più limitata, tra l’altro di una videocamera. Volendo (cosa che io non ho fatto) si può registrare l’esperimento mentre lo si effettua. Quanto alla facilità d’uso, non vedo particolari problemi. L’esperimento di Oersted-Romagnosi. Racconto l’esperienza di Oersted, avvenuta tra la fine del 1819 e l’inizio del 1820, mi dilungo nei particolari e nella casualità della scoperta. Racconto come il danese stesse preparando una relazione sulla pila di Volta e come avesse notato, avendo nel proprio laboratorio delle bussole, che l’ago di alcune di esse deviava quando si chiudeva il circuito. Colpo di scena! Ben 18 anni prima un giurista italiano, Gian Domenico Romagnosi, aveva effettuato la stessa scoperta a Innsbruck e pubblicato un articolo scientifico sul Gazzettino di Trento225. Spiego come nel 1830 lo stesso Oersted riconosca la paternità della scoperta - alla quale era pervenuto senza alcun plagio - all’italiano. Mostrerò poi un semplicissimo esperimento: la solita pila da 4,5 V alimenta un filo di lega di stagno (quello usato per saldare a stagno, appunto). Sotto il filo pongo una bussola (di infima qualità) avendo cura che l’ago sia parallelo al filo. Poi collego il capo lasciato libero alla pila (realizzo un corto circuito) e tutti vedono come l’ago si porti in posizione perpendicolare al filo percorso da corrente. Inverto la polarità e anche l’ago ruota di 180 gradi. Riprendo il tutto con la videocamera, ingrandendo sulla bussola. Questo esperimento è realizzabile da chiunque (si può usare un filo di qualsiasi tipo, per esempio di rame, una pila ed una bussola dal costo complessivo inferiore ai 5 ¼ HSSXU PRVWU fenomeno molto importante sia storicamente che tecnicamente. In questa seconda lezione ho l’occasione per approfondire un aspetto metrologico rilevante: la scrittura della unità di misura. 223 Per la favola ho utilizzato i testi Alberto e Jolanda Giacone Dario Fogliato, Insula nova, Aiace, Torino, 1973 ed Esopo, Favole, BUR, Milano, 2000 224 O mediante opportuni connettori di facile reperibilità all’ingresso “scart” 225 http://www.unitn.it/unitn/numero30/fisico.html è la fonte (Università degli Studi di Trento) 116 Un video scolastico226 presenta la legge di Ohm ed introduce le scritture delle unità (ahimè errate!). Non dico nulla e, anzi, presento la correzione – pure sbagliata - suggerita da un notissimo word processor227. La terza domanda del questionario, infatti, chiedeva quale fosse la corretta scrittura di 10 volt (opzioni 10 Volt, 10 volts, 10 Volts, 10 volt). Non senza una vena di ilarità collettiva mostro quanto sia sbagliato il suggerimento del correttore ortografico e propongo la soluzione esatta, generalizzandola ad altre unità per fissare meglio la convenzione internazionale. 5.5.4 Alcuni risultati relativi alla seconda lezione Per fornire una valutazione della lezione ho seguito i tre metodi descritti nel §5.5.1 Valutazione soggettiva. In media i 6 incontri relativi alla seconda lezione hanno avuto una partecipazione attiva ed interessata da parte dei vari gruppi. Come dimostrano anche i giudizi espressi dalla maggior parte degli studenti vi è stato un significativo gradimento degli esperimenti e dei filmati. Risultati dei questionari. Dall’analisi globale del campione (59 studenti) attraverso i due questionari si ottiene quanto espresso nella tabella 3: • la media iniziale è più bassa della media “casuale” il che indica la scarsa o nulla conoscenza degli argomenti. Il valore 2,15 non è molto lontano dal valore “casuale” 2,5; • il risultato finale con una media di 8,21 risposte corrette su 10 può essere considerato soddisfacente, anche se migliorabile; è leggermente inferiore a quello ottenuto nella prima lezione; • le risposte corrette alle domande sono, globalmente, 484 su 590 e vi sono 15 studenti (il 25%) che rispondono esattamente a tutte le 10 domande finali; tabella 3 2^ lezione Iniziale(1) Finale(2) dif (2-1) 127 484 media "casuale" 2,5 2,5 media effettiva 2,15 8,21 357 6,06 Giudizi degli studenti. Il voto medio alla seconda lezione è stato 7,48. 226 prestatomi dal CE.SE.DI. di via Gaudenzio Ferrari, 1, Torino : Alotto, Boggione, Mangiantini Elettrotecnica 2. “La legge di Ohm” codice 32012, 1995 227 tale word processor presenta una poco vistosa ma assai antipatica caratteristica (stigmatizzata da un comico veneto, Natalino Balasso, cabarettista di Zelig, trasmissione molto nota ai ragazzi): il correttore automatico. Tale correttore oltre a suggerire “scorrettamente”, se non viene almeno in parte disabilitato corregge molti nomi propri e crea situazioni, francamente, imbarazzanti (nomi di fisici storpiati): un questionario distribuito ad un gruppo di studenti (il primo gruppo) riportava Romagnoli al posto di Romagnosi. Sono certo che vi saranno presto illustri vittime di simili iniziative da parte del programma “Professional”. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 117 5.5.5 Descrizione della terza e della quarta lezione In queste lezioni ho fornito informazioni teoriche e pratiche sull’elettricità domestica, ho presentato alcuni aspetti importanti legati alla sicurezza non senza demolire consolidati luoghi comuni (presenti persino in testi di fisica228). Ho sfruttato appieno le competenze acquisite dal corso specialistico seguito al Politecnico “Tecnica della sicurezza nelle applicazioni elettriche”, tenuto dal prof. Vito Carrescia, cercando di dare informazioni precise anche se semplificate sui pericoli connessi all’uso di dispositivi elettrici ed elettronici e su quegli accorgimenti da adottare per non mettere a rischio la propria incolumità o quella dei propri cari. L’obiettivo principale era verificare la risposta degli studenti alle tecniche didattiche utilizzate. Ho trattato i seguenti argomenti principali229: 1. infortuni elettrici in Italia, 2. aspetti legislativi in materia di sicurezza (codice civile, penale, norme CEI, legge 46/90), 3. definizioni matematiche di sicurezza, di rischio e di pericolo, 4. causa di forza maggiore e caso fortuito, 5. rischio accettabile, punibilità, errore umano, 6. effetti della corrente sul corpo umano (arresto della respirazione, tetanizzazione, fibrillazione ventricolare, ustioni - con relativa legge di Joule - ) 7. contatti diretti ed indiretti, 8. apparecchi di classe I, II e III, 9. interruttore differenziale (con relativa curva di intervento, in appendice VII230) 10. interruttore magnetotermico, 11. comportamento da seguire in casa (sostituzione spina, tripla, lampadina, ecc...). 12. circuito equivalente in caso di contatto diretto e indiretto (terra e differenziale), 13. demolizione del mito della “buona terra” (equivalente Thevenin), 14. marchi CE e marchi di qualità, 15. norme comportamentali di primo soccorso. Approcci utilizzati. Per queste due lezioni, relative alla sicurezza elettrica, ho completamente abbandonato il metodo storico-narrativo ed ho utilizzato molto meno anche quello ludico, per sfruttare gli approcci sperimentale e pratico-pragmatico, oltre a quello tradizionale. Gli argomenti erano proposti con brevi filmati VHS realizzati riversando su videocassetta elaborazioni ottenute con PowerPoint®, contenenti testo, musica di sottofondo, grafici, fotografie, e alcune brevi videoclip sul rischio elettrico e sulla fibrillazione ventricolare. Tale tecnica è stata sviluppata con un preciso intento: poter creare filmati con un personal computer non dotato di scheda di acquisizione video. Una scelta siffatta poteva esser utile agli insegnanti sia per ragioni legate ai costi sia per praticità e semplicità sia in prospettiva di eventuali collaborazioni (si possono inserire e togliere parti della presentazione molto agevolmente). 228 Ad es. Ugo Amaldi, La fisica per i licei scientifici, III volume, Zanichelli, Bologna, 1999 pag. 144 ho proposto i questionari nella terza all’inizio (destruens) e alla fine della quarta (construens): questa diversa metodologia si è resa necessaria in quanto nei primi due licei, sia per la lezione più impegnativa, sia per una valutazione troppo stringente dei tempi, non sono stato in grado di terminare tutto il programma e, conseguentemente, proporre le domande. Ho proseguito con un riepilogo, nella lezione successiva e ho dato maggior spazio a domande ed esperimenti 230 da Vito Carrescia, Fondamenti di sicurezza elettrica. L’immagine è stata adattata e colorata opportunamente. 229 118 Il vantaggio offerto risiede nella semplicità e facilità d’uso di videoregistratore e TV, sempre presenti in una scuola e nella maggior parte delle abitazioni, rispetto al computer portatile necessario per mostrare una presentazione di quel genere. I filmati avevano un sottofondo audio (per la musica e per la voce) ed erano indipendenti dall’intervento esterno. Naturalmente occorreva calibrare in modo adeguato i tempi delle slide, anche se si poteva interrompere e mettere in pausa il videoregistratore in qualsiasi momento. Alcuni argomenti sono stati ulteriormente illustrati mediante lezione frontale. Ho dedicato ampio spazio al laboratorio mostrando oggetti di uso comune: prese, spine, cavi, apparecchiature, a norma e non a norma (e perché), interruttore magnetotermico (sezionato e mostrato) e interruttore differenziale (sezionato e mostrato durante un intervento determinato da guasto simulato). 5.5.6 Alcuni risultati relativi alla terza e alla quarta lezione Per fornire una valutazione della lezione ho seguito i tre metodi descritti nel §5.5.1 Valutazione soggettiva. Gli incontri relativi alla terza lezione hanno avuto una partecipazione ridotta a causa di varie defezioni. Inoltre, dal momento che l’analisi si basava sul confronto tra i risultati del test iniziale (terza lezione) e quello finale (quarta lezione) una buona parte di questionari sono stati esclusi. L’argomento ha suscitato notevole interesse, non solo tra gli studenti, ma anche tra quegli insegnanti che assistevano alle lezioni, tuttavia, come vedremo, la semplificazione non è stata sempre adeguata, ed i concetti messi in gioco sono risultati troppo complessi. Ero consapevole di introdurre aspetti rilevanti, non di rado sconosciuti agli stessi docenti e non prevedevo una comprensione completa: alcuni argomenti dovevano essere semplicemente toccati. Dalle domande rivoltemi si poteva ipotizzare un interesse che andava oltre la lezione scolastica: questo elemento, certamente positivo, confermava le ipotesi sull’approccio praticopragmatico. Risultati dei questionari. Dall’analisi globale del campione utile (23 studenti) attraverso i due questionari si ottiene quanto espresso nella tabella 4: • la media iniziale è più alta della media “casuale” il che indica la conoscenza di alcuni argomenti. Il valore 3,43 non è molto lontano dal valore “casuale” 3,06; • il risultato finale con una media di 5,94 risposte corrette su 10 non può essere considerato soddisfacente, in quanto inferiore ai precedenti; • non vi sono studenti che rispondono esattamente a tutte le 10 domande finali. 3-4^ lezione media "casuale" media effettiva tabella 4 Iniziale(1) Finale(2) 71 123 3,06 3,06 3,43 5,94 dif (2-1) 52 2,51 Giudizi degli studenti. Il voto medio alla terza lezione è stato 6,71. Le domande trattavano argomenti che difficilmente potevano essere noti. Le risposte iniziali attese dovevano essere piuttosto casuali o, casomai, errate se relative a pregiudizi e luoghi comuni. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 119 Se si analizzano le risposte più interessanti si evidenzia, per le prime 7 domande, risultati simili (in media 7,1 studenti su 23 rispondono correttamente al test iniziale, 14,7 al test finale). La domanda numero 8 (sul conduttore di terra) ottiene 12 (inizio) e 17 (fine) risposte corrette. L’ultima domanda, invece, ottiene 11 risposte corrette all’inizio e soltanto 3 alla fine: non ha per nulla ottenuto l’effetto desiderato; è stata mal posta ed è risultata ambigua. E’ interessante valutarla nel dettaglio: “Il miglior sistema per proteggerci dai pericoli della corrente è avere un interruttore salvavita ed una buona messa a terra con resistenza molto bassa (inferiore a 20 ohm)”. La risposta è “falso”. Durante la lezione ho evidenziato (senza riuscirvi completamente, forse) come la sicurezza sia legata ad una serie di comportamenti corretti, soprattutto riferiti alla conoscenza del funzionamento di certi apparati e delle relative protezioni. Allora il miglior modo per proteggerci non è quello di affidarci (ciecamente) alla tecnologia senza comprenderla, ma piuttosto quello di tenere un comportamento consapevole avendo chiari i rischi di fronte ai quali ci si può trovare. Probabilmente durante le mie spiegazioni non ho sviluppato a sufficienza il concetto di evoluzione della “sicurezza accettabile”, legato al miglioramento del tenore di vita e al fatto che un rischio sia imposto o scelto liberamente. I famosi 20 ohm, retaggio di un D.P.R. del 1955, periodo in cui non erano ancora diffusi gli interruttori differenziali, sono oggi ritenuti assolutamente privi di senso (una terra di basso valore ohmico, da sola, garantisce ben poco, “coordinata” con un interruttore differenziale può essere di valore ohmico decisamente più alto e più facile da realizzare). Altro aspetto che non ho - in tutta evidenza – sufficientemente chiarito, nonostante i filmati e le spiegazioni frontali, riguarda un’altra osservazione relativa all’uso intelligente e consapevole delle apparecchiature: avere (cioè possedere) un interruttore differenziale e lasciarlo “inattivo” per anni può portare ad un rischio grave: dovendo intervenire repentinamente (con tempi dell’ordine di decimi di secondo o anche meno) potrebbe non farlo. Ecco che il significato si sposta sulle norme di corretta manutenzione (intervenire sul pulsante di test ogni 2-3 mesi). Infine ho mostrato come l’interruttore differenziale ad onta del nome “salvavita” o “casasicura”231, non è stato progettato per proteggerci nei confronti dei contatti diretti, né poteva esserlo! Di fronte a questo genere di “pericoli della corrente” tale dispositivo non ci protegge affatto. La giustificazione di una domanda posta in quei termini non mi esonera dal formulare la considerazione che, in ogni caso, l’effetto non è stato quello sperato (solo 3 su 23 hanno risposto correttamente): può essere didatticamente molto interessante scoprirlo subito ed intervenire. 5.6 Alcuni giudizi degli studenti Ho posto due domande agli studenti presenti durante l’ultimo incontro: Come sono le vostre lezioni di fisica? Come valuti il modulo didattico che si è concluso? Vediamo una breve sintesi dei commenti (scritti) che ho raccolto. Rispetto alla prima domanda ecco le principali osservazioni: • L’ideale sarebbe poter verificare sperimentalmente tutte le leggi fisiche • Le lezioni in laboratorio sembrano scollegate dalla teoria. Poi l’elaborazione dei dati avviene con programmi obsoleti (QPRO) 231 Marchi registrati rispettivamente della B-Ticino e della Ave 120 • • • E’ molto positivo andare in laboratorio. Le lezioni in classe sono un po’ pesanti, poco collegate ad esperienze quotidiane, poco coinvolgenti e molto statiche. I libri non sono adeguati alle spiegazioni fornite. Si utilizza poco la capacità di approfondimento e analisi dei fenomeni fisici reali degli studenti Le spiegazioni di fisica sono noiose Occorre notare che la partecipazione ai moduli didattici è avvenuta soprattutto grazie all’intervento di insegnanti interessati alle attività di laboratorio. Rispetto al secondo quesito ecco una selezione di risposte. Valentina F. Il “corso” mi è piaciuto abbastanza, ma ha voluto fornire nozioni e non concetti resi chiari con l’uso di analogie. Erika B. Ho apprezzato soprattutto l’approccio ludico. Sara T. Il corso è stato interessante perché ha reso in modo simpatico aspetti della fisica poco avvincenti. Alessia I. Corso avvincente ed innovativo. Cristina P Corso interessante. Riccardo F. Bello il progetto. Occorre evidenziare meglio il nucleo essenziale. Prolissa la parte sulla sicurezza elettrica. Federica P. A parte alcuni aspetti migliorabili soprattutto nelle ultime due lezioni, il corso mi è piaciuto molto soprattutto per gli esperimenti e per i filmati 5.7 Conclusioni La realizzazione dei moduli sperimentali ha richiesto molto tempo, l’acquisizione di materiali e apparecchiature e l’apprendimento di tecniche per il video-montaggio. La fase più impegnativa è stata quella relativa alla raccolta delle adesioni degli studenti liceali. Una volta iniziati gli incontri mi sono trovato di fronte alla parte più interessante dell’esperimento: la verifica dei possibili approcci didattici. Ho constatato che tenere una lezione a 20 o 30 ragazzi è più difficile di quanto possa sembrare sia per le difficoltà intrinseche nell’esporre i vari argomenti sia per la gestione di qualche soggetto disturbante. Il fatto che, per poter apprezzare le qualità di un insegnante occorra mettersi nei suoi panni, mi ha fatto pensare all’approccio collaborativo descritto nel §4.7.4.1 ove il docente fa lezione ai migliori e questi fanno da “maestrini” agli altri compagni: potrebbe essere un’esperienza utile per gli studenti. Per me, sicuramente, è stato così. Per quanto riguarda il materiale prodotto vi sono ampi margini di miglioramento, anche se, qua e là, ho toccato buoni livelli. Più che soddisfacenti sono gli esperimenti e la tecnica per riprenderli. Una considerazione importante va fatta in merito all’approccio frontale: mi sono trovato, un paio di volte, ad essere impacciato e poco brillante, e questo ha influito negativamente sulla lezione. In definitiva sia i docenti (quando assistevano alle lezioni) sia i discenti si sono mostrati benevoli e ben disposti verso questo genere di iniziative e non sono mancate le richieste di proseguire con ulteriori incontri. Anche quei gruppi di studenti che non hanno partecipato all’ultima lezione si sono scusati dell’accaduto e hanno spiegato le ragioni del loro comportamento, telefonandomi o scrivendomi alcune E-mail. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 121 Conclusioni Potremmo dividere l’intero lavoro in 3 parti e valutare, in sintesi, i risultati ottenuti e le prospettive per possibili sviluppi futuri. Le indagini sulle competenze dello studente liceale, attraverso statistiche di ragionevole 1. fondatezza (Istat, Censis, Eurispes, Doxa, ecc.), un’analisi dei test di ingresso al Politecnico di Torino per gli anni 2000 e 2001 “incrociata” con gli esiti di un gruppo di studenti agli esami di Fisica I e Fisica II, ed infine un questionario, di nostra realizzazione, somministrato a quasi 1400 studenti prossimi alla maturità scientifica, ci hanno garantito informazioni non contraddittorie, seppure necessariamente limitate. Non pare un luogo comune affermare che tali competenze, perlomeno rispetto alle attese, sono diminuite, soprattutto per quanto riguarda la cultura scientifica ed in particolare la Fisica. D’altro canto, gli studenti che appaiono più avvantaggiati, ovvero i giovani di sesso maschile, provenienti dai licei scientifici, risultano essere meno motivati dei colleghi dei licei classici e degli istituti tecnici e delle colleghe femmine. Di fatto, ed i risultati agli esami di Fisica sembrano confermarlo, non si constatano significative differenze tra coloro che provengono da un liceo scientifico o da un’altra scuola superiore. Sarebbe certamente interessante sviluppare un’indagine che confermasse, o smentisse, la tesi di Gabriele Cecchi, secondo la quale l’efficacia e la consapevolezza del ciclo di apprendimento risulterebbero essere determinanti più del bagaglio di conoscenze di base che lo studente si porta dietro dalle scuole medie superiori. In ogni caso, varrebbe la pena prendere in considerazione il “ciclo di apprendimento” e le metodologie di studio, assieme ad un’analisi delle motivazioni che spingono, con sempre minor forza, a dire il vero, i giovani liceali ad iscriversi ad Ingegneria o ad altre facoltà scientifiche. Le conoscenze di base, soprattutto in Fisica, dall’analisi delle risposte fornite dagli studenti liceali prossimi alla maturità e dai test d’ingresso, paiono limitate ed insufficienti. Anziché ricorrere ad uno o più interventi di recupero, all’interno delle Università, potrebbe essere più efficace e più razionale intervenire prima che gli studenti escano dagli istituti superiori, fornendo quel bagaglio minimo di informazioni e competenze adeguate per proseguire più agevolmente gli studi nelle facoltà scientifiche, ovvero per vivere con una maggiore consapevolezza nella società attuale. L’analisi teorica di possibili approcci didattici utili per un miglioramento delle loro 2. competenze scientifiche ci ha portato ad analizzare le teorie sull’apprendimento e sulle “tecnologie dell’educazione”. Con umiltà e senza voler invadere i campi di altri specialisti abbiamo azzardato alcune ipotesi suffragate da ampia bibliografia e sperimentazione sul campo. 122 Consapevoli degli strumenti e dei molti “media” che l’elettronica e l’informatica ci hanno messo a disposizione, abbiamo preso in considerazione 7 possibili approcci didattici, valutandone le possibili applicazioni nella didattica della Fisica. I nostri interventi, focalizzati soprattutto nel triennio dei licei scientifici, avrebbero dovuto, in sintesi, porsi come obiettivi: • l’incremento della motivazione e dell’interesse per la fisica, sollecitando quegli aspetti e quelle modalità più adatte e più vicine al mondo adolescenziale; • il miglioramento della comprensione delle macchine d’uso quotidiano (apparati per telecomunicazioni, computer, ecc.) soprattutto per quanto riguarda i principi fisici; • lo “smantellamento” di quel bagaglio di concezioni erronee che ostacola un razionale e corretto approccio alle discipline scientifiche. I vari metodi analizzati, per strade diverse e con procedimenti di volta in volta differenti, avrebbero dovuto far convergere lo studente verso uno studio quantitativo più consapevole dei fenomeni fisici. I 7 approcci didattici (storico-umanistico, sperimentale, pragmatico, collaborativo, creativo, “parascientifico”e interdisciplinare) non potevano esaurire il panorama dei metodi educativi, ma parevano particolarmente adatti, ad una prima analisi, per raggiungere i nostri obiettivi e preparare un humus più fertile per i docenti universitari, i quali avrebbero potuto seminare con migliori rendimenti e con benefici collettivi. La nostra idea era relativamente semplice: si trattava di prevenire un fenomeno prima che divenisse troppo esteso, almeno nel capoluogo piemontese, anziché intervenire (soltanto) dopo, con corsi di recupero di vario tipo, alleggerimenti dei programmi, ulteriori riduzioni dei carichi didattici, ecc. 3. La prova sul campo di tali procedure, con una prima valutazione delle medesime, costituiva l’ultimo obiettivo in senso logico e cronologico, ma il primo in ordine di importanza e di affinità al nostro campo di competenza. Si è trattato di sviluppare aspetti della fisica dell’elettrostatica e dell’elettromagnetismo mettendo in gioco le competenze e il metodo di lavoro dell’ingegnere elettronico, realizzando moduli sperimentali nei licei scientifici di Torino. Le difficoltà non sono mancate soprattutto nell’approccio iniziale con i dirigenti scolastici e con i docenti. Abbiamo dovuto limitare i moduli sperimentali da tre ad uno, sviluppando il tema “Elettricità nella vita quotidiana” e lasciando sulla carta il secondo ed il terzo progetto (“Le telecomunicazioni” e “Il computer ed internet”). Il programma, pur con tutti i limiti di ogni “prototipo” ha dato buoni risultati nel presente, prefigurando ottime prospettive future. In definitiva sia i docenti che hanno assistito alle lezioni sia i discenti hanno mostrato di gradire l’iniziativa e non sono mancate le richieste di proseguire con ulteriori “laboratori sperimentali”. Riunioni e colloqui preliminari a parte, le lezioni hanno coperto 21 incontri per un totale di oltre 40 ore. Sono stati realizzati 11 brevi filmati per una durata complessiva di circa 130 minuti, tutti disponibili in formato sorgente, modificabili e migliorabili. In conclusione, pur non avendo dimostrato quale fosse la reale efficacia delle strategie didattiche adottate, pur non avendo aperto una strada di sicura validità, abbiamo ottenuto consensi e dischiuso una breccia verso la collaborazione con alcuni (tra i migliori) insegnanti di fisica dei licei scientifici torinesi. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 123 APPENDICE I Domande di Fisica o di "cultura fisico-scientifica" D1. Oggi viviamo in una società in cui le telecomunicazioni hanno una importanza enorme. Tra le invenzioni più importanti della storia dell’uomo vi è, certamente, la radio. Ma chi l’ha inventata ? A. B. C. D. E. F. G. H. Henry Bequerel ed i coniugi Pierre e Marie Curie che meritarono un Nobel nel 1903 James Clerk Maxwell intorno al 1905 Enrico Fermi negli anni 1909-1910 Guglielmo Marconi tra il 1895 ed il 1901 Benjamin Thompson nei laboratori Bell tra il 1915 ed il 1918 Heinrich Rudolf Hertz tra il 1913 e il 1915 Cecil Frank Powell nel 1901' Nessuno dei precedenti. E' stata inventata da una équipe americana nel 1901 Commento: La risposta corretta, la D, dava volutamente un fascia di alcuni anni. Il primo brevetto di Marconi era del 1896 (regalato al governo italiano che non lo prese in considerazione !). La prima trasmissione oltreoceano è del dicembre 1901. Tutte le altre risposte contengono inesattezze. A. Henry Bequerel ed i coniugi Pierre e Marie Curie ebbero un Nobel nel 1903, ma per la scoperta della radioattività naturale di radio e polonio. B. Maxwell morì a Cambridge nel 1879. C. Fermi era nato nel 1901. E. Benjamin Thomson morì nel 1814. F. Hertz morì nel 1894. G. Powell Cecil Franck nacque nel 1903. H. Nessuna équipe americana, bensì un italiano (di madre inglese) fu l’inventore della radio! Naturalmente ci si potrebbe chiedere chi, tra gli studenti, poteva sapere che Hertz e Maxwell sono morti prima del 1900... D2. Individua l'unica affermazione falsa tra le seguenti: A. Un campo magnetico variabile crea un campo elettrico B. Un campo elettrico variabile crea un campo magnetico C. Le onde elettromagnetiche sono trasversali e la loro velocità di propagazione nel vuoto è uguale a quella della luce D. L' intensità del campo elettrico si misura in V/m (volt al metro) E. L' intensità del ca mpo magnetico si misurava in F/m (farad al metro) F. L' intensità del campo magnetico nel S.I. oggi si misura in tesla Commento: Questa domanda benché presenti 6 possibili risposte dovrebbe far capire se i maturandi hanno una minima idea di cosa siano campo elettrico e magnetico ed un’onda elettromagnetica. Le risposte D, E, F sono di tipo metrologico. Tali quesiti vengono proposti regolarmente nei test di ingresso al Politecnico. Si veda ad esempio il D67232 (il newton) del 1999 o il D90 (pascal) del 2000 o il D58 (varie unità del S.I. tra cui proprio il farad!) del 2001. Ovviamente, all’epoca del questionario, nel maggio 2000, non potevo conoscere i test di ingresso del settembre 2000 e del 2001, pertanto, a posteriori, ho verificato una certa coerenza delle mie domande con i test proposti dalla Commissione di esperti di 19 università italiane233. 232 233 con D67 intendo la domanda numero 67 della prova di ammissione al primo anno della Facoltà di Ingegneria tra cui i Politecnici di Torino e Milano, le Università di Bologna, Firenze, Napoli, Roma “La Sapienza” 124 D3. Individua l'unica affermazione vera tra le seguenti: A. La corrente elettrica si misura in coulomb B. La tensione elettrica si misura in volt, nome che deriva dal fisico americano Brian D.Volt C. La corrente di 1 coulomb equivale al passaggio di 1 ampere in 1 secondo D. L'unità di misura della resistenza elettrica è l'ohm e dell'intensità di corrente l'ampere E. La legge di Coulomb stabilisce che V = R I Commento: vale quanto detto per la precedente domanda. D4. Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false . In caso di dubbio seleziona la voce NON SO. V F Non so A. La corrente elettrica nelle nostre case, anche se può costituire un pericolo per la salute, non è mai mortale B. Gli impianti elettrici realizzati negli ultimi anni, con il dispositivo differenziale (salvavita), sono assolutamente sicuri e non comportano rischi per le persone C. Una tensione di 10.000 volt può essere mortale, mentre una di 120 volt è innocua D5. Una corrente continua a parità di valore è più pericolosa di una corrente alternata E. Le nostre pile derivano tutte da quella inventata dal fisico italiano Volta e presentata a Napoleone Bonaparte F. Il contatore presente nelle nostre case misura l'energia elettrica che consumiamo G. Le spine degli apparecchi elettrici debbono avere sempre lo spinotto centrale relativo alla "terra", altrimenti, tali apparecchi, possono essere pericolosi H. Il dispositivo differenziale in un appartamento può anche non essere presente purché l'impianto sia fatto bene e vi sia una buona messa a terra Commento: qui si incontrano una serie di quesiti vero/falso, qualcuno decisamente complesso e fuori programma, come ad esempio gli ultimi due. Non solo, ma questa volta persino i più studiosi avrebbero avuto vita difficile, in quanto l’argomento terra e differenziale è (ingiustamente) poco noto ed il testo di Fisica più diffuso nei licei, l’Amaldi, inciampa gravemente sull’argomento234. Il tema doveva essere ampiamente trattato nei moduli sperimentali (e così è stato) ed era interessante verificare se, anche attraverso altri canali di informazione, tali conoscenze fossero, in qualche caso, note. Altri quesiti sono più canonici, come il C o l’F. Nei test di ingresso del 1999 , il quesito D68 affronta il problema della folgorazione e il D59 del 2000 è relativo a potenza elettrica ed energia. Analizziamo i singoli quesiti. Le risposte che seguono sono in parte (ho tagliato alcuni aspetti, per brevità) quelle spedite per posta tradizionale o per posta elettronica ai vari licei tra l’8 ed il 12 giugno 2000, affinché fossero esposte nelle bacheche e si concludesse il ciclo domande (questionario) - risposte corrette. Credo sia interessante analizzarle brevemente. 234 si veda Ugo Amaldi, La fisica per i licei scientifici, IV edizione Zanichelli, Bologna, marzo 1999. A pag. 143-144 gli autori affrontano l’argomento “I pericoli dell’energia elettrica” e sostengono: «Gli elettrodomestici con rivestimento metallico utilizzano spine a tre poli, il cui terzo polo collega il terzo morsetto della presa con il rivestimento. Se si accumula un eccesso di carica sul rivestimento, essa viene dispersa lungo l’impianto di terra che ha bassissima resistenza verso il suolo (qualche ohm) e che quindi protegge le persone dai contatti indiretti. Infatti la resistenza del corpo umano e quella dell’impianto di terra sono collegate in parallelo e la corrente passa in gran parte attraverso l’impianto di terra, che ha resistenza molto piccola.» L’errore dell’Amaldi consiste nel ritenere che una bassa resistenza di terra (diciamo 10 ohm) protegga le persone dai pericoli di un contatto indiretto. Questo, in generale, è falso. E’ sufficiente l’analisi del circuito equivalente per rendersene conto. Purtroppo questa convinzione errata è largamente diffusa. Si veda infatti “Protezione contro i contatti indiretti nei sistemi TT” dal testo Fondamenti di sicurezza elettrica. Valutazione dei rischi e analisi dei sistemi di protezione, Hoepli, Milano, 1991 VII edizione del Prof. Ing. Vito Carrescia pag. 97 e seguenti. 125 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici A. Falso. La corrente elettrica nelle nostre case, può essere mortale: in Italia avvengono mediamente 400 infortuni mortali all’anno per elettrocuzione (cioè per il passaggio della corrente elettrica nel nostro corpo) che rappresenta più del doppio della media europea di decessi dovuti ad infortuni elettrici per milione di residenti235. Si tenga conto che il 4-5% degli infortuni da elettricità ha esito mortale (questa percentuale è circa 30 volte maggiore di quella corrispondente all’insieme degli infortuni non elettrici!). La maggior parte degli infortuni domestici avviene in bagno. B. Falso. La sicurezza assoluta non esiste236. Gli impianti realizzati a norma di legge (con dispositivo differenziale e messa a terra) danno un livello di sicurezza “accettabile” per i contatti indiretti (essenzialmente dovuti a guasti delle apparecchiature), mentre nei confronti dei contatti diretti (in parole povere, chi tocca entrambi i fili conduttori), il nostro corpo si comporta come un utilizzatore (una lampadina, per esempio) e viene attraversato da correnti che possono essere mortali. Il contatto diretto è, tuttavia, dovuto a grave ed incosciente disattenzione o ad una grave ignoranza del pericolo. C. Falso. Anche 120 V possono bastare. Non è, infatti, solo un problema di tensione elettrica, ma di corrente. Se la parte del nostro corpo che viene a contatto con un generatore di tensione presenta una resistenza “bassa”, la corrente che fluirà nel nostro corpo sarà sufficientemente pericolosa e, persino, mortale. D. Falso. Una tra le correnti più pericolose è la nostra, a frequenza 50 Hz. Le correnti continue e quelle con frequenza superiore ai 10 kHz sono meno pericolose. Uno dei più gravi rischi di morte è connesso al fatto che il nostro miocardio (cuore) è governato da impulsi elettrici; una corrente relativamente piccola (pochi millesimi di ampere) può “far perdere il ritmo”. Il cuore, allora, non è più in grado di pompare sangue e vibra senza più riuscire a riprendere il normale battito (ho semplificato il concetto di fibrillazione ventricolare). In questi casi, si può tentare il massaggio cardiaco, ma solo con un defibrillatore (presente negli ospedali e in alcune unità mobili di soccorso) che dà una scarica elettrica violenta, si hanno concrete speranze di salvare l’infortunato. E. Vero. Alessandro Volta è l’inventore della pila. La presentò a Napoleone Bonaparte a Parigi nel 1801. In seguito (1810) venne, anche per questo, nominato Conte del Regno d’Italia. Volta è autore di numerose altre invenzioni (elettroforo, elettroscopio a condensatore, e persino una specie di pistola !). Si dedicò allo studio dei gas: fu Volta ad identificare, per primo, il metano ! F. Vero. Il contatore misura l’energia elettrica che consumiamo: utilizza l’unità kWh (kW per ora). Il joule è invece l’unità che andrebbe utilizzata per ogni forma di energia. 1 kWh corrisponde a 1000 W X 3600 s 3,6 MJ (3,6 megajoule). G. Falso. Vi sono molti apparecchi (rasoi elettrici, phon, televisori, …) di classe II: tali apparecchi raggiungono un livello accettabile di sicurezza avendo un isolamento elettrico doppio, anziché semplice. H. Il dispositivo differenziale in un appartamento deve essere presente. Nei nuovi edifici occorre una messa a terra “coordinata” con il differenziale: solo i soggetti abilitati dalla legge 46/90 possono eseguire impianti a norma e rilasciare una opportuna certificazione. E’ completamente errata l’idea che una buona messa a terra sia sufficiente a garantire un adeguato livello di sicurezza. D6. Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false . In caso di dubbio seleziona V la voce NON SO. F Non so A. E' possibile trasformare integralmente lavoro meccanico in calore B. La soda caustica (Na OH) è un pericoloso acido C. Il pH indica la concentrazione di "ioni idrogeno" in una soluzione D. La candeggina è una soluzione acquosa che contiene ipoclorito di sodio (Na Cl O) Commento: anche queste domande si ritrovano nei quesiti per l’ammissione al Politecnico. Il secondo principio della termodinamica compare nella D52 del 2000 e nella D55 si affronta il concetto di calore. Sono frequenti le domande di chimica (D66, D70 e D89 del 2000, D54, D59, D64, D70 del 2001) sicuramente più complesse della B. 235 Fonte “Fondamenti di Sicurezza Elettrica” Hoepli edizione 1991 del Prof. Ing. Vito Carrescia. La fonte non è recentissima, ma comunque significativa. 236 Il tema della “sicurezza assoluta” è oltremodo interessante e meriterebbe un minimo di spazio nelle scuole. Ho affrontato l’argomento nei moduli didattici, definendo cosa si doveva intendere per sicurezza, rischio, pericolo, in senso matematico. 126 Una domanda sulla conoscenza – anche più approfondita – del pH è oggetto del quesito D87 del 2001. D7. Esercizio. Una lampadina a filamento da 100 W, alimentata con 220 V, è percorsa da una corrente di: A. Il calcolo è I = 220/100 =2,2 A B. Il calcolo è I = 220 x 100 = 22 kA C. Il calcolo è I = 100/220 = 0,454 A D. Non sono in grado di rispondere alla domanda. E. Non si può rispondere alla domanda. Manca il dato sulla resistenza elettrica. F. Una lampadina da 100 W deve essere alimentata a 100 V, altrimenti si brucia. Commento: problemi analoghi sono proposti nei test di ingresso del 2000 e del 2001 (domande D60 e D57, rispettivamente) D8. Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false . In caso di dubbio seleziona la voce NON SO. V F Non so A. Il transistor è un dispositivo realizzato con materiali semiconduttori e può servire per "regolare" l'intensità di corrente B. I microprocessori nei computer sono costituiti da migliaia di transistor C. Senza l'invenzione del transistor noi non avremmo computer portatili come quelli attuali. I personal computer ed i telefoni cellulari sarebbero molto più grandi e costosi D. Il transistor può essere realizzato con elementi tetravalenti come il germanio e il silicio E. William Shockley è tra gli inventori del transistor nel 1947 e ha meritato un premio Nobel nel 1956 Commento: L’ipotesi di partenza era verificare se i ragazzi conoscevano, anche molto vagamente, il transistor. Molti testi di fisica del V anno ne parlano ed è un argomento del quale gli appassionati di elettronica e di informatica dovevano conoscere qualche dettaglio. Le 5 domande sono sfumate proprio per valutare il grado di conoscenza del componente. Ovviamente, era previsto per il dispositivo, e non poteva essere diversamente, considerato il piano di studi del corso di laurea in ingegneria elettronica, un ampio spazio nei moduli sperimentali. In alcuni licei la domanda 12 è stata sostituita da una delle seguenti. D9. Di seguito sono indicate 6 patologie di cui 3 hanno una connessione certa con il fumo da sigaretta. Quali ? A. Bronchite cronica B. Meningite C. Cancro polmonare D. Infarto del miocardio E. Calcoli (calcolosi) renali F. Miosite eosinofilica Commento: Un argomento che sta tra l’educazione alla salute e la biologia. Nonostante il dibattito sull’argomento, che nei mesi seguenti alla somministrazione del maggio 2000, si è ulteriormente accentuato, quali erano le conoscenze dei giovani ? Quali le informazioni che essi avevano appreso dai media, dagli amici, dalle famiglie ? Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 127 Domande su argomenti letterari e filosofici (cultura umanistica) Le domande sono state proposte, così come seguono, solo in alcuni licei. Le stesse in ordine diverso, insieme ad altre di difficoltà all’incirca equivalente, sono state presentate a rotazione nei vari istituti torinesi, in modo da ottenere un quadro più vasto e ridurre il peso di quesiti troppo semplici (con percentuali vicine al 95 %) o troppo difficili, che avrebbero portato “poca informazione”. D10. Indica chi ha scritto "La critica della ragion pura" A. Hegel B. Kant C. Marx D. Schopenhauer D11. Chi è l' autore del "De vulgari eloquentia" A. Cicerone B. Dante Alighieri C. Giambattista Vico D. Benedetto Croce D12. Indica chi ha pubblicato nel 1632 il "Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo" D. Cartesio E. Hobbes F. Galileo G. Leibniz D13. Indica chi ha scritto il trattato politico "Il Principe" A. Giambattista Vico B. Torquato Tasso C. Francesco Guicciardini D. Niccolò Machiavelli D14. Indica chi ha scritto il "Decameron" A. Francesco Petrarca B. Ludovico Ariosto C. Dante Alighieri D. Giovanni Boccaccio D15. Chi è l' autore del "De republica" A. Cicerone B. Dante Alighieri C. Giambattista Vico D. Benedetto Croce Le precedenti 6 domande sono state proposte a rotazione, 3 per ogni test. Sono domande piuttosto generali su argomenti sicuramente sviluppati in tutti o quasi i licei. Inoltre è stato posto il quesito: D16. L' A. E' B. E' mondo" C. E' D. E' affermazione: "Omnia munda mundis" di Cicerone dedicata alla moglie Tullia. Significa: " Tutto ciò è di questo mondo" di Don Abbondio (rivolto a Renzo)ne "I Promessi Sposi". Significa "Son tutte le cose di questo di S.Paolo (Paolo di Tarso) nella "Lettera a Tito" e significa "Tutto è puro per i puri" di Paolo VI nell' enciclica "Rerum novarum" e significa "Tutto ciò è di questo mondo" ' 128 E. E' una frase in latino maccheronico di Totò che non significa nulla (nel film Ladri di biciclette) Commento: L'unica affermazione corretta è la C. Le altre presentano due o tre errori e, almeno, la traduzione errata. A. Tullia era la figlia e non la moglie di Cicerone. B. Compare ne "I Promessi Sposi" ma per bocca di padre Cristoforo (rivolto a Fra' Fazio): il capolavoro manzoniano è oggetto di studio piuttosto approfondito nei licei. D. "Rerum novarum" è di Leone XIII, del 15 maggio 1891 (dedicata alla questione operaia: Papa Paolo VI in quella data non era ancora nato). E. "Ladri di biciclette" è un capolavoro cinematografico di Vittorio De Sica e non vi recita Totò In alcuni questionari la domanda precedente è stata sostituita dalla seguente: D17. L'affermazione: "Qualunque fatto doloso o colposo che cagiona ad altri un danno ingiusto, obbliga colui che ha commesso il fatto a risarcire il danno" A. E' l'art. 31 della Carta Costituzionale italiana B. E' un articolo del Codice Civile C. E' la traduzione di una legge americana che non esiste nell'Ordinamento Giuridico Italiano D. E' una nuova direttiva comunitaria che anche l'Italia dovrà recepire entro il 31-12-2000 E. Nessuno dei precedenti Commento: A. Falso. L'art. 31 della Carta Costituzionale recita: La Repubblica agevola con misure economiche e altre provvidenze la formazione della famiglia … B. Vero. E' l'articolo 2043 del Codice Civile (principio giuridico del “neminem laedere”) C. Falso. D. Falso. E. Falso Uno degli obiettivi indiretti di questa domanda è verificare se vi sia una certa "soggezione" generalizzata nei confronti degli Stati Uniti o della Comunità Europea. Chi ha risposto A. denota di non conoscere il contenuto della Carta Costituzionale. D18. Il 28 agosto 1963 venne pronunciata la seguente frase: "I have a dream ... that my four little children will one day live in a nation where they will not be judged by the color of their skin but by the content of their character !" ovvero "Io ho un sogno: che un giorno i miei quattro bambini possano vivere in un paese dove si viene giudicati non per il colore della pelle, ma per il valore del carattere!" . Sapresti indicare chi ne è l'autore ? A. Martin Luther King a Washington B. Malcom X ad Harlem C. "Mahatma" Gandhi a Nuova Delhi D. Bobby Seale a Oakland E. Mohammed Alì a Louisville F. Nelson Mandela a Johannesburg Commento: il tema del razzismo ed elementi storia contemporanea si mischiano in questa domanda. Domande relative alla sfera dell'irrazionale e del paranormale. Si richiedono opinioni e valutazioni e non sempre vi è una risposta corretta. Si può rilevare l’approccio dei giovani per quel che concerne la possibilità di prevedere eventi futuri e alcuni “fenomeni” che comportano l’uso del concetto di ENERGIA, che dovrebbe essere noto allo studente. Leggi o ascolti il tuo oroscopo ? A. Mai B. Raramente C. Tutte le settimane D. 2-3 volte a settimana E. Tutti i giorni 129 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici Commento: qual è l’interesse dei giovani liceali prossimi alla maturità scientifica nei confronti dell’oroscopo ? Si analizzeranno ampiamente le ragioni ed i presupposti teorici dell’introduzione di queste domande. D20. Cosa pensi di maghi, veggenti e cartomanti ? Indica una sola risposta. A. In genere sono persone dotate di poteri particolari B. Sono tutti imbroglioni o ciarlatani C. Alcuni hanno le capacità di prevedere il futuro, ma molti sono imbroglioni D. Non ho ancora una idea precisa E. Eventuale commento Commento: un paio di risposte, la A e la C, fanno intuire una simpatia più o meno forte nei confronti dei professionisti dell’occulto. La domanda andrebbe calata nella relativa calma ed “oscurità” della primavera del 2000 e non alla luce dei recenti fatti di cronaca e del conseguente dibattito che ne è sorto. D21. Ritieni che l'astrologia abbia un fondamento ed un effettivo riscontro nella nostra vita? Indica una risposta. A. Sì, perché esiste da migliaia di anni B. Sì, perché si basa su influenze spiegabili con le leggi di gravitazione universale C. Non so, ma ho riscontrato personalmente che funziona D. No! Non esiste alcuna influenza astrale significativa: questo è dimostrabile scientificamente E. Sì! Esiste una forte influenza da parte di alcuni pianeti sul nostro comportamento. La scienza non è ancora riuscita a spiegare come Commento: qui ci si trova in un ambito solo apparentemente legato all’opinione personale. Da un punto di vista scientifico la risposta A ha poco senso, anzi è completamente errata: vi sono molte credenze popolari e "dotte" dimostratesi sbagliate, magari dopo secoli. B. rappresenta la tipica risposta pseudoscientifica: basandosi su ragionamenti (errati) che appaiono apparentemente “scientifici” si dà credito ad una teoria fasulla: l’influenza gravitazionale dei pianeti. Dopotutto la luna, le maree, ... Chi, invece, ha riscontrato personalmente che l’astrologia funziona (risposta C) ha utilizzato un metodo scientifico ? La risposta D è quella scientificamente corretta. Fino a prova contraria. La risposta E è molto interessante per la significativa contraddittorietà che uno studente scientifico dovrebbe avere per sceglierla. Non solo, ma nonostante le incredibili dimostrazioni che la scienza (nel bene e, talvolta, nel male) ha saputo dare nel secolo appena trascorso sembrerebbe avvalorare quella sorta di atteggiamento antiscientifico dilagante. D22. Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. In caso di dubbio seleziona la voce NON SO. A. Il "cervello" è un apparato molto complesso e non è stato ancora compreso, in maniera completa, come funzioni. Esistono individui dotati di facoltà psichiche (telepatiche e telecinetiche) che solitamente la gente normale non possiede B. Esistono casi di telepatia tra gemelli, scientificamente documentati ' C. Alcuni individui riescono a concentrare le loro energie psichiche e spostano piccoli oggetti a distanza D. Non esistono casi di telepatia che si siano verificati in ambiente controllato scientificamente. Le conoscenze attuali non prevedono che l' uomo possa comunicare con il pensiero E. Il nostro "cervello" si basa su impulsi elettrochimici e non si può escludere una comunicazione a distanza. Esistono casi di telepatia che la scienza non sa spiegare V F N on so 130 Commento: le telecomunicazioni sono certamente nel programma del V anno: forse non verranno sviluppate da tutti gli insegnanti, per mancanza di tempo237. Possono esistere forme di comunicazione molto più semplici, senza condensatori, induttori, diodi? E funzionano? Come? Capire come comunichiamo, oggi, nell’era delle telecomunicazioni (più che dell’informatica, almeno in Italia) dovrebbe essere quasi una necessità. Le risposte alle domande, almeno dal punto di vista scientifico, sono scontate. A. Falso. Non vi è un solo caso che mostri tali presunte facoltà che sia stato verificato scientificamente. B e C. Falso. Come sopra. D. E’ l’unica risposta corretta. Da un punto di vista teorico la trasmissione del pensiero basata sui campi elettromagnetici (debolissimi) prodotti dall’apparato cerebrale presenta una serie di difficoltà teoriche molto ardue (la potenza è troppo piccola, le onde sono a frequenza troppo bassa per riuscire a trasmetterle senza utilizzare antenne lunghe kilometri, poi c' è il problema di decodificare, cioè tradurre in modo comprensibile tali segnali…). Inoltre non esiste un solo fenomeno verificatosi in ambiente controllato. Esistono numerosi casi di imbrogli e truffe anche ai danni di scienziati che, un po’ ingenuamente, si sono lasciati ingannare. E. Falso, fino a prova contraria. D23. Rispondi alle seguenti domande. In caso di dubbio seleziona la voce NON SO. Sì No Non so A. Ritieni possibile che certi individui riescano a "levitare", cioè a rimanere sospesi nell' aria con la sola forza del pensiero ? B. Ritieni possibile che si possa prevedere il futuro utilizzando varie tecniche (carte, pendolino, sfera di cristallo) ? C. Pensi che la pranoterapia sia efficace ? Commento: la domanda A. dovrebbe far pensare a forme di energia sconosciute; la B riguarda il metodo scientifico e la prova sperimentale. La domanda C. è relativa alla pranoterapia che fa parte delle "medicine alternative". Ecco cosa sostengono gli assertori di tale pratica: “i soggetti bioradianti (o pranoterapeuti) riescono a trasmettere, mediante l’imposizione delle mani, la loro bioenergia ad altri individui e ne influenzano favorevolmente lo stato di salute ottenendo ottimi risultati”. Che anche le pratiche mediche debbano essere soggette a sperimentazione scientifica non pareva troppo evidente durante il dibattuto caso della multiterapia del dott. Di Bella. Domande relative ai "gusti" personali D24. Quali dei seguenti oggetti ti piacerebbe analizzare e comprendere, sia da un punto di vista teorico sia da un punto di vista pratico. Assegna un punteggio da 0 (nessun interesse) a 10 (grandissimo interesse). A. B. C. D. E. F. G. H. 237 un apparecchio radio un personal computer un' automobilina radiocomandata uno strumento musicale elettronico un telefono cellulare un orologio elettronico una pila un circuito elettrico come quello domestico Fanno anche parte del piano di studi di Ingegneria elettronica: si pensi ai corsi di Fisica II, di Campi elettromagnetici, di Comunicazioni elettriche, di Radiotecnica, di Compatibilità elettromagnetica, di Metrologia del tempo e della frequenza. Tutti corsi del mio piano di studi: Fisica II (docenti Tartaglia e Tresso), Campi elettromagnetici (Orta, Savi), Comunicazioni elettriche (Albertengo), Radiotecnica e Compatibilità elettromagnetica (Nano), Metrologia del tempo e della frequenza (Leschiutta) Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 131 D25. Quali sono gli oggetti che hai studiato in fisica o dei quali hai sentito parlare che attraggono la tua attenzione ? Dai un voto da 0 (oggetti di nessun interesse) a 10 (oggetto di grandissimo interesse). Se non hai mai sentito nominare l'oggetto non dare alcun voto. A. L'oscilloscopio B. il condensatore C. la macchina di Van de Graaf D. il trasformatore E. il microscopio F. il telescopio G. il transistor H. il ciclotrone I. il ponte di Wheatstone J. lo spettrometro di massa Le precedenti fanno parte della tipologia di domande d’atteggiamento a scala con la possibilià di scegliere tra 11 valori possibili (0-10). L’ultima domanda vuole focalizzare possibili correzioni di rotta nella preparazione dei moduli sperimentali nell’eventualità di una scala di valori diversa da quella attesa. D26. Quali sono gli aspetti della fisica che ritieni più importanti. Dai un voto da 0 a 10. A. l'aspetto relativo alle vicende umane di scienziati ed inventori B. l'aspetto teorico-matematico delle loro scoperte o invenzioni C. l'aspetto tecnico-pratico delle loro scoperte o invenzioni D. la possibilità di capire il mondo che mi circonda E. altro: indica cosa: ............................................................................... Al termine del questionario veniva lasciato spazio sotto la dicitura: “Eventuali commenti dello studente (verranno elaborati a parte, in maniera assolutamente anonima)” 132 APPENDICE II LA RISPOSTA DEL SISTEMA “LICEI” Approfondimenti sulla risposta del sistema “Licei Scientifici Torinesi” Può essere interessante analizzare la fase di organizzazione dei moduli, l’interfaccia laureando in Ingegneria – “licei scientifici torinesi”. Come si vedrà, il canale di comunicazione è piuttosto “rumoroso” ed il rapporto S/N (segnale/ rumore) decisamente basso. Continuando la parafrasi, ho cercato di alzare il segnale, con tutti i metodi leciti che conoscevo, non sapendo come abbassare il rumore (o la “temperatura” del sistema). Si può “misurare”, in qualche maniera, la risposta del sistema Licei Scientifici Torinesi (LST, d’ora in poi) e tracciare una valutazione quantitativa del “rendimento” dell’intera operazione. Ho tenuto traccia degli innumerevoli contatti (molti dei quali per iscritto) avuti con il “sistema”. Ben presto ho trasformato quegli aspetti, (ad esempio l’indifferenza o la scarsa capacità di risposta) che da un punto di vista emotivo potevano ritenersi negativi, in semplici misure. Ritengo che questo approccio sia molto più utile di una generica e sconsolata critica, anche perché va al di là di una vaga analisi qualitativa. Si consideri il sistema LST238 come una scatola nera (black box); a determinati input (E-mail, ad esempio) si possono analizzare gli output. L’analisi della risposta può fornire indicazioni metodologiche utili per chi volesse ripetere una iniziativa analoga. Nel maggio 2000 18 licei su 19 davano il consenso alla somministrazione del questionario239. Quel primo contatto avrebbe dovuto favorire la fase più importante del lavoro, cioè quella relativa alle lezioni sperimentali240. 238 Che assomiglia all’acronimo di un noto allucinogeno ... spesso dopo aver “forzato con un treno di impulsi” 240 la memoria “random” dei licei era invece sostanzialmente persa con 3 eccezioni. Tre docenti mostreranno un ricordo (significativo) del mio lavoro precedente e aderiranno all’iniziativa: - Il prof. Antonio Peluso, docente di Matematica e Fisica del liceo Giordano Bruno, il primo ad aderire ed a rispettare l’impegno assunto. - La prof.ssa Ilda Giraudo, docente di Matematica e Fisica del liceo Copernico che ha “fornito” due classi per il mio lavoro sperimentale. - La prof.ssa Fiorella Macera, docente di Biologia del liceo Maria Mazzarello che ha accolto con entusiasmo ed interesse la mia iniziativa. Una disponibilità degna di nota verrà fornita anche dai docenti prof. Mai del liceo Valsalice e dalla prof.ssa Burato del liceo Galileo Ferraris. Infine il prof. Claudio Cavallotto del liceo Faa di Bruno ha dato un contributo paragonabile ai tre docenti sopra menzionati. Ciò, tuttavia, non è frutto degli incontri di maggio 2000, in quanto in tale periodo l’insegnante non faceva parte del liceo dedicato all’eclettico patrono del Corpo degli Ingegneri (Corpo tecnico dell’Esercito) 239 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 133 1. Risposta del sistema LST alle E-mail Analizziamo la risposta del sistema LST alle E-mail. Il periodo di riferimento è 24-10-2001/273-2002. I soggetti sottoposti all’analisi possono distinguersi nelle seguenti categorie: - licei e scuole (per lo più i licei scientifici di Torino) - istituzioni (collegate con il mondo scolastico) - docenti (e presidi, soprattutto di licei scientifici) - amici (che potevano esprimere pareri utili o che hanno risposto a miei dubbi) - conoscenti (contattati affinché intervenissero sulle questioni legate alla didattica) - studenti (che frequentavano i licei scientifici nel periodo indicato) - ex studenti (di licei scientifici: questo dato non ha rilevanza statistica) Soggetto Licei/scuole Istituzioni Conoscenti docenti Studenti Amici Ex studenti(*) tutti Tabella A1 E-mail inviate "I" E-mail ricevute "R" 147 8 107 7 41 4 131 23 11 3 58 25 5 3 500 73 rapporto I/R 5% 7% 10% 18% 27% 43% 60% 15% Ho ordinato, nella tabella A1, le percentuali di risposta in senso crescente. Poiché tali dati sono memorizzati nelle cartelle del programma di posta da me utilizzato e, in considerazione del fatto che molte E-mail inviate in Copia nascosta (invii multipli) ad alcuni soggetti - per evitare la diffusione non autorizzata dei loro account - possono essermi sfuggite, l’incertezza sulle percentuali, stimabile attorno al 5-6% massima, rende le stime ottenute “per eccesso”. Nella tabella non ho considerato i miei relatori, che avrebbero alzato la media percentuale della categoria docenti. Come si vede la tabella A1 indica in modo eloquente la scarsa efficacia del mezzo “posta elettronica” per comunicare in ambito istituzionale e scolastico241. Il fatto di possedere una casella di posta elettronica non ne garantisce affatto l’uso: senza volere generalizzare questo dato, se si riprende una parte della tabella242 vista nel primo capitolo (tabella A2), si nota come l’elevata percentuale delle scuole italiane collegate ad internet (con relativo indirizzo di posta elettronica) non abbia come corrispondenza, almeno nella nostra analisi, il relativo utilizzo. 241 Pensare che uno degli obiettivi principali di Internet, quando nacque – correva l’anno 1969 e, allora, com’è noto, si chiamava Arpanet – era quello di permettere la collaborazione di alcune (4, inizialmente) Università americane che potevano scambiarsi file. Nel 1980 nacque la posta elettronica. Forse altri sistemi di comunicazione si sono diffusi più rapidamente. 242 del 35° rapporto Censis 134 Tabella A2 La dotazione informatica delle scuole europee. Confronto Italia - Unione Europea, 2001 UE Italia (valori percentuali) scuole collegate ad internet 89 89 scuole con un indirizzo di posta elettronica (*) 91 91 Per fare in modo che la tabella A1, relativa alle risposte alle E-mail, abbia una interpretazione relativa e “pesata” (con peso p = 0,65)243 possiamo riadattarla come segue: Soggetto Licei/scuole Istituzioni Conoscenti docenti Studenti Amici Ex studenti(*) tutti Tabella A3 E-mail inviate "I" E-mail ricevute "R" 147 8 107 7 41 4 131 23 11 3 58 25 5 3 500 73 rapporto <I/R> 8% 11% 15% 28% 42% 66% 92% 22% Le percentuali (tabella A3), sembrano più ragionevoli, ma continuano a mostrare un canale di comunicazione che, per licei ed istituzioni, è piuttosto unidirezionale244. 243 Infatti ad una analisi più approfondita si potrebbe porre la seguente obiezione: se uno scrivente invia messaggi di posta ad altri, è verosimile che la percentuale di risposte non possa mai superare quella di domande. E’ un po’ come il gioco del tris - tic tac toe, per gli anglosassoni -, chi comincia muove una volta in più dell’avversario. Considerando la sequenza: domanda – risposta – ulteriori quesiti – risposta – ringraziamenti, si vede che pare opportuno ragionare su una percentuale pesata. Con quale peso? Mi rendo conto che è una scelta arbitraria, ma una possibile via è la seguente: considero un trio ideale di persone corrette ed educate, costituito dai prof.ri Angelo Tartaglia e Elena Tresso (relatore e co-relatrice) e dal prof. Silvano Fuso, docente ligure che si occupa del settore educativo e scolastico per l’associazione C.I.C.A.P. (della quale fanno parte anche il prof. Tullio Regge del Politecnico di Torino e il giornalista pluridecorato dott. Piero Angela). La seguente tabella mostra la corrispondenza epistolare elettronica tra me ed i tre interlocutori dalla fine del 1999 al marzo 2002. trio ideale E-mail inviate 92 E-mail ricevute 60 I/R 65% Ecco che il peso ideale può essere considerato p = 0,65. Possiamo riscrivere la tabella, con il rapporto I/R pesato (indicato con <I/R>). 244 ed assomiglia molto ad un diodo (a cristallo di galena) Se poi si selezionano e si filtrano gli elementi che concorrono all’analisi statistica precedente, eliminando alcuni “droganti”, che favoriscono la conduzione verso il mittente ecco cosa può apparire. Soggetto istituzioni istituzioni – (CE.SE.DI e APEF) DOCENTI docenti – (prof. Peluso) I/R 7% 4% 18% 13% E-mail inviate 107 103 131 121 E-mail ricevute 7 4 23 16 Togliamo due “Istituzioni” come il CE.SE.DI. (CEntro SErvizi DIdattici) e l’A.P.E.F. (Associazione per Educatori e Formatori) ed ecco che le istituzioni (tra cui Provveditorato agli Studi, Comune, Provincia, Torino Città Educativa) lasciano un po’ (troppo) a desiderare in quanto a risposte. 135 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici L’uso della posta elettronica non pare si addica al sistema, nonostante sia un mezzo efficiente, economico, discreto. Un aspetto significativo non è stato considerato. Non ho separato le E-mail inviate ad personam da quelle inviate a molti e, soprattutto, inviate a molti in copia nascosta. Si intuisce che chi si vede “recapitare” una lettera generica, non esplicitamente e chiaramente indirizzata alla sua persona è meno motivato a rispondere. Non solo. Chi riceve una E-mail in copia nascosta non può sapere a quanti altri è stata inviata e, avendo poca dimestichezza con tale strumento, potrebbe pensare di essere l’unico destinatario. Questo fatto mi è capitato almeno in due casi eclatanti, con reazioni decisamente sproporzionate. Non ho fatto un uso elevato di tale procedura che, per quanto comodissima (una sola E-mail va a decine o centinaia di persone con un solo Invio), presenta significativi effetti collaterali245. La posta elettronica, inoltre, presenta tutti i difetti di ciò che viene comunicato per iscritto, ad esempio non dà una chiara interpretazione dello stato d’animo dello scrivente (né considera quello del ricevente): gli “smile” o “emoticon” possono essere un mezzo utile, ma occorrerebbe un “protocollo” comune. 2. Risposta del sistema LST alla posta tradizionale e ai fax I messaggi di posta elettronica possono tranquillamente non essere letti, sia per motivi tecnici (arrivano su un account non utilizzato), sia perché quel mezzo non è ancora entrato nelle abitudini di molte persone. Una lettera prioritaria o un fax sono mezzi un po’ più consolidati. I primi invii di lettere e messaggi scritti si perdono nella notte dei tempi, mentre si ritrovano prototipi di fax a metà dell’Ottocento (il pantelegrafo Caselli246, ad esempio). Ho inviato lettere prioritarie ai licei (di solito all’attenzione del preside o del vicepreside, non di rado, soprattutto per i moduli 2001-02, all’attenzione di docenti conosciuti durante lo svolgimento del questionario) e a qualche autorità competente in materia scolastica247. Tali lettere erano accompagnate da una presentazione da parte del mio relatore (una presentazione per il questionario 2000 ed un’altra per i moduli 2001-02). Su un totale di 37 lettere ho ricevuto 3 risposte (due mediante telefonata, una tramite E-mail). L’E-mail ricevuta, in realtà, rispondeva ad una mia E-mail il cui contenuto riprendeva esattamente quanto scritto in una lettera prioritaria. Argomento lettere prioritarie inviate risposte ricevute tipo risposte Moduli 2001-02 18 2 per telefono Tabella A4 Questionario 2000 19 1 via E-mail Totale 37 3 I/R 8% Anche la categoria docenti, se escludiamo, ad esempio, il prof. Peluso vede il rapporto I/R ridimensionato ad un 13%. 245 Si pensi ad un messaggio in cui si lamenta scarso interesse nei propri confronti rivolto a decine di persone e, quindi, a nessuno in particolare, che anziché essere percepito come una protesta generica viene considerato una precisa critica nei propri confronti... 246 Giovanni Caselli, studioso dedito alla letteratura ed alle scienze, tra il 1855 ed il 1860 inventò il pantelegrafo, brevettato nel 1861. Ebbe un certo successo in Francia (tra Parigi e Lione), in Inghilterra (tra Londra e Liverpool) ed in Russia (tra San Pietroburgo e Mosca) [fonte: http://www.alpcom.it/hamradio/storia.html] 247 come l’Assessore al Sistema Educativo della città di Torino, dott.ssa Paola Pozzi o l’Assessore all’Istruzione della provincia di Torino, prof. Gianni Oliva. 136 Anche qui la percentuale di risposte non è certo elevata (tabella A4)248. Passando ai fax inviati ai licei e ricevuti (come da rapporto di trasmissione), la percentuale di risposte (tabella A5), è del 28%. fax (*) risposte ricevute Moduli 2001-02 40 11 Tabella A5 I/R risposte per risposte telefono E-mail 28% 5 per risposte per fax 5 1 3. Considerazioni sulla risposta globale del sistema LST ai messaggi scritti Il mezzo più discreto, più economico, più efficiente (si pensi alla facilità di archiviazione e al trattamento dati) e meno invadente, la posta elettronica, è il meno utilizzato dal sistema LST. Le più costose (di almeno 2 ordini di grandezza) lettere prioritarie hanno dato risultati analoghi (1 risposta ogni 12 lettere, all’incirca): nessuna risposta è mai pervenuta per lettera. Il fax, con un costo normalmente inferiore alla posta prioritaria, di certo più invadente – suona un dispositivo acustico che può attirare l’attenzione -, di cattiva o pessima archiviazione (specie se ancora a carta termica) può dare risultati migliori. Almeno così risulta dalla mia statistica. E’ il mezzo più efficace tra quelli che utilizzano la parola scritta. 4. Risposta qualitativa del sistema LST agli input telefonici Risulta più difficile e più “manuale” l’analisi dei risultati ottenuti mediante il canale telefonico. Ho annotato meticolosamente ogni telefonata, giorno e ora, Istituto o Ente Pubblico (Provveditorato, o Comune) e tipo di risposta (libero, occupato, persona cercata assente)249. L’analisi delle E-mail e dei fax (mandati via modem) permette una seria verifica, mentre le telefonate o le lettere prioritarie non possono essere sottoposte ad una verifica. In linea di massima posso affermare che, su un numero di diverse decine di telefonate (saranno circa 200-300 le telefonate effettuate nel periodo novembre 1999-marzo 2002, a cui ha risposto qualcuno) la percentuale di risposte si aggira intorno al 20%. Tale valore percentuale va stimato nel seguente modo: a. Telefonate registrate: quelle effettuate nell’orario di apertura dell’Istituto b. Considero risposte positive quelle in cui riesco a parlare con preside o vicepreside o segreteria didattica o un docente. c. Considero risposte negative quelle in cui nessuno dei precedenti è reperibile, la linea è occupata, o verifico il segnale di libero (nessuna risposta). 248 non di risposte positive, ma anche soltanto di accenni minimi alla mia lettera, del tipo «Abbiamo ricevuto la sua lettera, ma non siamo interessati alla sua iniziativa!» anche non per iscritto, ma solo per telefono o per fax 249 non sarebbe impossibile, analizzando i tabulati dell’ente erogatore del servizio telefonico, controllare il numero di telefonate agli Istituti e la loro durata. Non è, tuttavia, un dato molto significativo (di solito risponde un centralino o una segretaria), anche perché i numeri sono parzialmente criptati e, in ultima analisi ci si dovrebbe fidare della buona fede del sottoscritto. La buona fede, non ha alcun pregio. Come “nipote” di Cartesio, non pretendo che prendiate per oro colato quanto viene qui precisato. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 137 5. Risposta qualitativa del sistema LST agli “incontri di persona” Incontrare direttamente presidi ed insegnanti è piuttosto dispendioso in termini di tempo: se si è informati sugli orari di udienza o di reperibilità, dedicando un’intera mattinata se ne possono incontrare 3 o 4, nello stesso liceo o in due licei vicini. Inserendomi nell’orario di ricevimento genitori ho avuto, per quanto riguarda i moduli, 19 contatti diretti. Un docente del liceo Volta sosteneva che vi doveva essere una relazione diretta tra il successo della mia iniziativa e gli incontri diretti con i docenti. Tale ipotesi, molto ragionevole, sembra smentita da quanto, effettivamente, è avvenuto. Ho avuto 17 incontri250 (tabella A6) ma non pare vi sia una correlazione significativa “incontro personale-adesione al progetto”. Infatti, complessivamente, vi sono stati 6 incontri nei 6 licei che hanno aderito251 e 11 negli altri 11 licei che non hanno partecipato. Per asserire qualcosa di statisticamente significativo, comunque, bisognerebbe operare con numeri più grandi e con un metodo meglio definito. Tabella A6 liceo numero ricevuto docenti da adesione Galileo Ferraris Valsalice Copernico Faa di Bruno G. Bruno Mazzarello Cairoli Cattaneo Einstein Gobetti Majorana Margara Padano S.Giuseppe Segrè Sociale Volta 2 0 3 0 0 1 0 3 2 3 2 0 0 1 2 0 0 sì (*) sì (*) sì sì sì sì no no no no no no no no no no no totale contatti 19 contatti infruttuosi 13 250 2 0 3 0 0 1 0 2 1 3 2 0 0 1 2 0 0 17 11 2 volte pur incontrando l’insegnante nell’orario - di udienza – comunicatomi dalla segreteria, sono stato allontanato 251 (*) l’adesione dei licei Galileo Ferraris e Valsalice è stata soltanto parziale, avendo fornito ciascuno 5 nominativi di allievi e non dandola disponibilità dell’aula 138 6. Considerazioni finali sulla risposta del sistema LST Il sistema migliore per comunicare con i licei sembra essere quello più ineducato, che interrompe l’attività di un preside o del personale di segreteria o del corpo docente: il canale telefonico252. Il fax (che prevede da parte del mittente molto più tempo) segue a ruota ed ottiene qualche risultato se si fanno seguire a breve distanza fax molto simili di sollecito253. La posta prioritaria ha effetti paragonabili alla posta elettronica, ma con costi più elevati. Sembrerebbe un mezzo da evitare, anche perché, se si volesse documentarne scientificamente (statisticamente) i risultati, bisognerebbe affidarsi a “Raccomandate con Avviso di Ricevimento”. La posta elettronica, infine, con tutti i vantaggi che presenta, utilizza un “segnale numerale debole” e, solo sporadicamente, “eccita il sistema LST”. Da un punto di vista fisico, il sistema LST appare fortemente “inerziale”254. E’, probabilmente, affetto da un sovraccarico di stimoli, un vero e proprio bombardamento da varie direzioni255. 252 Il sistema che permette di avere risposte (non sempre positive, peraltro) è quello del “disco rotto” basato su una continua e fastidiosa ripetizione degli input telefonici (non si può parlare di risposta all’impulso ma ad un treno di impulsi). 253 va chiarito che la risposta è, di solito, negativa, ma a priori non escludiamo sistemi che producono una inversione di fase! 254 e tende a mantenere il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme “nisi quatenus a viribus impressis statum illum cogitur mutare”. Le forze da imprimere per tentare una interazione costruttiva erano, evidentemente, superiori a quelle che sono stato in grado di imprimere. Le angolazioni stesse con cui ho impresso tali forze non erano “nella direzione dello spostamento” e hanno determinato un risultato (un lavoro) molto piccolo. 255 Gli ultimi due ministri che si sono succeduti alla Pubblica Istruzione pur essendo uno un docente universitario e l’altra un’imprenditrice non hanno trovato un ambiente che potesse accogliere le loro riforme con vivo entusiasmo. Almeno non sempre! Ecco che le sollecitazioni al cambiamento, le richieste di aggiornamento, le modifiche strutturali dei cicli scolastici, e così via, fanno sentire il corpo docente costantemente alla prova (si pensi al famoso “Concorsone”), ma non pare diano al medesimo una chiara direzione da perseguire, né una retribuzione corrispondente all’importante ruolo che rivestono nella società. Un ulteriore richiesta di tempo “non retribuito” per iniziative sperimentali poteva avere migliore fortuna? I miei modi ed i miei approcci sono stati i migliori possibili? Evidentemente no! Vi sono, quindi, ampi margini di miglioramento, cercando di capire meglio il sistema LST per calibrare segnali di input che possano venir recepiti ed elaborati e che determinino una risposta (positiva, possibilmente) misurabile. Per cominciare si potrebbe analizzare il «Manuale di psicologia della comunicazione persuasiva» del prof. Davide Vannoni o altra letteratura che fornisca elementi utili a chiunque voglia interagire con un sistema costituito da persone e non da dispositivi elettronici... Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 139 APPENDICE III Moduli sperimentali. Domande della 1a lezione Il primo questionario-quiz Il primo dei tre questionari presentati nel modulo I è così strutturato256: NOME ………………. CLASSE …….. NICKNAME …………….sesso ….. Solo una risposta è quella giusta. Barrare sulla lettera corrispondente. D1.Il termine “elettricità” deriva dal greco “electron”. Cosa significa “electron” ? A. Significa “fulmine”. B. Significa “ambra” C. Era una lega di oro ed argento usata anticamente D. Deriva da Elettra, figlia di Agamennone e Clitennestra. D2.Chi scrisse in una sua opera “Grazie all’esperienza progrediscono la scienza e l’arte” ? A. Talete B. Democrito C. Socrate D. Aristotele D3. Nel 530 d.C. il filosofo neoplatonico Damascio. riferisce che l' imperatore Settimio Severo, otteneva scariche elettriche ogni volta che faceva una certa cosa. Che cosa ? A. Pettinava il proprio gatto persiano B. Pettinava i capelli della moglie Claudia C. Strigliava i propri cavalli D. Accarezzava il vello di un caprone nero di nome Pescennio D4. Chi scrisse uno dei primi trattati a noi pervenuti sul magnetismo dal titolo “Epistola de magneta” ? A. Lucio Anneo Seneca nel 109 d.C. B. Tito Lucrezio Caro nel 21 d.C C. Pierre de Maricourt nel 1269 d.C. D. Michel de Notredame nel 1258 d.C. D5. Chi è l’autore della celebre frase: “La filosofia è scritta in questo grandissimo libro che continuamente ci sta aperto innanzi a gli occhi (io dico l'universo), ma non si può intendere se prima non s'impara a intender la lingua, e conoscer i caratteri, ne' quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e i caratteri son triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche, senza i quali mezi è impossibile a intenderne umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro laberinto.” A. Galileo Galilei ne “Il Saggiatore” B. Cartesio nell’opera “Monadologia” C. Francesco Bacone nel “Discorso sul metodo” D. Leibniz nel “Novum Organum” 256 il formato originale è A5 fronte retro 140 D6. La legge di gravitazione universale afferma: due corpi si attirano con una forza direttamente proporzionale alle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che li separa. Chi l’ha formulata? A. Galilei nel 1470 B. Cartesio nel 1520 C. Leonardo nel 1580 D. Newton nel 1684 D7 Quale dei seguenti personaggi rimase fulminato durante un esperimento sull’elettricità? A. l’italiano Giovanbatista Beccaria B. il russo Wilhelm Richmann C. l’americano Benjamin Franklin D. il francese Jean Antoine Nollet D8. Il fisico Gray aveva osservato che due cubi di quercia, con eguali dimensioni, ma uno massiccio e l' altro scavato internamente, caricati elettricamente in modo eguale, davano luogo agli stessi effet ti elettrici. Chi, elaborando quelle osservazioni, stabilì la legge dell’elettrostatica “l'elettricità si porta alla superficie dei conduttori”? A. l’inglese Lord Cavendish, grazie ad una osservazione della moglie B. l’olandese Von Guericke C. l’italiano Giovanbatista Beccaria D. Nessuno dei precedenti in quanto tale “legge” si dimostrò falsa! (Lo dimostrò il francese Coulomb) D9. Possiamo deviare il flusso dell’acqua dei nostri rubinetti di casa avvicinando un oggetto caricato per strofinìo. a. Vero b. Falso D10. Se il nostro corpo è bagnato, una scarica elettrica od una corrente, lo attraversano con più facilità. a. Vero b. Falso Analisi delle domande della prima lezione Analizziamo le domande una per una descrivendo l’approccio didattico adottato. DOMANDA 1257. D1.Il termine “elettricità” deriva dal greco “electron”. Cosa significa “electron” ? A. Significa “fulmine”. B. Significa “ambra” C. Era una lega di oro ed argento usata anticamente D. Deriva da Elettra, figlia di Agamennone e Clitennestra. Commento. Se non si conosce la risposta, potrebbero sembrare tutte plausibili, anzi la meno credibile sembra proprio la B che è quella corretta. Metodo didattico258. Mostro un video in cui si parla dell’ambra (fatta vedere in “azione”); successivamente la resina è ripresa (tramite videocamera collegata al sistema) in diretta: essa 257 con immagini tratte da Giuseppe Liotta, Primus Annus, Petrini, Torino, 1977 e modificate tramite elaborazione grafica su PC 258 metodi utilizzati secondo gli acronimi definiti: SUN, SPE, LUD Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 141 attira pezzettini di carta e pagliuzze. La stessa (ne avevo 6 esemplari) viene fatta passare tra i ragazzi. Essendo Talete il primo filosofo che parla di ambra259 viene mostrato un cartone animato (smontato e rimontato opportunamente) in cui Democrito si prende gioco di Talete. DOMANDA 2260. D2.Chi scrisse in una sua opera “Grazie all’esperienza progrediscono la scienza e l’arte” ? A. Talete B. Democrito C. Socrate D. Aristotele Commento. Anche qui le risposte potrebbero sembrare tutte plausibili. La D. verrà data come risposta corretta, per quanto le fonti261 siano un po’ discordanti sull’attribuzione. Metodo didattico. Viene mostrato un video in cui sopra un busto di Aristotele262 compare e viene letta la frase di cui sopra. Vengono poi mostrate altre considerazioni importanti relativamente alla filosofia aristotelica evidenziando alcuni effetti che essa ha avuto nei secoli successivi. La frase ricompare in rapido scorrimento sovraimpressa ad una breve sequenza che propone una ironica interpretazione degli effetti della filosofia aristotelica. DOMANDA 3263. D3. Nel 530 d.C. il filosofo neoplatonico Damascio. riferisce che l' imperatore Settimio Severo, otteneva scariche elettriche ogni volta che faceva una certa cosa. Che cosa ? A. Pettinava il proprio gatto persiano B. Pettinava i capelli della moglie Claudia C. Strigliava i propri cavalli D. Accarezzava il vello di un caprone nero di nome Pescennio Commento. Ho voluto giocare parecchio su questa domanda. Anche qui le risposte potrebbero sembrare tutte plausibili. La A. riceverà molti consensi e pure la B. (che contiene l’errore, difficilmente riscontrabile relativamente al nome della moglie di Settimio Severo (Giulia e non Claudia) La C. è la risposta corretta. La D. contiene un’ironia impercettibile: Caio Pescennio Nigro, imperatore romano acclamato tale dalle truppe di Siria, provincia della quale era governatore, verrà sconfitto proprio da Settimio Severo (il caprone dal vello nero è una mia invenzione). Metodo didattico. Viene presentato un video in cui prima è mostrato un gatto ed un’affermazione sull’elettricità statica che si ottiene dal pelo dei gatti tratta da “Elettricità statica” di A. D. Moore264. Il gatto, invece non c’entra nulla. La musica di sottofondo potrebbe far intuire la vera risposta corretta. Il brano è di Shakira e si intitola “Whenever, wherever”265.. Di un certo effetto è il semplice esperimento, realizzato subito appresso al filmato, in cui mostro come un palloncino gonfiato, strofinato, sia in grado di attirare pagliuzze, polistirolo e, 259 ed anche il primo filosofo normalmente studiato nei licei. Metodi SUN, LUD 261 Perone, Ferretti, Ciancio, Storia del pensiero filosofico, SEI editrice, Torino, 1982 e Dario Zucchello, Aristotele: Introduzione alla lettura della Metafisica http://www.ilgiardinodeipensieri.com/storiafil/zucchello2.htm 262 Le immagini sono tratte soprattutto da Giulio Carlo Argan, Storia dell’arte italiana, Sansoni, Firenze, 1977 263 Metodi SUN, SPE, LUD, PRA 264 Zanichelli editore 1970. Il libro è tra quelli consigliati dall’Amaldi - III volume pagina 28 265 cantante internazionale molto nota agli adolescenti. Il gioco è su un significato della parola Whenever = Ogni volta che .. e mostra mandrie di cavalli in corsa. Recentemente il brano è entrato a far parte di una pubblicità televisiva di un gestore di telefonia mobile. La traduzione corretta del brano è invece “In ogni momento, In ogni luogo” Nel video compare, in due scorrimenti successivi, la scritta che rappresenta la risposta corretta. Il secondo è uno scorrimento orizzontale sovrapposto a parte del videoclip della cantante (con i cavalli al galoppo). 260 142 soprattutto, striscioline di carta (rossa) ottenute da tovagliolini a due veli (separando i veli e ricavando strisce di poco meno di 1 cm di larghezza e 20 cm di lunghezza). DOMANDA 4266. D4. Chi scrisse uno dei primi trattati a noi pervenuti sul magnetismo dal titolo “Epistola de magneta” ? A. Lucio Anneo Seneca nel 109 d.C. B. Tito Lucrezio Caro nel 21 d.C. C. Pierre de Maricourt nel 1269 d.C. D. Michel de Notredame nel 1258 d.C. Commento. Ho voluto giocare anche con questa domanda. Anche qui le risposte potrebbero sembrare tutte plausibili benché tre contengano errori temporali. Seneca morì nel 65 d.C., Lucrezio morì molto prima della nascita di Cristo, nel 55 a.C. e Michel de Notredame, meglio noto come Nostradamus, pare (è d’obbligo il dubbio per un tale personaggio) sia vissuto un paio di secoli dopo (morì nel 1503 d.C.). Per ulteriori sviluppi (che non ci sono stati) una migliore collocazione cronologica potrebbe essere argomento di storia o di letteratura latina. Metodo didattico. Dopo un video sul Medioevo (che introduce il periodo storico) in cui mostro come non siano molti gli episodi collegabili all’elettricità analizzati dall’uomo sino a quel momento (utilizzo il brano vocale-strumentale “O fortuna” tratto dai Carmina Burana), riparto con un video di musica rock dove ironizzo su Pierre de Maricourt267. Costui veniva soprannominato Petrus Peregrinus per i suoi numerosi viaggi: il suo nome viene associato ad un brano in cui il motivo base (il ritornello, insomma) afferma “Let’s your body decide where you want to go268”. Viene presentata la risposta attraverso due scorrimenti successivi (uno verticale ed uno orizzontale). Vengono esibiti alcuni frammenti di magnetite, calamite e bussole; viene mostrato il comportamento diverso di questi oggetti nei confronti di: plastica, pasta di grano duro, rame, alluminio, magnesio, ferro (di questi ultimi tre metalli ho preparato un campione di limatura ed evidenzio come soltanto quella di ferro venga attirata). DOMANDA 5269. D5. Chi è l’autore della celebre frase: “La filosofia è scritta in questo grandissimo libro che continuamente ci sta aperto innanzi a gli occhi (io dico l'universo), ma non si può intendere se prima non s'impara a intender la lingua, e conoscer i caratteri, ne' quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e i caratteri son triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche, senza i quali mezi è impossibile a intenderne umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro laberinto.” A. Galileo Galilei ne “Il Saggiatore” B. Cartesio nell’opera “Monadologia” C. Francesco Bacone nel “Discorso sul metodo” D. Leibniz nel “Novum Organum” Commento. Potrebbe essere più facile rispondere a questa domanda. Onde aiutare lo studente a fornire la risposta corretta ho introdotto un errore in ciascuna risposta non corretta, generando uno “shift” nelle risposte B, C., D Metodo didattico. Nessun video vero e proprio: utilizzavo il fermo immagine sulla frase (usando videocamera e TV, rispettivamente come una lavagna luminosa e schermo). Disquisivo brevemente sull’importanza della matematica nello studio, fino ad allora qualitativo, dei fenomeni fisici. 266 Metodo SUN, SPE, PRA, LUD Il salto di genere musicale rock – “classico” medioevale – rock, dovrebbe contribuire ad una certa sorpresa nello spettatore. 268 ovvero “lascia che sia il tuo corpo a decidere dove vuoi andare” che richiama i viaggi di Petrus Peregrinus e forse anche l’intelligenza corporeo-cinestetica descritta da Howard Gardner in numerosi saggi e pubblicazioni. 269 Metodi SUN, LUD, trad 267 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 143 DOMANDA 6270 D6. La legge di gravitazione universale afferma: due corpi si attirano con una forza direttamente proporzionale alle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che li separa. Chi l’ha formulata? A. Galilei nel 1470 B. Cartesio nel 1520 C. Leonardo nel 1580 D. Newton nel 1684 Commento. Apparentemente studenti del IV o V anno dovrebbero conoscere la risposta esatta. Onde aiutare lo studente ho introdotto errori abbastanza macroscopi nelle date. Galilei non era ancora nato nel 1470, altrettanto dicasi per Cartesio. Leonardo morì, invece, nel 1519. Metodo didattico. Simile a quello della domanda precedente. Qui però mostravo la formula e anticipavo una interessante analogia con una formula di elettrostatica, molto importante, che avremmo analizzato la volta successiva. DOMANDA 7271. D7 Quale dei seguenti personaggi rimase fulminato durante un esperimento sull’elettricità? A. l’italiano Giovanbatista Beccaria B. il russo Wilhelm Richmann C. l’americano Benjamin Franklin D. il francese Jean Antoine Nollet Commento. Domanda (impossibile) che, tuttavia, accennava a quattro personaggi di cui avrei, in seguito, raccontato una breve e curiosa aneddotica. Metodo didattico. Un video costituito da tante immagini (tratte da libri o dal web) con sottofondo musicale272. Ogni tanto mettevo in pausa il videoregistratore VHS e commentavo273. 270 Metodi SUN, trad Metodi SUN, LUD, trad 272 Le musiche accompagnano opportunamente le immagini, sovrapponendo una sorta di commento: ad esempio il celebre brano Heroes (Eroi) di David Bowie fa da sottofondo al russo morto a causa di un fulmine durante un esperimento scientifico. 273 Ecco alcuni passaggi di quanto racconto: [Brano musicale “Heroes” di David Bowie; nel video appaiono varie immagini di bottiglie di Leida] Con la "bottiglia di Leida" vengono eseguiti molti nuovi esperimenti, alcuni spettacolari, come quelli di J.A.Nollet che sottopone alla scarica elettrica ben 180 guardie francesi, e poi un' intera congregazione di malcapitati monaci, che uscirono da quella insolita esperienza certamente "elettrizzati". Questi esperimenti hanno, purtroppo, anche un esito letale: Johan Gabriel Doppelmayer (1671-1750) muore a Norimberga a seguito di una scarica ricevuta da una batteria di bottiglie di Leida. Ma tutti gli esperimenti che si susseguono in questi anni non permettono di raggiungere una concezione più precisa dell' elettricità, al di là della nozione di "fluido elettrico"; il magnete ed ilcampo magnetico sono ancora confusi ed imprecisi. [scorrono immagini di Franklin e dei suoi esperimenti] La scoperta più nota dello scienziato, fisico, uomo politico e letterato americano Benjamin Franklin è quella che il fulmine non è altro che una manifestazione di elettricità, convinzione scaturita da una serie di osservazioni circa la somiglianza fra il fulmine e le scintille elettriche, nella loro forma, colore e velocità. [sottolineo che siamo arrivati al 1750 e solo allora viene elaborata una teoria sperimentale sui fulmini] In effetti, prima degli studi di Franklin, altri avevano notato l' analogia fra i fulmini e le scaricheelettriche... L' esperimento di Franklin Nel corso dei suoi studi, nel 1752, Franklin effettua un famoso esperimento come dimostrazione delle sue convinzioni sul fulmine: costruisce un aquilone di seta, avente sulla cima un' aguzza punta di ferro; lega l' aquilone con una sottile fune terminante con un nastro di seta come impugnatura, al punto di collegamento fra fune e nastro, colloca una chiave, e poi attende che sopravvenga un temporale. [Brano musicale: Gocce di Pioggia] 271 144 DOMANDA 8274. D8. Il fisico Gray aveva osservato che due cubi di quercia, con eguali dimensioni, ma uno massiccio e l'altro scavato internamente, caricati elettricamente in modo eguale, davano luogo agli stessi effetti elettrici. Chi, elaborando quelle osservazioni, stabilì la legge dell’elettrostatica “l'elettricità si porta alla superficie dei conduttori”? A. l’inglese Lord Cavendish, grazie ad una osservazione della moglie B. l’olandese Von Guericke C. l’italiano Giovanbatista Beccaria D. Nessuno dei precedenti in quanto tale “legge” si dimostrò falsa! (Lo dimostrò il francese Coulomb) Commento. Domanda (quasi impossibile) che, tuttavia, accennava ad altri quattro personaggi di cui avrei, in seguito, raccontato una breve e “patriottica” aneddotica. Vi sono errori nelle risposte: racconterò che Lord Cavendish era misogino e che Von Guericke era tedesco. Metodo didattico. Viene utilizzato un video costituito da tante immagini (tratte da libri o dal web) e da alcuni scorci di Torino275 (Gran Madre, Mole Antonelliana, Monte dei Cappuccini, vista sul Po) con sottofondo musicale. Ogni tanto metto in pausa il videoregistratore VHS e commento. L’aspetto principale evidenziato inerisce il torinese (d’adozione) Giovanbatista Beccaria: cerco di esaltarne l’opera ed il contributo (scientifico e sociale). Oltre che dal libro di Segrè276 traggo i maggiori elementi dalla conferenza del20-1-2000: “La pila di Volta: due secoli ma non li dimostra” tenuta dal prof. Sigfrido Leschiutta DOMANDE 9 e 10278 D9. Possiamo deviare il flusso dell’acqua dei nostri rubinetti di casa avvicinando un oggetto caricato per strofinìo. a. Vero b. Falso D10. Se il nostro corpo è bagnato, una scarica elettrica od una corrente, lo attraversano con più facilità. a. Vero b. Falso Sotto il portico di casa, assieme ad un figlioletto, manda in alto l'aquilone ed allo scoppio di un fulmine tocca la chiave, avvertendo una scossa accompagnata da una scintilla; al cadere della pioggia, attraverso la fune bagnata, corre tanta elettricità da consentirgli di caricare, tramite la chiave, una "bottiglia di Leida". [musica russa] [disegni tratti da Emilio Segrè, Personaggi e scoperte della fisica classica. Da Galileo alla termodinamica, Mondadori, Milano, 2000] Nel 1753 il fisico Georg Wilhelm Richmann, nel corso di analoghe ricerche sull'elettricità atmosferica effettuate a Pietroburgo assieme al celebre scienziato russo Mihail Vasil'evic Lomonosov, ha collegato uno strumento (elettrometro) ad un'asta metallica posta a grande distanza dal suolo e sprovvista di messa a terra quando, durante un forte temporale viene colpito da un fulmine e soccombe. Lomonosov scrive di lui:".. la sua è stata la miglior morte possibile, perché è deceduto adempiendo agli obblighi della sua professione, e il ricordo della sua opera non potrà mai venire cancellato". Faccio presente ai ragazzi che nessuno l’ha mai sentito nominare ed ironizzo sul cognome Richmann 274 SUN, LUD, trad 275 ripresi in precedenza con videocamera digitale e montati insieme ad immagini fisse 276 il già menzionato Personaggi e scoperte della fisica classica 277 durante la conferenza tenutasi al teatro Colosseo di Torino nell’ambito della felice serie “GiovedìScienza” venne distribuito agli spettatori un breve intervento del prof. Leschiutta, intitolato “Franklin ed il Piemonte”. In tale relazione vi sono significativi riferimenti ad episodi di vita quotidiana e di una corrispondenza epistolare, inizialmente in latino, tra Franklin e Beccaria. Riporterò ai ragazzi l’osservazione relativa all’importanza di conoscere il latino: Franklin, ebbe difficoltà a rappresentare le proprie idee in Europa a causa di una limitata padronanza della lingua di Cicerone, ma venne in suo aiuto il frate scolopio di Mondovì 278 metodo SPE, PRA Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 145 Metodo didattico. Con due semplici esperimenti in diretta miro chiaramente a stupire lo studente. Il primo esperimento richiede un palloncino (che gonfio sul posto) un contenitore (uso una vaschetta per gelato, con un foro di circa 1 mm di diametro, tenuto chiuso da una vite). Riempio per 2/3 la vaschetta posta in alto (a circa 1,5 metri da terra) mediante un supporto di mia realizzazione che lascia la parte forata della vaschetta libera di lasciar fluire un filo d’acqua279. L’acqua viene introdotta con una bottiglia di plastica da 1,5 litri. Dopo aver riempito la vaschetta, tolgo la vite (che fa da tappo), pongo rapidamente la bottiglia sul pavimento sotto il foro, in modo che raccolga l’acqua che fuoriesce dal foro della vaschetta. Ho posto della carta assorbente nella zona intorno alla bottiglia, sul pavimento. A questo punto strofino sulla mia giacca di lana280 il palloncino e lo avvicino al flusso di acqua determinando una significativa, evidente, deviazione del flusso medesimo con stupore e “maraviglia” del pubblico. L’esperimento è un esempio emblematico della filosofia sperimentale da me adottata: facilità di esecuzione, non pericolosità, ripetibilità, economicità, effetto “stupore”, possibilità di discutere ed approfondire. Il secondo esperimento richiede risorse economiche maggiori. Cerco di ripetere l’esperienza di Gray: uno spago rudimentale è fissato tramite due connettori a “coccodrillo”. Mostro come un multimetro digitale non rilevi alcuna corrente elettrica se alimento il circuito con una pila da 4,5 V. Se immergo spago nell’acqua e poi lo estraggo, richiudendo il circuito ottengo una corrente lo $ dHOO¶RUGLQ G 6LPLOPHQW V V L KLXGHU FLUFXLW281 F O PDQ EDJQDW YHQJ percorso da una debole corrente di qualche decina di microampere . Lo studente può anche non avere idea di cosa sia una corrente di pochi microampere: di certo dovrebbe intuire che non è pericolosa, da un lato, e che il nostro corpo è un discreto conduttore dall’altro, specie se è umido, sudato o bagnato. Questi concetti torneranno utili nelle ultime due lezioni. La seconda esperienza richiede una batteria, uno spago, due “coccodrilli” ed uno strumento (analogico o numerale) da utilizzare come microamperometro. Quest’ultimo, probabilmente, non la rende facilmente ripetibile in ambiente domestico. Si potrebbe pensare di costruirne uno artigianalmente ... ANALISI DEI RISULTATI (PRIMA LEZIONE). Il campione significativo282 è costituito da 97 unità. Se in qualche risposta i numeri “non tornano” ciò è dovuto al fatto che lo studente non si è espresso. 279 Ho empiricamente valutato varie strategie per effettuare al meglio l’esperimento, bottiglie ed altri contenitori, fori di dimensioni variabili... 280 a febbraio tale indumento era più che adatto, un po’ meno a marzo 281 percorso mano-mano: il valore che dipende da tanti fattori, oltre che dalla forze elettromotrice della batteria, dalla pressione del contatto, ecc. 282 non tengo conto di coloro che usciranno prima dall’aula per motivi personali (ad esempio per recarsi alla stazione per prendere il treno, o per altre ragioni) 146 Vediamo i risultati più interessanti283. Indico con Dn(1) le risposte alla domanda n-esima nel questionario iniziale e Dn(2) in quello finale. Totale (1) rappresenta il totale delle risposte date inizialmente, totale (2), alla fine della lezione. “dif (2-1)” rappresenta la differenza tra le risposte corrette date alla fine rispetto a quelle date all’inizio. La striscia gialla evidenzia la risposta corretta. DOMANDA 1. D1.Il termine “elettricità” deriva dal greco “electron”. Cosa significa “electron” ? A. Significa “fulmine”. B. Significa “ambra” C. Era una lega di oro ed argento usata D1 (1) D1 (2) anticamente A B C D A B C D D. Deriva da Elettra, figlia di Agamennone e Clitennestra. totale (1) 27 54 11 4 totale(2) 0 97 0 0 Una buona parte degli studenti conosce il significato della parola “elettricità”. Chi non dif (2-1) 43 lo conosce (o non azzecca per caso, quello giusto) predilige l’associazione con fulmine. Il 100% degli studenti risponde correttamente al termine della lezione. L’indice dif (2-1) pesa in un certo senso la bontà e l’efficacia della spiegazione con la presenza di una nozione già nota (e, ipso facto, parzialmente inutile). DOMANDA 2. D2 (1) A totale (1) B D2 (2) C D A B C D 27 19 14 35 totale(2) 48 0 0 49 D2.Chi scrisse in una sua opera “Grazie all’esperienza progrediscono la scienza e l’arte” ? A. Talete B. Democrito C. Socrate D. Aristotele Molto interessante è il risultato di questa seconda domanda. Inizialmente vi è una distribuzione abbastanza casuale delle risposte. Alla fine il campione si divide equamente su due possibili opzioni. Talete, a cui è dedicata una parte del filmato, dovrebbe essere associato all’ambra. Una simpatica diatriba con Democrito (cartone animato) sui quattro elementi, non dovrebbe far rispondere il 50% in modo errato. Com’è possibile? Questo esperimento è ripetibile (basta riproporre il video alla propria classe e valutarne le risposte). E’ piuttosto evidente come l’efficacia del messaggio trasmesso agli studenti sia tutt’altro che buona. dif (2-1) 14 DOMANDA 3. D3. Nel 530 d.C. il filosofo neoplatonico Damascio. riferisce che l’imperatore Settimio Severo, otteneva scariche elettriche ogni volta che faceva una certa cosa. Che cosa ? A. Pettinava il proprio gatto persiano 283 Ho riportato le risposte dei questionari iniziale e finale – che, come ho detto, sono identici tranne che per il fatto che il primo ha indicato a piè di pagina “inizio”, il secondo “fine” – sull’elaboratore ed ho analizzato i dati con un noto foglio di calcolo. Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 147 B. Pettinava i capelli della moglie Claudia C. Strigliava i propri cavalli D. Accarezzava il vello di un caprone nero di nome Pescennio Come previsto, la risposta corretta non è nota agli studenti. La distribuzione D3 (1) D3 (2) delle risposte potrebbe dirci chi A B C D A B C D possiede un gatto e chi pettinando i propri lunghi capelli ne riceve piccole totale (1) 25 46 9 15 scosse. La risposta corretta è quella totale(2) 9 1 87 0 che riceve i minori consensi iniziali. Alla fine quelle 9 risposte relative al gatto a che cosa sono dovute? Ad un dif (2-1) 78 messaggio non chiarissimo? Per capirlo andiamo a valutare i risultati: i due gruppi del Copernico rispondono tutti esattamente (una IV ed una V per un totale di 16 risposte). Negli altri gruppi vi sono chiazze di risposte errate. Il numero è abbastanza elevato per non ritenere si tratti solo di distrazione. DOMANDA 4. D4. Chi scrisse uno dei primi trattati a noi pervenuti sul magnetismo dal titolo “Epistola de magneta” ? A. Lucio Anneo Seneca nel 109 d.C. B. Tito Lucrezio Caro nel 21 d.C. C. Pierre de Maricourt nel 1269 d.C. D. Michel de Notredame nel 1258 d.C. D4 (1) A totale (1) B C D A B C D 5 1 89 0 22 28 32 11 totale(2) dif (2-1) D4 (2) Oscillano sulla casualità le risposte iniziali. Dei 95 che rispondono alla D4(2) solo 6 sbagliano. Distrazione? 57 DOMANDA 5. D5. Chi è l’autore della celebre frase: “La filosofia è scritta in questo grandissimo libro che continuamente ci sta aperto innanzi a gli occhi (io dico l'universo), ma non si può intendere se prima non s'impara a intender la lingua, e conoscer i caratteri, ne' quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e i caratteri son triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche, senza i quali mezi è impossibile a intenderne umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro laberinto.” A. Galileo Galilei ne “Il Saggiatore” B. Cartesio nell’opera “Monadologia” C. Francesco Bacone nel “Discorso sul metodo” D. Leibniz nel “Novum Organum” 148 D5 (1) A totale (1) B D5 (2) C D A B C D 97 0 0 0 41 24 23 9 totale(2) dif (2-1) 56 Per tre gruppi vi era una probabile conoscenza dell’argomento. Per gli altri tre la risposta è stata casuale. In una classe di 20 studenti nessuno ha risposto correttamente! Superiore alle attese è il risultato finale. Parte del metodo usato è canonico (diciamo che equivale alla proiezione ed al commento di un lucido). DOMANDA 6 D6. La legge di gravitazione universale afferma: due corpi si attirano con una forza direttamente proporzionale alle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che li separa. Chi l’ha formulata? A. Galilei nel 1470 B. Cartesio nel 1520 C. Leonardo nel 1580 D. Newton nel 1684 Domanda inutile per 5 dei 6 gruppi. Si può giurare sulla chiarezza della spiegazione data dal sottoscritto ? (metodo di quella precedente). D6 (1) D6 (2) I numeri non lo consentono. A totale (1) B C D 13 2 2 79 totale(2) dif (2-1) A B C D 1 1 0 95 16 D7 (1) totale (1) A B 4 17 65 10 totale(2) dif (2-1) 66 C DOMANDA 7. D7 (2) D A B C D 3 83 11 0 D7 Quale dei seguenti personaggi rimase fulminato durante un esperimento sull’elettricità? A. l’italiano Giovanbatista Beccaria B. il russo Wilhelm Richmann C. l’americano Benjamin Franklin D. il francese Jean Antoine Nollet Molto più utile (se trascuriamo, ovviamente, l’aspetto puramente aneddotico) della precedente. Sul risultato finale ripeterei le medesime considerazione formulate a proposito della domanda n.3. DOMANDA 8. D8. Il fisico Gray aveva osservato che due cubi di quercia, con eguali dimensioni, ma uno massiccio e l' altro scavato internamente, caricati elettricamente in modo eguale, davano luogo agli stessi effetti elettrici. Chi, elaborando quelle osservazioni, stabilì la legge dell’elettrostatica “l'elettricità si porta alla superficie dei conduttori”? A. l’inglese Lord Cavendish, grazie ad una osservazione della moglie Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 149 B. l’olandese Von Guericke C. l’italiano Giovanbatista Beccaria D. Nessuno dei precedenti in quanto tale “legge” si dimostrò falsa! (Lo dimostrò il francese Coulomb) La domanda 8 presenta un principio storicamente e scientificamente rilevante. A B C D A B C D E’ curioso come il nostro Beccaria totale (1) 29 15 7 41 (proprio “nostro” di Torino, anche se era nativo di Mondovì) riscuota così pochi totale(2) 7 14 67 9 consensi. E’, forse, un tipico atteggiamento di esterofilìa ? dif (2-1) 60 Sarei molto critico sulla qualità della mia spiegazione dato che un 30% risponde in maniera errata. Se l’obiettivo di trasferire284 quella informazione fosse particolarmente pregnante dovrei gestire meglio la spiegazione, cercando di ottenere una migliore chiarezza forse dedicando una finestra temporale più ampia. D8 (1) D8 (2) DOMANDE 9 e 10 D9. Possiamo deviare il flusso dell’acqua dei nostri rubinetti di casa avvicinando un oggetto caricato per strofinìo. a. Vero b. Falso D10. Se il nostro corpo è bagnato, una scarica elettrica od una corrente, lo attraversano con più facilità. a. Vero b. Falso D9-1 totale (1) v f 30 66 totale(2) dif (2-1) D9-2 v f D10-1 D10-2 v f v 90 6 94 3 64 f 91 6 La domanda 9 sorprende i ragazzi che non credono nei “poteri magici” dell’elettricità statica. Quelle tre risposte sbagliate provengono tutte dallo stesso gruppo (globalmente hanno risposto al di sotto della media: forse erano distratti o le loro risposte non sono state ben ponderate). 1 La domanda 10 con un coefficiente dif(21) uguale ad 1 personifica una domanda inutile: le 6 risposte errate provengono dallo stesso gruppo di prima. Confermare l’ipotesi precedente o considerare un po’ di confusione da parte mia? 284 uso il termine “trasferire” in senso improprio forse. Per evitare fraintendimenti l’apparente approccio comportamentista, (che, in sintesi, considera la mente come una scatola nera ) che viene utilizzato, mi evita di entrare in complicate considerazioni relative ai modelli di apprendimento, magari per giustificare una spiegazione poco efficace da parte mia. Se cercassi conferme personali potrei persino “manipolare” i dati, ma dal momento che l’ingegnere serio cerca solo risposte (magari molto parziali) onde progettare soluzioni adeguate (che poi verranno migliorate e così via...) spero di evitare di cadere in quelle trappole psicologiche che renderebbero il mio lavoro sostanzialmente inutile. Tutti i dati che io espongo sono stati raccolti dal sottoscritto ed elaborati. Conservo le versioni elaborate integrali e gli originali compilati dai ragazzi. 150 APPENDICE IV Moduli sperimentali. Domande della 2a lezione Ecco le domande proposte. D1. Quale delle seguenti frasi è corretta ? A. Alessandro Volta non fu compreso dai contemporanei e visse di stenti. B. Alessandro Volta inventò la pila e la portò a vedere a Napoleone Bonaparte C. Alessandro Volta inventò la pila per avere la meglio sulle tesi di Beccaria D. Alessandro Volta, nella sua breve vita, ebbe il grande (ma unico) merito dell’invenzione della pila. D2. Avendo a disposizione due monete da 100 e 10 lire, posso realizzare una pila insieme a: A. Acqua minerale (si) (no) B. Una patata (si) (no) C. Un grappolo d’uva (si) (no) D. Un limone (si) (no) D3. Quale delle seguenti scritture è corretta? A. 10 Volts B. 10 volts C. 10 volt D. 10 Volt D4. A che età Volta inventò la pila ? A. 37 anni B. 23 anni C. 55 anni D. 17 anni D5. Cosa “dice” la legge di Ohm? A. R=V/I B. P=V*I C. Q=C*V D. P=L/t D6. Avendo a disposizione i materiali della domanda 2, quale altro materiale/sostanza di facile reperibilità potrei utilizzare? Indichi quello che, secondo Lei, è più facilmente reperibile. …………………………………………. D7 Cambiando la lunghezza e la sezione di un materiale conduttore, Ohm scoprì che la resistenza aumentava se: A. Aumentava sia la lunghezza sia la sezione B. Aumentava la lunghezza e/o diminuiva la sezione Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 151 C. Diminuiva la lunghezza e/o aumentava la sezione D. Diminuiva sia la lunghezza sia la sezione ……………………………………………………. D8. Chi scoprì per primo che una corrente elettrica poteva creare un campo magnetico? A. Oersted B. Ampere C. Romagnosi D. Ohm D9. Scrivere la legge di Ampère. ………………………………………………………… D10. Scrivere la legge di Ampère-Maxwell. ……………………………………………………. PREMESSA. Dopo la consegna dei questionari, dedico un quarto d’ora alla rapida descrizione di 8 personaggi: Cavendish, Coulomb, Galvani, Volta, Oersted, Romagnosi, Ampere, Ohm. DOMANDE 1 e 4285. D1. Quale delle seguenti frasi è corretta ? A. B. C. D. Alessandro Volta non fu compreso dai contemporanei e visse di stenti. Alessandro Volta inventò la pila e la portò a vedere a Napoleone Bonaparte Alessandro Volta inventò la pila per avere la meglio sulle tesi di Beccaria Alessandro Volta, nella sua breve vita, ebbe il grande (ma unico) merito dell’invenzione della pila. D4. A che età Volta inventò la pila ? A. B. C. D. 37 anni 23 anni 55 anni 17 anni Commento. Domande di difficile risposta. Metodo didattico. Un video costituito da tante immagini (tratte da libri o dal web) con sottofondo musicale e commento. Tra le immagini vi erano sette vignette che ironizzavano sulla diatriba Volta - Galvani. Avrei voluto realizzare 3 fumetti/cartoni pseudoanimati286: uno sull’invenzione della pila, uno sull’invenzione del transistor ed uno sulla sicurezza elettrica. Sono riuscito solo in minima parte nei miei intenti iniziali in quanto ritenevo fondamentale la collaborazione (approccio collaborativo verticale)di qualche studente che trovasse diletto nel disegno a mano libera. 285 Metodo SUN, COL, LUD Un “vero” disegno animato richiede un numero enorme di vignette: circa 10 per ogni secondo e quindi almeno 3000 per 5 minuti. E’ possibile ridurre il numero di tali vignette o, alternativamente, trovare un procedimento che permetta di crearne molte (e simili) in tempi ragionevoli? Naturalmente il risultato se non ottimo dovrà essere almeno buono. 286 152 Un’allieva del liceo Giordano Bruno, Arianna Bin, ha accettato l’idea ed ha prodotto 8 vignette su un canovaccio che le avevo spedito, aggiungendo un proprio contributo personale. Mi ha rispedito il tutto. Sono riuscito a ripassare i disegni a china, a crearne di nuovi (pensavo di arrivare al numero magico di 32 vignette) e a colorarne un paio tramite un semplice programma di grafica287. Il fumetto è costituito da vignette rettangolari (con rapporto tra base e altezza 4/3) facilmente “filmabili” mediante videocamera ed inseribili in un video VHS (con relativo montaggio ed inserimento di opportune tracce audio). Un paio di esempi rendono l’idea dell’atteggiamento scanzonato con cui intendevo proporre uno dei momenti più significativi della storia dell’elettricità (appendice 3). Gli aspetti positivi di una tale collaborazione sono molteplici. Occorre conoscere le vite dei due personaggi (ho inviato alla gentile studentessa documentazione appropriata): questo è un modo per fare “fisica” giocando e collaborando. Bisogna, poi, inserire gli episodi in un contesto storico (Napoleone Bonaparte nel 1801) sociale (Napoleone userà le pile di Volta come sgabelli per raggiungere i libri più inaccessibili e come portavasi – idea, quest’ultima, di Arianna Bin – che significato e che utilità sociale poteva, infatti, avere la pila nel 1801 ?). L’introduzione di brani musicali dell’epoca contribuisce a rendere più efficace il video. Galvani è rappresentato con amici durante un convivio in cui si beve vino della zona di Bologna (il Pignoletto: ricerca enologica). Insieme alle bottiglie con le rane, il fisiologo bolognese, conserva bottiglie di Leida e bottiglie con rospi (dal latino bufo, onis: ricerca linguistica). Restando al latino le rane, inizialmente libere e felici, si gonfiano e commentano sul rapporto di maggioranza o minoranza con un bue (con allusione alla “Rana e il Bue” di Fedro288)... Da questo progetto scaturisce, spontaneamente e, direi, inevitabilmente, una unica cultura non frammenti di culture che, spesso, procedono parallele e non si intersecano. E’ fondamentale il condimento di tutto ciò: l’ironia e, quindi, l’approccio ludico. Come ho detto ho solo abbozzato questa idea, inserendo qualche vignetta che ha sdrammatizzato su immagini di pile, elettrofori, e sui personaggi Galvani e Volta. DOMANDA 2289. D2. Avendo a disposizione due monete da 100 e 10 lire, posso realizzare una pila insieme a: A. B. C. D. Acqua minerale Una patata Un grappolo d’uva Un limone (si) (si) (si) (si) (no) (no) (no) (no) Commento. Domanda multipla del tipo vero-falso. Metodo didattico. Verrà effettuato un esperimento sia con monete sia con pezzetti di metallo di recupero. La tecnica è la seguente: riprendo con una videocamera posta a circa 40 cm dalla cattedra una piccola area (dimensioni di un foglio A3) in cui sono presenti una patata avvizzita e due monete. Collego ad esse un multimetro e misuro la forza elettromotrice (circa 0,5 V): se necessario ricorro all’ausilio dello zoom per ingrandire qualche particolare. L’effetto sorpresa non è tanto nei diversi potenziali misurati, quanto nel fatto che con una sola patata o con un limone (ma anche con l’acqua minerale, che, poco prima avevo utilizzato per dissetarmi) riesco 287 Ho anche avuto l’idea per questa combinazione uomo-macchina: BiNaRy con un evidente richiamo al nome dell’autrice e un pizzico di “perversione” informatica. 288 Per la favola ho utilizzato i testi Alberto e Jolanda Giacone Dario Fogliato, Insula nova, Aiace, Torino, 1973 ed Esopo, Favole, BUR, Milano, 2000 289 metodo SPE, PRA, LUD Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 153 ad alimentare una calcolatrice (alla quale avevo tolto la pila) e ad eseguire operazioni aritmetiche. I metalli sono il rame ed il magnesio che garantiscono valori superiori ad 1,5 V. Ecco che, anche senza un multimetro, non è difficile costruirsi a casa una pila come quella del fisico comasco. I due metalli sono reperibili da un idraulico come prodotti di scarto. Mi sembra anche interessante l’idea di utilizzare una videocamera connessa all’ingresso video di un TV290. Essa permette di superare l’inconveniente di laboratorio “effetto ressa” dovuto al raggrupparsi degli studenti che cercano di veder qualcosa accerchiando il tavolo da lavoro. Si evita anche la presenza di una lavagna luminosa, molto più limitata, tra l’altro di una videocamera. Volendo (cosa che io non ho fatto) si può registrare l’esperimento mentre lo si effettua. Quanto alla facilità d’uso, non vedo particolari problemi. DOMANDA 3291. D3. Quale delle seguenti scritture è corretta? A. 10 Volts B. 10 volts C. 10 volt D. 10 Volt Commento. Domanda la cui risposta non è scontata. Metodo didattico. Un video scolastico presenta la legge di Ohm ed introduce le scritture delle unità (ahimè errate!). Non dico nulla e presento la correzione suggerita da un notissimo word processor292. 290 O mediante opportuni connettori di facile reperibilità all’ingresso “scart” metodo PRA, LUD 292 tale word processor presenta una poco vistosa ma assai antipatica caratteristica (stigmatizzata da un comico veneto, Natalino Balasso, cabarettista di Zelig, trasmissione molto nota ai ragazzi): il correttore automatico. Tale correttore oltre a suggerire “scorrettamente”, se non viene almeno in parte disabilitato corregge molti nomi propri e crea situazioni, francamente, imbarazzanti (nomi di fisici storpiati): un questionario distribuito ad un gruppo di studenti (il primo gruppo) riportava Romagnoli al posto di Romagnosi. Sono certo che vi saranno presto illustri vittime di simili iniziative da parte del programma “Professional”. 291 154 Non senza una vena di ilarità collettiva mostro quanto sia scorretto quel suggerimento e propongo la soluzione C, generalizzandola ad altre unità per fissare meglio la convenzione internazionale. DOMANDE 5 e 7293. D5. Cosa “dice” la legge di Ohm? A. R=V/I B. P=V*I C. Q=C*V D. P=L/t D7 Cambiando la lunghezza e la sezione di un materiale conduttore, Ohm scoprì che la resistenza aumentava se: A. Aumentava sia la lunghezza sia la sezione B. Aumentava la lunghezza e/o diminuiva la sezione C. Diminuiva la lunghezza e/o aumentava la sezione D. Diminuiva sia la lunghezza sia la sezione Commento. Domande le cui risposte potrebbero essere note agli studenti del V anno. Metodo didattico. Il video scolastico di cui si è accennato294 presenta la legge di Ohm e giustifica l la relazione R = ρ ⋅ .Avevo preparato un semplice esperimento (mai eseguito per mancanza di S tempo) in cui utilizzavo un portamine ed una mina di grafite. Parte di essa era stata opportunamente dimezzata nella sezione (con carta abrasiva). Con semplici misurazioni (mediante l’uso di un vecchio tester analogico, usato come ohmetro con la funzione “low ohm” avrei dovuto mostrare come variava la resistenza al variare della lunghezza e della sezione. Avrei potuto, inoltre, considerare l’uso degli elementi striscianti in motori elettrici ed evidenziare gli errori di parallasse - impossibili negli strumenti numerali - ). DOMANDA 6295. D6. Avendo a disposizione i materiali della domanda 2, quale altro materiale/sostanza di facile reperibilità potrei utilizzare? Indichi quello che, secondo Lei, è più facilmente reperibile. …………………………………………. Commento. Domanda aperta poco chiara. Metodo didattico. Di certo il liceo scientifico apre le porte a corsi universitari di chimica, biologia e medicina. Ho proposto un esperimento che doveva stupire e far pensare, ma che poteva lasciare un po’ perplessi e infastiditi alcuni studenti. Qual è il liquido biologico di scarto più facilmente reperibile? Contiene piccole quantità di ammoniaca e per questo veniva utilizzato, anticamente, nelle lavanderie. Con tale liquido296 si realizza una “pila” che può alimentare la nostra calcolatrice ... DOMANDA 8297. D8. Chi scoprì per primo che una corrente elettrica poteva creare un campo magnetico? A. Oersted 293 Metodo (SPE) trad Corso di elettrotecnica. Elettrotecnica 1 “La legge di Ohm” videocassetta realizzata dall’agenzia formativa Mario Enrico 1995-96 Torino. Presa in prestito dal CE.SE.DI. di Torino (codice 32.012) 295 metodo LUD, SPE, PRA 296 A chi accennava una forma di protesta raccontavo l’episodio riportato dallo storico Svetonio che narra come Tito rimproverasse il padre Vespasiano per aver introdotto una tassa sull’urina e come quest’ultimo rispondesse con la celebre frase “Pecunia non olet!” 297 metodo SPE, LUD 294 155 Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici B. Ampere C. Romagnosi D. Ohm Commento. Domanda trabocchetto. Metodo didattico. Racconto l’esperienza di Oersted, avvenuta tra la fine del 1819 e l’inizio del 1820, mi dilungo nei particolari e nella casualità della scoperta. Racconto come il danese stesse preparando una relazione sulla pila di Volta e come avesse notato, avendo nel proprio laboratorio delle bussole, che l’ago di alcune di esse deviava quando si chiudeva il circuito. Colpo di scena! Ben 18 anni prima un giurista italiano, Gian Domenico Romagnosi, aveva effettuato la stessa scoperta a Trento e pubblicato un articolo scientifico sul Gazzettino di Trento298. Spiego come nel 1830 lo stesso Oersted riconosca la paternità della scoperta - alla quale era pervenuto senza alcun plagio - all’italiano. Mostrerò poi un semplicissimo esperimento: la solita pila da 4,5 V alimenta un filo di lega di stagno (quello usato per saldare a stagno, appunto). Sotto il filo pongo una bussola (di infima qualità) avendo cura che l’ago sia parallelo al filo. Poi collego il capo lasciato libero alla pila (realizzo un corto circuito) e tutti vedono come l’ago si porti in posizione perpendicolare al filo percorso da corrente. Inverto la polarità e anche l’ago ruota di 180 gradi. Riprendo il tutto con la videocamera, ingrandendo sulla bussola. Questo esperimento è realizzabile da chiunque (si può usare un filo di qualsiasi tipo, per esempio di rame, una pila ed una bussola dal costo complessivo inferiore ai 5 ¼ HSSXU PRVWU fenomeno molto importante sia storicamente che tecnicamente. DOMANDE 9 e 10299. D9. Scrivere la legge di Ampère. ………………………………………………………… D10. Scrivere la legge di Ampère-Maxwell. ……………………………………………………. Commento. Domande aperte alle quali gli studenti non avrebbero dovuto saper rispondere, sia per la complessità dell’argomento sia perché non ancora svolto a lezione (la legge di AmpèreMaxwell o IV legge di Maxwell doveva essere un argomento assolutamente impossibile). Metodo didattico. Qui non chiedo né ragionamento né comprensione delle formule, ma solo un esercizio di memoria. Mostro il video di una pubblicità di una bibita (non italiana): associo le varie scene a simboli matematici in modo da descrivere interamente la formula: Λ B = µ ⋅ i + ε ⋅ µ z Φ Ei Come si può osservare questa è una possibile formulazione in forma integrale della IV equazione di Maxwell, purché si accetti la “licenza poetica” dell’operatore z300 interpretato come derivata d totale rispetto al tempo, quindi z ≡ . Ogni simbolo viene reinterpretato come azione scenica: dt ad HVHPSLR O LUFXLWD]LRQ YLHQ VVRFLDW LQJD G LUFXLUH´ UDSSUHVHQW O riporta ad una piacevole scoperta. VRUSUHVD0 LQL]LDO GHOO SDURO 298 HXUHND http://www.unitn.it/unitn/numero30/fisico.html è la fonte (Università degli Studi di Trento) metodi LUD, (COL). Il metodo collaborativo non è stato verificato o approfondito. 300 si noti la somiglianza con il simbolo del o nabla un vero e proprio jolly della matematica e della fisica 299 156 Associare una formula matematica a filastrocche301 non è certo una novità. Neppure completamente nuova è l’idea di associare una formula ad una sequenza di immagini. Riuscire ad collegare una formula ad una pubblicità televisiva inverte completamente i ruoli: siamo passivi davanti alle pubblicità televisive, non di rado, geniali capolavori di fantasia e creatività, condensato di messaggi subliminali; diventiamo attivi allorché adattiamo tali messaggi a canali di comunicazione personalizzati di formule di fisica. Se associamo una formula a qualcosa che vediamo spesso, possiamo persino ripassare fisica mentre vediamo la TV, senza zapping durante gli spot, naturalmente. E il ragionamento? Quella è la via maestra per comprendere assimilare concetti e formule: eppure occorre ragionare su una formula anche giocando, per associarla ad immagini. Cercarne la forma più adatta (a volte è più semplice ricordare prodotti piuttosto che rapporti) e giocare con i simboli matematici aiuta a ricordarla. Ho lanciato l’idea di legare qualche formula trovata sui libri di fisica a qualche pubblicità televisiva: chissà che qualcuno non ci provi davvero! 5.3.3.2 SECONDA LEZIONE. ANALISI DEI RISULTATI Il campione significativo302 è costituito da 59 unità. C’è quindi una riduzione del 30% rispetto alla prima lezione: ciò è dovuto ai seguenti motivi: • Gli studenti dei corsi pomeridiani sono diminuiti per impegni scolastici prioritari (compiti di recupero, interrogazioni, ecc) • Gli studenti del liceo Faa di Bruno sono stati selezionati in due gruppi: uno seguiva le lezioni regolari, l’altro gli incontri sperimentali: questo era stato deciso per “facilitarmi la vita”: erano 30 alla prima lezione, 16 alla seconda. • Gli studenti del liceo Giordano Bruno sono scesi a 16. Anche in queste statistiche se in qualche caso i numeri “non tornano” ciò è dovuto alla mancata risposta dello studente. DOMANDA 1. D1. Quale delle seguenti frasi è corretta ? A. B. C. D. Alessandro Volta non fu compreso dai contemporanei e visse di stenti. Alessandro Volta inventò la pila e la portò a vedere a Napoleone Bonaparte Alessandro Volta inventò la pila per avere la meglio sulle tesi di Beccaria Alessandro Volta, nella sua breve vita, ebbe il grande (ma unico) merito dell’invenzione della pila. alunno D1 (1) A B totale (1) C 4 20 17 totale (2) dif(2-1) D1 (2) D A B C D 1 53 3 2 15 Le risposte iniziali sono casuali ad eccezione del Giordano Bruno, liceo in cui sembrano conoscere la risposta corretta. Una buona percentuale risponde esattamente alla domanda finale. 33 DOMANDA 2. D2. Avendo a disposizione due monete da 100 e 10 lire, posso realizzare una pila insieme a: 301 una simpatica, da me inventata, è legata alla “fidanzata” di Volta, rappresentata mentre cuciva: i tre suoni qu – ci – va aiutano a ricordare Q=C*V 302 non tengo conto di coloro che usciranno prima dall’aula per motivi personali (ad esempio per recarsi alla stazione per prendere il treno, o per altre ragioni) Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici A. B. C. D. Acqua minerale Una patata Un grappolo d’uva Un limone (si) (si) (si) (si) 157 (no) (no) (no) (no) Tutte le risposte sono corrette. Riscuotono invece interesse decrescente a partire dal limone sino all’uva. Come si totale (1) 21 43 8 50 vede le risposte finale non danno il totale (2) 56 59 40 59 100% di consensi all’uva: avevo, semplicemente, saltato l’esperimento con l’uva, in un liceo. Nessuno di quel dif(2-1) 23 gruppo ha inserito l’uva, neppure coloro che l’avevano inserita inizialmente. E’ strano come un’omissione si sia trasformata in una negazione. alunno D2 (1) A D2 (2) B C D A B C D DOMANDA 3. alunno D3 (1) totale (1) D3 (2) A B C D 1 0 2 56 totale (2) dif(2-1) A B C 0 1 56 2 D3. Quale delle seguenti scritture è corretta? A. 10 Volts B. 10 volts C. 10 volt D. 10 Volt D 54 Un differenziale così elevato (54) mostra quanto sia stata utile ed efficace (anche se 3 su 59 hanno sbagliato) la terza domanda. In realtà c’è qualcos’altro. Non si può ritenere che la risposta D, che inizialmente ha ottenuto 56 su 59 consensi, sia dovuta la caso: siamo di fronte ad una “conoscenza errata303”. DOMANDA 4. D4. A che età Volta inventò la pila ? A. B. C. D. 37 anni 23 anni 55 anni 17 anni Anche qui vale quanto detto sopra sul differenziale. L’aspetto interessante è soprattutto umano: Alessandro Volta ci regala una delle invenzioni-scoperte più importanti quando ha 55 anni. alunno D4 (1) A totale (1) B C D 27 28 2 0 totale (2) dif(2-1) 303 D4 (2) A B C D 2 0 56 1 54 pur se molti docenti, anche a livello universitario, scrivono Volt, tale scrittura è inesatta. Qui non si tratta di una abitudine linguistica che potrebbe, in linea di principio, staccarsi dalle origini etimologiche. Ad esempio si dice "!# $ è breve e quindi sarebbe più corretto dire io s% & (come ricordo sosteneva il prof. Alfredo Strigazzi, docente di fisica del Politecnico di Torino). Già Varrone riteneva che la lingua, essendo un organismo vivo, poteva ammettere cambiamenti dovuti all’uso ed alle abitudini consolidate. Nel caso delle unità di misura, invece, siamo di fronte ad un Sistema Internazionale, a tutta una serie di norme (come la UNI 4546) e raccomandazioni e, addirittura, ad un decreto presidenziale (il D.P.R.: 802 del 12agosto 1982). Non è proprio il caso che in una città, Torino, che ospita due centri metrologici primari si scrivano le unità di misura in modo scorretto. 158 DOMANDA 5. alunno D5 (1) A totale (1) D5 (2) B C D 45 2 6 3 A totale (2) B C 45 1 dif(2-1) D 13 0 0 D5. Cosa “dice” la legge di Ohm? A. R=V/I B. P=V*I C. Q=C*V D. P=L/t Molti sapevano la risposta. Purtroppo per mia dimenticanza ho saltato la spiegazione proprio con il gruppo che non sapeva la risposta! alunno D6 (1) totale (1) A B C D 0 0 0 0 totale (2) A 0 dif(2-1) DOMANDA 6. D6 (2) B 0 C 0 D 49 49 D6. Avendo a disposizione i materiali della domanda 2, quale altro materiale/sostanza di facile reperibilità potrei utilizzare? Indichi quello che, secondo Lei, è più facilmente reperibile. …………………………………………. Nessuno dà la risposta che volevo io! Ma che razza di domanda ho fatto? La tipica domanda vaga a cui non si sa cosa rispondere. I 10 che hanno risposto in modo errato come si spiegano ? Forse l’hanno fatto apposta! DOMANDA 7. alunno D7 (1) A totale (1) B D7 (2) C D A B C D 1 50 7 1 10 24 21 3 totale (2) dif(2-1) 26 D7 Cambiando la lunghezza e la sezione di un materiale conduttore, Ohm scoprì che la resistenza aumentava se: A. Aumentava sia la lunghezza sia la sezione B. Aumentava la lunghezza e/o diminuiva la sezione C. Diminuiva la lunghezza e/o aumentava la sezione D. Diminuiva sia la lunghezza sia la sezione Alcuni studenti conoscevano la risposta corretta. DOMANDA 8. D8. Chi scoprì per primo che una corrente elettrica poteva creare un campo magnetico? A. B. C. D. alunno Oersted Ampere Romagnosi Ohm D8 (1) A totale (1) B D8 (2) C D 43 10 2 2 A B C D Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici totale (2) 14 4 dif(2-1) 159 41 0 39 La risposta iniziale A mostra che molti allievi attribuiscono a Oersted la scoperta del fenomeno descritto. Il fatto che abbia raccontato dell’esperimento di Romagnosi, avvenuto 18 anni prima, evidentemente, non convince tutti. DOMANDE 9 e 10. D9. Scrivere la legge di Ampère. ………………………………………………………… D10. Scrivere la legge di Ampère-Maxwell. In un liceo gli studenti conoscono già una sì no sì no sì no sì no legge (di Ampere Laplace) e questo determina un minor numero di risposte 0 59 0 59 totale (1) corrette, nella D9-2 rispetto alla D10-2. Più 35 24 46 7 totale (2) interessante è il risultato sulla D10. Gli studenti sono in grado di riscrivere dif(2-1) 35 46 correttamente (o quasi) la quarta equazione di Maxwell. Anche se si chiede agli studenti una certa elasticità mentale, non pare che l’uso di simboli diversi o di denominazioni diverse per le stesse leggi fisiche contribuisca ad una maggior chiarezza, anzi, queste “ambiguità” creano solo confusione. alunno D9-1 D9-2 D10-1 D10-2 160 Appendice V Alcune vignette dal fumetto Volta/Galvani. Il disegno di Arianna Bin (liceo scientifico Giordano Bruno di Torino) mostra il bolognese Luigi Galvani a caccia di rane per i suoi esperimenti o per altri motivi ... Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 161 Con qualche semplice artificio (le aree da colorare debbono essere chiuse) ho colorato il disegno. Si noti come, con l’utilizzo di funzioni elementari (copia e incolla o drag & drop) ho replicato i ciuffi d’erba, senza ridisegnarli. Il disegno della studentessa del liceo scientifico Giordano Bruno di Torino, mostra Galvani nel proprio laboratorio. Una semplice vignetta che, tuttavia, contiene ricerche linguistiche (bufo = rospo in latino) ed enologiche (pignoletto = vino della zona di Bologna). Si ironizza sul nome Galvani e lo si associa ad una celebre marca italiana di prodotti caseari. 162 Ho realizzato questa vignetta per aggiungere elementi alla storiella. Alcuni amici si presentano da Luigi Galvani per una delle tante cene alle quali si “autoinvitano”. Si lamenteranno del solito menu a base di tortellini. Ecco che il medico bolognese sarà costretto a cercare nuove soluzioni: rane al verde (o alla Verdi, con un volontario errore cronologico: siamo a fine settecento, mentre il musicista è del 1813) APPENDICE VI Moduli sperimentali. Domande della 3a-4a lezione D1. L’infortunio più rischioso che ci può capitare in casa o in ufficio è quello legato a: A. tetanizzazione B. fibrillazione ventricolare C. ustioni D. arresto della respirazione D2. Quale delle seguenti affermazioni è VERA (una soltanto): A. Una tensione di 10.000 volt è certamente mortale B. la tensione di 220 V, anche se è molto pericolosa, non è mortale C. Una corrente continua, a parità di valore, è più pericolosa di una corrente alternata D. Una corrente ad alta frequenza (MHz) è meno pericolosa di una a bassa frequenza (ad es. 50 Hz) D3. Quale delle seguenti affermazioni è FALSA (una soltanto): Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 163 A. Le spine degli apparecchi elettrici possono anche non avere lo spinotto centrale relativo alla “terra”, senza per questo, essere pericolosi B. I marchi di qualità (come quello IMQ) sono, in generale, garanzia di migliore qualità, anche dal punto di vista elettrico. C. Il dispositivo “interruttore differenziale” in un appartamento può anche non essere presente purché vi sia una buona messa a terra D. L’interruttore automatico magnetotermico è utile per prevenire gli incendi causati da guasti o incidenti elettrici D4. Una delle affermazioni che seguono rappresenta una credenza grandemente diffusa ed altrettanto grandemente sbagliata A. L’impianto di terra, che ha una bassissima resistenza verso il suolo, protegge le persone dai contatti elettrici accidentali. B. Elevati valori di corrente che attraversano il corpo umano, possono provocare una violenta reazione con conseguente distacco dall’elemento in tensione della persona stessa (si pensi ad un operaio in una centrale elettrica): perciò una tensione elevata (migliaia di volt) può essere meno insidiosa di una più bassa. C. E’ praticamente impossibile restare folgorati da una tensione continua di 12 V (es. batteria dell’auto) o 24 V anche se il soggetto si trova nelle peggiori condizioni (umidità, contatto mano sinistra – cuore, forte pressione sull’elemento di contatto stesso). D. Le norme in materia di sicurezza elettrica, nel nostro Paese, sono sufficientemente restrittive ed atte a garantire, se osservate, un livello di sicurezza più che accettabile per noi. D5. Il differenziale (salvavita) ci protegge da tutti quei contatti che si possono avere con la corrente elettrica: è vero ? A. Sì è sempre vero B. No, è falso: non ci protegge affatto C. Sì è vero, ma solo se abbiamo un buon impianto di “terra” D. Sì ci protegge ma solo dai contatti elettrici più imprevedibili, cioè da quelli dovuti a guasti nelle apparecchiature D6. Per modificare il nostro impianto elettrico di casa o per realizzarne uno nuovo, in maniera che, detto impianto elettrico, sia “sicuro”, è obbligatorio avvalersi di elettricisti abilitati da leggi relativamente recenti. E’ vero ? A. No! Si può fare anche da soli, purché si conoscano le norme del Comitato Elettrotecnico Italiano (C.E.I.) B. Sì, è vero. C. Non basta, devono anche essere laureati in Ingegneria Elettrica, Elettrotecnica o Elettronica D. Sì, è vero, ed occorre un successivo controllo della A.S.L. competente. D7. Le apparecchiature elettriche per poter essere commercializzate, in Italia, devono avere il marchio C.E. della comunità europea? A. Non è sufficiente il marchio C.E. Occorre anche almeno un marchio di qualità. B. No! Devono avere il marchio IMQ C. Sì, è vero. Il costruttore garantisce che siano a “regola d’arte”. D. Il marchio C.E. è facoltativo D8. Il filo elettrico ricoperto da isolante di color giallo verde è sempre il conduttore per la messa a terra 164 a. Vero b. Falso D9. Il miglior sistema per proteggerci dai pericoli della corrente è avere un interruttore salvavita ed una buona messa a terra con resistenza molto bassa (inferiore a 20 ohm) a. Falso b. Vero Risposte. D1 (1) D1 (2) A B C D A B C D totale (1) 1 7 9 9 totale (2) 9 14 0 0 dif(2-1) 7 D2 (1) D2 (2) A B C D A B C D totale (1) 13 4 3 6 totale (2) 4 3 3 13 dif(2-1) 7 D3 (1) D3 (2) A B C D A B C D totale (1) 9 2 10 5 totale (2) 0 3 16 4 dif(2-1) 6 D4 (1) D4 (2) A B C D A B C D totale (1) 7 6 11 2 totale (2) 14 8 0 1 dif(2-1) 7 D5 (1) D5 (2) A B C D A B C D totale (1) 3 2 12 9 totale (2) 2 1 4 16 dif(2-1) 7 D6 (1) D6 (2) A B C D A B C D totale (1) 7 12 3 4 totale (2) 3 14 1 5 dif(2-1) 2 D7 (1) D7 (2) A B C D A B C D totale (1) 9 9 5 3 totale (2) 3 4 16 0 dif(2-1) 11 D8 (1) D8 (2) D9 (1) D9 (2) Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici (2) A B C D A B C D 11 15 totale (1) 12 14 17 6 3 19 totale (2) dif(2-1) 5 -8 3-4^ lezione media "casuale" media effettiva tabella 3 Iniziale(1) Finale(2) 71 123 3,06 3,06 3,43 5,94 dif (2-1) 52 2,51 Appendice VII Curva di sicurezza (int. differenziale) 165 166 Bibliografia Piero Scotto: Modalità di insegnamento della Fisica nei licei scientifici 167 [1] Alberto Abruzzese, Nuove tecnologie e nuove modalità d'insegnamento, http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/a/abruzz02.htm, Venezia, 07-03-1997 [2] Alberto Abruzzese Cosa si può fare col computer a scuola? http://www.mediamente.rai.it/home/bibliote/intervis/c/cremasco.htm, Bergamo, 26/02/98 [3] ADIA, Falsita' e segni zodiacali, http://digilander.iol.it/aeritel/ADIA/ADIA-02a.html [4] Andrea Albini, Inseguendo la chimera. 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