TESTI
SCOLASTICI DI FISICA
3.1. Materiali e principi dell’analisi dei testi
I testi scolastici di fisica, ci riferiremo qui in particolare ai manuali liceali, sono in prima istanza strettamente legati ai programmi e alle indicazioni curricolari fornite al livello nazionale. Con il sostegno dei manuali gli insegnanti devono realizzare le finalità didattiche e gli obiettivi di apprendimento prefissati; i testi forniscono, in linea teorica, innanzitutto il materiale su cui le pratiche di insegnamento vengono articolate e costituiscono allo stesso tempo, in un buon numero di casi, lo strumento di lavoro individuale degli studenti, sia dal punto di vista teorico, sia per la risoluzione di problemi e esercizi.
Sebbene alcune osservazioni sui testi verranno raccordate alla descrizione storico-pedagogica dei programmi di fisica, l’evoluzione di questi è in parte indipendente dal ritmo delle riforme curricolari: l’innovazione e il cambiamento dei testi rispondono anche a dinamiche dettate dalla comunità disciplinare, dalle ricerche didattiche (in che misura?), dalla politiche e dalle pratiche editoriali con cui le case editrici dettano stili, innovazioni e diffusione dei libri scolastici. C’è quindi, ovviamente, anche un motivo strettamente economico-utilitaristico che guida la creazione dei materiali didattici, e che rimarrà in secondo piano in questa analisi dei cambiamenti stilistici e soprattutto pedagogici dei testi, ma che risulta in taluni casi determinante dal punto di vista del tipo e della portata delle innovazioni.
Ammesso ciò, considereremo il manuale dal punto di vista pedagogico, come un tassello fondamentale del passaggio dal curricolo proposto a quello attuato dagli insegnanti.
Il riferimento principale per questa concezione del testo dal punto di vista didattico è, come già premesso, il modello concettuale usato nella indagini TIMSS sugli apprendimenti in matematica e scienze a vari livelli scolastici (fig. 1).1
Innanzitutto, il passaggio dal curricolo proposto a quello attuato è una sorta di cambiamento di scala dell’osservazione, in quanto l’attuazione, o l’implementazione, delle indicazioni teoriche nazionali avviene sempre a livello individuale di scuola, insegnante e classe, mentre il curricolo proposto riguarda i programmi e le linee guida emanate, nel caso italiano, a livello
1 Gilbert et al. (2002); Schmidt et al. (1996, 2002); Garden et al. (2006); si veda inoltre “Il contesto TIMSS” a
cura dell’INValSI [http://archivio.invalsi.it/archivio/iea-timss/Pagine/ilcontesto.htm; consultato in data 01/09/11].
nazionale.
Fig. 1. Schema TIMSS per l’analisi del curriculum a diversi livelli
Il curricolo intended viene determinato dal contesto politico, educativo e culturale che influenza le indicazioni didattico-pedagogiche; si è ricostruita nel capitolo precedente l’evoluzione di questo livello curricolare nel caso della fisica per la scuola secondaria italiana. Altri sistemi scolastici presentano dinamiche diverse in merito a questo elemento dell’intero processo educativo e curricolare: in alcuni casi le indicazioni didattiche e programmatiche vengono determinate anche, o perlopiù, da soggetti locali in modo decentralizzato, sebbene negli ultimi decenni sia cresciuta la tendenza, anche nei sistemi più decentralizzati come per esempio Stati Uniti e Regno Unito, a fornire indicazioni e linee guida al livello nazionale e centrale. Anche la rigidità e il carattere prescrittivo di queste “intenzioni” didattiche variano contestualmente all’interno del panorama dei sistemi educativi.
Il curricolo attuato riguarda, invece, le pratiche di insegnamento realizzate nel contesto di una classe o di una scuola, da parte di un singolo insegnante, le cui pratiche possono essere più o meno determinate e influenzate dal gruppo disciplinare di appartenenza.
Il passaggio tra i due livelli curricolari, però, non è solo un cambiamento di scala di osservazione, ma rappresenta un “salto” dal piano teorico e prescrittivo a quello pratico e reale, il quale è a sua volta un punto di mediazione delle prescrizioni con una serie complessa di fattori quali il contesto scolastico, della classe e il background dell’insegnante stesso. Ci sembra convincente, sotto questo punto di vista, la concezione avanzata dalle indagini TIMSS, secondo cui il testo rappresenta un elemento intermedio tra queste due “fasi” del curricolo, in quanto viene elaborato nel rispetto dei programmi e dei cambiamenti istituzionali e programmatici, e allo stesso tempo è rivolto alla quotidiana pratica di insegnamento e di utilizzo da parte degli insegnanti così come degli studenti (Gilbert et al. 2002: 4-13). Secondo questo modello concettuale, il testo, insieme alle altre risorse didattiche, rappresenta il curricolo “potenzialmente attuato”, uno degli elementi che definiscono il campo delle effettive opportunità educative che un sistema di istruzione presenta.
Se inseriamo il testo nell’architettura del processo educativo e nello schema generale di CURRICOLO PROPOSTO (INTENDED) CURRICOLO ATTUATO (IMPLEMENTED) CURRICOLO RAGGIUNTO (ATTAINED)
analisi utilizzato dalle indagini della IEA (fig. 2), va detto che questo rende ancora più complesso il sistema di fattori e variabili che influenza l’esperienza didattica nella sua globalità. Infatti, come si vedrà meglio, la produzione di testi risponde a dinamiche che coinvolgono anche la comunità disciplinare di riferimento e non solo quella degli insegnanti, così come la ricerca, le politiche editoriali e gli sviluppi tecnologici, fattori che non sono parte del contesto scolastico strettamente inteso.
Fig. 2. Schema complessivo del curricolo e del processo educativo secondo le indagini TIMSS.2
Analizzare alcune di queste dinamiche e questi fattori “esogeni” del processo educativo strettamente inteso, così come è stato rappresentato dallo schema TIMSS, insieme ai cambiamenti dei testi in merito alle caratteristiche pedagogiche e all’utilizzo di certi tipi di risorse didattiche, è il fine dell’analisi che segue. Tale disamina sarà di tipo qualitativo e limitata ad alcuni casi esemplari. Per rendere questo studio qualitativo dei testi significativo rispetto all’evoluzione storica dell’insegnamento della fisica e alle sue caratteristiche pedagogiche più generali e diffuse sono stati selezionati, innanzitutto, alcuni dei testi di fisica più adottati a livello liceale.3
Di quattro dei testi più diffusi in un arco non troppo ristretto di tempo – all’incirca negli ultimi quindici, vent’anni – limitandosi al solo livello dei trienni liceali, sono stati selezionati in primo luogo due “classi” di testi degli stessi autori piuttosto importanti e rappresentative, attraverso un certo numero di versioni diverse e riedizioni.
Edoardo, Ginestra e Ugo Amaldi, (editore Zanichelli): si tratta del testo di fisica più longevo
2 Cfr. «Il contesto TIMSS» [http://archivio.invalsi.it/archivio/iea-timss/Pagine/ilcontesto.htm; consultato in data
01/09/11].
3 Vista la varietà, la continua riedizione e l’aggiornamento dei testi scolastici, ci riferiremo in primo luogo agli
e, forse, adottato nella storia delle scuola italiana, con una prima edizione nel 1952, riadattata dalla “Fisica per i licei Scientifici” di Enrico Fermi del 1929 (Zanichelli) e giunta fino al 2010, con una varietà di edizioni, ristampe e versioni differenti, rivolte in particolare ai licei scientifici e agli altri indirizzi liceali, il Classico in primo luogo; “più di due milioni di alunni ! recitano le prefazioni più recenti ! hanno studiato sugli Amaldi”.
Antonio Caforio, Aldo Ferilli, (editore Le Monnier-Mondadori): anche questo testo presenta una ricca varietà di edizioni e versioni per i licei classici (“Dalla meccanica alla costituzione
della materia”) e scientifici (“Physica” e “Nuova Physica”); la prima versione per lo
Scientifico risale al 1980. Negli anni Ottanta uscì anche un’edizione per gli istituti tecnici industriali, che qui non prenderemo in considerazione.
A un primo livello di analisi, abbiamo selezionato queste due classi di testi per alcune ragioni metodologiche di facilitazione dell’esame testuale e per motivazioni più sostanziali riguardanti, in particolare, l’estensione per almeno un ventennio dello sviluppo del testo nelle sue varie edizioni e la varietà di versioni, in particolare quelle differenziate per i licei classici e per quelli Scientifici.4
Un’altra serie di testi, sempre di una certa importanza e diffusione, ci ha fornito alcuni elementi di confronto e discussione sulla base di differenze di approccio, innovazioni particolari e collegamenti a certe fasi storiche della didattica testuale della fisica.5
Il presente studio dei materiali testuali, dunque, non mira a un esame completo e interamente rappresentativo dei manuali di fisica liceali di un certo periodo, quanto, piuttosto, a una descrizione e a un’interpretazione di alcuni cambiamenti e di alcune particolari caratteristiche di un numero ristretto di esempi relativi ad autori importanti e alle pubblicazioni più diffuse. La descrizione delle caratteristiche innovative e di alcuni cambiamenti pedagogici verrà svolta in modo comparato, secondo due livelli di analisi.
- Storico: il cambiamento nel tempo tra le varie edizioni, in accordo con i cambiamenti nelle indicazioni nazionali, con gli sviluppi delle sperimentazioni e con suggerimenti e innovazioni introdotti dalla ricerca didattica, fisica e storico-filosofica.
- Trasversale ai vari testi: verranno comparate le versioni per i differenti indirizzi liceali e confrontati i testi dei diversi autori per rilevare differenze e comunanze negli approcci
4 Altri due testi si aggiungo a questi due nella lista dei manuali con più adozioni per il triennio dei licei: John D.
Cutnell, Kenneth W. Johnson, Physics, uscito negli USA nel 1989, alla sua ottava edizione, per la fisica studiata nei college, la cui edizione italiana per i licei è stata curata da Claudio Romeni (Zanichelli); il testo di Paolo Parodi, Mario Ostili e Guglielmo Mochi Onori, dell’editore Paravia.
5 Tra questi, in particolare: altri testi diffusi in Italia in diversi periodi come i testi di Pietro Silva, il
Bergamaschini-Marazzini-Mazzoni e alcuni testi di più recente diffusione; altri manuali provenienti da paesi anglofoni, in particolare i noti progetti PSSC e PPC e il corso di fisica per GCSE a cui i documenti esaminati nel capitolo primo fanno spesso riferimento, e altri esempi di importazione della produzione didattica americana come il noto Fondamenti di Fisica di Halliday-Resnick (e Walker).
didattici e nell’uso di strumenti pedagogici di vario tipo.
Alcuni nodi problematici, che riteniamo esser legati anche a problemi filosofici e pedagogici più generali, sono alla base della discussione dell’evoluzione dei testi scolastici, così come hanno guidato la ricostruzione storica dei programmi di fisica degli ultimi trent’anni.
Per orientare maggiormente l’analisi complessiva dei testi presi in esame è bene elencare questi punti su cui si concentrerà lo studio evolutivo e comparato dei testi:
- Le intenzioni e le concezioni didattiche e filosofiche degli autori esposte all’inizio dei testi come sintesi dell’intero percorso didattico e testuale sviluppato, specialmente nel caso in cui compaiano riferimenti a innovazioni, concezioni pedagogiche o finalità esplicite dell’approccio usato.
- L’utilizzo di elementi di “contesto” in senso ampio: funzionamento di particolari tecnologie, storia della scienza (varie tipologie), problemi filosofici e di fondamenti, relazioni scienza/tecnica e società.
- Aggiornamento dei programmi e trattazione complessiva dei capitoli sulla fisica del Novecento: modalità di introduzione di questi temi e delle diverse implicazioni disciplinari e extra-disciplinari di natura epistemologica e filosofica.
I principali elementi analizzati per ogni testo sono in particolare: - prefazione/introduzione
- indici
- schede di lettura e approfondimento
- alcuni capitoli in particolare che verranno descritti per fini specifici - volumi/capitoli sulla fisica del Novecento
- schede, commenti e allegati presenti nei cataloghi online degli editori e nei siti dei testi (quando presenti)
- indici, risorse online e prefazioni delle versioni in lingua originale (per i testi in inglese) Un proposito generale di questo esame è “misurare” e descrivere la ricezione ed elaborazione nei testi di alcune problematiche di ricerca e di alcuni strumenti che la stessa ha elaborato negli ultimi tre decenni.
Le questioni affrontate nel capitolo I saranno confrontate alla fine dell’analisi dei materiali testuali con le caratteristiche emerse della fisica della scolastica italiana.
Per questo confronto, due dei punti discussi più importanti sono: - interesse per la scienza e rilevanza degli studi scientifici;
- il ruolo degli studi scientifici per le future carriere professionali e specialistiche o, diversamente, per una nozione pedagogica di literacy più generalizzata, trasversale e ricca dal
punto di vista educativo, discussa nelle sia nelle ricerche, che nei rapporti programmatici citati.
Quest’ultimo tema presenta due risvolti di diverso tipo. Il primo riguarda i caratteri di un’educazione scientifica per tutti e non solo rivolta a percorsi specifici di formazione scientifica e pre-professionale o vocazionale, nel senso di studi rivolti alle carriere tecnico- scientifiche e quindi anche ai percorsi accademici in questo campo.
Nel caso italiano, l’articolazione del curricolo di fisica tra indirizzi scolastici diversi e la differenziazione tra biennio obbligatorio e trienni specialistici post-obbligo fornisce indicazioni sul tipo di risposte date al problema di un’educazione scientifica divisa tra specialismo/vocazioni e le finalità di un’educazione generale e di “una scienza per tutti”. Il secondo risvolto riguarda le caratteristiche particolari di un’educazione scientifica per tutti, non solo propedeutica alle specialità tecnico-scientifiche: come è articolata nel curricolo di fisica, nei testi e nelle indicazioni nazionali l’idea di una literacy scientifica rilevante per tutti gli studenti, rivolta anche alla conoscenza della cultura scientifica, delle “attitudini” e della “visione del mondo” che la scienza promuove? In sostanza, la domanda riguarda il rapporto del curricolo di fisica italiano e dei licei con le nozioni pedagogiche elaborate dalla ricerca internazionale: scientific literacy, nature of science, ideas about science, ecc.
Per “ricerca” si intenderà quindi la ricerca pedagogico-didattica, sugli aspetti cognitivi e non dell’apprendimento-insegnamento e sulle strategie dell’educazione scientifica ! il campo accademico della Science Education di cui si sono esaminati alcuni lavori nel primo capitolo ! e la ricerca storico-filosofica sulle scienze, più in generale gli Science Studies, ma soprattutto gli studi di storia e filosofia degli ultimi decenni, in particolare sugli sviluppi concettuali e metodologici della fisica; da Galilei e Newton a Einstein e Heisenberg: un vasto corpo di conoscenze storiche e filosofiche concerne le principali teorie della fisica che viene insegnata nelle scuole.
La relazione dei testi e dell’insegnamento della fisica da questi rispecchiato, con le tematiche di ricerca e anche con alcune proposte innovative testuali di origine anglosassone, servirà a mettere in evidenza la natura e la portata dell’innovazione didattica e culturale operata dagli stessi testi scolastici nel contesto italiano, il come e il quanto, in definitiva, i testi sono cambiati. Con ciò, alcuni imprescindibili riferimenti alle ricerche italiane lo riveleranno, questo studio si inserisce anche nel panorama italiano di studi di storia e di didattica della fisica. D’altra parte, scopo dell’analisi è principalmente quello di servirsi di questi studi per discutere alcuni problemi pedagogici e il rapporto dell’educazione scientifica italiana con i
problemi filosofici e pratici più generali della ricerca educativa e con il panorama internazionale dell’educazione.
Per individuare le specificità del curricolo di fisica in Italia e dell’innovazione didattica in questo contesto, rispetto alle ricerche e ai dati discussi, è opportuno però ottenere anche un quadro abbastanza generale dei testi, delle loro caratteristiche e dei cambiamenti che li hanno attraversati.
Faremo ampio riferimento, nel corso di questa analisi, a due lavori di Marazzini6
, il quale ha studiato le caratteristiche globali dei manuali di fisica in parallelo con i programmi, i quadri orari e istituzionali della scuola superiore, per un arco di tempo che va dal 1870 al 1940 e, includendovi i manuali per il primo biennio dei corsi di laurea in Fisica, dal 1945 al 1965. Questo studio dei testi sarà rivolto soprattutto all’evoluzione di alcuni aspetti pedagogici ed epistemologici nel periodo 1970-2010, all’incirca lo stesso preso in considerazione per quanto riguarda i programmi e il curricolo proposto. Può risultare molto utile richiamarsi a quanto emerso in quei precedenti studi, però, sia per estendere in qualche modo l’analisi storica, sia perché una prima ricognizione dei materiali ha rivelato alcune affinità e continuità storico- didattiche, per cui gli stessi temi esaminati da Marazzini risultano essere efficaci per orientare e sviluppare lo studio dei manuali.
3.2. Le dinamiche dell’innovazione testuale: le origini
Alcuni aspetti dell’insegnamento della fisica delle prima metà del secolo, come si evince in parte anche dal programma liceale “tradizionale” della disciplina giunto fino al 2010, sono sopravvissuti nel periodo successivo agli anni Sessanta e forniscono un primo metro di paragone per rilevare i cambiamenti nel tempo dei caratteri generali della didattica testuale. Per la prima fase storica esaminata da Marazzini (2010), emergono alcune comunanze di fondo dei testi scolastici di fisica: una concezione sperimentale della disciplina, che a livello didattico era ancora associata più alla chimica che alla matematica, la quale non si rifletteva in una torsione sperimentale anche dell’insegnamento, in cui il laboratorio e l’attività degli studenti fossero parte integrante dell’apprendimento; l’uso scarso del formalismo matematico e la quasi totale assenza di esempi ed esercizi numerici; l’assenza di riferimenti storico- filosofici; l’omogeneità dei programmi dei diversi licei (Classico-Scientifico) che sopravvivrà anche dopo gli anni Quaranta.
Per quanto riguarda il rapporto matematica-laboratorio, va osservata una certa singolarità,
conseguenza della formazione dei fisici che ancora erano più egualmente rappresentati da insegnanti di scuola ! che facevano anche ricerca (in maniera significativa almeno fino al secondo decennio del Novecento) ! e da studiosi accademici.7
La concezione della disciplina, come era rappresentata anche dai testi, era tipicamente sperimentale, quando non strettamente induttivistica, e scoraggiava atteggiamenti troppo speculativi e teorici. D’altro canto, il corso universitario di fisica era «caratterizzato da una netta prevalenza di insegnamenti di matematica o di corsi svolti da matematici (Meccanica razionale e Fisica Matematica): i corsi di Fisica svolti da fisici si riducevano alle due fisiche sperimentali del primo biennio, nonché a tre corsi di esercitazioni» (Giuliani, Passera, 2000: 179). Il piano di studi era stato arricchito di “Fisica Superiore” nel 1920 e di “Fisica Teorica” nel 1937 (Ivi). L’approccio sperimentale e poco matematico, però, prevaleva nei testi scolastici, creando una didattica per certi versi contraddittoria nei suoi principi fondanti: poca matematica e molte spiegazioni su strumenti e applicazioni, a cui faceva da controparte una trattazione enunciativa, ma non strettamente deduttivistica, e una pedagogia priva di esperienze laboratoriali.
Fino alla fine degli anni Sessanta, periodo in cui era in vigore il programma di fisica del 1936 per il liceo scientifico e iniziavano a diffondersi le varie sperimentazioni americane sull’insegnamento della scienze e della fisica, i manuali esibivano ancora alcune caratteristiche evidenziate da Marazzini fino al 1940 e lungo il periodo successivo.
Ad esempio, per ovvie ragioni storiche e culturali, fino agli anni Quaranta le teorie “non- classiche” non entravano ancora a pieno titolo nella trattazione dei manuali. Nel caso dei cenni alla teoria atomica e delle nuove concezioni di spazio e tempo, gli autori esprimevano una certa prudenza nei confronti di questi sviluppi “di avanguardia” e gli scienziati e le teorie della nuova fisica erano spesso solo fugacemente menzionati, sia per ragioni culturali di accettazione delle nuove teorie, sia per il piano dei contenuti prescritto dai programmi (Marazzini, 1996: 72, 73).8
Nei decenni successivi, questa situazione era destinata a cambiare, ma ancora negli anni Sessanta le teorie contemporanee, tanto più i loro aspetti epistemologici e fondazionali, trovavano uno spazio ristretto all’interno del piano dei contenuti da insegnare nelle scuole. Esemplifichiamo un singolo caso: il manuale di “Fisica Elementare” di Pietro Silva9 degli
anni Cinquanta, per i licei classici, che riporta in apertura lo stesso programma di fisica
7 Giuliani, Passera (2000: 176-196).
8 Marazzini (1996). L’autore descrive l’atteggiamento e il lavoro dei fisici italiani nell’ambito delle difficoltà di
affermazione e diffusione delle nuove teorie fisiche in Italia fino alla terza decade del Novecento.
scolastico previsto, esibisce alcune caratteristiche dell’insegnamento della fisica nella prima metà del secolo. Marazzini (2002: 211),10
nel riportare i testi più diffusi tra il 1945 e il 1965, segnala il testo di Silva e Tieri: è interessante quindi evidenziare la trattazione complessiva della fisica del Novecento in una versione del testo del 1963.
Come ultimo punto del programma dei licei classici che, abbiamo ipotizzato, fornivano al tempo la maggior parte degli studenti alle università scientifiche, una sezione sui più recenti sviluppi della ricerca completa il corso di fisica.
In termini quantitativi, a titolo indicativo, la fisica atomica e tutta la parte di fisica contemporanea coprono 42 pagine su 288 nel secondo volume, circa un settimo del piano di studi del secondo anno, in un corso di fisica biennale diviso in due volumi. A questa parte dedicata specificatamente alla fisica atomica vanno aggiunti: la trattazione dell’effetto fotoelettrico con la spiegazione di Einstein e cenni alle basi della teoria dei quanti, in tre pagine nella parte sulle correnti elettriche confinata nel capitolo sulle correnti nei gas; alcuni cenni sulla costituzione dell’atomo e sugli elettroni compaiono con una stessa estensione nell’introduzione all’“elettrologia”. Questi sono gli ambiti tematici in cui, al tempo, erano