Descrizione e articolazione dello stage formativo

Il progetto “Geofisica in action” simula una ricerca scientifica nelle discipline della geofisica ambientale attraverso un percorso formativo della durata complessiva di 31, ore incentrato sull’approfondimento di tematiche relative alle variazioni del campo gravimetrico terrestre. Da un lato vengono indagate le variazioni spaziali correlate alla composizione geologico­strutturale del sottosuolo mediante un esperimento di misura, dall’altro vengono studiate le variazioni temporali che si manifestano negli effetti della marea gravimetrica Luni­Solare, attraverso un gioco scientifico­educativo, con un supplemento di concetti di astronomia tramite lezioni e visita ad un planetario.

La tempistica delle diverse attività è mostrata in dettaglio nella tabella 1, ed è suddivisa seguendo il naturale sviluppo dell’esperimento scientifico: partendo dalla ricerca bibliografica si passa attraverso l’acquisizione ed elaborazione dei dati, per giungere alla fase finale della stesura della relazione e presentazione orale dei risultati ottenuti. Tutte queste fasi vengono condotte in autonomia dai partecipanti che trovandosi di fronte alla risoluzione di problematiche diversificate, devono far emergere abilità e competenze trasversali alla didattica ordinaria.

Tabella 1 Programma delle attività del PCTO.

Per compiere il percorso vengono utilizzate tre principali metodologie di insegnamento: lezioni frontali tramite presentazione, esperienza diretta e gioco scientifico­educativo.

Nella lezione frontale vengono impartite le nozioni basilari per poter svolgere le attività. Concetti scientifici, istruzioni sull’utilizzo della strumentazione, la tempistica e i prodotti finali attesi; viene inoltre illustrato come si articola l’attività professionale del ricercatore, attraverso la ricerca bibliografica, la stesura e l’articolazione di un progetto esecutivo, la ricerca della partnership, l’individuazione delle possibili linee di finanziamento, l’esecuzione della ricerca stessa fino al conseguimento dei risultati finali.

L’esperienza diretta (fig. 1a) segue l’approccio pedagogico IBSE Inquiry­Based Science Education [Commissione Europea, 2007], basato su un apprendimento non mnemonico ma di carattere metodologico, che parte proprio dall’osservazione diretta del fenomeno per la comprensione e la risoluzione del problema posto. L’obiettivo del percorso simulato è lo studio delle variazioni spaziali del campo gravimetrico a livello locale su aree molto limitate. Se risulta noto nella comunità scientifica che i contrasti di densità delle rocce che compongono il sottosuolo

Attività Durata

Lezione frontale e acquisizione dati gravimetrici 8 h

Elaborazione dati 8 h

Preparazione relazione e presentazione virtuale 8 h Visita al planetario con relativa presentazione di astronomia 1 h

Gioco MAREOPOLI 1 h

Presentazione elaborati finali 5 h

Totale ore piano formativo 31 h

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generano anomalie del campo gravitazionale (Anomalie di Bouguer), lo è sicuramente meno tra gli studenti delle scuole superiori che conoscono sommariamente il campo gravitazionale tramite le nozioni sulla legge di Newton spiegata nella didattica scolastica. Per compiere l’esperimento scientifico, gli studenti hanno la possibilità di utilizzare in prima persona una particolare strumentazione geofisica che difficilmente avrebbero potuto conoscere in un contesto diverso.

Si tratta di un gravimetro astatico modello G Lacoste&Romberg, che viene impiegato in campi specialistici quali le prospezioni geofisiche ambientali per indagini di geologia strutturale o di tipo minerario­petrolifero. Dopo una fase di training sulle procedure d’uso strumentali, utile tra l’altro a far emergere particolari abilità, vengono condotte, in modo autonomo, la fase di raccolta dei dati gravimetrici, eseguendo a turno le misure in un’area test, e le successive elaborazioni finalizzate alla produzione di grafici e mappe (fig. 1b e 1c), rappresentative delle variazioni locali del campo di gravità.

La gestione organizzativa delle diverse attività nel rispetto della tempistica prestabilita dal tutor, mette gli studenti di fronte allo sforzo maggiore, perché li costringe non solo ad affrontare le Figura 1 (a) Attività pratiche di misura del campo gravimetrico nel piazzale della scuola con il gravimetro Lacoste&Romberg: ogni studente a turno esegue una misura nei vari punti stazione di una griglia; (b) attività di elaborazione dati in classe: lavoro in gruppi; (c) rappresentazione 3D del risultato finale che mostra a colori differenti le anomalie locali di gravità nell’area test.

difficoltà incontrate dall’apprendimento delle nuove nozioni didattico­scientifiche, ma anche a gestire i rapporti interpersonali finalizzati al conseguimento del risultato finale. In questo contesto vengono evidenziate le diverse attitudini individuali che in modo naturale protendono verso lo sviluppo di competenze trasversali. L’acquisizione dei dati con utilizzo di particolare strumentazione scientifica, l’elaborazione dei dati al computer e l’esposizione del lavoro davanti a una platea, ne sono un esempio, in quanto tendono a mettere in risalto abilità differenti nei partecipanti.

A coronamento delle attività prettamente geofisiche di misura, è stata prevista nel piano formativo una visita guidata al planetario (struttura gestita dall’Istituto Scolastico stesso in collaborazione con il Gruppo di Astronomia Digitale GAD ­ http://www.astronomiadigitale.com/), ma non inserita nelle attività previste dal piano di studi dei ragazzi coinvolti nel PCTO. Prima della visita i ragazzi hanno partecipato ad una presentazione frontale in cui gli sono state esposte le principali nozioni di astronomia legate ai movimenti dei pianeti, l’attrazione gravitazionale e il ruolo di questa nella scoperta di nuovi pianeti extrasolari. La presentazione è molto coinvolgente avendo molte parti animate. Dopo la visita al planetario i ragazzi hanno partecipato al gioco MAREOPOLI, realizzato da INGV in collaborazione con Historical Oceanography Society (HOS).

Il gioco prende spunto dal famoso MONOPOLY ® di Hasbro ed è un gioco a squadre che crea competizione tra gli studenti che devono riuscire a rispondere a domande e a ricordare concetti per poter vincere la partita (fig. 2a e 2b).

La tematica affrontata riguarda le maree sia dal punto di vista scientifico che da quello storico;

il gioco infatti permette di ricostruire l’evoluzione storica della formulazione della teoria e del calcolo delle maree partendo dal pensiero di Aristotele arrivando sino alle equazioni di Laplace.

A conclusione delle attività viene realizzata una fase di verifica e revisione del materiale prodotto che si realizza in due momenti: i) discussione tra tutor e gli studenti volta a evidenziare le criticità e le problematiche non affrontate in modo corretto, nonché a valutare le capacità organizzative di gruppo; ii) esposizione finale dell’intero percorso svolto durante il progetto tramite presentazione virtuale proposta alla classe stessa e ad una rappresentanza di docenti e personale direttivo. Questa esperienza dà modo agli studenti di cimentarsi con le proprie capacità comunicative, che saranno di fondamentale importanza per il prosieguo degli studi e per la carriera professionale.

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Figura 2 Il gioco MAREOPOLI: i ragazzi si confrontano per rispondere alle domande che gli vengono poste (a) e risolvono quesiti di fisica (b).

2. Valutazione del livello di gradimento dell’attività e del grado