I DivertiEsperimenti per il progetto “Liceo Matematico”

Il Liceo Matematico (LM) nasce nell’Anno Scolastico 2015/16 da una sperimentazione didattica promossa dal gruppo di ricerca di Didattica della Matematica dell’Università di Salerno85. Il progetto didattico LM ha la finalità di

accompagnare il percorso liceale con ore di didattica aggiuntive presso le scuole aderenti, potenziando le competenze di base degli studenti e favorendo buone disposizioni interne motivazionali verso gli studi scientifici. Parte del programma educativo proposto è riconducibile alla teoria della complessità di E. Morin, che ben si coniuga con il panorama didattico attuale della scuola delle competenze. I primi due anni di sperimentazione, che hanno coinvolto otto Licei Scientifici delle province di Avellino, Salerno, Benevento e Napoli, hanno dato risultati incoraggianti e si sta avendo un incremento del numero delle scuole coinvolte nel progetto. Esso si articola in corsi aggiuntivi di approfondimento rispetto ai normali corsi scolastic i, tesi ad ampliare la formazione dell’allievo e finalizzati a svilupparne le capacità critiche e l’attitudine alla ricerca scientifica. I corsi si avvalgono del contributo

84 _{La Conferenza è stata patrocinata da: CREAT-IT (progetto fondato col supporto della Commissione}

Europea), Scientix (progetto finanziato da European Union's Seventh Framework Programme for Research and Development) e Inspiring Science (progetto finanziato da European Un ion's ICT Policy Support Programme). http://www.scientix.ea.gr/.

In Materiale supplementare S4 vi è un riassunto del progetto.

85 La guida dello studente è nel sito:

didattico e scientifico sia di docenti interni al Dipartimento di Matematica e di Fisica dell’Università degli studi di Salerno sia di docenti esterni qualificati. Nei corsi tenuti, la matematica fa da trait d’union tra le altre ‘culture’. In particolare si analizza il rapporto della matematica con la letteratura, la storia, la filosofia, così come con la chimica e la biologia, rilanciando il ruolo che la matematica ha avuto nei secoli nel contesto sociale. Lo scopo è quello di offrire allo studente saperi e competenze affini alla matematica, per potersi orientare consapevolmente nei diversi contesti del mondo contemporaneo. Sono previste, sin dal primo anno, ore aggiuntive di fisica, al fine di insegnare ad affrontare delle situazioni problematiche attraverso lingua ggi formalizzati, e di fornire agli studenti gli strumenti metodologici della nostra disciplina. Tutta l’azione didattica è innestata nel substrato culturale della didattica per competenze, e mira a favorire un sistema coordinato di conoscenze e abilità che sono mobilitate dal soggetto in relazione ad uno scopo (un compito, un insieme di compiti o un’azione) che lo interessano e che favoriscono buone disposizioni interne motivazionali e affettive (Pellerey, 2003). Come sostiene D’Amore (2000): «(le competenze) non possono ridursi ad una sola disciplina; esse suppongono e creano delle connessioni tra conoscenze e suggeriscono nuovi usi e nuove padronanze, il che significa che “le competenze generano competenze”». La fisica è di certo un ottimo veicolo per costruire competenze ed agire didatticamente in maniera transdisciplinare: la modalità didattica scelta è interattiva, essendo svolta con continui esperimenti, riferimenti alla realtà, l’uso delle TIC, il learning by doing e soprattutto la metodologia IBSE. I moduli di fisica assumono un rilevante ruolo formativo nel progetto LM e forniscono un’occasione per disseminare pratiche suggerite dalla attività di ricerca, nonché per effettuare nuove sperimentazio n i (Capone et al., 2016).

Per le classi prime del LM con il Dipartimento di Matematica abbiamo progettato un percorso di fisica sulla luce ed il colore, la visione e la percezione che, partendo da materiali poveri ed anche dagli exhibits dei DivertiEsperimenti coinvolgesse ed incuriosisse gli studenti, portandoli a costruire nuove conoscenze e competenze. Viene disseminata anche l’esperienza di formazione per i docenti sulla metodologia IBSE ricevuta dagli esperti TEMI dell’Università di Milano: abbiamo inserito per le classi prime l’implementazione delle attività su luce e colore con la metodologia IBSE sull’esempio della già citata scheda “Indovina il colore”.

La sperimentazione in classe è stata da me svolta presso il Liceo “Gatto” Agropoli (Sa), con 25 alunni provenienti da diverse classi prime del Liceo scientifico. La tematica di Inquiry approfondita all’interno del percorso sulla visione è stata: le figure da noi percepite sono sempre una esatta interpreta zione della realtà fisica che rappresentano? Le forme, le dimensioni e l’orientamento delle figure percepite corrispondono esattamente alla realtà esterna? Naturalmente gli scienziati sanno, e i docenti di scienze lo insegnano, che durante gli esperimenti “guardare non è vedere”. Del resto, l’esperimento, e la sua interpretazione, sono molto di più nella testa di chi li immagina, li costruisce e li interpreta, che in quello che si presenta ai suoi occhi. Il salto concettuale non si ha necessariamente quando vengono visti fenomeni diversi ma quando si vede lo stesso fenomeno con occhi diversi. Ad occhi diversi la natura offre possibilità di risposte diverse, creando un gioco di domande e interpretazio ne delle risposte su cui la creatività ed il genio umano hanno consentito di spiegare il mondo. Sia le domande sia le risposte non nascono da sole, ma sono il frutto di teorie riconosciute valide, delle regole e delle procedure che ogni comunità di studio si dà al proprio interno; l’esperimento non è soltanto la constatazione di una serie di fatti ma anche la loro “traduzione secondo un linguaggio simbolico fatto di regole tratte dalle teorie” (Duhem 1978). I ragazzi sono stati coinvolti con varie strategie didattiche tese a far loro mettere in campo personali competenze e conoscenze . All’occorrenza è stato inserito anche l’insegnamento capovolto (flipped teaching), che utilizza il tempo della lezione nel risolvere problemi, approfondire argoment i, collegare temi e analizzare i contenuti disciplinari, produrre elaborati in gruppo e in modalità peer to peer in un contesto di laboratorio assistito. In questa circolazione di idee è stata fatta emergere una forte curiosità da parte dei discenti per il proprio territorio. È stato naturale inserire e adattare i temi trattati sul contesto territoria le della classe, formata da alunni di vari paesi del territorio, fortemente caratterizza to dall’ambiente costiero e dall’appartenenza alla Magna Graecia (Paestum dista dalla scuola circa 10 Km).

Per rispondere alle domande poste insieme agli studenti, durante il percorso di 10 ore sono stati studiati e sperimentati alcuni aspetti dalla rifrazione della luce, gli effetti ottici ad essa collegati, quali il miraggio e la fata Morgana, nonchè le illus io ni ottiche dovute, oltre che alla visione, alla percezione, ovvero al completamento che delle immagini produce il cervello. È stato dunque evidenziato, con metodologia tipo laboratoriale, utilizzando la modalità IBSE, che esistono effetti di diversa natura, che

portano ad una “visione” della realtà differente da ciò che essa è, ma comune in genere a tutti gli osservatori. È stata svolta quindi un’Inquiry per evidenziare la differenza fra gli effetti dovuti all’ottica geometrica e le illusioni ottiche generate dalla percezione visiva (figura 34).

Figura 34

Foto di esperimenti con cui ho mostrato due “distorsioni visive” della realtà: la prima, con le diagonali colorate distorte, è fisica, dovuta alla rifrazione e all’effetto “lente” del

recipiente cilindrico, l’altra, le linee apparentemente storte, è una mera costruzione sensoriale del nostro cervello (misurare le linee per credere!).

Dopo aver riportato numerosi esempi ed effettuato svariati esperimenti sulla luce, il colore, la visione e la percezione, i ragazzi hanno intrapreso ricerche su tali effetti sul proprio territorio ed è apparso interessante l’utilizzo di svariate tecniche nell’arte, basate sulla percezione, già note agli antichi greci. Gli studenti hanno fotografato i templi di Paestum e ricercato in particolare gli effetti ottici e percettivi utilizzati per la costruzione delle colonne. Nella costruzione dei templi sono state infatti applicate alcune “correzioni” per migliorare l’effetto visivo della costruzione: la scanalatura, la rastremazione, l’entasi, sono tutti esempi di ben noti artifizi utilizzati per correggere effetti ottici dovuti, in talune condizioni, alla percezione. In particolare appare degno di nota l’accorgimento che compensa la cosiddetta illusione di Ebbinghaus, che fa sì che la dimensione degli oggetti ci appaia diversa a seconda del contesto in cui sono posti visivamente. Ciò spiega il maggiore diametro delle colonne più esterne, che a differenza di quelle interne hanno il vuoto da un lato, e per questo

ci apparirebbero più piccole, cosi come la luna ci appare più piccola se è alta nel cielo e più grande se è prossima all’orizzonte.

In definitiva i greci conoscevano le regole della «perfezione» (applicavano ad esempio migliaia di anni prima di Fibonacci, la sezione aurea nell’architettura), ma contestualmente correggevano le distorsioni della percezione umana costruendo dei dettagli ad hoc, in maniera «sbagliata» per avere un risultato percettivo «corretto» secondo i canoni di armonia classica. Tenendo conto che il lavoro è stato svolto in classi prime, ci sembra che l’esperienza didattica prodotta abbia valenza soprattutto per quanto riguarda la interdisciplinarietà: l’argomento ci ha consentito di affrontar e tematiche proprie della fisica, ma anche della biologia (il funzionamento dell’occhio e del cervello) della filosofia (la realtà è come sembra?), della matematica (la serie di Fibonacci ecc), della geometria, dell’arte e dei beni culturali.

Dalla questa sperimentazione è risultata una comunicazione dal titolo “Inquiry sugli effetti ottici nei templi di Paestum: una esperienza didattica- I ragazzi del «Liceo Matematico» studiano il mondo che li circonda, con attenzione ai fenomeni fisici sul proprio territorio”, che ho presentato nella sezione di didattica della fisica del Congresso della Società Italiana di Fisica (SIF) del 201686. Con gli studenti

abbiamo inoltre prodotto un lavoro multimediale che è stato presentato, con il titolo “Paradossi visivi: la realtà che percepiamo è fisica, matematica…o non esiste?” al concorso nazionale “Pensare per paradossi” della Fondazione filosofica “Alario” di Elea (Salerno), annualità 2016.