Il progetto nazionale “Nuove idee per la didattica laboratoriale”

Come più volte sottolineato, la didattica laboratoriale ha acquisito negli ultimi anni un ruolo determinante nel processo di insegnamento, soprattutto per le discipline scientifiche. Diverse azioni sono state messe in atto dalla Direzione Generale per gli Ordinamenti Scolastici e per la Valutazione del Sistema Nazionale di Istruzione del MIUR per accompagnare e favorire l’applicazione delle Indicazioni Nazionali e delle Linee Guida. Nel 2013 è stato avviato il progetto LS-OSA, “Licei Scientific i- Opzione Scienze Applicate: Fare Laboratorio”. Esso ha lo scopo di promuovere la didattica laboratoriale nelle scuole, fornendo ai docenti delle discipline scientific he il supporto necessario per allestire, proporre in classe e gestire attività sperimenta li, essenziali per stimolare negli studenti l'attitudine al ragionamento scientifico e alla ricerca73_.

Nell'ambito del Progetto LS-OSA è stato emanato il bando dal titolo “Nuove idee per la didattica laboratoriale nei licei scientifici”74, con l'obiettivo di implementare la

didattica laboratoriale. Essendo questi argomenti di interesse per la mia ricerca, abbiamo programmato il partenariato del Dipartimento “E. R. Caianiello” nel progetto proposto dal Liceo Gatto di Agropoli (SA), attraverso l’uso “esteso” dei DivertiEsperimenti. Tale progetto è stato approvato (con punti 90/100) e finanzia to nell’ambito del bando MIUR, ed è attualmente in piena fase di attuazione.75 Gli

obiettivi sono:

 migliorare la didattica delle discipline scientifiche, proponendo attività sperimentali innovative dal punto di vista metodologico, divertenti e a basso costo,

73 _{Il progetto LS-OSA è promosso dalla Direzione Generale per gli Ordinamenti Scolastici e per la Valutazione}

del Sistema Nazionale di Istruzione del MIUR in partenariato con il Dipartimento di Scienze dell` Università Roma Tre, l’Accademia delle Scienze di Torino, ed il Liceo Scientifico Liceo Scientifico Galileo Galilei di Verona. http://ls-osa.uniroma3.it/

74 Con scadenza dicembre 2015

 produrre dei kit per attività di laboratorio realizzati con materiale di facile reperibilità, corredati da guida per il docente e schede,

 coinvolgere nella formazione (modalità ricerca-azione) per l’uso dei kit i docenti della provincia di Salerno, in primis, ma anche delle altre province della Campania. La metodologia che sottende la produzione e l’utilizzo dei kit didattici è basata su attività d’investigazione IBSE. I Kit prodotti riguardano le scienze in generale (fisica, chimica, biologia); i kit di fisica afferiscono alle tematiche:

1.Le forze e il movimento 2.Temperatura e Calore

3.Statica dei fluidi e il galleggiamento 4.Luce e colore

Per ciascuna tematica sono stati prodotti numerosi kit didattici ciascuno contenente i materiali per effettuare un esperimento, e dotato di una scheda descrittiva, impostata secondo la metodologia IBSE e che scandisce le fasi didattiche seguendo le “5 E”. Le schede sono multimediali, contengono collegamenti ipertestuali che permettono di aprire ulteriori schede di laboratorio, prove di verifica, video, simulazioni, pagine web ecc. Le attività del percorso partono da investigazioni condotte con materiali di facile reperibilità che si riferiscono a fatti della vita quotidiana e all’esperienza diretta dell’alunno. Di seguito riporto l’esempio del percorso “Luce e colore”, che parte dal fare osservare gli effetti che si hanno in un acquario, e come si opera, in maniera anche inconsapevole, per utilizzare una lente d’ingrandimento. Per tale tematica sono previsti due moduli, per un totale di 18 attività sperimentali:

modulo 1: la propagazione rettilinea della luce; la riflessione e la rifrazione, modulo 2: i colori.

Il percorso studiato suggerisce le seguenti attività: • Attività 1.1 (Engage)

L’attività parte con la visione di un video “Opere d'arte e gioco di specchi a Palazzo Italia” registrato nel padiglione Italia ad EXPO 2015 a Milano76. Il video mostra

giochi di specchi che riflettono immagini di bellezze italiane: paesaggi, opere d’arte, chiese, riflesse ovunque. Effetti simili si possono vedere utilizzando un caleidoscopio che si può acquistare in un negozio di giocattoli o costruire seguendo le istruzio ni

della scheda: “Costruisci un caleidoscopio”. L’attività incuriosisce e stupisce gli alunni: le riflessioni multiple attraverso tre specchi creano effetti che certamente catturano l’attenzione. Si può dunque chiedere agli alunni se sanno come funzio na no gli specchi e come è possibile creare gli effetti ottici così affascinanti.

• Attività 1.2 (Explore): Propagazione rettilinea della luce

L'attività di esplorazione guida l’alunno a comprende il modello di propagazione a raggi della luce.

• Attività 1.3 (Explain): Natura della luce

All’attività di esplorazione segue la fase di spiegazione che l’insegnante può organizzare utilizzando il libro di testo o altre risorse multimediali disponibili sul web. Si consiglia la visione del video “Natura della luce” 77che delinea attraverso

immagini accattivanti il percorso delle idee scientifiche che hanno condotto alle attuali conoscenze scientifiche sulla natura della luce.

Può anche essere utile la presentazione multimediale che riassume le tappe storiche che hanno condotto alle attuali conoscenze scientifiche sulla natura della luce e introduce la riflessione su specchi piani.

• Attività 1.4 (Explore): La riflessione con specchi piani

L’attività esplora la formazione delle immagini con uno specchio piano e guida l’alunno a comprendere perché le immagini date da uno specchio piano si formano dietro lo specchio, sono simmetriche della sorgente rispetto allo specchio, sono diritte e non ingrandite. Può essere interessante far lavorare gli alunni con il software GEOGEBRA sulla simmetria, favorendo il collegamento interdisciplinare con la geometria.

• Attività 1.5 (Explain): La riflessione. Specchi piani e sferici

All’attività di esplorazione segue la fase di modellizzazione. L’insegnante spiega le leggi della riflessione e il funzionamento degli specchi sferici ampiamente trattati nei libri di testo. Si usano anche applet che simula il funzionamento di specchi sferici.

• Attività 1.6 (Explore): Esplorare la rifrazione78

77 _{Dal sito: http://catalogo.museogalileo.it/multimedia/Ottica Geo metrica.ht ml}

78 _{Per questa e le altre attività sulla rifrazione tra le principali fonti vi è la pagina del sito}

L’attività parte con la presentazione di situazioni accattivanti del tipo: osserva un acquario (esplorazione numero 1); che cosa noti? Perché vedi più immagini di un pesciolino in un acquario, se guardi da un angolo particolare? L’attività prosegue con l’esperimento di Tolomeo che incuriosisce gli alunni (esplorazione numero 2). Anche in questo caso, si fanno domande e si invitano gli alunni a formulare ipotesi. Poche volte gli alunni, nel caso della rifrazione, arrivano da soli a capire quello che succede. La spiegazione del fenomeno utilizzando il modello di propagazione della luce per raggi li sorprende.

• Attività 1.7 (Explain): La rifrazione

All’attività di esplorazione segue anche per la rifrazione la fase di modellizzazio ne. Si forniscono i seguenti materiali didattici che possono risultare particolarmente utili se si dispone di LIM in classe:

o numerose applet permettono di simulare l’invio di un raggio di luce da un mezzo ad un altro: si possono scegliere i due mezzi e variare l’angolo d’incidenza, e con un goniometro misurare angolo d’incidenza e di rifrazione e verificare la legge di Snell-Cartesio;

o rifrazione con GEOGEBRA: con tale software di geometria dinamica (o altri simili) si può simulare un esperimento di rifrazione, e, misurando angoli di incidenza e rifrazione, verificare la legge di Snell-Cartesio.

• Attività 1.8 (Elaborate): in questa fase si suggerisce un’attività di laboratorio di tipo quantitativo

“Misura di indici di rifrazione” e un’attività di approfondimento sulla riflessio ne totale. Si fornisce una presentazione “La riflessione totale” che l’insegnante può utilizzare con la LIM, in questa si descrivono fenomeni osservabili nella vita quotidiana legati alla riflessione totale della luce quali i miraggi, il funzioname nto delle fibre ottiche (si suggerisce come realizzarne una con uno zampillo d’acqua) e dei prismi a riflessione totale. Dalla presentazione si può andare alla visione di un divertente filmato che presenta esperimenti di riflessione e rifrazione.

• Attività 1.9 (Explore): come funziona una lente d’ingrandimento?

L’attività stimola la riflessione degli alunni sul funzionamento di una lente d’ingrandimento di uso comune. La scheda di laboratorio suggerisce la costruzio ne di un semplice banco ottico: la sorgente di luce è una candela, lo schermo un

cartoncino bianco. Modificando opportunamente la posizione relativa di lente, sorgente e schermo su questo si vede a fuoco l’immagine capovolta della candela. L’esplorazione fa nascere domande: come funziona la lente? perché l’immagine è capovolta? Se gli alunni non hanno studiato precedentemente le lenti, in genere, non riescono a rispondere a queste domande, se non guidati dall’insegnate con costruzioni geometriche.

• Attività 1.10 (Explain): le lenti convergenti.

Per questa attività si può usare la presentazione “Lenti convergenti” che con interessanti animazioni guida gli alunni a comprendere come funzionano, in particolare. Viene fornita altresì la presentazione “Legge dei punti coniugati” che propone di ricavare la legge dei punti coniugati a partire da una simulazio ne realizzata con GEOGEBRA, la stessa presentazio ne chiarisce la convenzione sui segni da attribuire a distanza focale, distanza del soggetto e dell’immagine dalla lente e all’ingrandimento. Dalla presentazione, attraverso collegamenti ipertestuali si possono aprire due schede che guidano l’alunno all’uso dei banchi ottici di cui sono dotati alcuni laboratori scientifici scolastici.

• Attività 1.11 (Evaluate): Si propone lo svolgimento di esercizi tratti dalle prove somministrate nelle gare di secondo livello delle Olimpiadi della Fisica dell’AIF.

Si suggerisce inoltre come esempio di prova esperta “Il palombaro”79 (che ricade

nella tipologia delle prove internazionali OCSE-PISA).

A completare questo esempio di percorso, nell’Appendice 1 vi sono, fra le schede relative alla visione e all’ottica geometrica dei DivertiEsperimenti, quelle (n° 20 e 21) prodotte nell’ambito di questo progetto con uso di materiali poveri e della mostra DivertiEsperimenti. Con materiali poveri abbiamo proposto di simulare l’occhio umano e di effettuare numerose osservazioni divertenti ma molto interessanti sulla vista e sugli effetti della rifrazione. In maniera informale si esplorano effetti della nostra vita quotidiana quali i meccanismi della visione e i difetti della vista, nonché gli effetti ottici dovuti alla rifrazione, fino ad arrivare a spiegare l’origine dei miraggi. Le schede propongono una indagine qualitativa, poiché il progetto è rivolto sostanzialmente al biennio del liceo scientifico, ma possono essere di introduzio ne ad uno studio più formale, che porta alla spiegazione anche teorica dei fenomeni in

oggetto. Gli esperimenti delle schede, insieme a tanti altri, sono stati utilizzati anche nelle sperimentazioni descritte nei paragrafi successivi.

Il progetto è completato da un sito dedicato80 _{nel quale sono disponibili tutte le}

informazioni per partecipare ma soprattutto i materiali multimediali prodotti; esso funge anche da supporto per forum e discussioni.

Nel progetto sono previsti due incontri di formazione in presenza per i docenti di scienze, durante i quali i tutor designati (appartenenti alla scuola capofila, alle scuole della rete ed ai partner81) disseminano le proposte sviluppate. Nel primo sono stati

presentati e fatti fruire i kit realizzati, riprodotti in tre copie per ciascun gruppo di esperimenti. Hanno partecipato a questo primo incontro circa 80 docenti di materie scientifiche, e la presenza dei docenti di fisica è stata preponderante.

Durante l’evento di formazione, i docenti partecipanti, sotto la nostra guida, hanno sperimentato i contenuti dei Kit che, essendo realizzati con materiali di facile reperibilità, possono essere facilmente riprodotti nelle scuole. I docenti in formazio ne possono provare nelle loro classi alcuni segmenti dei percorsi proposti, anche assistit i a distanza dagli esperti che li hanno prodotti; vi è uno spazio web dedicato a questa attività. I docenti compilano, al termine di tali interventi con i propri studenti, la scheda di monitoraggio sulle attività svolte, evidenziando i punti di forza e le difficoltà incontrate nell’applicare la metodologia indicata.

Un secondo incontro si è tenuto presso il Dipartimento “E. R. Caianiello” per condividere e discutere l’esperienza di sperimentazione IBSE svolta in classe con i kit. In questa occasione è stata attivata anche la mostra DivertiEsperimenti per i docenti, fornendo ulteriori spunti per implementare l’apprendimento informale nel curriculum scolastico, anche attraverso la metodologia IBSE.

In conclusione del progetto, a settembre 2017, verrà organizzata nella scuola capofila una giornata della scienza nel corso della quale verranno presentati ad un pubblico più ampio i Kit e l’esperienza didattica dei docenti che sono stati coinvolti nella sperimentazione. Tutto il materiale prodotto: percorsi didattici, esiti della sperimentazione, valutazione dell’esperienza saranno disponibili sulla piattaforma ministeriale «Fare laboratorio»82.

80 _{http://didatticalaboratoriale.altervista.org/}

81 _{Scuola capofila Liceo scientifico “A. Gatto” di Agropoli; scuole della rete: Liceo “Alfano I” di}