STRUMENTI

In questo paragrafo saranno illustrati e motivati brevemente gli strumenti utilizzati per condurre la sperimentazione. I testi delle metafore, le domande dell'intervista e le attività svolte saranno riportati integralmente in appendice.

2.3.1 LE METAFORE

I brani sono stati scelti da diversi libri divulgativi di autori noti (prevalentemente scienziati americani) i quali si propongono, con esempi pittoreschi e avvincenti, di spiegare ad un vasto pubblico concetti di base della meccanica quantistica come indeterminazione o quantizzazione dell'energia. Un ultimo esempio è stato preso invece da un libro di testo universitario di introduzione alla Meccanica Quantistica.

La scelta di ricercare i brani in libri di divulgazione, quindi accessibili ad un vasto pubblico con un diverso tipo di conoscenza nella materia specifica, e non in riviste specializzate o testi universitari, è giustificata dal fatto che si vuole cercare di analizzare metafore semplici e dirette che possano essere sottoposte in un futuro progetto a ragazzi di una classe quinta liceo.

Le metafore scelte possono essere divise nel seguente modo (i testi completi sono riportati in appendice A):

Metafore riguardanti la discretizzazione dell'energia

• Brian Greene (1999 ), L’universo elegante, Enaudi, p. 41. Quantizzazione dell'energia e

corpo nero

• Brian Greene (1999), L’universo elegante, Enaudi, p. 44. Effetto fotoelettrico

Metafora sul dualismo onda-corpuscolo

• Léevy-Leblond (2003), On the nature of quantons. Science & Education, Metafora

dell'ornitorinco

Metafora sulla funzione d'onda

• Jim al-Khalili (2014), La fisica dei perplessi, Nuovi saggi bollati Boringhieri Metafora del

ladro

Metafore riguardanti concetti di base di fisica quantistica

• Brian Greene (2004), La trama del cosmo, Enaudi p. 95. Metafora del menù cinese

• David H. McIntyre 2012, Quantum mechanics – A paradigms approach, p. XXI. Metafora

dei calzini di Erwin.

2.3.2 I PROTOCOLLI DI INTERVISTA

Il modello utilizzato per le interviste è quello dell'intervista semi-strutturata, con un elenco di domande che, fungendo da bussola, servono ad orientare il conduttore affinché il colloquio rimanga centrato sull'argomento. Tuttavia, le interviste prevedono che l’intervistato abbia tutto lo spazio e il tempo che desidera per esprimere il suo parere. Anche queste domande sono state definite insieme al prof. Viali. Gli intervistati sono stati scelti per le loro conoscenze e competenze sui temi delle metafore. In particolare, il gruppo include:

• Elisa Ercolessi, professoressa presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia

• Giorgio Lulli, ricercatore del CNR-IMM (l’istituto per la microelettronica e microsistemi) • Bruno Marano, professore presso il Dipartimento di Astronomia e Astrofisica

• Francesco Ravanini, professore presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia • Niccolò Vernazza, dottorando presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia

Il protocollo prevede un’articolazione in due fasi. La prima parte, composta da due domande, è focalizzata sull’analisi delle metafore sottoposte: quali sono i concetti che la metafora illustra in modo efficace e accettabile e quali invece sono gli aspetti assenti o presentati in modo discutibile; quali corrispondenze sono rappresentate tra gli elementi della metafora e quelli del fenomeno fisico. Con le successive tre domande invece si chiedono pareri personali riguardo l’utilizzo di metafore nell’insegnamento o divulgazione della fisica, o nel proprio lavoro ricerca; più nello specifico si chiede se la metafora è, per loro, uno strumento comunicativo efficace e se è stata anche uno strumento scientifico, in grado di generare nuove idee.

2.3.3 ATTIVITA' PROPOSTA AGLI INSEGNANTI

La prima attività progettata consiste in una analisi di gruppo delle metafore, da condurre sulla base di una griglia, strumento concepito e sviluppato in collaborazione del prof. M. Viali. La griglia consiste in una semplice tabella a due colonne: in una andranno indicati i personaggi, gli oggetti e le azioni presenti all'interno della metafora che si pensa abbiano una controparte nel fenomeno fisico, nell'altra si chiede di associare ad ognuno degli elementi individuati il corrispettivo fisico. Benché molto semplice, la griglia è ritenuta efficace per mostrare come funziona lo strumento metafora: l’individuazione dei termini metaforici e la costruzione delle corrispondenze permette di proiettare il sistema fisico all'interno della metafora e guidare una sua rielaborazione ed esplorazione.

I testi integrali dell'attività e le griglie di analisi sono riportate in nell’appendice D e E.

L’attività è stata vagliata con gli studenti del corso di Storia della Fisica della Laurea Magistrale in Fisica e, sulla base di questa validazione, si è ritenuto utile completare l’analisi con una seconda attività (attività 2) nella quale si chiede di confrontare la tabella costruita dal gruppo con una tabella costruita sulla base delle interviste degli esperti per evidenziare le differenze.

L'attività 3 è stata progettata soltanto per il gruppo di insegnanti del corso PLS con lo scopo di offrire ai partecipanti di ricostruire, tramite discussione di gruppo, gli aspetti salienti e la logica che sta alla base dell'esperimento di Stern e Gerlach, introdotta nella lezione della prof.ssa Ercolessi. Vengono riportate tre differenti configurazioni dell'apparato sperimentale e si chiede di illustrare il

significato dei vari esperimenti e di ricostruirne il ragionamento che permette di interpretare i risultati sperimentali. Si invita inoltre gli insegnanti anche ad utilizzare la notazione di Dirac per denotare gli stati e di calcolare la probabilità di un risultato, familiarizzando con i concetti stato di

sovrapposizione, ampiezza di probabilità, preparazione-processo-misura.

Con l'ultima attività, la numero 4, si vuole studiare la forza cognitiva della metafora, la capacità di trasferire concetti, proprietà e costrutti logici da un sistema all'altro. Per fare questo, si chiede ai gruppi di discutere e di compilare la griglia di analisi per la metafora dei Calzini di Erwin (al fine di trovare le corrispondenze come nell'attività 1) e di illustrare gli stati di sovrapposizione in cui si trovano i calzini nella metafora con il formalismo imparato per l’analisi degli esperimenti di Stern e Gerlach.

2.4 I CONTESTI DELLE SPERIMENTAZIONI DELLE ATTIVITA’ E I GRUPPI DI