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CAPITOLO VII
7.4 - Metodologia operativa.
E' intanto doveroso, e non banale,
ribadire che per poter risolvere correttamente una esercitazione scritta di
Fisica bisogna necessariamente possedere, in maniera piena e convincente, gli
argomenti specifici di carattere contenutistico previsti dal piano di studi
scolastico.
Naturalmente, è anche necessario avere, da un punto di vista propedeutico, un
buon bagaglio di conoscenze di base di carattere matematico, sempre
indispensabili per una piena comprensione della disciplina in oggetto, perchè
altrimenti non ci saranno metodi o artifici immaginabili che possano aiutare chi
non è, obiettivamente, nelle condizioni di essere aiutato.
E' ovvio che l'intendimento metodologico qui prospettato non pretende di
suggerire magiche soluzioni o rimedi universali da una riflessione di carattere
esclusivamente didattica che intendiamo presentare.
Fatte queste dovute precisazioni d'obbligo, diciamo allora che la risoluzione di
un problema di Fisica consta di un certo numero di operazioni fondamentali, tra
le quali acquista particolare significato quella che permette al giovane di non
scoraggiarsi di fronte a un testo apparentemente difficile e irrisolubile.
Ci si riferisce alla fase preliminare del lavoro, che consiste in una sequenza
di operazioni di catalogazione degli elementi noti del problema.
Inizialmente, si avrà cura di rilevare i dati presentati dal testo e subito dopo
sarà cura di ridurre allo stesso sistema di misura (S.I.) tutte le unità delle
grandezze fisiche presenti nei dati, omogeneizzando i valori conosciuti, in modo
tale da evitare banali ma frequenti errori di distrazione nella sostituzione
delle misure delle grandezze nelle formule.
E a proposito di quest'ultima operazione,
cioè della sostituzione dei valori numerici che esprimono le misure delle grandezze fisiche conosciute, non
è superfluo ricordare che è più
conveniente aspettare che vengano ricavate le relazioni letterali
definitive contenenti tutti gli elementi noti, piuttosto che sostituire i valori numerici subito e parzialmente, in maniera
incompleta, nelle formule relative agli elementi incogniti da calcolare.
E' bene chiarire subito, onde evitare equivoci e false interpretazioni, che questa prima elementare, ma non inutile,
operazione di raccoglimento, catalogazione dei dati e omogeneizzazione delle unità di misura ha, più che altro, un valore dichiaratamente psicologico. Nel senso che rappresenta per l'allievo un
momento positivo di inizio della successiva e più importante fase
di ricerca della soluzione. Deve, altresì , avere l'obiettivo di
fornire agli allievi la possibilità di sfruttare appieno tutti
gli elementi fisici e matematici noti, le loro proprietà e le caratteristiche peculiari delle grandezze fisiche in gioco.
E' di grande importanza, poi, una rappresentazione schematica della dinamica del fenomeno in esame. Il disegno che ne vien
fuori ha lo scopo di monopolizzare l'attenzione durante la successiva fase di riflessione e di concentrazione.
Chiaramente, con uno schema visivo sottomano, si può seguire
bene il fenomeno fisico nella sua essenza e problematicità e si
riesce sicuramente meglio a cogliere i tratti caratteristici del
rapporto causa-effetto della fenomenologia fisica (si pensi, per
esempio, ai problemi che trattano della descrizione di traiettorie originate nel tempo da punti materiali che si muovono in
campi gravitazionali o elettromagnetici, oppure di circuiti elettrici nei quali il disegno e lo schema elettrico
è di rilevante importanza).
Con un disegno che ne evidenzi contemporaneamente caratteristiche geometriche e fisiche, il fenomeno in esame acquista intelligibilità e chiarezza. Chi scrive ha modo di immaginare meglio nella sua mente il modo di evolvere del fenomeno. Egli vede
nei dettagli i contorni e le delimitazioni fisiche. Vede come si
svolgono gli avvenimenti fisici sia nel tempo, sia nello spazio.
Ne segue, una dopo l'altra, l'evoluzione con naturale passaggio.
Ha modo di sviluppare meglio il ragionamento, di riflettere con
maggior potere riflessivo sul testo, di elaborare idee e riordinare conoscenze. In sintesi, ha la possibilità di esercitare molto meglio le proprie facoltà di scelta, di analisi e di deduzione logica.
Probabilmente non stiamo dicendo nulla di nuovo e tutto
quanto precede può non rappresentare nulla dal punto di vista
dell'originalità e della ricerca della soluzione. E però vi è il
convincimento che questa prima fase abbia, tutto sommato, un suo
valore educativo e una sua valenza formativa di rilevante entità .
Molte volte il risultato di una certa impostazione metodologica si vede in ritardo o acquista significato solo gradatamente
nel tempo. Qui si cerca solo di far intendere che l'obiettivo
fondamentale di una tale scelta, non è tanto quello di suggerire
un'arida tecnica di tipo mnemonico-ripetitivo, quanto quello di
una precisazione di metodo. Più semplicemente, si vuol dire che
una ricerca precisa e sistematica dell'ordine metodologico aiuta
notevolmente i giovani a intraprendere la via della conoscenza e
del sapere scientifico.
E veniamo adesso a indicare il come si realizzano i proponimenti metodologici indicati, suggerendo un certo numero di
tempi di esecuzione così suddivisi:
a) la preparazione, che consiste nella individuazione dei dati
conosciuti e da calcolare, nell'analisi del testo e nella riflessione;
b) la risoluzione, comprendente anche un'eventuale discussione,
che è imperniata sia nella fase di matematizzazione dei concetti
fisici, sia nello svolgimento vero e proprio del problema, cioè
nello sviluppo analitico della parte di risoluzione matematica;
c) la revisione del testo, che dà la possibilità di correggere
eventuali errori di calcolo e di distrazione.
Comunque sia, la risoluzione di un problema di Fisica dovrebbe sempre iniziare con una lettura attenta e riflessiva del
testo, in modo tale da comprendere bene e compiutamente su quali
argomenti ruota e si articola la prova, che cosa si vuole determinare e quali sono le grandezze fisiche che bisogna calcolare.
E' importante rendersi conto del significato di ogni proposizione presentata dal testo, e si ricordi che la risoluzione
deve nascere sempre dalla combinazione logica di elementi e parametri fisici, alcuni dei quali sono noti e altri, invece, da
determinare.
E' altrettanto importante soffermarsi sufficientemente sulle
espressioni che si ritengono le più importanti e cariche di significato. Ciò perchè il collegamento dei dati con i risultati
richiesti passa sempre attraverso la capacità di individuazione e
manipolazione degli elementi fisici e matematici primari e secondari che intervengono nella descrizione fisica del fenomeno considerato.
Elementi fisici primari sono qui considerati i dati presentati direttamente dal testo, mentre elementi secondari sono
quelli che non sono esplicitamente esposti dal testo del problema ma
che bisogna calcolare in via preliminare o subordinata e che hanno la caratteristica di rappresentare un essenziale strumento
attraverso il quale poi si costruisce la risoluzione della prova
scritta.
In genere, se si interpreta bene e con esattezza ciò che il
testo intende dire, se si comprendono bene le intenzioni e i desiderata di chi ha inventato il testo,
è possibile che qualche espressione, per la sua carica di significatività concettuale, per il suo contenuto fisico e per il suo profondo significato colpisca la nostra mente e muova le idee indirizzandoci verso un filo
conduttore o una traccia che guidi alla risoluzione del problema
stesso.
A puro titolo esemplificativo e in maniera molto riduttiva
diamo qui di seguito un prospetto riassuntivo di tutte le operazioni necessarie alla risoluzione di un problema di fisica così
come proposto precedentemente:
1. Rilevazione dei dati del problema;
2. Riduzione di tutte le unità di misura;
3. Raffigurazione schematico-visivo della dinamica del fenomeno e individuazione dei dati inerenti ad esso;
4. Formulario;
5. Osservazione, analisi e riflessione diligente del testo, mediante rilettura attenta e ripetuta;
6. Individuazione della o delle condizioni fisiche che permettono di tradurre l'aspetto fisico in relazioni matematiche tra gli elementi noti e quelli incogniti;
7. Traduzione del problema in linguaggio algebrico e conseguente risoluzione matematica;
8. Accertamento critico della soluzione del problema mediante interpretazione fisica della soluzione algebrica ottenuta (necessità di stabilire se determinate soluzioni ottenute siano fisicamente possibili e accettabili);
9. Operazione di controllo e di revisione dell'elaborato allo scopo di accertare la presenza di eventuali errori o dimenticanze.
Lo schema sopra riportato può costituire, tra le tante cose,
una buona indicazione di metodo e un ottimo riferimento sistematico.